海拔与施氮水平对云烟87产质量的影响

王廷贤， 王念磊， 谢利忠， 练华珍， 葛惠华， 白洪峰

(1.南平市烟草公司 建瓯市烟草分公司， 福建 南平 353100； 2.江西省烟草科学研究所， 江西 南昌 330025)

烤烟在大田生长过程中，烟株及叶片的生长发育会受多种因素的共同影响，主要有烟草基因型、烟株所在生态气候条件和大田栽培水平等因素。其中，生态环境尤为重要，其决定烟株的生长发育水平[1]。在现有条件下，烤烟的生长发育及产质量除受基因及栽培措施的影响外，还受气象、土壤和海拔等生态环境因素的影响。海拔是生态环境因素中对烤烟生长发育及产质量影响程度更大的因子，随着海拔高度的变化，光照强度、光照时间、有效积温和降雨量等生态因子也相应发生变化，最终反映到烤烟产质量的差异[2-4]。氮是烟草生长发育的最重要营养元素，与烟草产量和品质关系密切[5-6]。前人[7-11]对氮肥用量的相关研究表明，在一定范围内随施氮水平的升高其烟叶产质量也提高。建瓯是福建省南平市的一个老烟区，种烟布局较广，海拔200～1 000 m区域(村镇)均有烤烟种植，而不同海拔植烟区的耕作制度、土壤及生态环境等因素相差较大，其肥料配比、施肥方式及其施用量等也存在很大区别。为此，研究不同海拔下各施氮水平对烤烟生长发育及其产质量的影响，以弄清不同海拔高度下实现烤烟优质适产的适宜施氮量，为建瓯及类似烟区烤烟的优化布局及其适宜的施氮水平提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试品种 供试烤烟品种为云烟87，种子由南平市烟草公司烟科分所提供，采用包衣种漂浮育苗。

1.1.2 供试肥料 烟草专用肥(N∶P2O5∶K2O为10∶8∶20)，福建三明金明农资有限公司；硝酸钾(N∶P2O5∶K2O为13.5∶0∶44.5)和硫酸钾(N∶P2O5∶K2O为0∶0∶50)，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司；钙镁磷肥(N∶P2O5∶K2O为0∶12∶0)，湖北省钟祥市钟洋磷化有限公司；有机肥为菜籽饼(N∶P2O5∶K2O为2.0∶2.0∶2.5)，福建省圣农实业有限公司有机肥厂。

1.2 试验地概况

试验于2015年在福建省建瓯市水源乡布尾村(低海拔：219 m)和水源乡忠溪村(高海拔：1 002 m)进行。试验田土壤类型为砂壤土，前茬作物均为水稻，肥力分布均匀，近两年未做过农作物肥料试验，病虫害发生较少。土壤基础肥力见表1。

表1 试验地土壤的基础肥力

注：各指标参照文献[12-14]的方法测定。

Note: Measurement of all the indicators referred to references [12-14].

1.3 方法

1.3.1 试验设计 试验设海拔和施氮量2个因素，海拔设低海拔和高海拔2个水平，施氮量设133.5 kg/hm2(低氮)、148.5 kg/hm2(中氮)和163.5 kg/hm2(高氮)3个水平。共6个处理，完全随机排列，3次重复，小区面积50 m2，每小区植烟90株，行株距为120 cm×50 cm。

低海拔试验田烟苗于2月25日移栽，高海拔试验田烟苗于3月31日移栽，除氮用量外，磷、钾用量各处理均一致，分别为148.5 kg/hm2、445.5 kg/hm2。在烟草专用肥、硝酸钾、硫酸钾、钙镁磷肥和有机肥(菜籽饼)5种肥料中，磷肥和有机肥全部作基肥施用(作追肥的复合肥中的部分磷除外)，部分烟草专用肥也用作基肥。基肥：在移栽前7～10 d开沟条施，沟深15～20 cm；追肥：在移栽后在第5 天、第15～20 天、第25～30 天结合烟株根系伸展范围打穴，穴深10～15 cm，采用穴施方式分3次施用。其余田间管理与建瓯市当年生产技术方案一致。

1.3.2 烟叶样品的选取 各处理严格成熟采收，并进行单独采收、烘烤及分级计产，统计各处理烟叶产量、产值、上等烟比例、中下等烟比例及均价等经济性状。各处理取C3F 烟叶1 kg，用于检测其化学成分含量。

