烟草营养与施肥
第一节 烟草的矿质营养
烟草体内的矿质元素种类很多,但烟草体内存在的大部分矿质元素,目前还没有完全鉴别出它们的关键性功能,所以,还不能说存在于烟草体内的元素都是生长发育所必须的营养元素。烟草生长发育所必需的营养元素的确定是通过严格的人工培养试验后才能确定。国际植物营养学会规定的植物必需元素的标准是:如无该元素则植物生长发育受阻,不能正常地完成其生活史;植物缺乏该元素时呈现出特有的病症,而加入该元素后则逐渐转向正常,因此其功能不能用其它元素来代替;对植物营养的功能是直接的,而不是由于改善了土壤或培养基条件所致。根据植物生长所必需的营养元素在烟草体内含量的多少,可将它们分为大量元素和微量元素。
一.大量元素
在烟草的生长发育过程中,需要碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、氯(Cl)等常量元素和铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)、硼(B)、铁(Fe)、钼(Mo)等微量元素。这些元素各具生理功能,不能互相代替。烟株吸收的碳、氢、氧主要来自空气,钙、镁、硫、铁以及其他元素在土壤中较少缺乏,而氮、磷、钾3种元素烟株需量较大,土壤中往往含量不足,需要施肥补给较多。因此,氮、磷、钾显得非常重要,常常被称为肥料的三要素。
二.微量元素
微量元素约占植物体干重的0.0001%~0.01%。它们是Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。这些元素虽然在植物体内含量甚微,但它们却是烟株生长和烟叶产量、品质形成必不可少的营养元素。缺乏这些元素时,烟株不能正常生长,若稍有逾量,则会对烟株产生危害,甚至致其死亡。
第二节 矿质营养的吸收和积累规律
一.烤烟干物质积累规律
移栽后21d植株积累的干物质重很少,只占全部干物重的1~1.5%,累积强度每公顷每天不到7.5kg。说明移栽后3周内烟株尚处于还苗阶段,生长量有限。移栽后22~35d为伸根期,地面部分干物质积累占总产量的13~15%,累积强度为每公顷每天15~30kg。证明此时仍以长根为主,还属基础生长阶段。
移栽后36~49d,烟株干物质累积速度不断加快,北方和南方烟区的累积量分别达到495kg/ hm2和750kg/ hm2,累积强度则分别为36kg/ hm2·d和525kg/ hm2·d。这是旺盛生长的前期;到移栽后第7至9周则是南北烟区的旺长高峰期,干物质的累积量分别达1 080 kg/ hm2和1 170 kg/ hm2,累积强度分别为76.5 kg/ hm2· d和84 kg/ hm2·d。此期间所生产的干物质分别占总量的58%和64%。
移栽后第64~77d,北方烟区烤烟的干物质累积速率已从高峰期的每天84 kg/ hm2下降到51 kg/ hm2,而南方烟区烤烟干物质累积速率却仍然保持高峰的势头,直到77d后才有所下降。此时北方烟区的累积量为720 kg/ hm2,而南方烟区却有1 005 kg/ hm2。移栽77d后,烟株基本定型,进入成熟阶段。
二.烤烟对养分吸收规律
(一)烤烟对营养的吸收量
根据McCants和Wolz等人的研究,生产100kg烤烟干烟叶需要从土壤中吸收N 3.5kg、P2O5 0.6 kg、K2O 7.2 kg、Ca 1.6 kg、Mg0.5 kg、S 22.3 kg/hm2、Mn 0.87 kg/hm2、B 0.087 kg/hm2及其Mo、Fe、Cu、Zn微量,见表6-7 。烟草吸收最多的营养元素是K,其次是N和Ca。
表6-7 生产100千克烟叶所需养分量
(S.N. Hawks Jr. and W.K. Collins,《Principles of Flue-cured Tobacco Production》,1993)
养分 数量(kg/667m2)
氮N
磷P
钾K
钙Ca
镁Mg
硫S
锰Mn
硼B
其它微量元素钼(Mo)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn) 5.767
0.993
6.587
4.533
1.813
1.487
0.058
0.006
微量
*(产量包括地上和地下部分;养分含量以单元素表达)
(二)烤烟对营养的吸收规律
根据McCants和Woltz在烤烟上的试验研究表明,烟草对营养元素的吸收和干物质的积累都近似于“S”型曲线,图6-2 。干物质的积累反映烟株的生长发育状况,它和营养吸收密切相关。烤烟对钾养分吸收量最大,其吸收规律几乎与干物质积累相一致,而且始终要比干物质积累速率要有所提前。氮素吸收在收获前较为强烈(略低于钾素吸收曲线),后期缓慢甚至停止。烤烟对磷素的吸收一生都较低和平缓。五种大量元素的吸收量分别是钾素>氮素>钙素>镁>磷素。其中大部分养分是在移栽35d后吸收的,而钾素的积累要比氮素稍快些,并且前期氮、钾的积累都快于干物质和钙、镁、磷的积累。
(三)矿质营养在烟株器官中的分配
不管叶或茎,同一无机养分随移栽天数的增多,则养分浓度有逐渐减少趋势。其中,茎的氮、钾、磷、钙、镁的含量变化比较明显,生育后期,叶的氮、钙、镁含量反而增加.
