煙稻輪作系統(tǒng)中煙草和晚稻施肥效應(yīng)的比較研究

張鵬博，張楊珠，李洪斌

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128）

施肥是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)非常重要的技術(shù)措施?？緹熓呛鲜〉拇笞谵r(nóng)作物，對湖南省的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有非常重要的意義[1]。弄清煙草作物對養(yǎng)分的吸收規(guī)律是實(shí)施煙草科學(xué)施肥，提高煙草作物對肥料養(yǎng)分利用率非常重要的基礎(chǔ)性工作[2]。但目前我國僅見有關(guān)煙草的氮、鉀營養(yǎng)與吸肥規(guī)律的研究，有關(guān)煙草的磷素營養(yǎng)與吸磷規(guī)律還是空白[3]，關(guān)于煙草對N、P、K肥的配合施用效果也是鮮見報(bào)道[4-5]。項(xiàng)目以湖南省湘中煙稻輪作區(qū)植煙土壤和煙草作物為研究對象，采用“3414”田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，研究不同N、P、K肥施用水平對煙草、晚稻作物的增產(chǎn)效應(yīng)以及不同施肥處理下煙草作物對N、P、K的吸收規(guī)律及其對肥料養(yǎng)分的利用率[6-9]，以獲取湖南煙稻輪作區(qū)煙草、晚稻的科學(xué)施肥技術(shù)參數(shù)，建立其適合的平衡施肥模型[10]，為煙草、晚稻的平衡施肥、提高煙草對肥料養(yǎng)分的利用率和開發(fā)煙草專用肥提供科學(xué)依據(jù)[11]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和供試土壤

田間小區(qū)試驗(yàn)設(shè)在中國煙草中南試驗(yàn)站湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)基地，供試土壤為紅底潮沙土。供試土壤的某些基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀的含量分別為25.3、3.0、1.2 和 44.8g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀的含量分別為 278.1、65.7、248.9 和 374.1 mg/kg，pH值為4.8。根據(jù)《中國植煙土壤及煙草養(yǎng)分綜合管理》一書提出的植煙土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系及供氮能力指標(biāo)，供試土壤養(yǎng)分含量很豐富，但土壤pH值偏低，呈酸性。

1.2 供試作物

供試煙草和晚稻品種分別為當(dāng)?shù)仄毡閼?yīng)用的主栽高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種K326和雜交晚稻組合陸兩優(yōu)996。

1.3 田間小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）提出的“3414”完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，即氮、磷、鉀3因素4水平14個(gè)處理的田間試驗(yàn)方案，稍作修改，即在“3414”方案的基礎(chǔ)上增加一個(gè)施用有機(jī)肥處理，共15個(gè)處理（表1）。0水平指除有機(jī)肥外不施肥，2水平指根據(jù)煙草、晚稻營養(yǎng)特點(diǎn)與吸肥規(guī)律而設(shè)計(jì)的最佳施肥量，1水平=2水平×0.5（低施肥水平），3水平=2水平×1.5（過量施肥水平）。共15個(gè)小區(qū)[12-15]?？緹熜^(qū)面積為5m×10m=50m2，栽插密度為100 cm×50 cm，晚稻各小區(qū)面積均為64 m2（16 m×4 m），插植規(guī)格統(tǒng)一按16.7 cm×23.3 cm。要求精細(xì)整地，設(shè)置保護(hù)行，劃分試驗(yàn)小區(qū)，烤煙和晚稻試驗(yàn)各小區(qū)施肥水平見表1。

表1 試驗(yàn)處理及各處理施肥水平（kg/hm2）Table 1 The design of different fertilization treatments in the field plot experiment

氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O512%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O50%），有機(jī)肥為菜枯餅肥。其他栽培管理措施均按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際中所用的措施進(jìn)行。施有機(jī)肥的處理將有機(jī)肥在翻耕整地時(shí)作基肥一次性施用，煙草施用1500kg/hm2，晚稻施用1000kg/hm2。

