赵 军, 窦玉青, 宋付朋*, 陈 刚, 李 妮, 李九五

(1 土肥资源高效利用国家工程实验室，国家缓控释肥工程技术研究中心，山东农业大学资源与环境学院，山东泰安 271018; 2 中国农业科学院烟草研究所，山东青岛 266101)

氮素是影响烟草生长和发育的重要元素[1-3]，施用氮肥是保障烟草生长和高产的重要措施，缺氮或氮素过量都会影响烟草的产量和品质[4-6]。烟草生产中施用的专用肥料有多种，分为烟草无机专用肥和烟草有机专用肥，施用效果各不相同[7]。烟草无机专用肥能有效提高作物的产量，但长期大量施用会引起土壤酸化、 板结、 供肥能力下降、 土壤环境恶化等问题[8-10]。烟草有机专用肥能改善土壤的理化性状，提高土壤养分含量及作物的产量和品质，保护农业生态环境，但其肥效缓慢[11-16]。

相关研究多集中在施用同一种专用肥对植烟土壤及其产量与品质的影响等方面[17-20]，而关于有机和无机烟草专用肥配合且一次施用对烟草产量及氮素利用率方面的报道较少。本试验采用盆栽和田间试验方法，研究无机与生物有机两种烟草专用肥配合比例及其用量对土壤硝态氮、 铵态氮、 全氮、 烟草地上部分干物质累积量、 产量以及氮素利用率的影响，以期减少施肥次数、 降低劳动成本、 提高肥料利用率，达到增产增效，为烟草栽培及其可持续生产中肥料施用提供科学的理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试烟草品种为中烟100，由中国农业科学院烟草研究所提供。

供试土壤类型为褐土(普通简育干润淋溶土)，其部分化学性状： pH值8.16，电导率179.60 μs/cm，有机质13.40 g/kg，全氮1.28 g/kg，有效磷146.70 mg/kg，速效钾60.80 mg/kg。

供试肥料： 烟草无机专用肥是指由尿素(N 46.4%)、 硫酸钾(K2O 51%)和磷酸一铵(N ∶P2O5∶K2O=11% ∶44% ∶0%)按照烟草的需肥规律掺混而成，N ∶P2O5∶K2O=9% ∶9% ∶27%，养分总含量为45%。烟草生物有机专用肥是由中国农业科学院烟草研究所提供的中烟多效生物有机肥，N ∶P2O5∶K2O=1.2% ∶1.2% ∶0.4%，养分总含量为2.8%，有效活菌数0.71亿个/g，有机质含量30%。

1.2 试验设计

试验共设6个处理： 1)CK对照，不施肥; 2)T1处理，烟草无机专用肥氮60 kg/hm2; 3)T2处理，70%烟草无机专用肥氮42 kg/hm2+30%有机专用肥氮18 kg/hm2，总氮量60 kg/hm2; 4)T3处理，多效生物有机专用肥氮60 kg/hm2; 5)T4处理，烟草无机专用肥氮60 kg/hm2+5%有机专用肥氮3.45 kg/hm2，总氮量63.45 kg/hm2; 6)T5处理，烟草无机专用肥氮63.45 kg/hm2。其中，T1、 T2、 T3处理P2O5和K2O 的施用量均分别为60 kg/hm2、 180 kg/hm2; T4和T5处理P2O5和K2O 的施用量均分别为63.45 kg/hm2、 186.56 kg/hm2。上述处理，所有肥料均为一次性基施。

盆栽试验，试验用盆规格为高45 cm，上口直径40 cm、 底部直径30 cm，将试验用风干土过筛称重，与肥料混匀后装盆，每盆装土30 kg。盆栽试验每盆一株，每个处理重复15次，共90盆，随机排列。

田间试验，试验小区12 m2，烟草株行距为0.5 m ×1.0 m，每小区植烟20株，每个处理重复3次，共18小区，随机排列。

盆栽和田间试验均于2012年5月6日取长势相近的烟苗进行移栽，8月30日收获。试验于团棵期、 旺长期、 圆顶期、 成熟期四个生育期采集土壤和植株样品进行分析。试验管理同常规烟草田间管理措施。

