氮磷钾配施对云雪39雪茄烟叶产质量的影响

Effects of Combined Application of Nitrogen，Phosphorus，and Potassium on the Yield and Quality of Yunxue 39 Cigar Tobacco

摘要

为明确雪茄烟叶对氮、磷、钾的需肥规律，以云雪39为材料，采用“3414”肥料效应大田试验，设置N、P、K元素在不施肥、当地常规施肥量的近似值×0.5、当地常规施肥量的近似值、当地常规施肥量的近似值×1.5等4个水平下14个不同配比处理，探究N、P、K配施对雪茄烟叶的土壤理化性质、生育时期、农艺性状、经济性状、化学成分、中部叶SPAD值的影响。结果表明，N2P2K3处理的土壤理化表现较好；N0P0K0、N0P2K2处理生育期最短；N2P2K3处理农艺性状表现最优；N3P2K2处理中部叶的叶尖部和叶中部的SPAD值最高；N2P2K3处理经济性状表现最佳，N2P2K3处理总叶质量、产量较当地常规施肥（N2P2K2）分别提高了17.3%、19.8%；N2P2K3处理化学成分协调较好。综上所述，当基追比为3∶7，氮、磷、钾的施肥量分别为150、75、450 kg/hm²时，更有利于云雪39的生长发育，可提高土壤肥力、烟叶产量和烟叶化学品质。

Abstract

To clarify fertilizer requirements of cigar tobacco leaves for nitrogen, phosphorus, and potassium, in this study, using Yunxue 39 as the material, a field experiment of "3414" fertilizer effect was conducted. The different ratios of N, P and K at four levels including no fertilization), approximate value of the optimal fertilizer application rate in the local area × 0.5, approximate value of the optimal fertilizer application rate in the local area, and approximate value of the optimal fertilizer application rate in the local area × 1.5 were set to explore the effects of combined application of nitrogen, phosphorus, and potassium on the soil physical and chemical properties, growth period, agronomic traits, economic traits, chemical composition, and SPAD value of middle leaves of Yunxue 39. The results showed that the soil physical and chemical properties were better under the N2P2K3 treatment, the growth period was the shortest under the N0P0K0 and N0P2K2 treatments, the agronomic traits were the best under the N2P2K3 treatment. The SPAD values of the tip and middle of the middle leaves were the highest in the N3P2K2 treatment, the economic traits were the best under the N2P2K3 treatment, and the total leaf weight and yield under the N2P2K3 treatment increased by 17.3% and 19.8% compared to the normal fertilization treatment(N2P2K2), respectively. The chemical composition was more balanced under the N2P2K3 treatment. In conclusion, when the base and top dressing ratio was 3:7 and the fertilizer application rate of nitrogen, phosphorus, and potassium was 150 kg/ha, 75 kg/ha, and 450 kg/ha,repectively, it was more conducive to the growth and development of Yunxue 39, improving soil fertility, tobacco leaf yield, and chemical quality.

关键词

雪茄烟叶 / 土壤理化性质 / 农艺性状 / SPAD值 / 经济性状

Key words

cigar tobacco / soil physical and chemical properties / agronomic traits / SPAD value / economic traits

雪茄作为一种历史悠久的烟草制品，不仅是奢侈品和文化的象征，更是工艺、传统与地域特色的融合。雪茄因其独特的香味以及特色吸引了越来越多的消费者^[1]，目前已成为烟草行业新的经济增长点^[2]。我国自1998年引进雪茄烟叶品种以来，因栽培技术限制导致优质烟叶产出率低，高端雪茄烟叶原料长期依赖进口，造成国产雪茄同质化严重，制约产业国际竞争力，急需通过技术突破提升烟叶品质^[3]。

雪茄品质核心在于烟叶原料，而烟叶原料质量是由品种、环境因素和栽培管理措施共同决定的^[4]。肥料的施用对雪茄烟叶的种植生产有积极作用，其中，氮、磷、钾是雪茄烟叶生长发育主要营养元素。施氮可以显著提高雪茄烟叶光合效率、促进烟株生长，有利于改善叶片物理特性、协调化学成分^[5-6]。但施氮量超过合理区间时，雪茄烟叶化学成分的协调性会变差^[7]。适量磷素能促进根系发达，增强叶片光合作用，可显著影响雪茄烟叶生长发育、提高作物产量和品质^[8-9]。施钾可以显著改善烟叶的燃烧性。大量研究证明，钾与烟叶燃烧性呈显著正相关，适量的钾肥对烟株长势具有促进作用，改善烟叶香吃味，提高烟叶油分与弹性，还能降低烟叶焦油产生量，对提高烟叶的可用性起着重要作用^[10-11]。植物体内的含钾量一般占干物质质量的0.2%~4.1%，仅次于氮^[10]。适宜的氮、磷、钾施肥比例是生产优质烟叶的重要条件，部分雪茄烟叶产区存在施肥不合理现象，肥料利用率低，导致产质量下降，影响绿色烟叶可持续发展。氮、磷、钾肥合理施用能够改善烟株的生长发育，提高烟叶产值，促进烟叶香吃味的形成^[12]。目前，雪茄烟叶种植过程单一施肥技术的研究已经取得一定进展，但针对氮、磷、钾肥不同的配比施肥技术研究有待完善。

