30水氮耦合对烟田土壤水分、养分动态变化及烟叶品质的影响研

30.水氮耦合对烟田土壤水分、养分动态变化及烟叶品质的影响研究余祥文张建慧(凉山州烟草公司)摘要：本试验以常年平均降水量为基数，在防雨篷内对烤烟整个生长期进行人工灌溉。试验采用裂区设计法，灌水量为主区，设三个水平；施氮量为副区，设三个水平。试验结果表明，在水分充足的情况下，即使是施氮量昀低的处理，烟株一样发育良好，长势旺盛。说明适宜的土壤墒情能提高肥效，降低肥料投入，增加烟农效益。关键词：烟草水氮耦合养分品质烟叶产量和质量的形成是烟株本身遗传特性和生理机能的内在因素和光、温、水、土、肥等外在环境因素综合作用的结果。在一定条件下，这些因素中水分和养分是昀易认为调控的。由于土壤水分的有效性不仅影响烟株对水分的吸收利用，而且影响土壤养分的供应和烟草对养分的吸收，二者具有密不可分的关系。水是肥效发挥的关键，肥是打开水土系统生产效能的钥匙。因此，水肥耦合效应是夺取烟叶优质丰产的必由之路。这一问题的解决，可使烟草平衡施肥更加科学合理，在不增加施肥数量的前提下，提高肥料和水分的利用效率，防止不合理施肥造成的土壤和水体污染与肥料流失，使生态环境进入良性循环。氮肥和水分是烤烟生产中昀为重要的两大投入要素，中国的化肥生产量和使用量均居世界首位，据不完全统计，年消耗量约占世界化肥总量的27.35％。不断增施化肥的后果，除了现报酬递减外，还潜藏着污染环境的巨大隐患。水分和养分对作物生长的影响不是孤立的，而是相互作用相互影响。氮肥效益的发挥与农田水分状况的关系十分密切，不同的农田水分状况，相同的施肥量所获得的产量是不相同的。由于在烟草所需的矿质养分中，氮素是对烟叶产量和品质影响昀大的营养元素。因此本项目着重研究烤烟的水氮耦合技术，以提高烟草水肥利用效率和烟叶的产量品质。1试验材料与方法试验于2005年在四川凉山州西昌市凉山烟科所进行。试验地土壤质地为红黄壤土，土层深厚，肥力均匀适中，地势平坦，有灌溉条件，前作绿肥光叶紫花苕。基础肥力,有机质1.373%，pH值4.81，全氮0.0863%，碱解氮70.39mk/kg，速效磷12.80mg/kg，速效钾51.92mg/kg。供试品种云烟85，5月10日移栽。种植行距120cm，株距50cm。试验过程中，除施肥和灌水因素外，其它栽培管理措施同一般大田。本试验采用裂区试验设计，在塑料防雨棚内进行。主区为灌水，设三个处理，即A：模拟当地常年自然降雨灌溉（CK）、B：CK+灌水量30m3/亩（旺长期20m3，分两次灌溉，每次10m3；圆顶期10m3）、C：CK+灌水量60m3/亩（团棵后期灌水10m3；旺长期30m3，分两次灌溉，每次15m3；成熟期20m3，其中圆顶期10m3，采烤阶段10m3）。副区为氮用量处理，设N用量6、7、8kg/亩三个水平，P2O5和K2O用量分别为7kg/亩和21kg/亩。共9个处理组合，27个小区，每小区栽烟20株，小区面积12.5m2（2.5m×5m），各小区间用塑料布隔离，塑料布埋深60cm，以防水分和养分侧渗。完全随机排列，重复三次。灌水处理的灌水方法为沟灌。肥源和施肥方法：氮肥用硝酸铵和含硝态氮50％的烟草专用复合肥（9:9:27），磷肥用钙镁磷肥，钾肥用硫酸钾和硝酸钾，三种肥料按要求进行配比使氮磷钾比例为1:2:3。其中氮肥和钾肥的70％作基肥窝肥，与土壤混合均匀移栽时施用，20％作追肥，于移栽后第25天在烟株一侧兑水追施；磷肥全部作基肥施用。测定项目与方法：（1）施肥前用5点取样法取试验地耕层（0－20cm）土壤测定基础肥力。（2）分别于移栽前、移栽后1、3、5、7、9、11、13、15周和采收结束测定烟田0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～60cm土层土壤含水量以及碱解氮、速效磷和速效钾含量。