不同滴灌定额对烤烟生长发育和水肥利用效率的影响
Effects of Drip Irrigation Quota on the Growth, Water and Fertilizer Use Efficiency of Flue-cured Tobacco
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Keywords:
- tobacco /
- drip irrigation quota /
- amount of dry biomass /
- fertilizer use efficiency
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水资源已成为限制云南烤烟生产的重要因素，尤其是近年来的季节性干旱，导致烤烟生育期降雨量不足和分配不均，从而严重影响烟叶的质量和可用性[1]。滴灌是烤烟生产中常用的节水灌溉方式，其地面适应性强、节水和增产效果显著。有报道认为：与沟灌相比，滴灌灌水量可减少60%，不影响烟叶产质量[2]。采取科学的节水灌溉技术，完善相应的烤烟灌溉制度技术研究，对提高云南烟叶产质量具有重要意义。
在烤烟节水灌溉方面，尽管相关学者对灌溉指标[3-4]、灌溉方式和灌溉定额[5]等开展了研究，但由于云南烟田生态类型多样，烤烟种植环境不一，仍需从烤烟需水量和耗水量、耗水强度、土壤墒情预测预报和节水灌溉定额确定等方面进行深入研究。其中，灌溉定额的确定及其在烟株生育期的分配是烤烟灌溉制度的核心。彭曼公式(Penman-Monteith)是目前国际上通用的通过作物蒸散量计算作物各阶段需水量的方法，与其他方法相比具有较高的精度[6-7]。滴灌仅局部湿润土壤，因而湿润比是滴灌设计中的重要参数之一[8]。目前有关烤烟适宜滴灌定额研究亦鲜见报道，难以为优质烟叶生产中的节水灌溉提供技术保障。对此，本研究以彭曼公式计算出的参考作物需水量为基础，设置不同滴灌设计湿润比，从农学和资源利用的角度筛选出烤烟大田生育期的适宜滴灌定额，以期为烤烟节水灌溉提供理论指导和技术支撑。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
田间试验于2017年进行，试验地位于云南省烟草科学研究院研和镇试验基地(N24°14′，E102°30′，海拔1636 m)，属中亚热带半湿润凉冬高原季风气候，年平均气温15~16 °C，年降水量800~900 mm，日照时间2265 h。试验在避雨旱棚中进行，其顶部为轨道式移动遮雨棚，旱棚内供试土壤为红壤，pH 6.42，有机质含量为9.71 g/kg，全氮含量为0.55 g/kg，全磷含量为1.17 g/kg，全钾含量为8.00 g/kg。供试烤烟品种为K326，田间管理按优质烟叶生产技术进行，实行中心花开第1 朵封顶，单株留叶数18~20 片。
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计
试验设计作物参考需水量和设计湿润比2个因素。作物参考需水量以作物蒸散量(ET0)为基础，分别设置50% ET0、60% ET0、80% ET0和100% ET0 4个水平；设计湿润比(P)3个水平，分别为0.4、0.5和0.6。因此，试验共计12个处理，分别为：50% ET0-0.4P、50% ET0-0.5P、50% ET0-0.6P、60% ET0-0.4P、60% ET0-0.5P、60% ET0-0.6P、80% ET0-0.4P、80% ET0-0.5P、80% ET0-0.6P、100% ET0-0.4P、100% ET0-0.5P和100% ET0-0.6P，对应烤烟大田生育期灌溉定额分别为：100、125、150、120、150、180、160、200、240、200、250和300 mm。处理间以混凝土浇筑隔开，以避免水分渗透。
烟株于2017年5月7日移栽，灌水时用水表精确控制每个灌水处理的水量，各处理烤烟伸根期每7 d灌水1次，旺长期每3 d灌水1次，成熟期每5 d灌水1次，具体灌水时间和灌水量见表1。每个处理3个重复，每个重复约20株烟，随机区组设计。各处理施氮量67.5 kg/hm2，肥料种类为烟草专用复混肥，其配方为m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶12∶24。其中，基肥于5月6日施用，施用方式为塘施，用量21 kg/hm2；追肥于6月10日施用，施用方式为环施，用量46.5 kg/hm2。
