杜彩艷,吳 迪#,周文兵,黃智華,杜小引,蘇玉龍,李家瑞,何玉華,陳 華,楊 新,代 快*,李江舟*
(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所,云南 昆明 650205;2.云南省煙草公司玉溪市公司,云南 玉溪 653100;3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,云南 昆明 650205)
隨著國際上競爭激烈的烤煙生產(chǎn)及其吸煙與健康問題的提出,卷煙工業(yè)對優(yōu)質(zhì)煙葉原料提出了更高的要求。氮素營養(yǎng)對烤煙的產(chǎn)質(zhì)量有重大影響。施氮量的高低對烤煙的生長發(fā)育、成熟落黃、品質(zhì)的形成以及煙農(nóng)的收益均具有重要意義[1-2]。撫仙湖流域具有良好的自然生態(tài)氣候條件,年均氣溫11.9~17.5℃,年降水量900~1200 mm,全年日照總時數(shù)2172.3 h[3],是云南優(yōu)質(zhì)煙葉原料的核心產(chǎn)區(qū)和清香型風(fēng)格煙葉代表性區(qū)域。撫仙湖是我國目前已探明的第二深水湖泊,也是云南省蓄水量最大的湖泊,近年來水質(zhì)呈緩慢下降趨勢[4],經(jīng)濟(jì)作物和水稻的氮磷流失所導(dǎo)致的地表徑流及生活污水等面源污染是主要的污染源[5]??緹熓菗嵯珊饔虻貐^(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物,在目前的烤煙生產(chǎn)中,煙農(nóng)為了追求較高的煙葉產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益,普遍存在過量施用氮肥的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了撫仙湖流域植煙區(qū)烤煙的產(chǎn)質(zhì)量。氮肥的過量施用,不僅會給烤煙的生長和煙葉的產(chǎn)質(zhì)量帶來不利影響[6-7],而且還會造成氮肥利用率低、損失嚴(yán)重和污染環(huán)境等不良后果[8-9],因此探索撫仙湖流域植煙區(qū)烤煙適宜的氮素施用量已迫在眉睫。
關(guān)于不同氮肥施用量對烤煙生長和產(chǎn)質(zhì)量影響,不少學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究。研究表明,等磷、鉀肥條件下,煙株株高、葉片數(shù)、葉寬和葉長均隨施氮水平的提高而增加[1-2]。適宜氮肥用量條件下,煙葉不同的致香物質(zhì)對施氮量的響應(yīng)表現(xiàn)各異[10-11]。張鵬舉等[12]研究發(fā)現(xiàn),氮肥用量為97.5 kg/hm2時較有利于協(xié)調(diào)煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系,增加上等煙比例和單位面積的產(chǎn)值。彭瑩[13]研究表明,氮肥用量為98.25 kg/hm2時,烤煙長勢較好,經(jīng)濟(jì)效益最高,為當(dāng)?shù)豄326品種的最佳施肥量。張楊等[14]研究認(rèn)為施氮量低于或高于75 kg/hm2均會降低上中等煙葉的比例和烤煙的均價;綜合考慮煙葉的可用性和經(jīng)濟(jì)效益,中煙100獲得優(yōu)質(zhì)、適產(chǎn)的施氮量以75 kg/hm2最佳??梢?,前人在氮素對烤煙的影響方面研究較多,然而,實(shí)際生產(chǎn)中,氮肥對烤煙的影響因施氮量、肥料類型、施肥時期、基追肥比例、土壤類型等因素表現(xiàn)各異[1,15],且有關(guān)不同施氮量對撫仙湖流域植煙區(qū)烤煙產(chǎn)質(zhì)量、氮素吸收利用的研究鮮有報道。為此,本研究通過田間試驗(yàn),探討了不同施氮水平對撫仙湖流域植煙區(qū)烤煙生長發(fā)育、氮素吸收利用、氮素利用率、烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響,探明適合該烤煙種植區(qū)的最佳施氮量,以期為當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)、適產(chǎn)烤煙生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
