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不同氮形態(tài)和施用空間分布對(duì)烤煙效應(yīng)及土壤氮素的影響

2020-10-12 06:28程培軍翟文匯司賢宗索炎炎邱嶺軍楊立均
關(guān)鍵詞:物質(zhì)量銨態(tài)氮硝態(tài)

程培軍,翟文匯,張 翔,李 亮,司賢宗,索炎炎,邱嶺軍,楊立均,李 琦

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002;2.駐馬店市煙草公司,河南 駐馬店 463000;3.河南省煙草公司,河南 鄭州 450018)

氮是烤煙必需營(yíng)養(yǎng)元素之一,而氮素是細(xì)胞內(nèi)各種氨基酸、蛋白質(zhì)和煙堿等化合物重要組成部分[1]。在烤煙生產(chǎn)中,土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是烤煙能夠吸收的主要有效氮源,烤煙對(duì)這2種氮形態(tài)的吸收及利用主要受種植地區(qū)土壤肥力和降雨等多種環(huán)境因素的影響[2-3]。因此,適宜的氮形態(tài)配比是提高煙葉品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一[4-5]。張新要等[6]發(fā)現(xiàn)不同氮形態(tài)配比可以提高烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例。張延春等[7]認(rèn)為不同氮形態(tài)配比對(duì)烤煙的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)等沒(méi)有明顯影響,說(shuō)明不同烤煙產(chǎn)區(qū)硝態(tài)氮銨態(tài)氮比例施用效果差別很大。前人關(guān)于氮形態(tài)和施氮量對(duì)烤煙產(chǎn)量、均價(jià)和煙堿的影響也有一定的研究[8-9],但氮形態(tài)和施肥空間分布對(duì)烤煙效應(yīng)影響的報(bào)道甚少。豫南煙區(qū)是河南省濃香型重要的烤煙產(chǎn)區(qū),目前,該煙區(qū)生產(chǎn)中依舊存在因氮形態(tài)施用不明確,而導(dǎo)致煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降、濃香型煙葉風(fēng)格不突出等問(wèn)題[10]。為此,本試驗(yàn)探討了氮形態(tài)和施肥空間分布對(duì)烤煙效應(yīng)及土壤氮素影響,以期找出最優(yōu)組合模式,為豫南煙葉高產(chǎn)高質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年在河南省泌陽(yáng)縣高邑鄉(xiāng)王灣村進(jìn)行,試驗(yàn)地肥力均勻一致,地勢(shì)平坦,排灌方便?;A(chǔ)土壤理化性狀:pH值6.25、有機(jī)質(zhì)17.2 g/kg、全氮1.06 g/kg、全磷0.40 g/kg、全鉀1.81%。試驗(yàn)前茬為煙草,烤煙品種為云煙87。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì),以氮形態(tài)為主區(qū),設(shè)置100%銨態(tài)氮、50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮和100%硝態(tài)氮3個(gè)處理;以施氮深度為副區(qū),設(shè)15 cm和25 cm 2個(gè)水平,共6個(gè)處理。

試驗(yàn)氮磷鉀用量均為N 60 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2。餅肥、磷肥和硫酸鉀條施。氮肥品種為硫酸銨(100% NH4+)、硝酸銨(50% NH4++50% NO3-)和硝酸鈣(100%NO3-),施用方式在壟上進(jìn)行施用操作,氮肥進(jìn)行穴施,用自制施肥器在壟上打直徑2.5 cm、深度15 cm和25 cm的孔穴,將每株的氮肥施入孔穴底部,填土覆蓋。于施肥點(diǎn)水平距離6 cm的位置移栽煙苗,試驗(yàn)采用隨機(jī)設(shè)計(jì),小區(qū)面積72 m2,3次重復(fù)。

1.3 取樣及測(cè)定項(xiàng)目

于2019年烤煙種植前,采用S法采集0~20 cm的耕層土壤樣品10~15個(gè),充分混勻后,四分法保留1 kg。土壤的理化性質(zhì)按照實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)[11],各測(cè)定項(xiàng)目的測(cè)定方法:pH值測(cè)定采用pH計(jì)法(水、土質(zhì)量比為2.5∶1)、有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法、全氮含量測(cè)定采用凱氏定氮法、速效磷含量測(cè)定采用鉬銻抗顯色法、速效鉀含量測(cè)定采用火焰光度計(jì)法、全磷測(cè)定采用硫酸-高氯酸消煮法、全鉀測(cè)定采用氫氟酸-高氯酸消煮法。