1.3.3 项目测定

1) 烟株主要生育期的植物学性状。清除奶脚叶，并在打顶后3～5 d进行下部叶不适用烟叶处理之后，选择生长一致、代表性较强的烟株进行农艺性状调查，调查内容主要包括下部叶采收前各处理株高、茎围、节距、有效叶片数、腰叶长、腰叶宽及腰叶面积。调查记录参照文献[15]的方法进行。

2) 化学成分含量。烟叶的烟碱、总氮、总糖、还原糖、钾、氯和淀粉等主要化学成分含量均参照文献[16-20]的方法进行。

1.3.4 化学成分的协调性评价 以烟碱、总氮、还原糖、钾和淀粉含量及糖碱比、氮碱比和钾氯比等8个指标作为化学成分协调性的评价指标，综合相关分析法和层次分析法计算结果确定各化学成分指标相应的权重，8个指标权重赋值分别为0.17、0.09、0.14、0.08、0.07、0.25、0.11和0.09。每个指标最适范围赋值100分，高于或者低于最适范围依次降低分值，以指数和法确定化学成分协调性状况。

为直观地比较海拔与施氮量互作各处理化学成分的协调性，结合《中国烟草种植区划》、卷烟工业企业要求以及专家意见构建烤烟化学成分评价体系，其评价方法参照文献[21]的方法进行。

1.4 数据处理

采用Excel 2013和SPSS 20.0处理数据及系统分析。

2 结果与分析

2.1 海拔与施氮量对烟株农艺及经济性状的影响

2.1.1 农艺性状 从表2可知，在不同海拔及施氮水平下，烟株茎围、叶片数和腰叶宽等农艺性状的变化。

1) 低海拔。株高、节距和腰叶长，不同施氮水平分别为122.9～124.3 cm、8.4～8.6 cm和93.5～95.9 cm，且低氮、中氮处理和高氮处理间差异不显著；茎围和叶片数，不同施氮水平分别为11.1～11.6 cm和14.3～15.7片/株，高氮处理显著高于低氮处理和中氮处理，低氮处理与中氮处理间差异不显著；腰叶宽和腰叶面积，不同施氮水平分别为40.2～43.0 cm和2 393.2～2 620.4 cm2，高氮处理显著高于中氮处理，低氮处理与中氮处理间差异不显著。

2) 高海拔。株高、节距、茎围、叶片数和腰叶宽，不同施氮水平分别为123.0～126.7 cm、6.4～6.9 cm、9.9～10.0 cm、13.6～14.3片/株和27.1～28.9 cm，低氮处理、中氮处理和高氮处理间差异不显著；腰叶面积，不同施氮水平为1 484.5～1 610.8 cm2，高氮处理显著高于中氮处理，低氮处理与中氮处理间差异不显著。

综合看，海拔对烟株节距、茎围、叶片数、腰叶长、腰叶宽和腰叶面积的影响达极显著水平，施氮量对烟株叶片数、腰叶宽和腰叶面积的影响达极显著水平，海拔与施氮量互作仅对烟株茎围的影响达极显著水平，对叶片数的影响达显著水平(表3)。

表2 不同海拔与施氮量下烤烟的农艺性状

注：相同海拔同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同。

Note: Different lowercase letters in the same column at the same elevation indicate significant difference atP<0.05. The same below.

表3 海拔/施氮量及其互作与烟株农艺性状的相关性(F测验)

注：*和**分别表示相关性达显著和极显著水平,下同。

Note: * and ** indicate significant difference atP<0.05 andP<0.01 level respectively. The same below.

2.1.2 经济性状 从表4可知，在不同海拔及施氮水平下，烟株产量、产值和均价等经济性状的变化。

1) 低海拔。产量，高氮处理最高，为2 184.2 kg/hm2，显著高于中氮处理和低氮处理；低氮处理最低，为1 954.6 kg/hm2，与中氮处理间差异显著。产值，中氮处理最高，为53 625.1 元/hm2，与低氮处理间差异不显著，显著高于高氮处理；高氮处理最低，为50 940.0元/hm2，显著低于低氮处理。均价，低氮处理最高，为27.2元/kg，显著高于中氮和高氮处理；高氮处理最低，为23.3元/kg，显著低于中氮处理，低氮处理与中氮处理间差异显著。上等烟比例，中氮处理最高，为61.2%，显著高于高氮处理，与低氮处理差异不显著；高氮处理最低，为45.0%，显著低于中氮处理和低氮处理，低氮处理与中氮处理间差异不显著。中下等烟比例，高氮处理最高，为55.0%，显著高于低氮处理和中氮处理，低氮处理与中氮处理间差异不显著；中氮处理最低，为38.8%；显著低于高氮处理，与低氮处理间差异不显著。

