普洱烟区氮肥运筹及株距对烤烟品种云烟116产量和质量的影响

时间：2024-05-24

张玺谢晋黄浩高仁吉鲁超周意霖梁增发王维

（1广东中烟工业有限责任公司，510385，广东广州；2云南省烟草公司普洱市景东县分公司，676200，云南普洱；3华南农业大学农学院，510642，广东广州）

烟叶的生产受栽培措施、生态环境和品种等诸多自然或人为因素的影响[1]，作为栽培措施的施氮量、氮肥基追比例及种植密度是影响烟株生长发育和产质量形成的重要因素[2]。氮素是烟株生长发育所有必需营养元素中限制烟草生长和品质的首要因子[3-4]，烟株整体形态的构建、产量的高低以及质量的优劣均受氮素影响[5]，只有合理的供应才能增加烟叶产量，促进优质烟叶的形成[6-7]。氮素适量适时供应很重要，樊红柱等[8]研究指出，不同的氮肥基追比例会影响烤烟对氮素的吸收与转化，氮肥用于基肥比例较大时，由于前期烟株较小不易被吸收利用，因而氮素易流失，进而影响到烤烟旺长期氮素的供给，而高追氮比例会影响烟株的前期发育，无法为烤烟产质量的形成打下坚实的基础[9]。密度也是烤烟大田种植中必须关注的重要因素之一，其主要通过影响植株养分吸收和营养分布状况对烟株群体干物质生产及积累起作用[10-12]。

普洱烟区植烟年份较长，种植品种以云烟85和云烟87为主。但近些年随着生态条件的变化，从烟株田间表现，如长势及抗病性等方面来看，出现了品种退化、产质量下降和抗病性减弱等问题。因此，本研究从云南普洱的生态条件出发，通过对新品种云烟116开展氮用量、氮肥基追比例和植烟密度的3因素L9(34)无交互正交试验，探讨氮素运筹和植烟密度对烤烟新品种产量及内在化学指标协调性的影响，为确立相应的配套栽培技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与材料

试验于2019-2020年在云南省普洱市景东彝族自治县安定镇沙拉村（100°43'E，24°42'N）进行。试验所在地区平均海拔1640m，年均气温为15.3℃～20.2℃，年均降雨量为1300～1600mm，年均日照时数为1884～2188h。供试土壤基本理化性状pH 5.85、有机质2.64%、全钾2.79%、碱解氮137.91mg/kg、速效磷22.28mg/kg、速效钾202.94mg/kg。供试品种云烟116由云南省烟草农业科学研究院提供。

1.2 试验设计

本试验设置3个试验因素，均为3个水平。因素1为施氮量（A），分别为112.5（A1）、127.5（A2）和142.5kg/hm2（A3）；因素2为氮肥基追比例（B），分别为3:7（B1）、5:5（B2）和7:3（B3）；因素3为株距（C），分别为0.45（C1）、0.50（C2）和0.55m（C3），固定行距1.20m。试验采用正交优化法，试验组合如表1所示，田间小区随机排列，重复3次，试验田块四周设保护行。本试验采用碳酸氢铵（17.72%）和硝酸钾（N:K2O=13.5:44.5）调节施氮量，二者纯氮用量相等，即铵态氮与硝态氮的比例为5:5，除改变施氮量外，不同处理间的纯P2O5和K2O施用量与当地用量保持一致（P2O5:K2O=1:3.12），不足部分分别用过磷酸钙和硫酸钾补足。基肥在移栽前7～10d开沟条施，追肥分3次等量对水浇施，分别在移栽后7、15和25d施入，施肥均匀一致。其余管理措施按优质烟叶生产技术规范进行。同项操作均在同一天内完成。

表1 试验正交表Table 1 Orthogonal test table

1.3 测定项目与方法

1.3.1 经济性状按小区编竿挂牌烘烤，初烤烟叶下杆后，根据烤烟分级标准（GB 2635-1992）对烟叶进行分级，统计其产量、产值、均价和上中等烟比例，单位面积产量和产值由小区数据折算。

1.3.2 烤后烟叶常规化学成分取烤后中桔三（C3F）烟叶，测定其淀粉、水溶性总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯等常规化学成分含量。采用碘显色法测定淀粉含量，采用苯酚-硫酸法测定水溶性总糖含量，采用3,5-二硝基水杨酸（DNS）比色法测定还原糖含量，采用凯氏定氮法测定总氮含量，分别采用蒸馏-紫外分光光度法和火焰分光光度法测定烟碱和钾含量，采用连续流动法测定氯。以上方法参考文献[13]和[14]。

1.3.3 感官质量评价将烟叶样品去梗切丝，制成单料中支卷烟，由广东中烟工业有限责任公司评吸专家，按照标准方法（YC/T 138-1998）对香气质、香气量、浓度、劲头、杂气、刺激性和余味等指标进行评价。