（3）分别在移栽后30、50、70、90天取每小区有代表性烟株1株，冲根后拍照，称取其鲜重，并在105℃下杀青，60℃烘干，测定根、茎、叶（打顶后分上、中、下部位）干物质积累量，根、茎、叶样品单独烘干粉碎，过60目筛备测矿质养分含量。（4）烟苗移栽后每15天测定一次烟株的株高、茎围、单株叶面积、叶片长×宽，每小区选5株，定点观测，分别记载。（5）统计各处理烟叶的单叶重、产量、产值、均价、上等烟比例等经济性状。（6）取各处理X2F、C3F和B2F烟叶各500g，分析烤后烟叶的常规化学成分、矿质养分含量和致香物质含量。2试验结果与分析2.1对烤烟主要农艺性状的影响2.1.1对株高的影响各个生育期株高随灌水量增大而增大，团棵期，各施氮处理株高随氮肥施用量的增加而增大，随灌水量的增加株高明显增加。灌水对旺长期烤烟的生长发育产生了显著的影响，即使是施氮6kg/亩的处理在水分充足的条件下烟株长势亦比施氮8kg/亩但水分不充足的处理旺，合理的施氮量使烟田土壤养分浓度趋于合理促进了烤烟生长发育。圆顶期各处理株高随氮肥施用量和灌水量的增加而增大，但差距不明显。表1水氮耦合对烤烟株高的影响（cm）处理团棵期旺长期圆顶期A640.40104.00A718.1920.4243.80119.00A843.90121.50B642.20105.15B745.23121.11B842.53126.50C650.00102.25C751.73121.50C820.9520.3821.4520.3621.1521.3621.7250.87129.652.1.2对茎围的影响从试验结果可以看出，茎围受灌水和施氮的影响，其变化规律性与株高一致，均随灌水和施肥量的增加而变大。团棵期C8茎围昀大，但与B8差异不显著。旺长期和圆顶期茎围均以C8昀大，但圆顶期C8与C7和B8差异不显著。旺长期灌水与施氮互作C8茎围昀大，A6茎围昀小，其它处理组合差异不明显。不同灌水量与施氮的互作效应不同。表2水氮耦合对烤烟茎围的影响(cm)处理团棵期旺长期圆顶期A61.227.077.61A71.307.378.08A81.327.917.57B61.457.849.09B71.508.009.15B81.588.039.30C61.438.209.00C71.428.6710.00C81.599.0010.002.1.4水氮耦合对烤烟干物质积累与分配的影响干物质积累是反映植株生长发育动态的重要指标，在各种对干物质积累产生较大影响的因素中，氮素和水分显得尤其重要。如表所示，各个处理组合各部位干物质重均表现，中部叶茎下部叶根上部叶的规律。灌水与施氮互作，纯氮6kg和7kg/亩的处理，上部叶干物质积累随氮用量的增加而增大；施氮量达到8kg/亩时，上部叶干物质重呈下降趋势。灌水加60m3/亩与施氮7kg/亩互作上部叶干物质重显著高于同一灌水量下其它处理组合。由此可见，灌水加60m3/亩与施氮7kg/亩互作可对烤烟上部叶干物质积累产生显著影响，灌水促进了上部叶干物质积累，有助于后期开片，但施氮的促进作用比灌水更加显著。中部叶干物质积累随灌水和施氮量的增加而增多。不同水氮处理组合对根和茎的干物质积累影响不太显著。较大的灌水量不利于烟株根系、茎和下部叶的生长。表3水氮耦合对烤烟旺长期干物质积累的影响(g)处理干物质重（g）上部叶中部叶下部叶叶根茎A69.5517.4511.5538.5613.2617.08A711.4630.4917.4959.4414.5421.06A813.5037.9313.4864.9214.6218.25B611.6644.5213.0270.2114.5427.97B716.5049.3217.5583.3718.2727.52B811.6854.3222.5488.5417.1635.78C614.7047.7119.1181.5315.3426.32C715.4653.1920.3388.9914.7423.77C815.0765.1921.20101.4717.0633.1252.2水氮耦合对烟田土壤水分含量和利用率的影响水氮耦合对旺长中期和圆顶期不同耕层土壤含水量的影响，随着灌水量的增加各个耕层含水量均明显升高，而且随着耕层的深度含水量均明显增加。