2) 高海拔。产量，高氮处理最高，为2 341.1 kg/hm2，显著高于中氮处理和低氮处理；低氮处理最低，为2 116.7 kg/hm2，与中氮处理间差异显著。产值，中氮处理最高，为61 660.7 元/hm2，显著高于高氮处理，与低氮处理差异不显著；高氮处理最低，为59 266.7元/hm2，与低氮处理差异不显著。均价，低氮处理最高，为28.3元/kg，显著高于中氮处理和高氮处理；高氮处理最低，为25.3元/kg，显著低于中氮处理。上等烟比例，中氮处理最高，为59.8%，显著高于低氮处理和高氮处理；高氮处理最低，为47.4%，显著低于低氮处理。中下等烟比例，高氮处理最高，为52.6%，显著高于中氮处理和低氮处理；中氮处理最低，为40.2%；显著低于低氮处理。

综合看，海拔对烟株产量、产值及均价的影响达极显著水平，施氮量对烟株产量、产值、均价、上等烟比例和中下等烟比例的影响达极显著水平，海拔与施氮量互作对烟株均价、上等烟比例和中下等烟比例的影响达极显著水平(表5)。

表4 不同海拔与施氮量下烤烟的经济性状

表5 海拔/施氮量及其互作与烟株经济性状的相关性(F测验)

2.2 海拔与施氮量对烤烟中部叶(C3F)化学成分含量及其协调性的影响

从表6可知，在不同海拔及施氮水平下，中部叶(C3F)主要化学成分的含量及其协调性的变化。

2.2.1 化学成分含量

1) 低海拔。烟碱及总氮含量，不同施氮水平分别为2.35%～2.56%和2.03%～2.21%，均随着施氮量的增加呈逐渐升高趋势，且处于优质烟叶的适宜范围。还原糖含量，不同施氮水平为17.55%～22.07%，随着施氮量的增加呈逐渐降低趋势，低氮处理和中氮处理处于优质烟叶的适宜范围，高氮处理略低于其适宜范围。淀粉含量，不同施氮水平为4.04%～6.17%，随着施氮量的增加呈逐渐升高趋势，各施氮水平均高于优质烟叶的适宜范围。糖碱比，不同施氮水平为7.19～9.39，随着施氮量的增加呈逐渐降低趋势，低氮处理处于优质烟叶的适宜范围，中氮处理和高氮处理均略低于其适宜范围。氮碱比，不同施氮水平为0.81～0.91，随着施氮量的增加呈先降后升趋势，各施氮水平均略低于优质烟叶的适宜范围。钾氯比，不同施氮水平为9.72～12.35，随着施氮量的增加呈先降后升趋势，各施氮水平均处于优质烟叶的适宜范围；钾离子和氯离子含量，不同施氮水平变化不大，且均处于优质烟叶的适宜范围。

2) 高海拔。烟碱及总氮含量，不同施氮水平分别为2.88%～3.37%和2.41%～2.57%，随着施氮量的增加，烟碱呈逐渐升高趋势，总氮呈先升后降趋势，二者均略高于优质烟叶的适宜范围。还原糖含量，不同施氮水平为15.58%～18.86%，随着施氮量的增加呈逐渐降低趋势，低氮处理和中氮处理处于优质烟叶的适宜范围，高氮处理略低于其适宜范围。淀粉含量，不同施氮水平为5.32%～7.06%，随着施氮量的增加呈先降后升趋势，各施氮水平均高于优质烟叶适宜范围。糖碱比，不同施氮水平为4.62～6.55，随着施氮量的增加呈逐渐降低趋势，各施氮水平均低于优质烟叶适宜范围。氮碱比，不同施氮水平为0.74～0.89，随着施氮量的增加呈先升后降趋势，各施氮水平均低于优质烟叶适宜范围。钾氯比，不同施氮水平为4.92～8.09，随着施氮量的增加呈先升后降趋势，各施氮水平基本处于优质烟叶的适宜范围；钾离子和氯离子含量，不同施氮水平变化不大，且均处于优质烟叶的适宜范围。

2.2.2 化学成分的协调性 中部叶(C3F)化学成分进行评分，低海拔不同施氮水平中部叶(C3F)化学成分协调性综合得分分别为91.51分、95.24分和94.43分，高海拔不同施氮水平分别为91.16分、91.21分和73.67分。除高海拔高氮处理外，不同海拔其余处理得分均在90.0分以上，化学成分协调性好，低海拔和高海拔均以中氮处理得分最高(95.24分和91.21分)，相同施氮水平下，低海拔地区得分均高于高海拔。

