王鹏，段焰，张建军，林跃平，程昌新，刘浩，胡志明，董建新，刘芮

摘  要：為有效减轻保山烟区因大量施用速效氮肥可能引起的面源污染，研究了缓释肥减氮施用对保山烟区土壤理化性质、烤烟品质和氮素平衡利用的影响。研究结果表明：（1）与不施肥（CK）和单施化肥（T1）相比，缓释肥（T2）及其减氮处理（T3）使团聚体粒径趋于集中，提升了表层土壤速效养分碱解氮、有效磷和速效钾含量;T2与T3相比，速效养分无显著变化;（2）与CK相比，施肥处理增加了烟叶中总糖、还原糖、总氮、烟碱和钾含量;与T2相比，T3降低了总糖、还原糖、总氮、钾和烟碱含量，增加了钾氯比和糖碱比;不同施肥处理间烤烟评吸质量档次差异不显著;（3）T2、T3较T1提高了氮肥农学利用率（RE）、农学效率（AE）和偏生产力（PFP），T3提高显著（p < 0.05）;T3较T1和T2显著降低了氮素表观淋失率（LLR）（p< 0.05）;T2、T3氮素稍有盈余，T1氮素稍有亏损。综上所述，缓释肥可以在减氮基础上保持氮素平衡利用和烤烟品质，可考虑在保山烟区推广。

关键词：缓释肥减氮;氮素平衡利用;土壤质量;烤烟品质

Effects of Slow-release Fertilizers and Nitrogen Reduction on Flue-cured Tobacco Quality and Nitrogen Utilization

WANG Peng1，2， DUAN Yan3， ZHANG Jianjun3， LIN Yueping3， CHENG Changxin4， LIU Hao4，

HU Zhiming3， DONG Jianxin1， LIU Rui3*

（1. Tobacco Research Institute of CAAS， Qingdao 266101， China; 2. Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China; 3. Baoshan Branch of Yunnan Province Tobacco Company， Banshan， Yunnan 678000， China; 4. Hongyunhonghe Tobacco Co.， Ltd.， Kunming 650202， China）

Abstract： In order to effectively reduce the potential non-point source pollution caused by large amount of available nitrogen fertilizer in the tobacco-planting area of Baoshan city of Yunnan province， the Jinzhengda slow-release fertilizer [m（N）： m（P2O5）： m （K2O） = 10：10：25] was used in field experiment. The effects of different treatments on soil physicochemical properties， tobacco leaf quality and nitrogen balance utilization were studied. The results showed that： （1） Compared with no fertilizer （CK） and single application of chemical fertilizer （T1）， slow release fertilizer （T2） and its nitrogen reduction treatment （T3） tended to concentrate the aggregate particle size and increase the available nutrients of the surface soil， including the contents of alkali hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium; T3 compared with T2， only organic matter content was significantly reduced， and there was no significant difference in available nutrients; （2） Compared with CK， fertilization treatment increased the contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， nicotine and potassium; Compared with T2， T3 reduced the contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， potassium and nicotine， and increased the Potassium/chloride ratio and the sugar/base ratio; There was no significant difference in the quality of flue-cured tobacco among different fertilization treatments; （3） Compared with T1， T2 and T3 increased nitrogen fertilizer agronomic utilization rate （RE）， agronomic efficiency （AE） and partial productivity （PFP）， with T3 increased significantly （p< 0.05）; T3 significantly reduced nitrogen appearance leaching rate （LLR） compared to T1 and T2（p< 0.05）; Nitrogen was near balanced in T3， surplus in T2， and deficit in T1. In conclusion， slow release can maintain nitrogen balance utilization and flue-cured tobacco quality on the basis of nitrogen reduction. It can be considered in Baoshan tobacco-planting areas.

