生态因素和栽培农艺措施对烟草钾和氯含量影响研究进展

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  摘要 钾、氯是烟草生长发育的必需营养元素,也是衡量烟叶内在品质的重要指标,钾氯比值常被用作评价烟叶品质、燃烧性的基础,因此合理调控烟叶钾、氯含量,对改善烟叶品质、提高烟叶质量、提升烟叶工业可用性具有重要意义。探讨了生态因素、栽培农艺措施对烟草钾、氯含量影响的研究进展。
  关键词 生态因素;栽培农艺措施;钾;氯;影响
  中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)17-05390-03
  Abstract Potassium and chlorine are necessary nutrient elements for tobacco growth and development, also are important factors for quality measurement of tobacco leaf. Potassium chloride ratio is often used as the basis of quality and combustibility evaluation of tobacco leaf. Therefore, reasonable regulation of potassium and chlorine content is of great significance to improve the quality of tobacco leaf and to promote tobacco industrial availability. This paper discusses research progress about ecological factors and cultivated agronomic measures in the effect of potassium and chlorine content in tobacco.
  Key words Ecological factors; Cultivated agronomic measures; Potassium; Chloride; Impact
  在烟叶生长发育需要的营养元素中,钾和氯是主要的品质元素。钾在植物体内作为多种酶的活化剂,能有效地提高烟叶的香气质和香气量以及可燃率和阴燃持火力,减少烟气中有害物质基础和焦油释放量。与美国优质烤烟相比,我国烟叶钾含量尤其是北方烟区普遍偏低,限制了烟叶质量的进一步提高。氯能增加烟叶的弹性和油润性,降低破碎率;改善烟叶品质[1-4]。含氯量过低或过高对烟草均有不良影响[5]。我国烤烟氯含量普遍偏低,很多地区未达到优质烤烟0.4%~0.8%的氯含量要求。钾氯比值常被用作评价烟叶内在质量、燃烧性的基础,是衡量烟叶品质的重要指标。当烤烟钾氯比值大于4时比较理想,此时烟叶质地柔软,表观油润,富有弹性,成丝率高,燃烧性好,灰白,品质值高[6]。为此,笔者综述了生态因素、栽培农艺措施对烟草钾、氯含量影响的研究进展,以期为建立调控烟草钾、氯含量,且使钾氯比更加协调的生产措施提供依据。
  1 气候条件
  1.1 温度 温度对烟叶钾、氯含量的影响明显。李天福等认为,与烟叶化学成分达到显著相关的气象因子为5~8 月的气温,其中5、8 月气温为化学成分的促进因子,而6、7 月气温为限制因子[7]。张波等研究表明,凉山烟区整个大田生育期的气温对钾含量影响最大,在一定范围内,旺长期的温度和空气相对湿度降低、旺长期日照时数和成熟期降水增多能明显提高烟叶的钾含量。氯含量与成熟期日均温呈极显著负相关,与旺长期气温日较差呈显著正相关。钾氯比与成熟期气温日较差呈显著正相关[8]。
  1.2 湿度
  湿度对烟叶钾、氯含量的影响也非常明显。韦成才等分析研究了陕南烟叶质量与氣候条件的关系,结果表明,钾含量与7、8月相对湿度和5~8月平均相对湿度均呈正相关,相关系数分别为0.81、0.86和0.71[9]。在此期间,随着平均相对湿度的增加含钾量明显增加。氯与旺长期空气相对湿度呈极显著负相关[8]。陈剑军研究表明,烤烟在伸根期受到轻度或中度水分胁迫,烟叶含钾量呈增加趋势,旺长期受旱时,烟叶钾含量由4.95%降至3.09%[10]。四川烟区大田生长期因降雨充沛,植烟土壤的氯含量水平普遍较低,导致烟叶含氯量更低[11]。