在生育后期灌水处理结束后，虽然表层土壤的含水量差距很小，但深层土壤含水量仍然是灌水多的处理含水量大，随着耕层深度加大，差距越大。说明灌水处理提高了旺长后期和采烤阶段的土壤贮水量，保证了后期烟叶的充分成熟。灌水和施氮均能不同程度提高土壤水分利用效率，表明增施氮肥是提高水分利用率的有效方法。水分产值效率随灌水量的增加而增大，不同水氮耦合效应之间存在一定差异。灌水处理随氮肥用量增大，水分产值率不断增大。水分利用率的高低决定于烟株耗水量和烟叶产量，降低耗水量或者增加产量均可提高水分利用效率。2.3水氮耦合对烟田土壤养分空间分布、动态变化的影响2.3.1水氮耦合对烟田不同耕层土壤有机质和pH值动态变化的影响水氮耦合对不同耕层土壤有机质含量的动态影响，从整个生育期来看，各个耕层土壤有机质含量大体呈现逐步降低的趋势，而且以20cm左右耕层土壤有机质含量昀高，其次是表层土壤，耕层越深含量越低。各个处理的变化趋势类似，但灌水量和施氮量对有机质变化的影响规律不太明显。对pH值的影响，整个生育期pH值变化有些波动，总体来看前期pH值呈降低趋势，后图1水氮耦合对不同耕层土壤含水率的影响（6月23）10.51111.51212.51313.51414.50-10cm10-20cm20-30cm30-40cm40-50cm含水率％A6A7A8B6B7B8C6C7C8图2水氮耦合对不同耕层土壤含水率的影响(7月22）9101112131415160-10cm10-20cm20-30cm30-40cm40-50cm含水率％A6A7A8B6B7B8C6C7C8图3水氮耦合对不同耕层土壤含水量的影响（8月18日）101112131415160-10cm10-20cm20-30cm30-40cm40-50cm含水率％A6A7A8B6B7B8C6C7C8期有所回升。同一时期灌水量的处理pH值比其它处理2.3.2水氮耦合对烟田不同耕层土壤碱解氮运移和分布的影响整个生育期碱解氮含量变化，前期含量平稳，在旺长期含量明显降低，然后逐渐上升，在圆顶期含量昀高，8月5日其后由于拆掉了防雨大棚而且降雨较多，含量又明显降低。对团棵期不同耕层土壤碱解氮含量的影响，10-20cm的含量昀高，20-30cm耕层的含量略低于10-20cm耕层，表层土壤的含量低于10-30cm耕层土壤的含量，30-40cm和40-50cm耕层碱解氮含量相当，低于其它处理。各个耕层随灌水量的增加碱解氮含量升高，即C处理大于B处理，B处理大于A处理。在各个灌水处理内随着施氮量的增加，碱解氮含量升高。现蕾期到采收结束后，土壤碱解氮含量以10-20cm昀高，0-10cm耕层含量低于10-20cm耕层，其它耕层随耕层的加深含量呈递减趋势。采收结束后，各个耕层以施氮量昀高的处理碱解氮含量含量昀高，施6kg氮/亩的处理含量较低，而且A6＞B6＞C6。图8水氮耦合对团棵期不同耕层土壤碱解氮含量的影响2102122142162182202220-10cm10-20cm20-30cm30-40cm40-50cm碱解氮mk/kgA6A7A8B6B7B8C6C7C81501601701801902002102202302400-10cm10-20cm20-30cm30-40cm40-50cmA6A7A8B6B7B8C6C7C8图9水氮耦合对现蕾期不同耕层土壤碱解氮含量的影响碱解氮mk/kg1001201401601802002200-10cm10-20cm20-30cm30-40cm40-50cm50-60cmA6A7A8B6B7B8C6C7C8图10水氮耦合对采收结束后土壤不同耕层碱解氮碱解氮mk/2.3.4水氮耦合对烟田土壤氮肥利用率和氮肥贡献率的影响总体来看，氮肥利用率随灌水量的增加而增大，灌水量小区各个处理氮肥利用率小于灌水量大的处理，随灌水量的增大，这一趋势表现的更明显。在6kg/亩～7kg/亩