1.3 测定指标及方法

烟草地上部植株的干重和产量采用田间调查-烘干称重法; 植株全氮采用H2SO4-混合加速剂-蒸馏法; 土壤全氮采用开氏法; 土壤硝态氮和铵态氮采用0.01 mol/L CaCl2浸提-AA3型流动注射分析仪测定[21]。

氮素利用率用差值法计算，氮素利用率=(施氮区吸氮量─对照处理吸氮量)/施氮量×100%; 氮素依存率=无氮区吸氮量/施氮区吸氮量×100%; 土壤偏生产力(kg/kg)=施氮区产量/施氮量[22-23]。

1.4 统计分析

田间调查和室内测定数据均采用SAS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 有机和无机烟草专用肥配施及用量对烟草不同生育期土壤硝态氮含量的影响

各试验处理烟草根区土壤硝态氮含量随着烟草的生长发育逐渐降低(图1)。在60 kg/hm2施氮水平下，烟草整个生育期中T1、 T2和T3处理土壤硝态氮含量之间均差异显著。在烟草团棵期土壤硝态氮含量的大小顺序为T1>T2>T3; 旺长期、 圆顶期、 成熟期均为T2>T1>T3，土壤硝态氮含量三个生育期T2处理比T1分别高出20.75%、 42.90%、 13.88%，T2比T3高58.14%、 118.14%、 25.85%，T1又比T3处理高30.97%、 52.64%、 10.51%。单施无机专用肥仅在烟草生长初期对土壤硝态氮含量的提高作用显著; 无机专用肥和生物有机专用肥配施能提高烟草整个生育期土壤硝态氮含量，单施生物有机专用肥则显著低于单施无机专用肥和二者配施。

图1 烟草不同生育期土壤硝态氮含量Fig.1 Content of soil nitrate nitrogen at different tobacco growth stages

在不减少无机专用肥氮用量， 增加相当于5%的生物有机专用肥氮后(总氮量63.45 kg/hm2，即T4处理)， 从烟草团棵期到成熟期T4和T5处理之间土壤硝态氮含量差异均不显著; 与T5处理相比，T4处理四个生育期土壤硝态氮含量分别高出-3.98%、 7.16%、 16.72%、 2.89%。从旺长期到成熟期，T2处理土壤硝态氮含量比T4处理分别高出10.52%、 19.28%、 3.75%。说明配施30%生物有机专用肥氮可以调节氮素养分在土壤中的释放速率，使其在更长的生育期里保持一个较高的供氮水平， 配施比例过低，则无效果。

2.2 有机和无机烟草专用肥配施及用量对烟草不同生育期土壤铵态氮含量的影响

各处理烟草根区土壤铵态氮含量随烟草的生长发育呈现先逐渐降低后缓慢升高的变化趋势(图2)。

图2 烟草不同生育期土壤铵态氮含量Fig.2 Content of soil ammonium nitrogen at different tobacco growth stages

在60 kg/hm2施氮水平下，烟草团棵期土壤铵态氮含量大小为 T1>T2>T3，T1处理土壤铵态氮含量分别比T2和T3处理增加了18.65%、 38.05%，且差异显著; T2处理土壤铵态氮含量高出T3处理16.35%。旺长期和圆顶期，T1与T2、 T3处理土壤铵态氮含量之间差异均不显著， T1处理土壤铵态氮含量比T3处理增加了11%、 5%； T2分别比T1高出0.91%、 1.91%，差异不显著，比T3高出12.54%、 7.23%，差异显著。成熟期各处理土壤铵态氮含量大小为 T1>T3>T2。单施无机专用肥在烟草团棵期对土壤铵态氮含量的提高作用显著，在成熟期效果不明显; 无机专用肥和生物有机专用肥配施能有效提高烟草整个生育期土壤铵态氮的含量，单施生物有机肥在整个生育期效果均不明显。

在63.45 kg/hm2施氮水平下，T4处理烟草四个生育期土壤铵态氮含量比T5分别高出-3.13%、 0.91%、 0.76%、 2.24%， 差异均不显著。T2处理土壤铵态氮含量在烟草四个生育期分别比T4处理高出-14.75%、 0、 0.75%、 -1.82%。两种专用肥配施，生物有机专用肥氮配施量少于5%时，土壤铵态氮含量与单施无机专用肥差异不显著， 达到30%时则差异显著。