同一生育期,烟叶的氮、磷、钾、钙、镁含量高于茎,表明烟叶不仅是光合作用的场所,而且是收获物,因此烟株生长发育的各阶段中养分积累和合成的有机成分大部在叶片中。
移栽后35d内,烟株地上部分生长缓慢,叶面积较小,光合产物少,但这个过程对氮素的吸收量却较大,是烟株对氮素的积累阶段,吸收氮素约占总吸收氮量的40%左右。移栽后35~70d,这一阶段是烟株生长最旺盛,干物质积累最大的时期,这是烟草对氮、磷、钾和其它营养元素吸收量最大的阶段。这一时期是烟叶产量和质量形成的关键时期。栽后70d到顶叶成熟根、茎、叶的主要营养元素分配仍然叶片是分配中心。但其含量较前期都有所降低。
(四)不同时期烟株碳氮营养的变化规律
1.移栽45d:烟株体内含氮素率、钾素率高于磷素、蛋白质相对含量高,总糖低这说明了在这个生长时期,碳化物主要用于合成蛋白质,是烟草一生含氮率较高的时期,烟株对氮、钾的吸收量高于对磷的吸收量,叶的生长量大大地高于茎的生长量。整个烟株的生长比较缓慢,绿色叶面积小,光合物质少。
2.移栽75d:在这个时期的烟株体内,干物质迅速增长,对氮、磷、钾吸收旺盛,生长仍占优势,合成大于分解。但是,蛋白质的相对含量已由前期的最高点逐渐下降,糖分上升,表示氮素营养水平由高峰转向低值,碳素营养逐渐加强。如果此时土壤内仍含有大量的氮素,促使烟株吸氮过多,将会使过多的碳水化合物用于含氮化合物的合成,致使烟叶水分增加,干物质量减少,恋青晚熟。另外,这个时期茎内糖分、蛋白质的相对含量比前期升高,说明茎的生长量、茎内干物质的贮存量明显增大。
3.移栽75~120d:株高逐渐定型,烟叶进一步增大增厚,以后全株叶片自下而上陆续停止扩大,此时,叶内糖分积累逐渐增加,而蛋白质含量下降,有机物的合成开始小于分解;烟叶陆续成熟。
根据大田期烟株体内碳、氮变化的情况,在栽培上应当重施基肥、早施追肥,以适应烟株旺长期的需要。现蕾以后,氮的吸收率下降,烟株含糖量增加,这时可进行根外追施磷、钾肥料,促使蛋白质分解和糖分转化,以利于提高烟叶的品质。
三.影响养分吸收的因素
(一)营养形态
烟草对养分的吸收受养分形态和其营养元素相对数量的影响。烟田施用的氮素形态主要有有机态氮、硝态氮、铵态氮和酰胺态氮,它们影响烟草对氮素的吸收。有机氮在微生物的作物下,首先水解成各种氨基酸,然后再通过氨化作用分解成氨和铵盐才能被吸收利用,由于有机氮的释放速率和数量受当时的土温,水分等环境因子的影响,同时也受有机氮本身质量(含氮量及C/N比)的制约,因此很难预测,何时及有多少有机氮可供当季作物所利用。因此,国外优质烟生产国家都不主张用有机肥。但是,长期施用化肥也会使土壤结构变劣。至于其它几种氮素形态对养分吸收的影响是:硝态氮在土壤中不经过任何转化就能被烟株吸收,同时不受土温、水分和土壤微生物活动的影响,肥效快,促进烟株前、中期生长,后期落黄成熟。酰胺态氮(尿素)施入土壤后,很快转化为可吸收形态,容易导致烟叶对氮的过量吸收,造成叶片贪青、晚熟、降低品质;而铵态氮施入土壤中后易被土壤胶体吸附,前期肥效不如硝态氮快,同时烟株吸收较多的铵态氮后会抑制对钾等离子的吸收,而促进烟株吸收更多的氯离子,影响烟叶的燃烧性。
(二)营养平衡
烟株不断地吸收养分,使根际离子态养分不断地减少,在外界浓度较低的情况下,随着溶液浓度的增高,根系吸收的离子数量也增多,两者呈正相关关系。但是外界溶液浓度增高后,离子吸收速率与溶液浓度便无紧密关系。通常认为是受根系的离子载体数量所限。同时,由于离子总养分浓度增高,必然要影响根的负电位势。
另外,离子间还有相互作用,包括拮抗作用和协助作用,都影响烟株对养分的吸收。