表6不同海拔与施氮量下中部叶(C3F)主要化学成分的含量及其协调性综合得分

Table 6 The main chemical component content and its harmony comprehensive score of C3F at different altitudes and nitrogen application rates

海拔Altitude施氮水平Nitrogen application rate烟碱/% Nicotine总氮/% Total nitrogen还原糖/% Reducing sugar淀粉/% Starch钾/%Potassium氯/%Chlorine糖碱比Sugar-nicotine ratio氮碱比Nitrogen-nicotine ratio钾氯比Potassium-chlorine ratio得分/分Score低海拔 Low altitude低氮2.352.0322.074.04 3.340.27 9.390.8612.3591.51中氮2.562.0820.056.12 3.010.317.830.819.7295.24高氮2.442.2117.556.17 3.480.29 7.190.9111.9994.43高海拔 High altitude低氮2.882.4118.866.27 2.920.406.550.847.3091.16中氮2.902.5718.205.32 2.910.36 6.280.898.0991.21高氮3.372.50 15.587.06 2.220.45 4.620.744.9273.67

3 结论与讨论

海拔高度和施氮量对烟株的生长有较大的影响，海拔高度对烟株节距、茎围、叶片数、腰叶长、腰叶宽和腰叶面积的影响均达极显著水平，施氮量对烟株叶片数、腰叶宽和腰叶面积的影响达极显著水平，而海拔与施氮量互作效应影响较小，仅对烟株茎围和叶片数产生影响，其中对茎围的影响达极显著水平，对叶片数的影响达显著水平。原因主要是不同海拔高度下，烟株生长环境有明显的差异，对其产生的影响则更大；与之相比，在相同的外界环境下，只要施氮量合理，对其影响相对较小。胡廷会等[22]研究表明，低海拔条件下花生主茎高、侧枝长大于高海拔，花生产量随海拔高度升高大体呈先增后减趋势。研究结果表明，随着施氮量的改变，不同海拔生产烟叶的产量、品质及其化学成分协调性也有显著差异。相同海拔条件下，增加施氮量，烟叶产量增加，但均价、产值等均有所降低，上等烟比例也呈下降趋势。低海拔条件下的相同施氮水平，烟叶产量、产值和均价等经济性状均优于高海拔条件。低海拔各施氮水平烟叶化学成分的协调性整体好于高海拔，施氮量不同，其对烟叶化学成分协调性的影响也不同。说明海拔高度不同，其光照时数、光照强度、空气湿度和降雨等因子均不同，因此烟株生长适宜的营养水平也有所不同。凌天孝等[23]研究发现，烤烟烟碱含量与海拔高度呈负相关，氮碱比、糖碱比和钾含量与海拔高度呈正相关，但海拔高度对总氮、总糖和还原糖等碳水化合物含量无明显影响。王跃能等[24]研究认为，海拔对烟叶主要化学成分影响相对较小；随着海拔升高，大田期均温的降低，烟叶氯离子和还原糖含量呈下降趋势。韩敏等[25]研究表明，2个美引品种在低海拔(1 489 m)烟区种植的均价和上等烟比例等经济性状均高于高海拔(1 883 m)烟区；在较低海拔区域种植，NC196在中等或较高施氮水平下烤烟的经济性状均好，NC471仅在较高施氮水平下烤烟经济性状较好。陈丽萍等[26]研究认为，在一定海拔范围内，相同部位烟叶总糖和还原糖含量均与海拔高度呈正相关；下部叶淀粉含量呈下降趋势，中、上部叶淀粉含量呈先降后升趋势；蛋白质、总氮和烟碱含量随海拔升高呈下降趋势；钾含量的变化规律不明显，氯含量呈先降后升趋势，且钾含量和氯含量整体偏低。

不同海拔与施氮量对烤烟农艺性状、经济性状和化学成分协调性均有一定的影响。试验结果表明，建瓯烟区在海拔219 m区域种植烤烟，施氮133.5 kg/hm2处理烟株生长发育状况较好，产值、均价和上等烟比例等主要经济性状表现均较好，化学成分协调性也最好；在海拔1 002 m区域种植烤烟，施氮148.5 kg/hm2处理烟株生长发育状况较好，产值、均价和上等烟比例等主要经济性状均表现较好，化学成分也更为协调。在烟草生产进程中，应根据烤烟品种的特性，结合合理的施肥措施，优化布局，以生产出彰显当地特色的高质量烟叶。