2.3 有机和无机烟草专用肥配施及用量对烟草不同生育期土壤全氮含量的影响

不同处理对烟草不同生育期根区土壤全氮含量的影响程度不同(图3)。

图3 烟草不同生育期土壤全氮含量Fig.3 Content of soil total nitrogen at different tobacco growth stages

烟草整个生育期土壤全氮的含量大小均表现为T2>T1>T3，且T1、 T2、 T3处理土壤全氮含量之间，除旺长期外，其他生育期差异均不显著。其中，烟草团棵期T1处理土壤全氮含量分别比T2、 T3处理增加了-4.79%、 3.73%，T2处理土壤全氮含量比T3处理高出8.96%; 从旺长期到成熟期，T2处理三个生育期土壤全氮含量比T1增加了3.92%、 3.15%、 4.76%，比T3增加了10.42%、 4.80%、 5.60%； T1则比T3处理高出6.25%、 1.60%、 0.80%。单施烟草无机专用肥或生物有机专用肥在烟草整个生育期对土壤全氮含量的提高作用均不如氮烟草无机专用肥和生物有机专用肥配施显著。

施氮量为63.45 kg/hm2时，烟草团棵期T4和T5处理土壤全氮含量之间差异显著，与T5处理相比，T4处理土壤全氮含量增加了7.25%。从旺长期到成熟期T4处理土壤全氮含量比T5处理高出2.61%、 1.56%、 1.57%，处理之间差异不显著。T2处理土壤全氮含量比T4处理从旺长期到成熟期分别增加了1.27%、 0.77%、 2.33%。两种烟草专用肥配施，生物有机专用肥氮配施量少于5%时烟草生长中后期土壤全氮含量不如配施量达30%时效果明显。

2.4 有机和无机烟草专用肥配施及用量对不同生育期烟草干物质累积量的影响

随着烟草的生长，各试验处理的烟草地上部分干物质累积量逐渐升高(图4)。

图4 烟草不同生育期地上部分干物质累积量Fig.4 Above ground dry matter accumulation of tobacco at different growth stages

施氮量为60 kg/hm2时，烟草团棵期T1和T2、 T3处理的烟草地上部分干物质累积量差异显著，T1比T2、 T3高13.28%、 27.68%，T2比T3高12.71%。从旺长期到成熟期，烟草地上部分干物质累积量大小为T2>T1>T3，烟草三个生育期地上部分干物质累积量T2比T1高出6.03%、 10.36%、 7.67%，比T3高51.88%、 47.92%、 25.59%; T1又比T3高4.25%、 34.03%、 16.04%，差异达显著水平。与单施生物有机专用肥和单施无机专用肥相比，化肥氮烟草无机专用肥和生物有机肥氮烟草专用肥配施能明显增加烟草生育中后期地上部分干物质累积量。

增加额外的5%有机肥专用氮(总施氮量为63.45 kg/hm2)时，T4 比T5处理烟草地上部分干物质累积量在圆顶期显著高出11.41%，其他生育期差异均不显著。在成熟期T2处理烟草地上部分干物质累积量比T4处理增加了0.76%。两种烟草专用肥配施，生物有机专用肥氮配施量少于5%时，烟草地上部分干物质累积量与其他处理差异不显著; 而配施量达30%时，则差异显著。

2.5 有机和无机烟草专用肥配施及用量对烟草产量的影响

各试验处理对烟草产量的影响程度不同(图5)。施氮量为60 kg/hm2的各处理中，烟草产量最高处理是T2，为132.16 g/株。T1次之，为121.66 g/株，T3最低，为114.64 g/株。与T1、 T3相比，T2烟草产量分别增产8.63%、 15.28%，差异显著。T1烟草产量比T3增加了6.12%。无机专用肥和生物有机肥配施比二者单施更能显著提高烟草产量。

施氮量为63.45 kg/hm2的各处理烟草产量大小为T4>T5，处理之间差异不显著。T4、 T5处理的烟草产量分别为 132.61 g/株、 129.46 g/株。与T5处理相比，T4处理的烟草产量高出2.43%。T2处理产量比T4处理高出-0.34%。两种专用肥配施时，随生物有机专用肥氮配施量的增加，其烟草产量增加，在低于5%时效果不明显，达到30%时效果明显。