(三)土壤pH值
土壤酸碱度对烤烟养分吸收的影响是两个方面的。一是土壤酸碱度对烤烟根细胞表面电荷的作用,间接地影响烤烟对养分的吸收;二是土壤酸碱度对土壤中养分离子的有效性的作用,而影响烤烟对养分的吸收。
(四)光照
烟草在光照和黑暗条件下对各营养元素的吸收速率不同。高桥(1961年)曾将烟草分别置于光照和黑暗条件下处理92 h后发现光照与暗处理的烟株在养分吸收量上存在着明显差异。暗处理对烟株氮、磷吸收量下降显著,钙、镁吸收量变化不大,而钾的吸收量却有所增加。
光照强度对烟草吸收矿质元素的数量也有明显的影响。通过调节光照强度研究水培烟草的营养元素吸收情况,发现烟草对氮、磷和水分吸收随着光照强度的增强而增加,钙、镁的吸收量与光照强度关系不大。相反,钾离子吸收量随光照强度的增大而有所降低。
(五)温度
在一定温度范围内,温度增加,呼吸作用加强,植物吸收养分的能力也随着增加。在低温时,呼吸作用和代谢作用均较缓慢,而在高温时又易引起体内酶的变性,从而也影响养分的吸收。
第三节 烟草的主要肥料
一.农家肥料
(一)厩肥和堆肥
1.厩肥 是家畜粪尿和各种垫圈材料混合积制的肥料。在北方多用土垫圈,故称土粪。在南方多用秸杆垫圈,统称厩肥。
厩肥平均含有机质25%,N约占0.5%,P2O5约占0.25%,K2O约占0.6%。每吨厩肥平均含N约5kg,P2O5约2.5kg,K2O约6kg。
2.堆肥 农业生产和日常生活中的植物、动物有机废弃物在好气条件下经微生物腐解转化而成的有机肥料统称为堆肥。
堆肥可分为普通堆肥和高温堆肥两类。普通堆肥一般混土较多,堆腐时温度较低且变化不大,所需堆置时间较长,适用于常年积造。高温堆肥以纤维素多的有机物料为主,加入一定量的人畜粪尿等物质,以调节C/N比,堆腐中有明显的高温阶段,堆置时间较短,但能加速堆制物质的腐解及杀灭其中的病菌、虫卵和杂草种子。高温堆制适合集中处理大量农作物秸秆物料或生活垃圾,使之在短期内迅速成肥。
(二)饼肥
各种含油分较多的种子,经过压榨去油后,剩下的残渣用作肥料的,统称饼肥。浸出法去油的渣粕亦可归属此类。我国饼肥的种类很多,主要有大豆饼,菜籽饼,芝麻饼,花生饼、棉籽饼和桐油饼等。我国农民早就习惯使用饼肥,并积累了丰富的经验,认为使用饼肥可提高烤烟烟叶质量。
饼肥在南方又称之为“油枯”,各烟区普遍使用。山东、辽宁、安徽等烟区习惯用豆饼,福建、河南习惯使用芝麻饼,云南、贵州习惯使用菜籽饼。施用饼肥对烟叶的外观品质,如颜色、光泽、油分、弹性和内在质量如香气等有明显的良好作用。
饼肥富含有机质和氮素,并含相当数量的磷钾及各种徽量元素。一般约含有机质75%~85%,N 2%~7%,P2O5 1%~3%,K2O 1%~2% 。
(三)草木灰
草木灰是植物燃烧后的残灰。有机物和氮在燃烧过程中大多被烧失。因此,草木灰中仅含有灰分元素,如P、Ca、K、Mg、Fe及微量元素等。其中钙、钾较多,磷次之。草木灰被称作农家肥料中的钾素肥料。其实,草木灰的作用不仅是钾素,而且还有磷、钙、镁、微量元素等营养元素的作用。
二.化学肥料
化学肥料(简称化肥)的种类很多,按化学成分分类可分为单元素肥料、复合肥料、完全肥料和微量元素肥料等。化学肥料养分含量高,营养成分单一,肥效快,易被作物吸收利用,但化肥不含有机质,并有酸性或碱性区别。
(一)单元素肥料
1.氮素化肥 常用的氮素化肥大致可分为铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥,烟草常用的氮素化肥主要是硝态氮肥,主要有硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵等和铵态氮肥如硫酸铵,碳酸氢铵。酰胺态氮肥主要是尿素。