煙草試驗(yàn)所用化學(xué)N肥的50%，P肥的100%和K肥的40%統(tǒng)一在最后一次整地時(shí)作基肥施用，其余的N肥和K肥分別于移栽后15 d和40 d左右作追肥施入，N肥的施用比例分別為15%和35%，K肥的施用比例分別為20%和40%。施肥方法為穴施，追施深度15~20 cm，追肥位置為烤煙根冠的邊緣，即垂直于最大葉片葉尖的位置四周。

晚稻試驗(yàn)所用肥料一次性施入。其他栽培管理措施同當(dāng)?shù)赝淼旧a(chǎn)的管理方法。

1.4 樣品采集及測定方法

1.4.1 煙草樣品采集 ①于煙草移栽后每隔15 d采集各處理動(dòng)態(tài)土樣一次，測定土壤有效氮、磷、鉀養(yǎng)分的含量。②在煙草移栽后 10、20、30、40、50、60、70、90 d 對煙草的生長動(dòng)態(tài)進(jìn)行定株觀測，觀測內(nèi)容包括株高和葉片數(shù)。③收獲時(shí)分小區(qū)進(jìn)行考種和測產(chǎn)。采摘煙葉開始后，各小區(qū)定煙株5棵，按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行采摘，烘烤，并分頂部葉、中部葉、下部葉以及莖稈部分測定其干物質(zhì)產(chǎn)量和氮、磷、鉀含量。

1.4.2 晚稻樣品采集 ①以10蔸為單位測量小區(qū)單位面積的行距與株距，得出小區(qū)密度，并測算10蔸水稻的有效穗數(shù)，重復(fù)3次，根據(jù)觀測值求出每蔸的平均穗數(shù)，然后采集接近平均穗數(shù)的5蔸晚稻，進(jìn)行考種，測量株高、穗長、總粒數(shù)及空疪粒數(shù)，以此估算小區(qū)理論產(chǎn)量。②收割小區(qū)晚稻，進(jìn)行實(shí)地稱樣測產(chǎn)，從而得到小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量。③稱取每個(gè)小區(qū)收獲的稻谷1 kg，烘干求其干濕比，得出烘干稻谷的千粒重。④將上述植株樣烘干，稱量稻稈和稻谷的干重，分取稻稈和稻谷樣品，粉碎待測。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

應(yīng)用測土配方施肥軟件、三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型對“3415”試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行摸擬[16-18]，采用Excel 2003處理其他數(shù)據(jù)，應(yīng)用DPS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

N、P、K肥分別以 N、P2O5、K2O 計(jì)，計(jì)算所用的肥料單價(jià)分別為：N 5.14元/kg，P2O56.17元 /kg，K2O 8.17元/kg，烤煙平均單價(jià)12元/kg，晚稻谷平均單價(jià)2.5元/kg[19-22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對烤煙和晚稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.1.1 “3415”肥效試驗(yàn)各處理產(chǎn)量分析 由表2可知，處理6的煙葉產(chǎn)量為各處理中最高。處理1產(chǎn)量最低，僅為處理6產(chǎn)量的17.3%；處理2、處理4、處理8的煙葉產(chǎn)量分別為處理6的25.7%、68.9%和76.9%。由此可以推測，在供試土壤條件下，烤煙生產(chǎn)的地力貢獻(xiàn)較小，氮的缺乏對煙葉產(chǎn)量影響最大，其次是磷和鉀。此外，煙葉產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均以處理6最高，說明處理6的施肥效果好，處理6的施肥比例可以滿足高產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)系數(shù)最優(yōu)結(jié)合的目的。

在晚稻試驗(yàn)中，以處理2的晚稻產(chǎn)量最高，可能說明該土壤中氮素含量豐富，在只增施磷肥和鉀肥的情況下能達(dá)到高產(chǎn)的效果。處理3產(chǎn)量為各處理最低，僅為處理6產(chǎn)量的72.8%；其次是處理15，為處理6的81.2%，處理7、處理10、處理11的稻谷產(chǎn)量分別為處理6的96.0%、91.4%和95.1%。由此可以看出，在煙稻輪作系統(tǒng)中，由于煙草季殘留養(yǎng)分較多，晚稻合理施肥就更顯重要，施肥量過多，不但稻谷產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益不能提高，反而呈下降趨勢。氮、磷、鉀的產(chǎn)量效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)都遵循“肥料報(bào)酬遞減律”，因此在實(shí)際生產(chǎn)中要合理施肥，不能盲目增加肥料用量。

