韩 丹, 刘 金, 黎妍妍, 涂书新, 黄五星, 郝三辉, 许自成*

1.河南农业大学烟草学院, 郑州 450002; 2.青岛和协生物技术有限公司, 山东 青岛 266010; 3.湖北省烟草科学研究院, 武汉 430030; 4.华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070



烤烟缓/控释钾肥研究进展

韩 丹1, 刘 金2, 黎妍妍3, 涂书新4, 黄五星1, 郝三辉1, 许自成1*

1.河南农业大学烟草学院, 郑州 450002; 2.青岛和协生物技术有限公司, 山东 青岛 266010; 3.湖北省烟草科学研究院, 武汉 430030; 4.华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070

发展烤烟缓/控释钾肥对于保护生态环境及降低农业生产成本具有重要的意义。总结了国内外有关缓/控释钾肥在烤烟上的相关研究和应用进展，介绍了缓/控释钾肥的基本概念，就缓/控释钾肥对烤烟生长发育、烟叶钾含量及品质性状、经济性状、土壤钾含量的影响作了综述，并且提出了当前研究中的一些问题。缓/控释钾肥能够促进烤烟的生长，提高土壤钾含量，进而提高烟叶钾含量，改善烟叶品质，增加产量产值，但也存在控释钾肥包膜材料和机理研究不足、与普通肥配施研究较少等问题，因此有必要就缓/控释钾肥在国内外的发展现状、前景、存在问题及对策予以讨论，以期为我国缓/控释钾肥产业化提供理论依据。

缓/控释钾肥；烤烟

烟草是我国主要的经济作物之一，其产量和种植面积均位于世界前列。据相关数据统计，在2014年，我国烟叶种植总面积达146.3万hm2，烟叶总产量299.4万t，烟草行业工商利税达到9 110.3亿元，占当年国家财政收入的6.49%[1]。但是我国烟叶整体质量不高，主要原因是我国烟叶钾含量相对较低，多在1%～2%，而优质烟叶钾含量多在2.5%以上[2,3]。烤烟是喜钾经济作物，生产100 kg干烟叶需从土壤中吸收钾元素9.88 kg[4]。烟叶生产中为提高烟叶钾含量主要采取提高钾肥施用量[5]、更换钾肥品种[6]和改变钾肥追肥次数和时期[7,8]等方法，但未取得较好的效果。如何提高烤烟的钾肥利用率、减少肥料钾对烤烟土壤的不利影响和降低施肥劳动量是发展烤烟高产、优质、高效生产的主要任务。与普通钾肥相比，缓/控释钾肥在作物整个生长发育时期均可以满足其生长的需要，这主要是因为缓/控释钾肥具有养分释放速率相对缓慢、释放期相对较长和养分利用率相对较高等[9～11]优势，为提高烤烟的钾含量提供了一种新的有效途径。烤烟对氮和钾养分的需肥特征在整个生育期并不一致，特别是成熟期养分需求有“低氮高钾”的特点，因此，单质的缓/控释钾肥较缓/控释复合肥对烤烟生产有更强的现实意义。本文就缓/控释钾肥对烤烟生长发育、烟叶钾含量与品质及经济性状、土壤钾含量等方面进行了综述，并指出了缓控释钾肥在烤烟生产应用中的发展方向，以期为烟草品质育种研究提供参考。

1 缓/控释肥基本概念和释放机理

1.1 缓/控释肥的概念

国际上对缓释肥料与控释肥料的概念至今仍没有系统区分，美国作物营养协会(Association of American Plant Food Control Officials,AAPFCO)的官方用语和定义中两者也同时使用[12]。但实际上，控释肥与缓释肥的要求并不一致，因此，有专家认为，应将缓释肥料和控释肥料的概念严格区分开来。有文献指出，缓释肥(SRFs)又叫做长效肥料，与普通肥料相比，缓释肥在施入土壤后可转变为作物能够吸收利用的有效养分，速率相对缓慢。并且，它的释放速率和持续时间不能很好地控制，施肥方式的不同和环境条件的变化均会对其产生较大的影响。然而，控释肥料则不同，其释放速率和持续时间均已知，并能够较好的控制[13,14]。笔者认为有必要对缓释肥料和控释肥料作严格的区分，特别是控释肥料需明确标明肥料养分释放规律和肥料适用的作物和适用地区等条件，这将有利于缓/控释肥料行业的发展。另外，作物不同生育期对氮和钾养分的需求规律并不一致，因此有必要研究单质的缓控释氮肥和缓控释钾肥，以利于作物更好的吸收养分，从而提高肥料的利用效率。