Keywords： slow-release fertilizer and nitrogen reduction; nitrogen balanced utilization; soil quality; flue-cured tobacco quality

土壤是生产优质烤烟的基础，氮肥过量会导致土壤板结，肥料利用率降低[1]，对烤烟的不良影响有烟株旺长、烟叶贪青晚熟、茎脉较脆易折[2]，烤烟油分少、吃味辛辣、刺激性强、青杂气重、香气量少[3]。为有效减少保山烟区的氮肥施用量和提升烤烟品质，本研究根据烤烟需求和土壤状况采用缓释肥部分代替化肥来探究减少氮肥施用的可行性。

缓释肥是指施入土壤后养分释放速率远小于速溶性肥料转变为植物有效态养分速率的肥料[4]。缓释肥有肥效长且稳定的特点，能实现烤烟全生育期一次性施氮肥，而且可以减缓施用普通肥料在烤烟生育前期因养分过量累积产生的氮素损失，在保证养分供应的同时减轻环境污染[5]。王黎等[6]研究表明，与常规施肥相比，缓释肥可提高烟叶成熟度、增加烟株有效叶片数和提高烟叶产质。刘典三等[7]研究表明缓释肥能有效改善烟叶的内在品质，改善土壤结构和促进烟株平衡发育。目前针对缓释肥用于烤烟的研究主要集中在烤烟产质量的提升，很少涉及氮素平衡利用、土壤-烤烟系统氮素平衡特征等。

保山烟区属于我国西南高原生态区-清甜香型烟区[8]，烤烟专用速效肥施用占施肥总量的85%以上。本研究以保山烟区黄壤为研究对象，选用具有代表性金正大缓释配方肥，定位研究全量及减量施用氮肥条件下，氮素利用率、平衡系数、淋失率以及土壤理化性质、烤烟品质的变化状况，旨在为保山烟区缓释肥代替常规氮肥并减氮的推广应用提供理论依据和数据支撑。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验于2017年3月在云南省保山市隆阳区西邑乡（22°46′ N，99°26′ E）进行，试验地海拔1 653.5 m，属亚热带高原气候，年平均气温15.5 ℃，降水量966.5 mm，无霜期300 d。土壤类型为酸性黄壤，油菜-烤烟轮作。土壤耕层（020 cm）基本理化性质为：pH 5.56，有机质11.66 g/kg，碱解氮152.69 mg/kg，有效磷10.60 mg/kg，速效钾105.25 mg/kg。

1.2  试验设计

采用田间小区试验，设置4个处理，分别为：CK，无氮肥;T1，烤烟专用氮肥，N 105 kg/hm2;T2，等氮量缓释肥;T3，减氮量缓释肥，N 90 kg/hm2。每个处理3次重复，随机区组设计。供试烤烟品种为云烟100，4月上旬移栽，每个小区6垄，垄长7.5 m，面积54 m2，行距1.1 m，株距0.5 m，种植密度2株/m2。化肥分基肥和追肥：基肥是烤烟专用肥1、烤烟专用肥2、金正大缓释肥（高分子树脂膜在肥料表面形成营养微孔减缓养分释放，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O） = 10∶10∶25和过磷酸钙;追肥是硫酸钾、硝酸钾，移栽后30 d施用。其中，烤烟专用肥1、烤烟专用肥2均为速效肥。各处理具体施肥量见表1。

1.3  样品采集与分析

烤烟收获后，每个小区用梅花形5点取样法采集020和2040 cm的土壤，混匀后四分法留取1.5 kg保存，土壤样品自然风干、去杂和研磨后过不同孔径筛用于测定土壤基本理化性质;同时用铝盒采集020、2040 cm的土壤，每层取5个铝盒用于测定土壤团聚体粒径。

土壤有机质采用重铬酸钾-容量法测定，全氮采用半微量凯氏定氮法测定，碱解氮采用碱扩散法测定，有效磷采用钼锑抗比色法测定，速效钾采用火焰光度法测定，团聚体采用湿筛法测定[9]。

土壤淋溶盘收集淋溶水样[10]：在每个小区各设2垄保护行，在小区中心剖面挖至100 cm土体深处插入如图1的PVC管材淋溶盘后，收集淋溶水样，测定水样中全氮。烤烟移栽后每隔一周收集1次直至烤烟收获。