研究區(qū)位于云南省澄江市,氣候?qū)儆谥衼啛釒?、北亞熱帶、南溫帶和中溫?個氣候類型,年均氣溫11.9~17.5℃,年均降水量1001.8 mm(65%~75%的降水量集中在6~9月),全年日照總時數(shù)2172.3 h。試驗(yàn)地點(diǎn)為澄江市龍街鎮(zhèn)大塘村三農(nóng)公司烤煙基地(102°87′44″ E,24°64′08″ N,海拔高度1702 m),主要以種植烤煙等經(jīng)濟(jì)作物和水稻、玉米等糧食作物為主,是龍街鎮(zhèn)烤煙種植示范村,并有多個優(yōu)質(zhì)煙示范點(diǎn),是該鎮(zhèn)煙葉主要種植區(qū)。試驗(yàn)地前茬為蠶豆,土壤類型為水稻土。2020年烤煙大田期(4~9月)平均降水量及試驗(yàn)地耕層土壤理化性質(zhì)見表1。
表1 2020年份降水量及土壤理化性質(zhì)
供試烤煙品種為K326,由玉溪三農(nóng)高原特色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司提供。供試化學(xué)肥料為:煙草專用復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=12∶6∶24),煙草專用追肥(烤煙提苗肥,N∶P2O5∶K2O=28∶0∶5),尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)和硫酸鉀(K2O 50%),均購自當(dāng)?shù)剞r(nóng)資公司;精致有機(jī)肥料為油枯型,油枯總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥5%,有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥50%,購自云南思創(chuàng)格科技有限責(zé)任公司。
試驗(yàn)在施P2O552.5 kg/hm2、K2O 315 kg/hm2和精制有機(jī)肥1800 kg/hm2的基礎(chǔ)上,共設(shè)置5個氮肥梯度,即每公頃分別施純氮 0、60、75、90、105 kg,分別以N0、N60、N75、N90、N105表示,其中煙農(nóng)常規(guī)施氮量為105 kg/hm2,各處理氮、磷、鉀比例為 1∶0.5∶3,3次重復(fù),共15個小區(qū),隨機(jī)區(qū)組排列,小區(qū)面積100 m2,株行距為100 cm×60 cm,每小區(qū)種植烤煙100株。
研究中各處理的化學(xué)氮肥施用量不同,化學(xué)磷肥和鉀肥的施用量一致,精致有機(jī)肥在翻耕整地時作基肥一次性施用。不施氮處理的磷肥100%作基肥施用,鉀肥20%作基肥,80%作追肥施用。施氮各處理的氮肥30%作基肥,70%作追肥;烤煙提苗肥于烤煙移栽1周后按45 kg/hm2施用,煙草專用復(fù)合肥于烤煙移栽2、3、4周后分別按20%、20%和30%比例施用,施氮各處理不足的鉀肥用K2SO4補(bǔ)充,于烤煙移栽4周后和煙草專用復(fù)合肥一起施用。施肥方式為基肥采用穴施,均勻分布于烤煙根部15~20 cm,追肥為兌水澆施。試驗(yàn)煙苗由玉溪三農(nóng)高原特色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司統(tǒng)一提供,于4月21日移栽,其他栽培管理措施均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙規(guī)范化生產(chǎn)進(jìn)行。