表 1 各处理灌水时间和灌水定额Table 1. The drip irrigation quota and date in each treatment处理 treatment 灌水定额/mm drip irrigation quota 05-07 05-14 05-21 05-28 06-04 06-07 06-10 06-13 06-16 06-19 06-22 06-25 06-28 07-01 07-04 07-07 07-12 50% ET0-0.4P 6.2 6.8 7.5 6.7 6.5 2.7 2.3 2.2 2.4 2.1 2.0 2.1 2.2 2.1 2.0 2.0 3.6 50% ET0-0.5P 7.7 8.5 9.4 8.4 8.1 3.3 2.9 2.8 2.9 2.6 2.5 2.7 2.8 2.6 2.5 2.5 4.5 50% ET0-0.6P 9.2 10.2 11.2 10.0 9.8 4.0 3.4 3.3 3.5 3.1 3.0 3.2 3.3 3.1 2.9 3.0 5.4 60% ET0-0.4P 7.4 8.2 9.0 8.0 7.8 3.2 2.7 2.7 2.8 2.5 2.4 2.6 2.7 2.5 2.4 2.4 4.4 60% ET0-0.5P 9.2 10.2 11.2 10.0 9.8 4.0 3.4 3.3 3.5 3.1 3.0 3.2 3.3 3.1 2.9 3.0 5.4 60% ET0-0.6P 11.1 12.3 13.5 12.0 11.7 4.8 4.1 4.0 4.2 3.8 3.6 3.8 4.0 3.8 3.5 3.6 6.5 80% ET0-0.4P 9.9 10.9 12.0 10.7 10.4 4.3 3.7 3.6 3.8 3.4 3.2 3.4 3.6 3.3 3.1 3.2 5.8 80% ET0-0.5P 12.3 13.7 15.0 13.4 13.0 5.3 4.6 4.5 4.7 4.2 4.0 4.3 4.4 4.2 3.9 4.0 7.3 80% ET0-0.6P 14.8 16.4 18.0 16.1 15.6 6.4 5.5 5.3 5.7 5.0 4.8 5.1 5.3 5.0 4.7 4.8 8.7 100% ET0-0.4P 12.3 13.7 15.0 13.4 13.0 5.3 4.6 4.5 4.7 4.2 4.0 4.3 4.4 4.2 3.9 4.0 7.3 100% ET0-0.5P 15.4 17.1 18.7 16.7 16.3 6.7 5.7 5.6 5.9 5.2 5.1 5.3 5.6 5.2 4.9 5.0 9.1 100% ET0-0.6P 18.5 20.5 22.5 20.1 19.5 8.0 6.9 6.7 7.1 6.3 6.1 6.4 6.7 6.3 5.9 6.0 10.9 处理 treatment 灌水定额/mm drip irrigation quota 07-17 07-22 07-27 08-01 08-06 08-11 08-16 08-21 08-26 08-31 09-05 09-10 09-15 09-20 09-25 09-30 50% ET0-0.4P 2.9 2.8 3.0 3.2 3.0 3.2 2.8 2.8 2.7 3.0 2.8 2.6 2.6 2.4 2.8 2.6 50% ET0-0.5P 3.6 3.5 3.8 3.9 3.8 4.0 3.5 3.5 3.3 3.8 3.5 3.2 3.3 3.0 3.5 3.2 50% ET0-0.6P 4.4 4.2 4.5 4.7 4.5 4.8 4.2 4.2 4.0 4.6 4.3 3.9 4.0 3.5 4.2 3.8 60% ET0-0.4P 3.5 3.4 3.6 3.8 3.6 3.9 3.3 3.4 3.2 3.7 3.4 3.1 3.2 2.8 3.3 3.1 60% ET0-0.5P 4.4 4.2 4.5 4.7 4.5 4.8 4.2 4.2 4.0 4.6 4.3 3.9 4.0 3.5 4.2 3.8 60% ET0-0.6P 5.2 5.0 5.4 5.7 5.4 5.8 5.0 5.1 4.8 5.5 5.1 4.7 4.8 4.3 5.0 4.6 80% ET0-0.4P 4.7 4.5 4.8 5.1 4.8 5.2 4.4 4.5 4.3 4.9 4.5 4.2 4.2 3.8 4.4 4.1 80% ET0-0.5P 5.8 5.6 6.0 6.3 6.0 6.5 5.6 5.6 5.3 6.1 5.7 5.2 5.3 4.7 5.6 5.1 80% ET0-0.6P 7.0 6.7 7.3 7.6 7.2 7.7 6.7 6.8 6.4 7.3 6.8 6.2 6.3 5.7 6.7 6.1 100% ET0-0.4P 5.8 5.6 6.0 6.3 6.0 6.5 5.6 5.6 5.3 6.1 5.7 5.2 5.3 4.7 5.6 5.1 100% ET0-0.5P 7.3 7.0 7.6 7.9 7.5 8.1 7.0 7.0 6.7 7.6 7.1 6.5 6.6 5.9 6.9 6.4 100% ET0-0.6P 8.7 8.4 9.1 9.5 9.0 9.7 8.3 8.4 8.0 9.1 8.5 7.8 7.9 7.1 8.3 7.7 1.2.2 测定项目与方法