1.2 缓/控释肥的分类及释放机理

根据养分缓/控释的机理不同可以把缓控释肥分为化学合成缓溶型、生化抑制型和包膜型等3种[12,15,16]。

1.2.1 化学合成缓溶性肥料 缓溶性肥料使用微溶于水的化学营养物质合成，利用营养成分分子结构缓慢溶解的特性，达到持续施肥效果。同时，按照化学物质的不同，可以分为两种：一是以脲醛肥料为代表的有机氮化合物；二是以酸化磷矿为代表的微水溶性或柠檬酸溶性的无机肥料[17]。

1.2.2 生化抑制型缓释肥 合成缓溶性肥料的缓释效果来源于肥料中加入的生化抑制剂。这些抑制剂(如：硝化抑制剂、胺稳定剂等)是通过抑制缓解硝化-反硝化作用而减缓肥力供应，达到氮素缓释、提高氮肥利用率的目的[13]。

1.2.3 包膜型肥料 包膜型肥料达到缓释目的的方法是物理阻隔，即使用不同的材料对肥料颗粒进行包裹，控制供养过程。这种肥料根据使用的材料不同，目前可以分为两种：一种是硫包膜尿素[18,19]；另一种是有机高聚物包膜控释肥料[20]。

2 烤烟缓/控释钾肥研究进展

2.1 缓/控释钾肥对烤烟生长和生理特性的影响

大量研究表明，缓/控释钾肥不仅能够促进作物的生长，而且能有效提高作物的抗逆性，对作物的各项生理指标也存在较大的影响。有研究表明，与普通钾肥相比，缓/控释钾肥可以不同程度的促进烟株的生长发育，不同生育期有效叶片数、叶长、叶宽、最大叶面积均有增加[21,22]。缓释肥料制备方式不同，对作物的生长影响较大。王少先等[23]研究表明，混合成囊法制造的缓释肥料对作物生长的影响较大，并且随着生育期的延长，处理之间的差异也越来越显著。缓/控释钾肥不仅在烤烟上有这样的作用，在其他作物上也效果显著，例如在玉米上施用全降级缓释肥、硫包衣缓释肥和普通缓释肥不仅促进了玉米株高、茎粗、穗长和穗粗等指标的增加，显著提高了玉米的产量，并且全降级缓释肥和硫包衣缓释肥的处理中玉米的产量显著高于普通缓释肥处理[24]。缓/控释钾肥对烤烟生理指标方面的影响报道很少，但控施肥对烤烟生理指标的影响显著。控释肥料的添加能够提高烤烟的根系活力和烟株熵流量，增加烟株对水分和养分的吸收，降低K+与Ca2+、Mg2+的拮抗作用[25]。马松[26,27]研究结果显示，与不施肥相比，施用普通复合肥和控释复合肥均能有效改善烤烟株高、茎围、叶长、叶宽以及有效叶数。同样，增加控释复合肥的用量能显著提高烤烟叶片生育期的叶绿素、类胡萝卜素、抗坏血酸含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化物酶活性，同时，烤烟叶片氮、磷、钾含量也呈现上升趋势；相反，增施控释复合肥显著降低了烤烟叶片类胡萝卜素、丙二醛、抗坏血酸、谷胱甘肽含量和超氧阴离子自由基的产生速率。曹升[28]在木薯上的研究结果也类似，与完全施用常规肥相比，配施不同比例的控释肥不仅提高了硝酸还原酶的活性，增加了叶片中可溶性蛋白和可溶性糖的含量，增强了木薯中后期抗衰老的特性，而且在块根形成期至块根膨大后期，不同比例配施控释肥能够不同程度的增粗木薯的茎秆。

2.2 缓/控释钾肥对烤烟体内钾含量的影响

烟草是代表性的喜钾作物之一，提高烟叶中钾的含量对改善烟叶品质有重要的意义。相比普通钾肥，缓/控释钾肥在提高烟叶体内钾含量的效果极为显著。由于缓/控释钾肥具有养分释放特征与烤烟生育期养分需求的规律一致的特点。与普通钾肥相比，有机聚合物包膜硫酸钾肥、硫包膜硫酸钾肥、有机聚合物包膜复合钾肥3种控释钾肥的添加使得烤后烟叶中钾含量增加了0.80%～1.15%[29]。张翔等[30]得到类似的研究结果，较普通肥处理，生物包膜控释钾肥的使用使烟叶钾含量提高了10.30%～12.90%。另外，缓/控释钾肥的施用不仅能够显著提高烟叶中的钾含量，而且常规钾肥与控释钾肥的配施显著降低了施肥成本，硫酸钾与控释肥分别于50 d与90 d配合施用最大可使烟叶中钾含量增加35.17%[31]。同样，刘金[32]通过盆栽和大田试验研究了包膜硝酸钾、腐殖酸氯化钾和包膜腐殖酸氯化钾等3种缓释肥料对烤烟钾含量的影响，结果表明，相对于普通钾肥处理，使用包膜缓/控释钾肥处理的烟叶钾含量提高了9%～38%。并且，经缓释肥处理的烤后烟叶中钾含量均高于2.5 %，达到优质烟叶的标准。