1.4.1 土樣
在烤煙種植前采集0~20 cm混合土樣,測定土壤背景值;測定項(xiàng)目為常規(guī)8項(xiàng),采用《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[16]中的方法進(jìn)行測定。
1.4.2 植株樣及農(nóng)藝性狀的調(diào)查
在每個小區(qū)內(nèi)選取長勢一致且具有代表性的烤煙10株,先定株(定株定葉)掛牌標(biāo)記作為調(diào)查對象,分別于烤煙團(tuán)顆期(35 d)、旺長期(50 d)、現(xiàn)蕾期(65 d)、封頂后7 d,按照煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法(YC/T 142-2010)測定烤煙的株高、莖粗、節(jié)距、有效葉數(shù)、最大葉長和最大葉寬等農(nóng)藝性狀指標(biāo)。
另選烤煙3株于煙葉收獲期采集全株植物樣品,分根、莖、葉裝袋;樣品帶回實(shí)驗(yàn)室用去離子水洗凈、吸水紙吸干水分后,105℃下殺青30 min,65℃下烘干至恒重,分別測定干重(DW),烘干樣品粉碎過0.25 mm篩后測定各部位氮養(yǎng)分含量。植物樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后,采用凱氏定氮法測定全氮。
1.4.3 主要經(jīng)濟(jì)性狀測定
煙葉開始成熟時,試驗(yàn)按小區(qū)掛牌采收、烘烤、分級等計產(chǎn),并分批次按烤煙國家分級標(biāo)準(zhǔn)GB 2635-1992定級[17],記錄每次各等級產(chǎn)量,并計算單位面積產(chǎn)量、上等煙比例和中等煙比例。產(chǎn)值按產(chǎn)量、上等煙比例和中等煙比例及其玉溪市煙葉收購單價計算。
1.4.4 煙葉化學(xué)成分
以小區(qū)為單位,選取中部煙葉C3F等級測定其化學(xué)成分。采用連續(xù)流動分析儀法[18](AA3型,德國)測定總糖和還原糖、煙堿、鉀和水溶性氯含量,總氮含量采用過氧化氫-濃硫酸消化法[18]。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[19-22]計算以下參數(shù):
單位面積煙葉產(chǎn)量(kg/hm2)=單株煙葉干物質(zhì)量(kg)×株數(shù)(株/hm2);
單位面積各器官氮素養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=氮素量(g/kg)×各器官干重(kg/hm2)/103;
植株氮素積累量(g/株)=根系干物質(zhì)重×根系氮素含量+莖稈干物質(zhì)重×莖稈氮素含量+葉片干物質(zhì)重×葉片氮素含量;
分配比例=各器官氮(磷、鉀)素積累量/整個植株氮(磷、鉀)素積累總量;
氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施氮區(qū)煙葉產(chǎn)量-無氮區(qū)煙葉產(chǎn)量)/施氮量;
氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=烤煙產(chǎn)量/施氮量;氮肥表觀利用率(%)=(施氮區(qū)煙株吸氮量-無氮區(qū)煙株吸氮量)/施氮量×100
運(yùn)用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并采用新復(fù)極差法(Duncan)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P?0.05)。
農(nóng)藝性狀是烤煙生長發(fā)育特征的直觀表征指標(biāo)。由表2可知,不同施氮水平對各生育期烤煙農(nóng)藝性狀影響不同,從團(tuán)顆期至旺長期,其株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù)增加速度較快,旺長期后烤煙生長發(fā)育開始趨于平衡,直至封頂后7 d停止生長,但總的趨勢是烤煙株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù)均隨生育期推進(jìn)而增加。