参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的计算参照王健等[9]的日光温室彭曼公式(Penman-Monteith)修正公式。
$ {{\rm{ET}}}_{0}=\dfrac{0.408\Delta ({R}_\mathrm{n}-{G})+\mathrm{\gamma }\dfrac{1\;713({e}_{{\rm{a}}}-{e}_{{\rm{d}}})}{T+273}}{\Delta +1.64\mathrm{\gamma }} $
式中，ET0 为参考作物蒸发蒸腾量(mm/d)；Rn和G分别为地表净辐射和土壤热通量(MJ/m2/d)；ea和ed分别为饱和水汽压和实际水汽压(kPa)；Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃)；γ为干湿表常数(kPa/℃)；T为2 m高度处平均气温(℃)。
烟株农艺性状的测定：选择有代表性的5株烟株，于烟株打顶前1 d测量烟株叶片数、株高、茎围、叶长和叶宽。
烟株生物量及养分吸收量的测定：烤烟成熟期挖出整棵烟株，将根、茎和叶分开并置入烘箱中 105 ℃杀青30 min，然后在 80 ℃下烘干至恒质量，测定其生物量(干物质量)。之后测定根、茎和叶氮、磷、钾含量，以差减法计算氮、磷、钾吸收量。
养分利用率 =(施氮区烟株养分吸收量−无氮区烟株养分吸收量)/养分施用量×100%；
灌溉水利用率=烟株叶片生物量/大田生育期灌溉定额。
1.2.3 数据处理方法
采用Excel 2007整理数据，方差分析和相关分析采用SPSS 13.0统计软件进行分析。
2. 结果与分析
2.1 烤烟农艺性状
由表2可知：同一参考需水量水平下，烟株平均叶面积随着设计湿润比的提高而增加；同一设计湿润比条件下，烟株平均叶面积总体呈现为随着参考需水量水平的提高而增加。所有滴灌定额处理中，以100% ET0 (0.4P、0.5P和0.6P)和80% ET0 (0.5P和0.6P)等5个处理烤烟平均叶面积表现较优，且相互间无显著差异(P>0.05)。方差分析表明：参考需水量水平对烤烟株高有显著影响(P<0.05)，对除株高以外的烤烟农艺性状参数有极显著影响(P<0.01)；设计湿润比对烤烟叶片数、株高、最大叶长、最大叶面积和平均叶面积均有极显著影响(P<0.01)；参考需水量水平和设计湿润比对叶片数和株高的影响存在极显著交互效应(P<0.01)。
表 2 各处理烤烟农艺性状Table 2. Agronomic traits of flue-cured tobacco in each treatment处理
treatment叶片数
leaf number株高/cm
plant height茎围/cm
stem girth最大叶长/cm
maximum leaf length最大叶宽/cm
maximum leaf width最大叶面积/cm2
maximum leaf area平均叶面积/cm2
the average leaf area50% ET0-0.4P 11.5±0.5 e 69.5±0.5 bc 5.5±0.5 e 48.3±2.8 d 21.5±1.5 b 586.9±101.1 d 322.8±4.4 c 50% ET0-0.5P 14.5±0.5 cde 86.0±3.0 abc 6.3±0.3 bcde 54.5±3.5 bcd 20.5±0.0 b 644.5±18.9 cd 356.7±13.8 c 50% ET0-0.6P 19.7±2.1 a 90.7±5.7 ab 6.7±0.3 abcde 52.8±6.0 cd 21.7±1.5 b 703.9±106.0 cd 456.5±79.8 bc 60% ET0-0.4P 18.0±1.0 ab 78.3±8.0 abc 6.0±0.0 cde 48.3±3.1 d 20.3±1.8 b 580.8±16.9 d 367.5±39.0 c 60% ET0-0.5P 20.0±2.0 a 60.0±46.9 c 6.8±0.8 abcd 51.0±7.9 d 20.3±2.5 b 636.7±177.0 cd 404.5±113.2 c 60% ET0-0.6P 17.3±1.2 