本研究以雪茄烟叶茄衣品种云雪39为试验材料，在云南省澄江市世界烟草品种园基地开展“3414”肥料效应大田试验，研究不同配比氮、磷、钾肥对烟草农艺性状、经济性状以及产质量等指标的影响，明确最佳施肥方案，以期为雪茄烟的高质量生产提供一定的理论依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于云南省玉溪市澄江烟草栽培基地进行。该基地位于24°64′74″N，102°87′33″E，海拔1 732 m，属南温带温凉层高原型季风气候。前茬作物为水稻，土壤基础理化性质如表1所示。

1.2 试验材料

供试材料为云雪39，由云南省烟草农业科学研究院提供。硝酸铵钙（≥27%）、磷肥（普钙，P₂O₅≥12%）、硫酸钾（K₂O≥50%），由云南省烟草农业科学研究院统一采购。

1.3 试验设计

“3414”试验方案是以氮、磷、钾3个因素、4个水平，其中，0水平为不施肥，2水平为当地常规施肥量的近似值，1水平为2水平×0.5，3水平为2水平×1.5（该水平为过量施肥水平），按照不同配比共设14个处理（表2）。纯氮用量为150 kg/hm²，基追比为3∶7，N∶P∶K为12∶6∶24，即2水平为N 150 kg/hm²（18.52 g/株）；P 75 kg/hm²（20.83 g/株）；K 300 kg/hm²（20 g/株）。每个处理重复3次，共42个小区，小区面积60 m²（6 m×10 m），每小区种植烟株300株以上，行距100 cm，株距35 cm。

移栽后追施硝酸铵钙、磷肥、硫酸钾，时间为移栽后7、14、30 d，追肥量根据各处理设置进行，育苗、施肥、灌溉、地膜覆盖、打顶、病虫害防治等田间管理按当地标准化方案执行。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤理化性质测定

烟株移栽前，采用五点取样法采集基础土样；烟叶采收完毕后在各小区分别选取3株最具代表性的烟株,采用抖动法收集各处理根际土壤样品。采用碱解扩散法^[13]测定土壤水解性氮含量。参照鲍士旦的《土壤农化分析》^[14],分别采用重铬酸钾氧化法、碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法、醋酸铵浸提—火焰光度计法、凯氏定氮法、硫酸—高氯酸消煮—钼锑抗比色法、氢氧化钠熔融—火焰光度法测定有机质、速效磷、速效钾、全氮、全磷和全钾含量。土壤pH值利用pH测定仪检测^[15]。

1.4.2 生育时期观测统计

按雪茄烟生育时期调查标准记录移栽期、团棵期、现蕾期、中心花开放期的时间。

1.4.3 农艺性状测定

于打顶前测定每个处理烟株的株高、茎围、有效叶片数及最大叶长和最大叶宽，具体测定方法参照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》^[16]。

1.4.4 经济性状调查

按照不同处理称量并记录采收烟叶的鲜质量，随机抽取3片测定其含水量，根据含水量计算实际产量。用薄片厚度计测定叶片厚度；叶面积=叶长×叶宽×叶面积系数（0.634 5）。在分级完成后，统计各等级雪茄烟叶质量。

1.4.5 晾制后烟叶化学成分测定

烟叶中总糖、还原糖、烟碱、氯、钾、总氮含量采用全自动连续流动分析仪（SEAL AA3）测定^[17-19]。

1.5 数据分析

采用SPSS 23.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理土壤理化性质分析

不同施肥处理对土壤理化性质的影响结果如表3所示。

由表3可知，施肥能够在一定程度上改良土壤理化性质，提高土壤养分的含量。N1P2K2、N2P2K3处理的pH值最高，N3P2K2处理的pH值最低，但各处理间pH值差异不显著。N2P2K3处理的有机质含量显著高于其他处理（P<0.05），N0P0K0处理的有机质含量最低，其余处理间差异不显著。随着氮、磷、钾水平的升高，土壤中全氮、水解性氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾的含量随之升高。