于烤煙生長(zhǎng)的3個(gè)生育期(團(tuán)顆期,移栽后30 d;旺長(zhǎng)期,移栽后45 d;現(xiàn)蕾期,移栽后60 d),每個(gè)小區(qū)任選5株,并測(cè)定其株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)、寬SPAD值等指標(biāo),葉面積=葉片長(zhǎng)×葉片寬×葉面積指數(shù),葉面積指數(shù)按通常用的0.6345計(jì)算[12]。在現(xiàn)蕾期隨機(jī)選取3株樣株,分根、莖、葉取樣并沖洗干凈,放入烘箱105 ℃殺青30 min,在70 ℃下烘干,測(cè)其干物重。各小區(qū)單獨(dú)計(jì)產(chǎn),并根據(jù)烤煙國(guó)標(biāo)對(duì)烤后煙葉分級(jí),確定烤煙的產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例及中上等煙比例。采用三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤調(diào)制,并按烤煙42級(jí)國(guó)標(biāo)進(jìn)行分級(jí)[13]。在煙葉全部采收完成后,于兩株之間煙壟上進(jìn)行土壤垂直取樣,每5 cm一個(gè)層次,取到40 cm的土壤深度,3個(gè)重復(fù)的土壤樣品,同一層次樣品多點(diǎn)混合,于4 ℃保存,用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,DPS 6.55軟件進(jìn)行裂區(qū)試驗(yàn)方差分析(Duncan法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮素形態(tài)和施肥深度對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

從表1可知,不同氮形態(tài)和施氮深度的株高在團(tuán)顆期均存在極顯著差異,不同施氮深度的莖圍在團(tuán)顆期存在顯著差異,氮形態(tài)和施氮深度的交互作用在團(tuán)顆期的葉片數(shù)和葉面積存在極顯著差異。不同氮形態(tài)和施氮深度的株高在旺長(zhǎng)期均存在顯著差異,氮形態(tài)和施氮深度的交互作用在旺長(zhǎng)期的株高存在顯著差異。在同一施氮深度下,隨著銨態(tài)氮氮肥比例的增加,在團(tuán)顆期和旺長(zhǎng)期的株高和葉面積均呈降低趨勢(shì)。

表1 不同處理對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同氮素形態(tài)和施肥深度對(duì)干物質(zhì)積累的影響

由表2可知,不同氮形態(tài)間、施氮深度間對(duì)葉干物質(zhì)量分別存在顯著差異。氮形態(tài)和施氮深度的交互效應(yīng)對(duì)根干物質(zhì)量和莖干物質(zhì)量分別存在顯著和極顯著差異,而對(duì)葉干物質(zhì)量和總干物質(zhì)量沒(méi)有顯著差異。

表2 不同處理對(duì)煙株干物質(zhì)積累的影響

2.3 不同氮素形態(tài)和施肥深度對(duì)經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表3可知,不同氮形態(tài)間對(duì)產(chǎn)量和上等煙比例均存在顯著差異。不同氮形態(tài)間和不同施氮深度間對(duì)產(chǎn)值均存在顯著差異,而氮形態(tài)和施氮深度的交互作用對(duì)產(chǎn)值不存在顯著差異。在同一氮形態(tài)下,施氮深度25 cm的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例均高于施肥深度15 cm。在施氮深度15 cm下,50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮和100%硝態(tài)氮的產(chǎn)值和均價(jià)均顯著高于100%銨態(tài)氮。在施氮深度25 cm下,50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮和100%硝態(tài)氮的產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例均顯著高于100%銨態(tài)氮。

表3 不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.4 不同氮素形態(tài)和施肥深度對(duì)土層硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的影響

由表4可知,施氮深度對(duì)土層15~20 cm和25~30 cm的硝態(tài)氮含量分別存在極顯著差異和顯著差異,氮形態(tài)對(duì)不同土層的硝態(tài)氮含量沒(méi)有顯著差異,氮形態(tài)和施氮深度交互作用對(duì)土層20~25 cm和35~40 cm的硝態(tài)氮含量均存在極顯著差異。