由表2還可看出,與不施氮肥N0處理相比,施用氮肥可以促進(jìn)烤煙生長發(fā)育,增加烤煙各生育期株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù)。在不同施氮處理中,烤煙不同生育階段的株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù)因施氮水平不同表現(xiàn)各異(表2)。團(tuán)顆期不同施氮處理(N60、N75、N90和N105)煙株各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)均優(yōu)于N0。不同施氮處理煙株株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距等農(nóng)藝性狀均隨著施氮水平的提高而增加,以施氮量75 kg/hm2的N75處理表現(xiàn)較好,各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)幾乎都優(yōu)于N60、N90和N105處理。現(xiàn)蕾期不同處理的莖粗、葉長和葉寬之間的差異逐漸減弱;不同處理之間的差異主要表現(xiàn)在株高、節(jié)距和有效葉數(shù)上;不同處理株高大小排序?yàn)镹75>N90>N105>N60>N0,其中,N75處理株高顯著高于其他處理(P?0.05),N60、N90、N105 3個處理之間差異不顯著,但均顯著高于N0處理(P<0.05);就節(jié)距而言,N75處理的節(jié)距最高,為3.89 cm,N105處理的節(jié)距次之,為3.83 cm,兩者之間差異不明顯,但均顯著高于N0處理(P?0.05);現(xiàn)蕾期不同處理下煙株有效葉數(shù)最多 的 是N75處 理,為15.87片,與N60、N90和N105處理間差異不顯著,但與N0處理間差異顯著(P?0.05)。旺長期不同處理之間的烤煙農(nóng)藝性狀差異主要表現(xiàn)在株高和葉長上,施氮處理的煙株株高均顯著高于N0處理(P?0.05);株高和葉長均以N75處理為最大,N0處理為最?。煌L期不同處理株高大小表現(xiàn)為N75>N90>N60>N105>N0,其中,N75和N90 2個處理間差異不顯著,N90、N105和N60 3個處理之間無顯著差異;與N0相比,N75、N90處理煙株株高分別增加了13.81%、9.94%;就葉長而言,N75處理的葉長最長,顯著高于對照N0處理,較N0處理增加了5.93%。至烤煙封頂后7 d,不同處理之間的烤煙農(nóng)藝性狀差異亦主要表現(xiàn)在株高和葉長上。施氮處理株高較N0 處理增加3.81%~10.45%,以N75處理最高,N90次之,兩者間差異不顯著,但均顯著高于N0(P<0.05);葉長較N0處理高3.44%~6.33%,以N75處理葉長最高,N90次之,兩者間差異不顯著,但均顯著高于N0(P?0.05)。
表2 不同處理對不同生育期烤煙農(nóng)藝性狀的影響
綜合煙株田間長勢看,烤煙株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù)均隨生育期推進(jìn)而增加;與不施氮肥N0處理相比,施用氮肥可以促進(jìn)烤煙生長發(fā)育,增加烤煙各生育期株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù);施氮各處理中,以N75處理的效果最佳,煙株長勢較好。