2.磷素化肥 烟草常用的单元素磷化肥有过磷酸钙、重过磷酸钙、磷矿粉和钙镁磷肥等,其中最常用的是过磷酸钙。
3.钾素化肥 钾素化肥比较少,最常用的是硫酸钾等钾盐。
(二)复合化肥
同时含有两种或两种以上氮磷钾主要元素的化肥,称复合肥料。
1.两元素肥料 含有二种元素的化肥称之为两元复合肥。两元素复合化肥主要有硝酸铵、磷酸铵、硝酸磷肥、磷酸二氢钾、硝酸钾、聚磷酸铵和偏磷酸铵等。
2.三元素肥料
含有氮、磷、钾三种元素的化肥称之为三元复合化肥。主要有氮、磷、钾复合化肥、尿磷钾肥和铵磷钾肥等。
3.多元素混配肥 由几种单元肥料或单元肥料与化合复肥简单的机械混合而成,含有多种元素。有时经二次加工造粒而制成的复合肥料,叫做混合复合肥料。
(三)微量元素肥料
微量元素肥料主要是一些含硼、锌、钼、锰、铁、铜等营养元素的无机盐类或氧化物。这些微量元素肥料施入土壤往往易被土壤吸附固定而降低肥效。尤其是硫酸亚铁,由于亚铁在土壤中会很快转化为不溶性的高铁而失效。因此,将铁的无机物施入土壤常常是没有效果的,除非施用量很大。
三.腐殖酸类肥料
腐殖酸类肥料是以腐殖酸含量较多的泥炭、褐煤、风化煤等为主要原料,加入一定量的氮、磷、钾和某些微量元素所制成的肥料。如腐殖酸铵,腐殖酸钾等,这些通称腐殖酸类肥料,简称腐肥。它是一类多功能有机无机肥料,含有大量有机质。既有农家肥料的功能,又含有速效养分,兼有化肥的某些特性。
腐殖酸能与金属离子形成络合物,如腐殖酸铁、铝、钙、锰、铜等,这些络合物是以金属离子为中心,腐殖酸为配位体形成的络离子。在溶液中,络合物只能形成络离子,并有较强的稳定性而难以再解离。因此,如腐殖酸与固磷物质如钙、镁、铁、铝形成络合物后,可以不同程度地活化磷素。此外,腐殖酸与土壤中锰、钼、锌、铜等金属离子形成络离子,能被植物吸收,从而活化了微量元素。同时,腐殖酸类肥料还具有促进植物呼吸的作用;促进微量元素吸收;改良土壤;对化肥有增效作用;刺激作物生长;增强作物抗旱能力等作用。
第四节 施肥技术
一.施肥量
(一)确定施肥量的依据
烟草施肥量受当地气候条件、种植密度、烟草品种、需肥特性、土壤肥力、前茬作物、肥料品种及利用率和肥料施用方法等诸多因素的影响。确定施肥数量,要对上述诸多依据因素进行综合分析,全面考虑,制定切合实际的施肥方案。
(二)烟草施肥量的确定
在制定施肥量时,一是要依据当地的施肥试验和施肥经验为基础,二是测土施肥,采用经验施肥与测土配施肥相结合,并以经验施肥为主的方法。现在还强调平衡施肥。另外,还要根据当地的栽培调制技术,最后还要考虑气候条件,必须以正常年景的气候来确定施肥量,不能以雨水多、肥料流失大的年份的施肥量为依据。
施肥量的确定,首先要确定氮素的施用量,因为氮素对烟叶的产量质量影响最大,在一定施氮量范围内,烟叶的产量品质随施氮量的增加而提高。但是,当施氮超过一定限度时,则烟叶的品质就会下降。施氮量的确定可根据测土配方施肥结合经验施肥相结合的方法。具体做法是:
1.根据理论计划产量计算出所需的养分数量。
2.测定土壤速效养分含量,计算出土壤中能够为烟草提供的养分数量。
3.根据上述两者及土壤养分利用率和所用肥料利用率计算出肥料的施用量。
二.施肥策略
(一)适施氮肥,合理搭配磷钾肥
(二)有机肥与无机肥料相结合
(三)基肥与追肥相结合
三.应变施肥
(一)看天施肥