表4 不同處理對(duì)硝態(tài)氮含量的影響

由表5可知,氮形態(tài)對(duì)土層20~25 cm的銨態(tài)氮存在極顯著差異,施氮深度對(duì)土層10~15 cm和25~30 cm的銨態(tài)氮均存在顯著差異,對(duì)土層20~25 cm的銨態(tài)氮存在極顯著差異。氮形態(tài)和施氮深度交互作用對(duì)土層0~5 cm的銨態(tài)氮存在顯著差異,對(duì)土層5~10 cm和15~20 cm的銨態(tài)氮存在極顯著差異。土層0~40 cm銨態(tài)氮含量范圍在2.8~6.2 mg/kg之間,這表明該試驗(yàn)土層0~40 cm在烤煙采收結(jié)束時(shí)的供銨態(tài)氮能力較弱。

表5 不同處理對(duì)銨態(tài)氮含量的影響

3 結(jié)論與討論

氮肥對(duì)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)影響很大。謝晉等[2]認(rèn)為,硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮=1∶1的處理組合對(duì)提高烤煙的株高、葉片數(shù)和葉面積等農(nóng)藝性狀,以及煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例有顯著作用。不同的氮素形態(tài)配比對(duì)烤煙各項(xiàng)農(nóng)藝性狀及煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例等沒(méi)有顯著差異[14-15]。從不同的報(bào)道文獻(xiàn)上看,各地硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的配比對(duì)烤煙生長(zhǎng)、產(chǎn)量和質(zhì)量的影響不盡相同,這可能與當(dāng)?shù)貧夂驐l件有關(guān)。本研究結(jié)果表明:50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮且施氮深度25 cm的組合對(duì)烤煙的株高和葉面積,以及煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例有顯著作用。在同一施氮深度下,50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮的煙葉干物質(zhì)量最大,100%硝態(tài)氮次之,可能是因?yàn)楹侠礓@態(tài)氮硝態(tài)氮比能夠提高烤煙葉面積,促進(jìn)煙葉光合速率,從而增加烤煙的產(chǎn)量[2,7,16]。由不同部位干物質(zhì)所占的比例可看出,在施氮深度25 cm下,50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮處理的煙葉干物質(zhì)量占煙株總干物質(zhì)量比例最大,表明施用不同氮形態(tài)能提高煙葉干物質(zhì)量分配比例,降低根干物質(zhì)分配比例。

關(guān)于烤煙結(jié)束之后,不同氮形態(tài)下土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量的研究已有報(bào)道,表現(xiàn)為土壤硝態(tài)氮小于20 mg/kg,土壤銨態(tài)氮小于50 mg/kg[17]。本試驗(yàn)研究表明,不同氮素形態(tài)下,土壤硝態(tài)氮為7.2~19.4 mg/kg,土壤銨態(tài)氮小于6.2%,而銨態(tài)氮含量低可能與烤煙生育周期長(zhǎng)和黏土礦物固定銨態(tài)氮有關(guān)[18-19]。前人的研究表明[20-21],土壤硝態(tài)氮隨著耕層深度增加呈降低趨勢(shì)。本研究發(fā)現(xiàn),土壤硝態(tài)氮隨著耕層深度增加呈降低趨勢(shì),但在施肥深度位置時(shí)又有所增加趨勢(shì),可能施不同形態(tài)氮影響了土壤硝態(tài)氮含量,這與黃紹敏等的研究結(jié)果一致[22]。對(duì)于北方大多數(shù)土壤,土壤銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮,化學(xué)氮配施有機(jī)肥能提高土壤堿解氮[23-24]。本研究表明:在土層25~30 cm,50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮和施用深度25 cm處理的硝態(tài)氮顯著高于100% NO3-和施用深度25 cm處理的,這可能是由施入硝態(tài)氮大量淋溶和施入銨態(tài)氮后期大量轉(zhuǎn)化硝態(tài)氮引起的[1,25]。

綜合分析,在豫南煙區(qū)生態(tài)環(huán)境下,不同氮素形態(tài)和施肥深度配比對(duì)當(dāng)?shù)乜緹煯a(chǎn)量和產(chǎn)值存在顯著的影響,以50% NH4++50% NO3-+施用深度25 cm組合的產(chǎn)值和效益最好,保證了農(nóng)戶最為關(guān)心的產(chǎn)量產(chǎn)值。

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