  1.3 光照 与其他作物一样,烟草也通过叶片的光合作用进行物质和能量的转换。因此直接影响烟叶新陈代谢的光照强度、光照时间和光质都会对烟株的形态、化学成分和内在质量产生影响。谢敬明等发现,红河州烟叶的钾含量受旺长期到烟叶成熟期(6月下旬至8月下旬)日照时数的影响较大[12]。韦成才等研究表明,钾含量与烟叶成熟期7、8月和大田期5~8月日照时数均呈负相关,烤烟成熟期和大田期过多的日照不利于钾的积累。日照时数每增加10 h,钾含量下降0.02%。烟叶中氯含量与烤烟旺长期6月日照时数及大田期5~8月日照时数均呈正相关。烤烟大田期日照时数的增加有利于氯含量的提高,日照时数每增加10 h,氯含量增加0.004%~0.010%。钾氯比与烤烟大田期5~8月日照呈负相关。钾氯比随着大田期日照时数的增加而减少,日照时数每增加10 h,钾氯比下降1.1%[9]。
  2 海拔高度
  胡国松等对湖北利川不同海拔高度和不同品种烤烟的研究表明,海拔高度影响对钾的吸收,烟叶钾含量随海拔高度的增加而增加[13]。高卫锴的研究也证明了这一观点:钾含量随种植海拔的升高而升高,氯含量随种植海拔的升高而降低[14]。
  3 土壤条件
  3.1 土壤类型
  植烟土壤要求有好的排水力,有机质含量较少或中等,土壤疏松(质地较轻),供肥快。在施相同量的钾肥时,轻质土壤的烟叶含钾量高,而黏重土壤则钾肥肥效差,烟叶含钾量低[15]。陈懿等研究了不同质地贵州黄壤主要养分在烤烟生长发育周期内的动态变化及其对烟叶产量、品质的影响,与高等肥力的壤黏土比较,中等肥力的粉壤土矿化率更高,无机氮、有效磷含量更高,利于保存施入的铵态氮,烟叶氮素、钾素浓度更大,钾氯比更大[16]。   3.2 pH 国外推荐烤烟生长适宜的土壤pH为5.5~7.0,而国内则有不同的看法。曹志洪等认为,pH低的土壤生产出的烟叶含钾量高。北方土壤pH偏高,土壤中钙、镁较多,抑制了烟叶对钾的吸收[17]。这也是南方烟叶钾含量高于北方的原因之一[14]。黎成厚等认为,pH达7.5仍可生产出优质烤烟[18]。陈建军等利用水培研究表明,pH偏高(5.5~8.0)的土壤也能生产出钾含量高的烟叶[19]。另有研究证明,在微酸性土壤中,在一定范围内,烟叶钾含量随土壤pH 降低而增加,这与我国南方烟区微酸性土壤的烟叶钾含量高于土壤pH 相对较高的北方烟区烟叶钾含量的结论相一致[20]。
  3.3 土壤养分 烟叶钾含量随土壤有机质含量的增加而增加。有机质含量增加后,提高了土壤疏松度,降低了土壤对钾离子的吸附,使土壤速效钾和施入土壤的钾肥对烟株的有效性增加,有利于烟株对钾的吸收,促使烟叶中钾含量相应增加[20]。王程栋等也证明了烟叶钾含量随有机质含量增加而升高[21]。烟叶钾含量与土壤中钾库容量有直接关系,烟叶钾含量随着土壤速效钾的增加而增加[22-23]。但也有研究表明,烟叶钾含量与土壤速效钾和缓效钾含量关系不大[24],如云南烟叶钾含量就不完全取决于土壤供钾水平的高低[25]。烟叶钾含量随土壤水溶性氯含量增加而降低,可能是由于土壤水溶性氯含量与其他阳离子如Ca2+、Na+、Mg2+含量密切相关,氯离子含量较高时,相关阳离子含量随之升高,而与K+形成明显的离子拮抗,导致烟叶钾含量降低[21]。
  4 栽培农艺措施
  4.1 施肥
  4.1.1 钾肥施用量。
  在烟叶生产过程中,提高钾肥的施用量是提高烟叶含钾量的最常见的方法。刘国顺等采用盆栽试验研究了不同钾肥施用量对烟叶钾和土壤钾含量的影响,结果表明,青烟叶、烤后下部烟叶和中部烟叶钾含量及土壤速效钾、缓效钾、全钾含量随着钾肥施用量的增加而增加。在烟株的整个生育过程中,土壤速效钾含量一直降低,土壤全钾含量变化幅度较小。随着钾肥施用量的增加,被土壤固定的钾肥量也在增加。相关分析表明,分次施用 钾肥有助于提高烤后烟叶钾含量[26]。昝京宜等用盆栽试验证明了烤烟青烟叶钾含量总体随着钾肥施用量的增加而增加[27],这与周冀衡等[28]、赵久明等[29]、林克惠等[30]得出的烟叶钾含量随着施钾量的增加而增加的结果一致。在钾肥用量已经相对较高的情况下,单纯提高钾肥的用量已难于提高烟叶钾的含量[31]。