图5 不同处理对烟草产量的影响Fig.5 Effects of different treatments on yield of tobacco

2.6 有机和无机烟草专用肥配施及用量对烟草氮素利用率的影响

表5表明，施氮量为60 kg/hm2条件下，烟草总吸氮量大小为 T2>T1>T3，处理之间差异显著。T2处理烟草总吸氮量比T1、 T3处理增加了9.85%、 39.59%，T1处理总吸氮量比T3处理高出27.07%。各处理土壤氮素依存率大小为 T3>T1>T2。与T1、 T3相比，T2土壤氮依存率降低了5.72%、 22.98%，T1比T3降低了17.26%。烟草土壤偏生产力和氮素利用率最高均为T2处理，与T1、 T3处理相比，T2土壤偏生产力和氮素利用率分别高出8.61%、 27.24%、 15.28%、 208.38%，T1比T3处理提高了6.14%、 142.37%。无机专用肥与生物有机专用肥配施更能有效提高土壤偏生产力和烟草氮素利用率，降低了土壤氮依存率。

施氮量为63.45 kg/hm2时，与T5相比，T4的总吸氮量、 土壤偏生产力、 氮素利用率分别增加了6.52%、 2.42%、 17.48%，土壤氮素依存率比T5降低了6.13%，但两处理在总吸氮量、 土壤偏生产力及氮素利用率差异未达显著水平。

表1 不同处理对烟草氮素利用率的影响

无机专用肥与生物有机专用肥配施处理中，T2处理总吸氮量、 土壤偏生产力和氮素利用率比T4处理分别高出1.31%、 5.39%、 3.21%，差异不显著。土壤氮素依存率大小为 T4>T2，与T2相比，T4的土壤氮素依存率增大了0.76%，差异不显著。两种烟草专用肥配施处理中，生物有机专用肥氮配施量为30%的处理提高烟草氮素利用率和土壤偏生产力的效果优于生物有机专用肥配施量为5%的处理，但差异不显著。

3 讨论与结论

试验结果表明，烟草整个生育期各处理根区土壤铵态氮、 硝态氮含量均随烟草的生长逐渐降低，而土壤全氮含量呈先略有上升而后降低的趋势。这可能是由于烟草生长初期吸收氮素相对较少，且根区土壤有充足的碳源促进微生物固氮，因而土壤全氮含量略有提高; 至旺长期后烟草植株吸氮量远高于微生物固持量，从而导致土壤全氮含量逐渐降低。烟草团棵期土壤铵态氮、 硝态氮含量最高的处理是单施无机专用肥，而从旺长期到成熟期70%无机专用肥氮+30%生物有机专用肥氮处理土壤铵态氮、 硝态氮含量最高，可能是因为化肥极易淋溶、 挥发，而生物有机肥养分释放速度慢，在相同施氮量条件下，单施无机专用肥烟草生长初期供氮速度较快，供应强度大，能保障氮素在烟草生育初期的充足供应，而70%无机专用肥氮与30%生物有机专用肥氮配施的氮素供应强度互补且效应持久，有利于烟草中后期的生长发育。

在烟草生长过程中，烟草生物量和产量的变化与土壤氮素供应密切相关。本试验结果表明，70%无机专用肥氮+30%生物有机专用肥氮在提高烟草整个生育期烟草地上部分干物质累积量、 土壤偏生产力、 烟草产量及氮素利用率方面的效果均显著好于单施无机专用肥氮和单施生物有机专用肥氮，因为适量的生物有机专用肥不仅能够改善土壤结构，还具有较强的保肥能力，能够保持无机专用肥氮释放的部分氮素，降低氮素损失，因而在烟草整个生育时期土壤持续供氮能力较强，促进了烟草的生长发育和对氮的吸收利用。生物有机专用肥氮配施量为5%时，在土壤氮素含量、 烟草产量及氮素利用率等方面与单施无机专用肥氮无差异，且施肥效果低于生物有机专用肥氮配施量30%的处理，说明有机肥氮加入量过低，起不到对土壤保肥、 供肥性的调节作用。因此，70%无机专用肥氮与30%生物有机专用肥氮配施，且总施氮量为60 kg/hm2时，既能在烟草整个生育期保持较高的土壤氮素有效性和土壤持续供氮能力，又能提高烟草的生产效益(生物量、 产量)和氮素利用率，是烟草施肥最佳推荐比例。

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