不同施氮水平對成熟期烤煙各器官(根、莖、葉)氮素含量及氮素在各器官的積累與分配差異如表3 所示。由表3可知,與不施氮N0處理相比,施 氮 處 理(N60、N75、N90、N105)煙 株根部氮素含量提高了76.68%~24.65%;不同施氮處理之間大小表現(xiàn)為N105>N60>N90>N75,其中,N60、N90、N75 3個處理之間差異不顯著。施氮處理煙株莖稈氮素含量較N0處理顯著提高了6.11%~36.17%(P<0.05);各施氮處理之間煙株莖稈氮素含量無顯著差異。施氮處理煙株葉片氮素含量較N0處理顯著提高了19.71%~52.61%(P?0.05);不同施氮水平下,煙株葉片氮素含量大小表現(xiàn)為N105>N90>N75>N60,其中,N105和N90之間無顯著差異,N75和N60之間也無顯著差異。
不同施氮水平對煙株各器官氮素累積量的影響見表3。與N0處理相比,施氮處理的煙株根部氮素累積量較N0處理提高了5.49%~39.71%;各施氮處理中以N75處理最高,為18.54 kg/hm2,N105處理次之,兩者之間無顯著差異。施氮處理的煙株莖稈氮素累積量提高了3.09%~25.30%;莖稈以N75處理最高,N105處理次之,兩者之間無顯著差異。與N0處理相比,施氮處理的煙株葉片氮素累積量顯著提高了14.40%~48.18%(P<0.05);各施氮處理中以N90處理煙株葉片氮素累積量最高,為64.20 kg/hm2,N105處理第二,N75處理第三,N105和N75兩處理之間無顯著差異。
就整株氮素累積量而言,施氮處理煙株氮素積累量較N0處理顯著提高了7.72%~28.95%(P?0.05);各施氮處理之間煙株整株氮素累積量大小表現(xiàn)為N90>N105>N75>N60,然而N90、N105和N75 3個處理之間無顯著差異。
根據(jù)煙株成熟期不同器官中氮素積累量分配的比例來看,不同施氮水平下煙葉中的氮素積累量最大,占煙株的52.59%~61.73%;根部的氮素積累量最少,占15.32%~18.45%,均表現(xiàn)為葉>莖>根。
氮肥利用率是體現(xiàn)煙株對施用氮肥利用效果的關(guān)鍵指標(biāo)。從表4可看出,氮肥利用率表現(xiàn)為先升后降趨勢,不同施氮水平下氮肥利用率依次為N75>N90>N105>N60。其中,N75處理的氮肥利用率最高,達(dá)26.95%,N90處理的氮肥利用率第二,為25.88%,N60處理氮肥利用率最低,僅10.34%,N75和N90 2個處理間差異不顯著,然而均顯著高于N60處理(P?0.05)。
肥料農(nóng)學(xué)效率及肥料偏生產(chǎn)力是用以表征農(nóng)田肥料利用效率較為常用的指標(biāo)。由表4可看出,氮肥農(nóng)學(xué)效率因不同施氮量而表現(xiàn)各異,N90處理氮肥農(nóng)學(xué)效率最高,N105處理次之,N75處理第三,然而,3個處理之間差異不顯著。偏生產(chǎn)力呈現(xiàn)出隨施氮水平的提高而下降趨勢,氮肥用量從60增加到105 kg/hm2,氮肥的偏生產(chǎn)力從45.47下降到28.72 kg/kg??梢?,氮肥施用量的增加對烤煙產(chǎn)量的貢獻(xiàn)有限,過量施用氮肥并不能提高氮肥利用率。
由表5可以看出,與N0處理相比,施氮處理均提高了烤煙產(chǎn)量,施氮處理的烤煙產(chǎn)量較N0處理增加了3.02%~13.87%,不同施氮水平烤煙產(chǎn)量表現(xiàn)為隨施氮水平的提高而增加,其中N105和N90處理之間無顯著差異。不同處理間上等煙比例和上中等煙比例存在明顯差異,施氮處理的上等煙比例和上中等煙比例均顯著高于N0處理(P?0.05);施氮各處理中,以N75處理的上等煙比例和上中等煙比例最高,N90處理次之,兩者之間差異不顯著。就產(chǎn)值而言,施氮處理的烤煙產(chǎn)值均顯著高于N0處理(P?0.05),其中,N75處理產(chǎn)值最高,為83328.31元/hm2,N90處理次之,為81759.71元/hm2,N105處理第三,3個處理之間差異不顯著。不同處理的烤煙均價在35.40~36.08元/kg之間,不同處理間差異均不顯著。表明,本試驗(yàn)條件下,烤煙的上等煙比例和上中等煙比例、產(chǎn)值均以施氮量為75 kg/hm2時效果最佳。