  4.1.2 氯肥施用量。在福建水稻田种植春烟的条件下,许永锋等研究表明,随施氯量上升,烟株氯含量和积累量均表现为显著上升的趋势,整株氯含量和积累量与施氯量呈极显著正相关。施氯量从0 kg/hm2提高到48 kg/hm2时,上部叶中氯含量明显增加;但施氯量进一步增加到96 kg/hm2时,中部叶和下部叶中氯含量增加较为显著;茎和根中氯含量随施氯量增加而表现出下降的趋势。施氯量在24 kg/hm2时,烤后烟叶产质量较好,化学成分较为协调,不施氯或施氯太高均不利于烟叶质量的提高[32]。
  4.1.3 施肥方式。在施钾量相同的条件下,随着钾肥的追施比例和追施次数增加,不同烟叶部位的含钾量均增加,以钾肥基追比3 ∶7,分3次追钾处理钾素利用效率最高,达45.48%[33]。施用有机钾肥,烟叶含钾量明显增加[34]。有机无机肥配施可以提高钾素在烟叶中的分配比例,从而提高烟叶钾含量[35]。在湖南省及至南方一些氯含量较低的地区,在烟草上可考虑适当施用一定量的氯化钾部分代替硫酸钾,以降低肥料投入成本,提高烟叶的经济效益[4]。
  4.1.4 控释肥用量。施用专用控释肥是提高山东烟叶含钾量、质量和产值效益的有效措施[36]。陈剑秋等通过控释肥养分释放试验和小区试验,研究了控释肥对植烟土壤供钾特性及其对烤烟烟叶钾含量的影响,在3个施肥水平下,控释肥处理与普通施肥处理成熟期烟叶钾含量变幅分别为1.88%、1.62%、1.68%,控释肥处理上部烘烤烟叶钾含量的最高增幅分别为1.01%、1.07%和1.15%,中部烘烤烟叶钾含量的最高增幅分别为0.80%、0.85%和1.02%;施用控釋肥可显著提高烤后烟叶钾含量,可以节约1/3~2/3的肥料。在氯含量较低的土壤上,施入烟草的钾肥总量中,氯化钾所占比例为15%~30%(以K2O计)时,烟叶可增产5.2%~16.9%,产值增加1 911.0~7 348.5元/hm2,中上等烟比例提高10.2~11.5个百分点,烟叶的品质也得到改善,不会造成土壤氯的积累[37]。在湖南省乃至南方一些土壤氯含量较低的地区,在烟草上可考虑适当施用一定量的氯化钾部分代替硫酸钾,以降低肥料投入成本,提高烟叶的经济效益[4]。
  4.1.5 硼肥。硼肥叶片喷施更有利于烟株吸收土壤有效钾,同时促进土壤缓效钾对有效钾的补充,尤其是以上部叶喷施硼肥及中部叶喷施硼肥更为显著[38]。
  4.2 栽培方式 有研究表明,揭膜中耕和烯效唑喷施可促进茎的横向生长,降低株高,减小叶面积;可增加烟株干物质量、叶绿素含量、根系活力和根冠比;烟叶钾含量提高[39]。
  红花大金元上部6片叶一次性采收、带茎采收、带茎推迟采收处理烤后烟叶均改善了上部6片叶的外观质量,提高了烟叶的钾含量,烟叶化学成分较协调[40]。钾氯比比值越高,烟叶的燃烧性越好。从阴燃持火性角度考虑,红花大金元不同部位烟叶成熟采收的适宜外观特征为:下部叶宜在烟叶变黄约4成、主脉1/2~2/3变白、支脉1/2~2/3变白时采收; 中部叶宜在烟叶变黄约5成、主脉2/3~3/4变白、支脉1/2~2/3 变白时采收; 上部叶宜在烟叶变黄约8成、 主脉3/4~基本变白、支脉3/4变白时采收[41]。
  保护性栽培方式在改善烟叶生长的土壤环境方面具有一定作用,增强了土壤保水保肥能力,改善了土壤的物理性状,土壤的水、肥、气、热比较协调,加速了土壤改良熟化程度,提高了土壤肥力。秸秆覆盖可提高土壤速效钾和缓效钾的含量,有助于提高烤烟青烟叶的钾含量[27]。大麦掩青可提高烤烟中钾含量,与大麦掩青量呈正相关,且相关系数达到显著水平[42]。常剑波等也证明了掩青和免耕覆盖等保护性措施使烟叶钾氯比有所提高[43]。介晓磊等发现,在河南平原区 “前膜后秸”覆盖栽培能够在烟草生育期内保持良好的土壤水分和热量条件;同时促进烟株形成分层、发达的架状根系,有利于对土壤水肥营养的吸收和土壤水肥气热关系的协调,是该区烤烟生产“提钾降氯”、无公害栽培的有效途径[44]。石屹等报道,子粒压青还田2年后土壤速效磷、速效钾含量明显增加,种植烟草的烟叶钾含量明显提高[45]。
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