2.3 缓/控释钾肥对烟叶品质的影响

缓/控释钾肥改善烟叶品质，这主要是通过协调烟叶常规化学成分的平衡来实现的。缓释钾肥提高了烤后烟叶的钾含量，不同程度的提高了石油醚提取物的含量，促进各项常规化学成分的协调，改善烟叶的品质[21]；张翔等[30]的试验结果表明，包膜控释钾肥处理烟叶与对照处理相比，在香气质、香气量和余味上评吸得分有提高；包膜控释钾肥可以使烟叶总糖、还原糖含量和糖碱比等烟叶化学成分更加协调，进而明显改善烟叶品质。张雪芹和彭克勤[33]在研究烤烟缓释肥料对烤烟的影响方面得出一致的结论。同样，缓/控释肥对其他作物的品质也有很好的改善作用。Tang等[34]通过盆栽试验，研究了缓控释肥料对辣椒生长及养分利用效率的影响。结果表明，与常规施肥相比，聚合物包膜控释肥料的使用能够提高单果质量和Vc含量，提高根系活力，使产量增加了8.4%，而NH4MgPO4包膜控释肥的使用使可溶性糖含量提高了5.67%，但对单果质量和Vc含量的影响较小。邱现奎等[35]对白菜上的研究得到了类似的结果，与普通复合肥相比，包膜缓释肥的添加增加了白菜维生素C、可溶性糖含量和糖酸比，降低了有机酸的含量。

2.4 缓/控释钾肥对烤烟经济性状的影响

多数研究结果表明，缓/控释钾肥的使用能够在一定程度上影响烟叶的产量和产值，其影响作用主要表现在提高烟叶中钾含量和改善烟叶品质上。王鹏等[36]研究结果表明，与普通施肥处理相比，包膜硝酸钾肥在控释期为60 d时产量和产值达到最大值，产量为1 825 kg/hm2，增加了3.77%，产值达29 994元/hm2，增加了6.36%，上等烟叶率也最高，达到48.37%。王少先等[23]也得到了类似的研究结果，烤烟专用的包膜控释钾肥的施肥量在750 kg/hm2时，可以使上等烟叶率达到46.50%，烟叶产量也提高了15.30%。他们还发现在保证烟叶内在质量基础上，要获得常规施肥处理水平的烟叶产量和经济效益，可以采用减少20%的烤烟专用控释钾肥用量，从而节约了成本，另外特别指出，这种烤烟专用的包膜钾肥是以硫酸钾为肥芯采用混合成囊法制作而成。然而，也有研究结果显示，硫酸钾用量不同和包膜肥料的缓释期不同，配合施用这两种肥料对烟叶产量的影响也有差别[31]。刘金[32]研究表明，包膜硝酸钾、腐殖酸氯化钾和包膜腐殖酸氯化钾3种缓/控释钾肥可提高烤烟产量2.1%～6.8%。并且以包膜硝酸钾肥效果最好，其产值可增加12 000元/hm2。总之，缓/控释肥不仅可以促进烟叶的生长，增加烟叶的产量，而且还可以改善烟叶品质，增加烤烟上等烟叶率，提高烟叶的平均单价，从而达到提高效益的目的。上等烟叶率不高一直是限制我国烤烟质量的重要因素，我国烤烟种植业的重点已从提高烤烟产量向提高烤烟质量的方向发展，缓/控释肥为提高烟叶质量提供了更多的选择。