气候条件影响土壤中养分的转化、分解和根系吸收养分的能力。北方气候的特点是春旱夏涝,在春季干旱时,要抗旱保苗,保证前期对水分的要求。
(二)看地施肥
土壤与施肥的效果关系很大。土壤中养分移动情况,主要取决于土壤质地。在砂性或半砂性的土壤中,有机质含量低,保水保肥能力差,养分易于流失,烟株前期生长较好,但是后期往往缺肥而早衰,烟农谓之“发小不发老”。这种土壤除适当 增施有机肥外,追施化肥次数可较多,每次少追,到旺长期必要时可少量追施。较粘重的土壤,保水保肥能力强,但结构较差,在早期少雨季节,肥效不易发挥。到后期雨水较多,肥效大量发挥,会出现猛长,延长烟叶的成熟时间,烟农称为“发老不发小”。这种土壤除适当增施有机肥外,前期应适当增加灌水量,以增进肥效。追施化肥时,次数可酌情减少,每次追施量略多些,但追肥必须前期完成。
(三)看烟施肥
烟株生长的健壮与否与叶片绿色的深浅程度有关,是养分供应状况的反映。同时,在不同生长发育阶段所需要的养分量也不尽相同。例如,苗大而壮,则应少追氮肥,多追磷肥、钾肥;少数苗瘦而弱小,则应追氮肥;后期叶色深绿,则表示氮肥过多,应补施磷钾肥;前期叶色黄绿,则为缺氮症状;应追施氮肥。在团棵至现蕾的旺长阶段所需养分最高,应及早供应。此时,由于气候条件及品种的差异,烟株对肥料的反应也不一样。
四.施肥时期和方法
按照烤烟大田施肥的时期分为基肥、前期追肥和叶面追肥等。施肥方法分为撒施、条施、穴施、肥料溶液灌根、肥料溶液喷施等。
(一)基肥施用方法
基肥是指整地起垄时或移栽时施用的肥料,除为烟株提供营养以外,还对改良土壤性状有积极作用。移栽时施基肥是指栽烟时穴施或条施的肥料,主要满足烟株早期生长的需要。
1.适宜作烤烟基肥的肥料 生产上一般用厩肥、饼肥、复合肥、重过磷酸钙或钙镁磷肥、硫酸钾以及腐殖酸类肥料等作为基肥,但各地施用种类及数量多种多样。
2.基肥所占肥料总量的比例 提倡重施基肥。但为了减少损失,一般多雨地区基肥比例50%~60%,少雨地区基肥比例70%~80%。
3.基肥的施用方法 起垄前基肥以撒施、条施居多。农家肥结合深翻施入土壤后,土肥相融,又可以加强微生物活动,促进土壤熟化,提高土壤的保肥和抗旱能力。同时肥效长,肥性稳,对后期上部叶片的开展有利。因此,烟田应用适量腐熟良好、质地纯净的农家肥料整地时施入。有些化肥更应与农家肥混合作基肥施用,如磷肥可以混入农家肥中施用,以减少固定。
(二)追肥方法
烤烟的追肥应根据烟草生长发育规律及需肥特点进行,可以分为前期追肥、中期追肥和后期追肥。有人认为,烟草在大田期可以施足底肥,不提倡追肥,有较好的效果。在前期多雨或土壤保肥能力差时,将使烟草施肥量增加或有流失。因此,应根据具体情况适量追肥为好。
(1)适宜的肥料种类 适合作追肥使用的肥料很多。一般腐熟的饼肥、复合肥、速效氮肥、速效钾肥(含草木灰)、微肥等均可作为追肥施用。生产上常用于追肥的肥料是三元复合肥、磷酸二氢钾、微肥和速效氮肥等。
(2)追肥的形式 在烟株生长前期,追肥量大时一般采用向土壤追肥的形式,利用条施、穴施、肥料溶液灌根等方法将肥料施入。在烟株生长的中、后期,追肥量小时可采用根外追肥。一般追施微肥和少量的磷、钾,通常采用这种追肥形式。
(3)追肥时期和方法 烟草前期生长慢,团棵至现蕾期快,后期又慢,封顶后又有所加快。一般品种在移栽后30~40d内发叶率高,为了满足旺长期对肥料的要求,追肥越早越好;过晚影响烟草正常生长,造成后期不易落黄,降低品质。因此,追肥主要在团棵以前,一般在移栽后25~30d以内施入;中、后期追肥情况少,除喷施微肥或烟田脱肥外,一般不追肥,确需追肥应尽可能提早。