表5 不同施氮處理的烤煙經(jīng)濟(jì)性狀
化學(xué)成分是煙葉質(zhì)量形成及風(fēng)格特征的物質(zhì)基礎(chǔ)[23],直接影響烤煙的品質(zhì)[2,24]。煙葉總糖和還原糖是影響煙氣甜度和醇和性的主要因素,而總氮和煙堿含量則決定煙葉的生理強(qiáng)度和煙氣濃度[25]。一般認(rèn)為,優(yōu)質(zhì)煙葉評價標(biāo)準(zhǔn)煙堿含量以1.5%~3.5%為宜,烤煙總糖含量以20%~28%為宜,還原糖含量以18%~25%較佳,在適宜范圍內(nèi)煙葉中糖含量越高,煙葉品質(zhì)越好;總氮含量在 1.5%~3.5%范圍內(nèi),含鉀量在1.5%以上,氯含量<1%,糖堿比衡量煙葉吸味和刺激性,其比值在 8~12為宜,氮堿比<1,鉀氯比≥ 4[25]。
不同施氮水平對煙葉化學(xué)成分的含量均有一定影響(表6)。不同施氮水平煙葉煙堿含量在2.10%~2.32%之間,均在適宜范圍,與N0處理相比,施氮處理均提高了烤煙煙堿含量。不同施氮水平下,N105處理煙堿含量最高,N90處理次之,N75處理第三,然而3個處理之間差異不顯著。就烤煙總糖含量而言,不同施氮水平煙葉總糖含量在30.07%~34.66%之間;隨著施氮水平的增加,總糖含量呈降低的趨勢,不同施氮水平總糖含量總體表現(xiàn)為N0>N60>N75>N90>N105,施氮各處理之間無顯著差異。隨著施氮水平的增加,還原糖含量亦呈下降趨勢,其中,N0處理最高,N60處理次之,N105處理最低,N0和N60之間差異不顯著,N60、N75和N90 3個處理之間無顯著差異。就烤煙總氮含量而言,不同施氮水平煙葉含氮量為1.50%~1.64%,均在適宜范圍內(nèi);不同施氮水平的煙葉含氮量隨著施氮量的增加而增加,其中N105處理含氮量最高,N90次之,N75第三,三者之間無顯著差異。煙葉的氧化鉀含量為1.93%~2.10%,均高于1.5%,均符合優(yōu)質(zhì)煙葉評價標(biāo)準(zhǔn);不同施氮水平下煙葉氧化鉀含量隨施氮水平的升高而升高,N105 處理最高,N75處理次之,N0處理最低,N105和N75兩處理間無顯著差異。本研究中,煙葉的氯含量在0.45%~0.56 %之間,均<1%;施氮各處理間氯含量差異不顯著。不同施氮水平的糖堿比、氮堿比分別在8.81~11.16、0.69~0.72之間,均符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn);其中,N0 糖堿比最高,N60次之,N75第三,三者之間無顯著差異;不同施氮處理間的氮堿比無顯著差異。鉀氯比亦表現(xiàn)為隨施氮量的增加而升高趨勢,總體表現(xiàn)為N105>N90>N75>N60>N0,其中,N105、N90 和N75 3個處理之間無顯著差異;不同施氮水平下鉀氯比為3.45~4.66,其中,N75、N90 和N105 3個處理的鉀氯比≥4,均符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。由此可見,N75、N90和N105 3個處理煙葉各化學(xué)成分指標(biāo)更趨近于優(yōu)質(zhì)煙葉的指標(biāo)范圍。表明,本試驗(yàn)條件下,氮肥施用量在75~ 105 kg/hm2之間有利于煙葉內(nèi)在品質(zhì)的形成。
表6 不同處理煙葉的化學(xué)成分
氮素在煙株生長發(fā)育過程中起著重要作用,烤煙對氮素十分敏感,合理的施氮量可保證煙株正常生長發(fā)育,達(dá)到煙葉良好的碳氮化合物之間的比例平衡,對提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量具有明顯作用[26-27]。一般認(rèn)為,氮素供應(yīng)過量或不足均會對烤煙的產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。 