烟株鲜质量、干质量及各器官全氮含量的测定：每个小区烤烟平顶期，选取10株代表性烤烟，挖取整棵烟株。用水冲洗干净后再用吸水纸吸干水分，然后用剪刀将烟株的根、茎和叶各器官分开，再用电子天平分别称量各器官的鮮质量。称量后的烟叶、茎和根分别放入已烘干并已称质量和编号的牛皮纸袋内，放入已升温至105 ℃的烘箱中杀青30 min，然后在70 ℃下烘干至恒重，用电子天平称其干质量。烘干后的烟叶、茎和根分别用粉碎机粉碎并过0.5 mm筛后分别测定全氮，计算氮素积累量[11]。

每个小区采集烤后C3F等级烟叶1 kg进行化学成分检测和评吸，总糖及还原糖检测参照YC/T 159—2002、总氮检测参照YC/T 161—2002、烟碱检测参照YC/T 468—2013、氧化钾检测参照YC/T 217—2007、水溶性氯离子检测参照YC/T 162—2011。

1.4  数据计算与分析

1.4.1  肥料利用参数及其计算  本研究主要通过肥料利用率（RE）、农学利用率（AE）、偏生产力（PFP）、养分表观平衡（NA）及养分平衡系数（NB）和表观淋失率（LLR）5个指标对氮肥的利用及表观盈亏状况进行分析，其相对应的计算方法见表2。

1.4.2  数据分析  试验数据采用Microsoft Excel软件进行处理，SAS 9.1统计软件进行单因素方差分析和相关性分析，差异显著性分析采用Duncan多重比较方法，Origin 2018进行绘图。

2  结  果

2.1  缓释肥配合减氮对土壤理化性状的影响

2.1.1  对土壤团聚体的影响  由表3可知，060 cm土壤团聚体以>5 mm粒径为主，占49.9%76.9%;与CK相比，T1、T2和T3显著增加了>5 mm和<0.25 mm粒径团聚体，显著降低了10.25 mm粒径团聚体;与T1相比，T2和T3显著降低了>5 mm和0.50.25 mm粒径团聚体29.9%32.3%和7.4%7.7%（p<0.05）;显著提高了51 mm粒径团聚体131.1%140.7%（p<0.05）。研究结果表明缓释肥减少了两端粒径的团聚体比例，使团聚体粒径更趋集中。

2.1.2  对土壤养分的影响  由表4可知，与CK相比，T1、T2和T3增加了碱解氮和有机质的含量;与T1相比，T2和T3的碱解氮和有效磷在040 cm土壤分别增加了26.8%38.0%和40.5%105.1%，4060 cm土壤分别显著降低了45.1%55.0%和78.4%88.1%（p<0.05）;有机质和速效钾在040 cm土壤分别显著增加了28.9%48.9%和74.9%101.8%（p<0.05），4060 cm土壤分别显著降低了29.0%35.5%和41.8%59.7%（p< 0.05）。T3与T2相比，仅有机质显著降低（降幅为11.11%），碱解氮、有效磷和速效钾没有显著差异。上述结果表明缓释肥可以提升0～40 cm土壤的速效养分含量，而显著降低40～60 cm土壤速效养分含量（p>0.05）。

2.2  缓释肥配合减氮对烟叶品质的影响

由表5可知，与CK相比，T1、T2和T3增加了总糖、还原糖、总氮、烟碱和钾的含量;与T1相比，T2和T3的总糖、还原糖、总氮和烟碱分别降低了0.2%0.4%、3.1%9.3%、15.7%24.8%和13.4%20.7%，钾显著增加了7.6%18.5%;与T2相比，T3降低了总糖、还原糖、总氮、钾和烟碱含量。与CK相比，T1降低了钾氯比和糖碱比，而T2和T3增加了;与T1相比，T2和T3的钾氯比和糖碱比分别增加了68.3%71.1%和11.9%14.5%（p<0.05）;与T2相比，T3增加了钾氯比和糖碱比。由表6可知，与CK相比，T1、T2和T3评吸总分提高;与T1相比，T2和T3的烟叶评吸总分仅降低1分左右，T3和T2评吸质量相当，总体上3个处理之间评吸质量档次差异不显著（p>0.05）。