2.5 缓/控释钾肥对植烟土壤钾含量的影响

缓/控释钾肥可以改善烤烟土壤中钾的营养状况，成熟期土壤速效钾含量有明显增加。杜志勇等[37]以常规钾肥和不施钾肥作对照，对烤烟近根区土壤和非根区土壤速效钾含量做了研究。结果表明，常规钾肥处理近根区的土壤速效钾含量均低于非根区土壤，控释钾肥处理根区土壤速效钾含量高于非根区土壤，有烤烟根区钾素的富集现象。陈剑秋等[29]通过控释钾肥养分释放试验和大田试验对控释钾肥中植烟土壤供钾特性做了研究，施用控释肥能够明显提高土壤速效钾含量，以包膜硫酸钾最为显著。陈宏坤等[25]通过控释肥养分释放试验和盆栽试验，研究了控释肥料对植烟土壤的影响，结果表明，施用控释肥提高了土壤钾含量及其空间有效性；提高了土壤真溶液中的钾含量，常规肥处理土壤真溶液的钾含量为30.8 mg/kg，控释肥处理真溶液钾含量达61.5 mg/kg，在烤烟生长后期土壤真溶液钾含量的提高对于最终提高烟叶钾含量具有重要意义。

3 展望

为促进缓/控释肥技术的推广创新与肥料行业的发展，国家给予了巨大的支持，先后在一系列文件中提出了缓/控释肥的发展要求，并在2013年将其列入中央一号文件，同年，农业部将缓释肥列入农业支持项目中，在很大程度上促进了行业发展和研究的深入开展。

烤烟钾含量影响烤烟品质，开发烤烟专用的缓/控释钾肥，在生产中有重要意义。缓/释钾肥近年来已成为研究热点，取得了很大的进步，但同时也存在许多问题，如缓/控释肥料价格偏高、工业化生产难、养分释放与作物需求不一致、农民认知程度低等[38]，今后的缓/控释钾肥的发展可重点考虑下述几个方面：①过去采用的缓/控释钾肥多是缓释氮磷钾复合肥，实际使用中主要以氮磷肥为主，很少有缓释的钾肥。发展包括氮磷钾及微量元素在内的缓控释复合肥无疑具有重要意义。② 开发专用的缓控释钾肥。由于烤烟类作物是喜钾作物，缓/控释钾肥对提高烤烟作物的品质和产量有非常重要的作用，应该根据具体情况大力发展不同作物的专用缓控释钾肥。③开发控释钾肥新型包膜材料。目前，生产缓/控释钾肥，如硫酸钾等肥料存在技术障碍，这可能与钾肥易溶于水、包膜材料不易选择、控释期不易控制有关。因此需开发出适合生产储存且价格低廉的新型包膜材料，另外还要结合烤烟的需肥规律和当地的土壤与气候条件，结合测土配方施肥，改善配套的农艺措施，实现个性化的研究与定制生产。④研究控释钾肥与普通化学肥料配施效果、配施技术和机制。单独施用控释钾肥增加了农业生产成本，因此有必要研究不同缓释期的缓/控释钾肥和普通化学肥料的配合施用，并明确其机制。

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Progress of Slow/controlled Release K Fertilizers in Flue-cured Tobacco

HAN Dan1, LIU Jin2, LI Yanyan3, TU Shuxin4, HUANG Wuxing1, HAO Sanhui1, XU Zicheng1*

1.CollegeofTobaccoScience,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China; 2.QingdaoHexieBiotechnologyCo.Ltd.,ShandongQingdao266010,China; 3.TobaccoResearchInstituteofHubeiProvince,Wuhan430030,China; 4.CollegeofResourceandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China

Developing the slow/controlled release fertilizers (SRFs) of flue-cured tobacco has great significance in protecting ecological environment and reducing agricultural production costs. In this paper, the internal and external research and application literatures of SRFs were summarized. The SRFs’ concept and characteristics were introduced firstly, and then the effects of SRFs on the growth, K content, quality and economic traits of flue cured tobacco were reviewed, and some problems in current research were pointed out. The SRFs was beneficial to the growth of tobacco, increase of K content in soil and leaves, improvement of quality and enhancing the yield and output value of flue-cured tobacco. But it also had insufficient research in the coated material of SRFs and mechanism, and had poor study about the SRFs mixed with the ordinary fertilizer applications. Therefore，it is necessary to discuss the development of present situation, prospects, problems and countermeasures about the SRFs at home and abroad, so as to provide theoretical basis for industrialization of the SRFs in our country.

slow/controlled release K fertilizers; flue-cured tobacco

2016-10-07; 接受日期：2017-02-09

中国烟草总公司河南省公司重点科技攻关项目(HYKJ 201405);湖北省烟草公司科技项目(027Y2016-007)资助。

韩丹，讲师，博士，研究方向烟草品质生态与烟草营养。E-mail:handan1987happy@126.com。*通信作者：许自成，教授，研究方向烟草品质生态与烟草营养。E-mail：zichengxu@126.com

10.19586/j.2095-2341.2016.0118