2.2 不同施肥处理烟株移栽后生育时期分析

从表4可以看出，不同施肥处理间烟株大田生育时期整体差异不显著。然而，与当地常规施肥（N2P2K2）相比，N1P2K1、N2P1K1处理的团棵期出现时间提前；N0P0K0、N0P2K2处理的脚叶成熟期与顶叶成熟期均早于当地常规施肥；N1P1K2、N1P2K1、N2P1K1处理的脚叶成熟期均晚于当地常规施肥。

2.3 不同施肥处理烟株移栽后50 d农艺性状分析

由表5可知，施肥能够在一定程度上促进烟株的生长，与N0P0K0处理相比，除N0P2K2处理外，其他处理的烟株株高、茎围、最大叶长和最大叶宽均显著提高（P<0.05）。N2P2K3处理烟株株高最高，为110 cm，较当地常规施肥（N2P2K2）提高了28.5%；N3P2K2处理的茎围显著高于其他处理（P<0.05），较当地常规施肥（N2P2K2）增加了0.9 cm，N0P2K2处理的茎围显著低于其他处理（P<0.05）；N2P2K3、N2P2K3、N2P1K1处理具有最高的有效叶片数，且显著高于其他处理（P<0.05），N0P2K2处理有效叶片数最少，显著低于其他处理（P<0.05）；N2P2K3具有最高的最大叶长，显著高于其他处理，较N2P2K2提高了22.57%；N1P0K2处理的最大叶长显著低于其他处理；N2P2K3处理的叶宽显著高于其他处理（P<0.05），较当地常规施肥（N2P2K2）提高了14.35%；N2P0K2处理的最大叶宽显著低于其他处理（P<0.05）。

2.4 不同施肥处理雪茄烟烟叶SPAD值分析

从表6可以看出，施肥可以提升叶中部和叶尖部的SPAD值。N0P0K0、N0P2K2处理叶中部和叶尖部的SPAD值低于其他处理，雪茄烟叶叶中部和叶尖部的SPAD值随着施氮水平的提升而提高，N3P2K2处理叶尖部和叶中部的SPAD值最高，较N0P0K0处理分别提高了18.9%、17.0%，其余处理间无显著差异。

2.5 不同施肥处理晾制后雪茄烟叶经济性状分析

从表7可以看出，施肥可以提高总叶质量、叶片厚度、叶面积和产量。N0P0K0处理的总叶质量、叶片厚度、叶面积和产量均显著低于其他处理（P<0.05）。在施肥条件下，N2P2K3处理的总叶质量为184.4 kg，较N2P2K2提高了17.3%，且显著高于其他处理（P<0.05），N0P2K2处理的总叶质量最低；N3P2K2处理的叶片厚度最大，为0.094 mm，显著高于其他处理（P<0.05），N0P2K2处理的叶片厚度最小；N2P2K3处理叶面积最大，且显著高于其他处理（P<0.05），N0P2K2处理的叶面积最小；N2P2K3处理的产量最高，且显著高于其他处理（P<0.05），较当地常规施肥（N2P2K2）提高了19.78%。

2.6 不同施肥处理对晾制后雪茄烟叶化学成分的分析

从表8可以看出，随着施氮量的增加，烟叶总糖、还原糖含量呈先升高后降低的趋势，总糖含量为0.17%~0.40%，还原糖含量为0.09%~0.32%，其中，N2P3K2处理的总糖、还原糖含量均显著高于其他处理（P<0.05），N0P0K0、N0P2K2处理总糖、还原糖含量均显著低于其他处理（P<0.05）。烟叶总氮含量随施氮量的增加而升高，N3P2K2、N2P2K1处理总氮含量显著高于其他处理（P<0.05），N0P0K0、N0P2K2处理显著低于其他处理（P<0.05）。N1P2K2、N2P1K2、N2P2K1处理烟叶烟碱含量较高；N3P2K2、N2P0K2、N2P1K2处理的烟叶氯离子含量高于其他处理，N2P3K2、N2P2K3处理的烟叶氯离子含量显著低于其他处理（P<0.05）。N2P3K2、N2P2K3处理的烟叶钾离子含量较高，且显著高于其他处理（P<0.05）。在本试验条件下，N2P2K3处理相较于其他处理，化学成分较协调。

3 结论与讨论

土壤pH值、有机质、氮、磷、钾含量是衡量土壤肥力及质量的重要指标，直接影响烟株生长发育及烟叶的产量和质量^[17]。在本试验中，减少氮肥的施用量，增大钾肥的施用量会使土壤pH值升高，这与袁国议等^[20]、李江文等^[21]的研究结果一致。本研究发现，不同施肥处理对土壤中的有机质、水解性氮、全氮、有效磷、速效钾、全磷、全钾含量有不同程度的影响，氮素施用量的高低主要对土壤水解性氮和全氮的含量产生影响，可能的原因是氮肥的施用会促进土壤中微生物的活动，加速有机物的分解和氮的转化，从而增加水解性氮含量。增施磷、钾肥能够明显地提升有效磷、速效钾的含量，可能的原因是磷肥可以提升烟株根系活力，促进土壤磷和钾转化成烟株易吸收的速效态^[21]。