湯宏等[28]研究表明,各施肥處理煙株各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)均優(yōu)于不施肥處理;當(dāng)?shù)视昧吭?0~120 kg/hm2范圍時,烤煙的株高、葉片數(shù)、最大葉面積、莖粗、節(jié)間距和根體積等農(nóng)藝性狀隨著氮肥量的增加逐漸得到改善,以施用量120 kg/hm2效果最佳,但施氮量為180 kg/hm2時,烤煙農(nóng)藝性狀的各項(xiàng)指標(biāo)明顯變差。李焱等[29]研究證實(shí),烤煙施氮量為 105 kg/hm2時,煙株的田間長勢較好,收益較高。吳佳溶等[30]研究表明,當(dāng)?shù)视昧吭?90~112.5 kg/hm2時,隨施氮量的增加,烤煙的株高、有效葉片數(shù)、最大葉面積、莖粗和節(jié)間距等農(nóng)藝性狀均得到明顯改善。本試驗(yàn)也有類似的研究結(jié)果,在撫仙湖流域植煙區(qū),施用氮肥可以促進(jìn)烤煙生長發(fā)育,增加烤煙各生育期株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù);施氮各處理中,以N75處理的效果最佳,煙株長勢較好。以上研究中烤煙的最佳施氮量存在一定的差異,這主要是因?yàn)楣┰嚳緹熎贩N、種植地區(qū)氣候條件及土壤肥力水平等因素不同所致。
氮肥利用率是衡量施氮是否合理的重要指標(biāo)。通常情況下,養(yǎng)分供應(yīng)過量時煙株養(yǎng)分利用效率低,養(yǎng)分缺乏或適中時利用效率高,這是烤煙對養(yǎng)分的響應(yīng)[31]。張碩等[32]研究表明,隨著氮肥用量的增加,烤煙根、莖、葉片的氮積累量增加;氮肥用量與烤煙整株氮含量表現(xiàn)為顯著正相關(guān),與烤煙整株氮積累量表現(xiàn)為極顯著正相關(guān);氮肥利用率沒有變化,而氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力顯著增加。本研究中,施氮可明顯提高煙株成熟期不同器官中氮素積累量,隨著施氮水平的增加,烤煙成熟期各部位氮素積累量均有不同程度的提高(表3);此外,成熟期不同器官中氮素積累量分配總體表現(xiàn)為葉>莖>根,與前人的研究結(jié)果一致[22,33]。施氮各處理的烤煙偏生產(chǎn)力隨施氮水平的提高而降低,烤煙氮素利用率表現(xiàn)為先增后降趨勢(表4),不同施氮水平中,N75處理氮肥利用率最高,N90處理次之,兩者間差異不顯著;而氮肥農(nóng)學(xué)效率因不同施氮用量而表現(xiàn)各異,不同施氮水平中,N90處理鉀肥農(nóng)學(xué)效率最高,N105處理次之,N75第三,3個處理間差異不顯著。說明過量施氮顯著地降低烤煙的氮肥利用效率。因此,氮肥用量并不是越多越好,烤煙適產(chǎn)優(yōu)質(zhì)需要適宜的施氮量。綜合考慮烤煙的氮素累積量和氮肥利用效率,在撫仙湖流域植煙區(qū)推薦的最優(yōu)氮肥施用量為75 kg/hm2。
周亞哲等[34]研究發(fā)現(xiàn),隨施氮量的提高,煙葉產(chǎn)量逐漸增加,產(chǎn)值、上等煙比例及均價也上升。但也有研究[35-36]表明,烤煙產(chǎn)量隨著施氮水平的提高而提高,但上等煙比例、上中等煙比例、產(chǎn)值和均價卻隨著施氮量的增加而呈先升后降的趨勢。本研究結(jié)果與王正旭等[35]和李云霞等[36]研究結(jié)果相似,即烤煙產(chǎn)量隨施氮水平的提高而提高,施氮處理的烤煙產(chǎn)量較N0處理增加了3.02%~13.87%;然而上等煙比例、上中等煙比例、產(chǎn)值和均價卻隨著施氮量的增加而呈先升后降的趨勢,施氮各處理中,以N75處理上等煙比例、上中等煙比例和產(chǎn)值最高。這是由于施氮過多,碳氮比例不協(xié)調(diào)所致。