abc 86.7±11.5 abc 6.3±1.2 bcde 53.2±5.1 bcd 20.8±0.8 b 686.2±70.4 cd 429.2±97.0 bc 80% ET0-0.4P 13.7±3.5 de 77.3±12.9 abc 5.8±0.3 de 47.3±2.1 d 22.0±0.0 b 658.4±28.2 cd 435.3±26.1 bc 80% ET0-0.5P 15.3±3.1 bcd 99.0±5.2 a 6.7±1.2 abcde 56.0±4.6 bcd 25.0±1.0 b 842.0±155.6 bc 591.5±101.7 a 80% ET0-0.6P 18.0±2.0 ab 100.3±4.5 a 6.3±0.3 bcde 61.7±5.5 abc 27.3±1.3 b 996.8±80.8 b 592.5±38.4 a 100% ET0-0.4P 17.3±1.2 abc 84.0±5.3 abc 7.3±0.6 ab 61.7±7.6 abc 24.7±1.5 b 924.3±130.9 b 554.9±122.3 ab 100% ET0-0.5P 16.7±2.1 abcd 73.3±7.2 abc 7.2±0.8 abc 62.3±0.6 ab 36.3±15.3 a 1240.9±260.9 a 602.7±65.5 a 100% ET0-0.6P 20.0±0.0 a 100.0±5.0 a 7.7±0.6 a 65.3±1.2 a 24.8±1.2 b 992.9±34.2 b 640.7±23.5 a 显著性检验 F 值 significant level F value 参考需水量水平
reference water
demand level7.64** 4.26* 6.37** 11.81** 6.14** 23.24** 18.25** 设计湿润比
wetted percentage12.81** 20.17** 2.87 6.20** 1.73 6.46** 6.50** 交互作用 interaction 4.38** 4.50** 0.72 1.00 2.00 2.03 0.63 注：同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平 (P<0.05)；“*”为显著影响 (P<0.05)，“**”为极显著影响 (P<0.01)；下同。
Note: Different lowercases in the same columns represented significant difference (P<0.05); “*” represents significant effects (P<0.05), “**” represents extremely significant effects (P<0.01); the same as below.2.2 烤烟干物质量
由表3可知：同一参考需水量水平下，随着设计湿润比的提高，烤烟根、茎、叶干物质量及根冠比均无明显变化规律；同一设计湿润比条件下，烤烟根、茎、叶和全株干物质量随着参考需水量水平的提高无明显变化规律；所有处理中，以100% ET0 (0.4P、0.5P和0.6P)和80% ET0 (0.5P和0.6P)处理烤烟干物质量相对较大，其中以80% ET0-0.5P处理烤烟叶片和全株干物质量最大，与其他处理相比，分别增加了14.6%~97.5%和4.3%~72.8%。方差分析表明：参考需水量水平对烤烟茎干物质量有显著影响(P<0.05)，对烤烟叶和全株干物质量有极显著影响(P<0.01)；设计湿润比对烤烟叶干物质量和根冠比有显著影响(P<0.05)，对烤烟茎和全株干物质量有极显著影响(P<0.01)；参考需水量水平和设计湿润比对烤烟叶和全株干物质量的影响之间存在显著交互效应(P<0.05)。
表 3 各处理烤烟不同部位干物质量和根冠比Table 3. The dry matter root-shoot ratio of flue-cured tobacco in each treatment处理 treatment 根/g root 茎/g stem 叶/g leaf 全株/g whole plant 根冠比/% root-shoot ratio 50% ET0-0.4P 28.8±2.1 b 34.2±1.0 d 63.8±8.8 d 126.8±11.6 e 29.4±1.1 ab 50% ET0-0.5P 31.6±10.5 ab 42.3±8.1 bcd 83.8±10.9 bcd 157.7±16.6 cde 24.9±7.9 abc 50% ET0-0.6P 37.2±1.4 ab 53.6±3.2 