王新修等^[22]研究发现，烟株对氮素的需求是前期高、后期低，前期需要吸收足够的氮素以保障其正常快速生长，后期以碳代谢为主，有利于体内养分的转化和品质的形成。本研究发现，增施氮肥可以提前使烟株进入团棵期，但是延长大田生育期，烟株前期由于缺肥导致生长缓慢，生长后期加快成熟落黄。农艺性状是烟株整体发育和形态构造的外在表现，在一定程度上能够直观反映烤后烟叶的质量^[23]。本研究结果表明，在一定范围内增施氮肥能促进烟株生长，当施氮量达一定水平后，增施磷、钾肥更有利于烟株生长，与郝敏文等^[24]、谭永浩等^[25]、全必汉等^[26]研究结果一致。有研究表明，随着氮素营养水平的增加，烟叶叶绿素含量会增加^[27]，本研究结果表明，烟叶SPAD值随施氮量增加显著升高。增施磷、钾肥虽能提升SPAD值，但其效应显著低于氮肥。这表明氮素供应是影响烟叶SPAD值的主导因子。

雪茄作为一种手工卷制的烟草制品，其叶面积和叶片厚度是反映烟叶质量的重要因素^[28]。王斌斌^[5]、朴晟源等^[29]、张艳科等^[30]研究表明，在一定程度上增施氮、磷、钾肥可以改善雪茄烟叶的外观质量和提高产量。本研究发现，氮、磷、钾肥施用均能显著增加叶片厚度与叶面积。其中，氮肥对叶片厚度的提升效应显著高于磷肥和钾肥。在统一氮素营养水平下，增施磷肥和钾肥可进一步改善叶面积与叶片厚度，且钾肥的效应显著高于磷肥，与夏玉兰等^[31]研究结果一致。张艳科等^[30]研究表明，随着磷肥的增加，雪茄烟的产量呈先升高后降低的趋势。本研究结果表明，在一定范围内增施磷肥可以提高烟叶产量。

烟叶化学成分是烟叶品质的内在表现，是烟叶质量特征的重要基础^[32]。优质烤烟烟叶的总糖含量为18%~22%，还原糖含量为16%~18%^[33]。本研究结果表明，雪茄烟叶总糖含量为0.17%~0.40%，还原糖含量为0.09%~0.32%，可能是因为雪茄烟和烤烟存在遗传基因差异，雪茄烟属于晾晒烟，晾制时间较长，糖类物质被呼吸作用消耗^[34]。朴晟源等^[29]研究表明，提磷增钾可以提高雪茄烟叶总糖、还原糖含量，和本研究结果一致。钾离子能促进光合作用中二氧化碳的固定和同化，进而影响糖类的合成；同时，钾有助于调节植物细胞的膨压，利于糖的转运，从而增加烟叶中总糖含量^[35]。磷离子参与糖异生途径中一系列酶促反应，促进糖的合成，调控糖转运，葡萄糖转运蛋白（如GLUT1）通过磷酸化改变构象调控葡萄糖跨膜转运速率^[36]。本研究表明，随着磷肥的增加烟叶中的氯离子含量呈下降趋势，与朴晟源等^[29]研究结果有所差异，这可能与营养元素的相对阈值、前茬作物、雪茄烟品种、当地土壤养分和气候的差异有关，具体生理生化原因还需要进一步研究。本研究结果表明，随着氮素营养水平的提升，烟叶中总氮含量和烟碱含量增加，烟叶的总糖、还原糖含量呈先升高后降低的趋势，和王斌斌^[5]的研究结果一致。但是雪茄烟与烤烟品种、栽培、调制等均不一样，化学成分也有较大差异，具体雪茄烟叶常规化学成分含量的适宜范围还有待进一步研究确定^[37]。

综上所述，在适宜范围内增施氮肥可促进烟株生长，但当施氮量达到一定阈值后，增施钾肥对提升雪茄烟叶产量与质量更为关键。施氮量为150 kg/hm²时，配合增施磷、钾肥更有利于提升土壤肥力和雪茄烟叶产量与品质。本试验条件下，基追比为3∶7，施肥量N 150 kg/hm²（18.52 g/株）、P 75 kg/hm²（20.83 g/株）、K 450 kg/hm²（30 g/株），更有利于云雪39的生长发育，提高土壤肥力、烟叶产量和烟叶化学品质。

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基金资助

中国烟草总公司云南省公司重大项目(2023530000241005)

国家自然科学基金(32260541)

国家自然科学基金(32160517)