煙葉化學(xué)成分及相應(yīng)指標(biāo)的比值是煙葉內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)。煙葉質(zhì)量受品種、施肥量和各種栽培措施等因素的影響,氮素用量適宜時,煙葉碳氮代謝平衡,煙株健壯,葉色純正,成熟度好,致香物質(zhì)含量豐富,具有優(yōu)良的品質(zhì)。高琴等[37]研究表明在河南平頂山煙區(qū),施氮量為22.5 kg/hm2時使以氮代謝為主轉(zhuǎn)向以碳代謝為主的時間前移,而施氮量為82.5 kg/hm2處理的硝酸還原酶活性下降時間推遲,阻礙了煙葉碳氮代謝的適時轉(zhuǎn)化,不利于煙葉成熟落黃,施氮量為67.5 kg/hm2時烤煙的各成分含量、比例協(xié)調(diào),利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉。本研究結(jié)果表明,增施氮肥提高了中部煙葉煙堿含量、總氮含量、氧化鉀含量和鉀氯比,降低了總糖含量、還原糖含量、氯含量、糖堿比和氮堿比;各處理煙葉的煙堿含量、還原性糖含量、總氮含量、氧化鉀和氯含量、糖堿比、氮堿比均符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)[25];就鉀氯比而言,只有N75、N90和N105 3個處理符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn);此外,本研究中,各處理煙葉的總糖含量在 30.07%~34.66%之間,均高于優(yōu)質(zhì)煙葉評價標(biāo)準(zhǔn),這與吳興富等[38]的研究結(jié)果基本一致。云南烤煙糖含量較高,其原因主要取決于烤煙生產(chǎn)大田期不同時段的氣候特點(diǎn)[38]:云南烤煙大田前期(4~5月)“多光少雨氣溫較高”利于烤煙光合積累和快速生長,糖分積累多;中期(6月)日照時數(shù)略有減少,氣溫穩(wěn)定升高,太陽高度角趨近最大的氣候特點(diǎn)促使烤煙光合強(qiáng)度維持強(qiáng)勢,糖分得以繼續(xù)積累,6月下旬云雨多、太陽散射輻射和作物生理輻射比重增大,使烤煙光合強(qiáng)度和糖分積累略有下降,但仍能保持在較高水平;烤煙大田中后期(7~8月)的“寡照多雨氣溫典型偏低”造成烤煙生理代謝強(qiáng)度減弱,糖分分解轉(zhuǎn)化率低,向根部、莖部的轉(zhuǎn)移速度和量減少,最終導(dǎo)致煙葉含糖量較高。綜合來看,本研究中,N75、N90和N105 3個處理總體讓各化學(xué)成分指標(biāo)更趨近于優(yōu)質(zhì)煙葉的指標(biāo)范圍。表明,氮肥施用量在75~105 kg/hm2之間有利于煙葉內(nèi)在品質(zhì)的形成。
施氮可明顯提高烤煙根、莖、葉和煙株的氮累積量,煙株的氮累積量隨施氮水平的提高而增加;氮肥利用率表現(xiàn)為先升后降的趨勢;氮肥偏生產(chǎn)力隨著施氮水平的提高而顯著下降(P?0.05)。
烤煙株高、莖粗、葉長、葉寬、節(jié)距和有效葉片數(shù)隨施氮水平的增加而增加;施氮可以促進(jìn)烤煙生長發(fā)育,烤煙產(chǎn)量隨施氮水平的提高而增加;然而上等煙比例、上中等煙比例、產(chǎn)值和均價卻隨著施氮量的增加而呈先升后降趨勢。施氮各處理中,烤煙的上等煙比例和上中等煙比例、產(chǎn)值均以施氮量為75 kg/hm2時效果最佳。
施用氮肥提高了中部煙葉煙堿含量、總氮含量、氧化鉀含量和鉀氯比,降低了總糖含量、還原糖含量、氯含量、糖堿比和氮堿比;施氮量在75~105 kg/hm2之間烤煙的各化學(xué)成分含量、比例協(xié)調(diào),利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉。
綜上,本試驗(yàn)條件下,綜合烤煙主要農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、氮肥利用率、烤煙產(chǎn)質(zhì)量,在撫仙湖流域植煙區(qū),要實(shí)現(xiàn)烤煙適產(chǎn)優(yōu)質(zhì)以N75處理施氮量(75 kg/hm2)為宜。