1.4 数据处理

采用SPSS和Excel对数据进行整理分析，并用Origin绘图。参考文献[15]的化学成分指标赋值法，对烤后烟叶进行化学品质综合评定（表2），其中，最佳化学指标范围参照广东中烟普洱基地单元化学成分需求设定值，各化学成分指标相应的权重由综合相关分析法和层次分析法计算结果确定，用Excel对分值范围与指标范围进行等比例取值建立线性模型，将试验测得化学指标数据代入公式获得对应分值。最后采用指数和法对烤烟内在化学成分的综合协调性进行评价，计算公式：P=∑Pi×Ci。

表2 烤烟化学成分指标赋值方法（C3F）Table 2 The method of assigning values for chemical composition indexes of flue-cured tobacco(C3F)

P为烤烟化学成分质量分值，Pi为第i个化学成分指标的量化分值，Ci为第i个化学成分指标的权重。

与化学成分评分相同，感官质量量化分值亦采用指数和法进行计算（表3），计算公式：M=(∑Ni×Oi)×11.1。

表3 感官质量赋值方法Table 3 Sensory quality evaluation method

式中，M为烤烟感官综合质量分值，Ni为第i个感官质量指标的量化分值，Oi为第i个感官质量指标的权重[16]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟叶经济性状的影响

由表4可知，不同处理间产量无显著性差异。产值最高的是A1B2C2处理，其与A1B1C1和A3B2C1处理差异不显著，但与其他处理均存在显著性差异。均价最高的也是A1B2C2处理，该处理与A1B1C1和A2B1C2处理差异不显著，与其他处理均存在显著性差异。上中等烟比例最高的是A1B1C1处理，其次是A1B2C2处理，最低的是A3B1C3处理，最高处理比最低处理提高43.55%。

表4 不同处理经济性状Table 4 Economic indicators in different treatments

由图1可知，不同试验因素的极差除产量表现为RA＞RB＞RC外，产值、均价以及上中等烟比例均表现为RC＞RA＞RB，即对于产量而言，3个试验因素的重要性依次是施氮量、氮肥基追比例和株距，而产值、均价和上中等烟比例，试验因素的影响力均表现为株距＞施氮量＞氮肥基追比例。此外，产量、产值、均价以及上中等烟比例4大指标数值越大，表现越优异，所以产量指标、施氮量、氮肥基追比例以及株距的最优水平分别为A3、B2和C3，产值、均价以及上中等烟比例最优水平均依次为A1、B2和C2。综合可知，产量最优组合为A3B2C2处理，产值、均价以及上中等烟比例最优组合均为A1B2C2处理。

图1 经济性状直观分析-因素水平均值图Fig.1 Intuitive analysis of economic traits-factor level average graphs

2.2 不同处理对烟叶常规化学成分含量的影响

云南优质烟叶化学成分的指标要求为总氮与烟碱均为1.5%～3.5%，糖15%～35%，钾1.5%～6%，淀粉4%～6%，糖碱比以接近10为宜，氮碱比0.8～1.0，钾氯比≥4[17]。从表5可知，在9个处理中，烤后烟叶内在化学成分协调性总分较高的依次为A1B2C2和A1B1C1处理，施氮量最低，追肥比例适中。从单个指标来看，除氮碱比不在云南优质烤烟化学成分适宜范围内外，其余指标均在适宜范围内。总分最低的是A2B3C1处理，其次是A3B3C2处理，施氮量较高，追肥比例最高。说明在普洱烟区降低施氮量，适当增加氮肥作为追肥的比例对云烟116烤后烟叶内在化学成分的协调性更有利。

表5 不同处理常规化学成分的含量及分值Table 5 Contents and scores of routine chemical indicators in different treatments

2.3 不同处理对C3F烟叶感官评吸质量的影响

按照评吸方法规定，劲头和浓度作为烟叶的风格特征，不计入评吸总分。由表6可知，劲头方面，分值最高的是A1B2C2处理，其次是A3B3C2处理，其余处理分值相同，均为6.50；浓度方面，分值最大的是A3B3C2处理，为7.00，比A1B1C1、A2B1C2、A2B3C1及A3B1C3处理高出7.7%。对于感官质量评分来说，A1B2C2和A2B2C3处理烤后烟叶评吸总分分别排第一和第二，其香气量足，余味突出，评吸总分最低的是A3B3C2处理。表明施氮量过高、追肥比例过大以及密度较小均不利于云烟116形成优质烟叶。

表6 不同处理烤后烟叶感官评吸质量（C3F）Table 6 Sensory evaluation of smoking quality of flue-cured tobacco leaves in different treatments(C3F)