2.1.2 有機(jī)肥在烤煙和晚稻上的增產(chǎn)效應(yīng) 由表2可知，施有機(jī)肥的處理15與無肥處理1比較，煙葉增產(chǎn)982.3 kg/hm2，增產(chǎn)226.3%，這說明施用有機(jī)肥對烤煙有非常好的增產(chǎn)效果，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)重視施用有機(jī)肥；但晚稻季施用有機(jī)肥處理增產(chǎn)效果不顯著。

表2 “3415”試驗(yàn)各處理的烤煙和晚稻產(chǎn)量 （kg/hm2）Table 2 The yields of flue-cured tobacco and later rice of different treatments in th“e3415”experiment

2.2 氮、磷、鉀肥對烤煙和晚稻的增產(chǎn)效應(yīng)

根據(jù)表2結(jié)果，用處理6（即全肥區(qū)）的產(chǎn)量分別與處理2（無N區(qū)）、處理4（無P區(qū)）及處理8（無K區(qū)）比較，分別得出氮、磷、鉀肥在烤煙和晚稻上的增產(chǎn)效應(yīng)（表3）。結(jié)果顯示，對于煙草來說，增產(chǎn)效果居首位的是氮肥，施純N180.0 kg/hm2，增產(chǎn)1 862.3 kg/hm2，增產(chǎn)289.3%，說明施氮是烤煙增產(chǎn)的主要措施。磷肥的增產(chǎn)幅度次之，施 P2O590.0 kg/hm2，增產(chǎn) 778.7 kg/hm2，增產(chǎn)45.1%。鉀肥的增產(chǎn)效果最差，施K2O 210 kg/hm2，增產(chǎn)580.0 kg//hm2，增產(chǎn)30.1%，這可能與試驗(yàn)田土壤連續(xù)多年種植烤煙，施鉀量過大，造成土壤速效鉀含量較高有關(guān)。對于晚稻來說，本試驗(yàn)條件下晚稻僅施鉀肥增產(chǎn)，且增產(chǎn)率低于10%，無氮區(qū)和無磷區(qū)晚稻產(chǎn)量反而比全肥區(qū)高，尤其是無氮區(qū)比全肥區(qū)產(chǎn)量高800.7kg/hm2。從單位養(yǎng)分增產(chǎn)效果來看，烤煙以施N的效果最好，施N平均增產(chǎn)為10.3 kg/kg，比單位P2O5的增產(chǎn)效果高1.6 kg/kg，高19.6%；比單位K2O的平均增產(chǎn)效果高7.5 kg/kg，高274.6%。晚稻只有施K肥有增產(chǎn)效果。以上結(jié)果充分說明，在供試土壤條件下，種植烤煙季施肥量過大，土壤養(yǎng)分殘留量大。

2.3 三元二次回歸肥料效應(yīng)模型擬合結(jié)果分析

利用三元二次肥料效應(yīng)模型來擬合施肥量與產(chǎn)量的結(jié)果見表4。從表4中可知，對于煙草來說，所得三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的一次項(xiàng)系數(shù)均為正值，而且分別是氮＞磷＞鉀，說明施用氮肥的增產(chǎn)效果最好，產(chǎn)量增加12.64kg/kg，其次是P2O5，產(chǎn)量增加10.34 kg/kg。從其交互項(xiàng)系數(shù)來看，氮鉀和磷鉀的交互項(xiàng)系數(shù)均為正值，說明氮肥和鉀肥，磷肥和鉀肥配合施用對產(chǎn)量有較好的增產(chǎn)效應(yīng)。二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，說明氮、磷、鉀肥都有一個(gè)最佳施用量，超過該值則導(dǎo)致減產(chǎn)，其中，以過量施磷引起減產(chǎn)最明顯，其次是氮，過量施鉀引起減產(chǎn)不明顯，這也是導(dǎo)致煙農(nóng)過量施鉀的原因之一。由上述結(jié)果還可以看出，最佳磷、鉀施用量略低于處理6，而最佳施氮量高于處理6，但得到的最佳產(chǎn)量與處理6的實(shí)際產(chǎn)量比較接近。這說明利用三元二次肥料效應(yīng)模型來擬合所得試驗(yàn)產(chǎn)量資料，其擬合度較高，可以用于供試土壤條件下煙葉生產(chǎn)的施肥實(shí)踐。