2.3  缓释肥配合减氮对氮素利用的影响

2.3.1  缓释肥减氮对氮素平衡和淋失的影响  由表7可知，与T1相比，T2和T3的RE、AE和PFP 分别提高了9.5%18.6%、3.2%20.8%和7.7%13.3%，其中T3提高显著（p<0.05）;与T1和T2相比，T3的LLR分别显著降低了23.8%和13.5%（p<0.05）;T3氮素的投入量（90.0 kg/hm2）和携出量（89.0 kg/hm2）基本持平，氮素达平衡状态，稍有盈余（1.1%）;T2氮素的投入量（105.0 kg/hm2）高于携出量（103.6 kg/hm2），氮素稍有盈余（1.3%）;T1氮素的投入量（105 kg/hm2）低于携出量（105.8 kg/hm2），氮素稍有亏损（?0.8%）。上述结果表明缓释肥提高了氮素利用率，降低了氮素淋失率，氮素呈现盈余状态，缓控释肥减氮可以实现氮素平衡。

2.3.2  氮素利用率、平衡系数、淋失率和020 cm土壤堿解氮含量的相关性分析  由图2可知，随着土壤碱解氮含量升高，RE和NB升高，LLR降低。碱解氮与RE呈显著正相关（p<0.05），与NB呈极显著正相关（p<0.01），与LLR呈显著负相关（p<0.05）。

3  讨  论

常规化肥可快速提高土壤的氮磷钾含量，但其养分易淋失，肥效不持久，缓释肥由于养分释放较慢且不易淋失，能保证烟株整个生育期的吸收。本研究发现缓释肥能增加表层土壤养分，减氮后养分含量无显著影响，这与张玉凤等[18]和陈宏坤等[19]研究结果一致。缓释肥能降低金属离子的拮抗作用，改善土壤的供肥特性，提高耕层土壤的N、P、K含量和养分的空间有效性，更有利于烤烟吸收养分[20]。钾是烤烟的品质元素，钾含量高的烟叶，色泽好、弹性好、香气足、填充性强和燃烧性好，优质烟叶的钾含量应达2.5%以上[21];钾氯比是衡量烟叶燃烧性的重要指标，K/Cl>4较为适宜;糖碱比是衡量烟叶香气吸味品质的重要指标，主要影响烤烟的吃味和刺激性，适宜的糖碱比为6～10[22]。张翔等[23]研究表明缓释肥可增加烟叶钾的含量、钾氯比和糖碱比。本研究发现缓释肥可增加烟叶钾的含量和钾氯比、糖碱比，减氮后钾含量无显著影响，钾氯比、糖碱比增加，这与林昌华等[24]研究结果一致，缓释肥是烟草生产中提高钾含量的有效途径，可以使烟叶各化学成分含量适宜，比例协调[25]。烤烟评吸的感官质量直接反映了烟叶化学成分的协调性[26]，王少先等[27]研究表明，缓释肥对烤烟香气影响不显著，但可以降低杂气，突出烟叶风格，本研究中缓释肥减氮后对烟叶评吸质量档次影响不显著。

过量施用氮肥是表层土壤氮素大量淋失的重要原因[28]。张玉树等[29]研究表明控释肥较普通肥料N的利用率提高1.3%～4.4%。表层土壤碱解氮含量和肥料利用率呈正相关，和表观淋失率呈负相关，缓释肥可增加土壤氮素有效性，减少氮素淋失，协调全生育期氮素供应[30]。本研究中缓释肥减氮后可提高氮素利用率，降低氮素淋失率，氮素达平衡状态。缓释肥减氮后氮素的投入量和携出量基本持平，氮素达平衡状态，稍有盈余;养分平衡系数和碱解氮含量呈正相关，这与李玉影等[16]研究结果一致，表明缓释肥作为一种平衡施肥并延长肥效的方式，增强了烤烟对养分的吸收，减少氮素淋失，提高了氮肥利用率。

4  结  论

保山烟区施用缓释肥减氮能促进表层土壤养分吸收，在保持土壤供氮能力的同时减少氮素的盈余和损失，提高了氮素利用率，降低了淋失率，并对烤烟评吸质量档次影响不显著。因此，在保山烟区和类似烟区可以推广缓释肥来减少烟草专用氮肥的施用。

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