2.4 烟叶的化学成分协调性综合得分与感官评吸综合得分统计分析

从表7可知，PA、PB和PC均小于0.05，即施氮量、氮肥基追比例和株距对云烟116烤后烟叶的化学成分协调性均有显著性影响，且影响程度表现为施氮量＞氮肥基追比例＞株距。R值表示极差，可反映试验因素的主次关系，极差越大，试验因素的主效应越强，化学成分方面表现为RA＞RB＞RC，即不同的试验因素对云烟116化学成分协调性得分的影响程度表现为施氮量＞氮肥基追比例＞株距。K*值则反映各试验因素对应水平上的综合表现，对比各因素水平K*值可知，A1＞A3＞A2，B2＞B1＞B3，C2＞C3＞C1，因此3个试验因素对应的最优水平分别是A1、B2和C2，最优试验组合为A1B2C2处理。感官评吸综合得分方面，方差分析数据表明，PA、PB和PC均小于0.05，直观分析数据显示，极差为RB＞RA＞RC，即影响感官质量的主导因素为氮肥基追比例，K*值方面，A1＞A2＞A3，B2＞B1＞B3，C2＞C3=C1，因此3个试验因素对应的最优水平同样分别是A1、B2和C2，最优试验组合为A1B2C2处理。

表7 化学成分协调性综合得分与感官评吸综合得分的统计分析Table 7 The statistical analysis of the comprehensive score of chemical composition coordination and the comprehensive score of sensory quality

2.5 综合分析与优化

从表8可知，由于不同指标所对应的主导试验因素和最优试验组合并不完全统一，为寻求最佳的施氮量、氮肥基追比例以及株距组合，需要对主导因素和最优组合进行综合分析与优化。主导因素方面，产量、产值、均价以及上中等烟比例4个作为经济性状的子指标，统一归为经济性状，经济性状内A和C因素出现的次数分别为1和3，因此经济性状的主导因素是C，即株距。化学成分指标和感官质量指标是与经济性状平行的评价指标，三大评价指标的主导因素依次为因素A、B和C，即施氮量、氮肥基追比例和株距分别是影响云烟116化学成分、感官质量以及经济性状的主要因素。最优组合方面，A1B2C2处理出现次数最多，且A3B2C2处理并未出现在已实施的9个试验组合之中，因此最优组合选择A1B2C2处理，即施氮量为112.5kg/hm2，氮肥基追比例为5:5，株距保持0.50m的适中水平为最优组合。

表8 不同指标主导因素及最优组合统计Table 8 Different index leading factors and optimal combination statistics

3 讨论

云烟116是2016年全国烟草品种审定委员会审定通过并推广的品种，该品种以中间材料8610-711为母本、单育2号为父本进行杂交，经系谱选择培育而成，具有较广的适应性，适宜在我国南方烟区种植[18]。本试验采用3因素L9(34)正交试验研究了施氮量、氮肥基追比例及株距对普洱烟区云烟116产质量的影响，结果显示，对于经济性状而言，施氮量是影响产量的主导因素，施氮量越高，产量越大，而产值、均价以及上中等烟比例的主导因素则是株距。对于内在化学成分协调性综合得分以及感官质量评吸综合得分而言，其主导因素是施氮量。综合分析得出的最优试验组合为A1B2C2处理，即施氮量为112.5kg/hm2，氮肥的基追比例为5:5，株距为0.50m，在此条件下云烟116的经济性状、化学成分协调性以及感官质量表现最优异。

氮素是烟株生长发育不可或缺的元素之一，而株距则是协调个体与群体关系的关键因素，二者的配合对烤烟产质量的形成至关重要。本研究结论与程智敏等[19]和汪代斌等[20]的减氮并适当增密有利于云烟116株型为产质量提高的结论一致。探其原因，云烟116株式塔型，叶长椭圆形，叶角度中等，田间长势较强，因此株距不宜过小，避免植株间水肥竞争加剧，加之普洱以山地为主，海拔较高，光照较强，故株距过大则不利于光照资源的充分利用。此外云烟116耐肥性偏弱[18]，普洱烟区植烟土壤碱解氮含量属于高级别，氮含量丰富，因此烤烟种植可适当减少施氮量，以避免氮素过多，导致烟株徒长。

烟株对氮素的需求存在规律性，表现为伸根期需求量少，旺长期需求量增加，因此氮素适时供应至关重要。梁琼月等[21]研究认为，氮肥基追比例为5:5时提质效果最佳，而基追比例降低则会导致烟叶的产量与感官质量下降；马兴华等[22]利用N15同位素示踪技术进行了不同氮肥基追比例田间试验，结果表明，增加追肥比例提高了烟叶感官质量，追肥比例为50%时是兼顾生态效益和经济效益的最佳氮肥运筹方式，本研究结果与之类似。研究[23-24]表明，降雨集中易造成施入土壤氮素径流损失及其向深层土壤淋溶量加大，普洱烟区属亚热带季风气候区，降雨集中，若基肥比例偏大，未被及时利用的氮素易被淋溶导致其大量流失，不利于烟株前期的生长发育；而追肥比例偏大，后期氮素供应充足，导致中上部叶落黄变缓，氮合成代谢不能及时向分解代谢转换，影响光合产物和香气前体物质降解与转化，造成烟叶品质下降。因此氮肥基追比例为5:5时能有效提高云烟116的产量和质量。