對于晚稻來說，所得三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的一次項(xiàng)系數(shù)除鉀的為正值外，氮、磷的均為負(fù)值，施用K2O增加晚稻產(chǎn)量22.84 kg/kg。從交互項(xiàng)來看，除磷鉀的交互項(xiàng)系數(shù)為正值外，氮鉀、氮磷的交互項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，說明磷、鉀肥配合施用對晚稻的增產(chǎn)效果較大。從二次項(xiàng)看，氮、磷為正值，鉀為負(fù)值，這與實(shí)際情況不符。另外，從所得三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)求得的施肥參數(shù)來看，最佳氮、磷、鉀施用量明顯低于設(shè)定的處理6的施肥量，尤其是氮、鉀肥，由其最佳施肥量得到的對應(yīng)產(chǎn)量也低于最佳施肥處理（處理6）的實(shí)際產(chǎn)量水平，說明不宜采用 三元二次肥料效應(yīng)模型來擬合晚稻試驗(yàn)產(chǎn)量資料。

表3 N、P、K肥對烤煙和晚稻的增產(chǎn)效應(yīng)Table 3 The yield-increasing rate of N,P and K fertilizer for flue-cured tobacco and later rice

表4 烤煙和晚稻三元二次方程及其最大與最佳施肥量 （kg/hm2）Table 4 The maximum and optimum fertilizer rate of N,P and K and yield of flue-cured tobacco and later rice obtained from the“3415”data based on the ternary quadratic fertilizer response model

3 結(jié)論

（1）在煙稻輪作系統(tǒng)中，氮的缺乏對煙葉產(chǎn)量的影響最大，其次是磷和鉀，煙葉的產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均以處理 6 （施肥量為 N 180.0 kg/hm2、P2O590.0 kg/hm2、K2O 210.0 kg/hm2）最高，這說明本試驗(yàn)煙草平衡施肥中處理6的施肥量較為合理，其施肥比例可以滿足高產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)系數(shù)最優(yōu)結(jié)合的目的。由于煙草季施肥量過大，養(yǎng)分殘留較多，晚稻季合理施肥更顯重要，施肥量多，容易導(dǎo)致稻谷產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益下降。煙草季施用有機(jī)肥具有一定的增產(chǎn)效果，但晚稻季施用有機(jī)肥沒有明顯增產(chǎn)效果。

（2）隨著施肥量的增加煙草產(chǎn)量呈先升后降的趨勢；晚稻由于受到煙田殘余肥力的影響，表現(xiàn)為施肥少而效益好。對煙草和晚稻的施肥效應(yīng)比較得出：煙草施肥對晚稻的影響很大，說明煙草的習(xí)慣施肥量過高，烤煙采收后土壤養(yǎng)分殘留量很大，應(yīng)適當(dāng)減少晚稻季的施肥量，以提高施肥效益。

（3）采用三元二次肥料效應(yīng)模型對煙草試驗(yàn)資料進(jìn)行擬合，當(dāng)煙草施肥量為N 240.5 kg/hm2、P2O561.4 kg/hm2、K2O138.9kg/hm2時(shí)，煙葉達(dá)到最佳產(chǎn)量，擬合結(jié)果與實(shí)際情況較為接近，所以擬合結(jié)果是可靠的；但對晚稻的擬合不成功，不宜采用。

[1]胡國松，鄭 偉，王震東，等.烤煙營養(yǎng)原理[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

[2]韋翔華，白厚義，殊佩瓊.氮、鉀、鎂營養(yǎng)對煙草產(chǎn)量和產(chǎn)值的效應(yīng)研究[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué)，2000，19（2）：77-80.

[3]黎用朝，劉三雄，曾 翔，等.湖南水稻生產(chǎn)概況、發(fā)展趨勢及對策探討[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，（2）：129-133.

[4]趙 興，劉衛(wèi)群，張維理，等.中國煙草平衡施肥技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2003，（3）：30-35.

[5]石俊雄.基追肥比例和施肥方法對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響 [J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，（3）：19-22.

[6]王偉妮，王亞藝，姚忠清，等.晚稻“3 4 1 4”施肥效果及推薦用量研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，48（2）：306-309.

[7]張 翔，毛家偉，黃元炯，等.不同施肥處理烤煙氮磷鉀吸收分配規(guī)律研究[J].中國煙草學(xué)報(bào)，2012，（1）：53-57，63.

[8]范文婷，蓋志佳，杜永成，等.甜菜氮、磷、鉀肥料效應(yīng)模型初探[J].作物雜志，2012，（2）：96-100.

[9]楊進(jìn)澤，龍曉東，楊精連.錦屏縣沖溝細(xì)砂泥田水稻測土施肥“3414”試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012，（22）：14-15.

[1 0]McKee GG，Aycock MK.Effects of phosphorus rate on performancetobacco of Maryland tobaccocultivars[J].Tobacco Science，1997，41（1）：5-9.

[11]Rideout JW，Gooden D T，F(xiàn)ortnum BA.Influence of nitrogen application rate and method on yield and leaf chemistry of tobacco grown with drip irrigation and plastic mulch[J].Tobacco Science，1998，42（2-3）：46-51.

[12]張 紅，李洪斌，張楊珠，等.湘南煙區(qū)煙稻輪作和稻稻連作田土壤肥力質(zhì)量的比較[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，（13）：52-56.

[13]Maw BW，Stansell JR，Mullinix BG.Curves describing the growth of flue-cured tobacco under soil-water stress[J].Tobacco Science，1998，42（4）：73-81.

[14]錢飛躍，朱 光，朱春梅.淮陰區(qū)測土配方施肥水稻3414試驗(yàn)總結(jié)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2007，（21）：122.

[15]王圣瑞，陳新平，高祥照，等.“3414”肥料試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合的探討[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2002，8（4）：409-413.

[16]趙 莉，汪 強(qiáng)，田東豐，等.“3414”肥效對江淮黃褐土芝麻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（33）：161-165.

[17]楊俐蘋，白由路，王 賀，等.測土配方施肥指標(biāo)體系建立中“3414”試驗(yàn)方案應(yīng)用探討——以內(nèi)蒙古海拉爾地區(qū)油菜“3414”試驗(yàn)為例[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2011，17（4）：1018-1023.

[18]朱 濤，張中原，李金鳳，等.用二次回歸肥料試驗(yàn)“3414”設(shè)計(jì)配置多種肥料效應(yīng)函數(shù)功能的研究 [J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，35（3）：211-215.

[19]李進(jìn)平，陳振國，楊艷華，等.水分條件對烤煙生理指標(biāo)的影響及適宜土壤水分指標(biāo)研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2007，（1）：93-96.

[20]尹學(xué)田，趙平敏，周 永，等.氮素形態(tài)與比例對烤煙生長和煙葉產(chǎn)量質(zhì)量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，（4）：65-67.

[21]韋翔華，白厚義，殊佩瓊.氮、鉀、鎂營養(yǎng)對煙草產(chǎn)量和產(chǎn)值的效應(yīng)研究[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué)，2000，19（2）：77-80.

[22]李 明，章 新，艾華林，等.土壤氮、磷、鉀形態(tài)與煙葉主要化學(xué)成分相關(guān)性研究[J].玉溪師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，25（8）：30-35.