abc 89.1±5.1 bcd 179.9±7.8 abcd 26.1±1.8 abc 60% ET0-0.4P 35.0±1.5 ab 43.6±3.6 cd 74.6±8.6 cd 153.1±11.3 cde 29.7±1.8 a 60% ET0-0.5P 33.9±4.7 ab 45.5±7.7 bcd 79.2±16.8 cd 158.6±24.1 cde 27.8±6.8 abc 60% ET0-0.6P 29.9±3.1 ab 45.3±9.5 bcd 70.0±1.8 d 145.2±10.8 de 26.0±2.1 abc 80% ET0-0.4P 33.7±6.0 ab 45.4±8.8 bcd 70.5±10.4 d 149.5±17.4 de 29.0±3.4 ab 80% ET0-0.5P 43.2±12.8 a 49.9±18.6 abcd 126.1±35.8 a 219.2±29.4 a 24.3±5.0 abc 80% ET0-0.6P 38.2±2.6 ab 60.2±4.5 ab 117.0±4.7 a 215.4±9.4 a 21.5±0.8 bc 100% ET0-0.4P 40.2±9.5 ab 49.0±10.0 abcd 102.1±28.3 abc 191.3±47.5 abc 26.8±1.7 abc 100% ET0-0.5P 37.0±1.1 ab 48.4±3.1 abcd 88.5±11.8 bcd 173.9±15.2 bcd 27.1±2.1 abc 100% ET0-0.6P 35.8±11.4 ab 64.3±7.3 a 110.0±8.4 ab 210.0±25.5 ab 20.3±5.3 c 显著性检验F值 significant level F value 参考需水量水平 reference water demand level 1.71 3.19* 9.08** 10.61** 1.22 设计湿润比 wetted percentage 0.24 6.96** 5.68* 7.36** 4.97* 交互作用 interaction 0.97 0.80 3.52* 3.40* 0.63 2.3 肥料及灌溉水利用率
由表4所示：同一参考需水量水平下，随着设计湿润比的提高，肥料及灌溉水利用率均无明显变化规律；同一设计湿润比条件下，随着参考需水量水平的提高，烤烟氮肥、磷肥、钾肥和灌溉水利用率亦无明显变化规律。所有处理中，以80% ET0-0.5P和80% ET0-0.6P处理烤烟氮肥、磷肥和钾肥利用率相对较高。与其他处理相比，80% ET0-0.5P处理氮肥和磷肥利用率分别提高了9.4%~84.2%和11.3%~178.1%。方差分析表明：参考需水量水平对烤烟氮肥和钾肥利用率有显著影响(P<0.05)，对灌溉水利用率有极显著影响(P<0.01)；设计湿润比仅对灌溉水利用率有显著影响(P<0.05)，对肥料利用率无显著影响(P>0.05)；参考需水量水平和设计湿润比对灌溉水利用率的影响存在显著交互效应(P<0.05)。
表 4 各处理肥料和灌溉水利用率Table 4. The water and fertilizer use efficiency of flue-cured tobacco in each treatment处理
treatment氮肥利用率/%
N use efficiency磷肥利用率/%
P use efficiency钾肥利用率/%
K use efficiency灌溉水利用率/(kg·m−3)
irrigation water utilization50% ET0-0.4P 29.9±3.6 bcd 3.2±2.9 a 19.9±8.5 bc 8.8±1.2 ab 50% ET0-0.5P 23.4±6.3 d 3.8±1.5 a 13.6±7.2 c 9.2±1.2 a 50% ET0-0.6P 29.1±9.6 bcd 5.8±3.2 a 16.5±9.0 c 8.2±0.5 abc 60% ET0-0.4P 36.6±0.9 abcd 3.6±0.9 a 15.8±2.6 c 7.7±0.9 abcd 60% ET0-0.5P 30.9±9.6 abcd 4.4±1.3 a 23.5±7.1 abc 6.5±1.4 cdef 60% ET0-0.6P 25.9±3.9 cd 6.3±2.5 a 20.5±6.6 bc 4.8±0.1 f 80% ET0-0.4P 32.5±2.3 abcd 5.4±1.8 a 21.4±9.3 abc 5.8±0.9 def 80% ET0-0.5P 43.1±2.8 a 8.9±5.5 a 26.9±5.7 abc 8.3±2.4 abc 80% ET0-0.6P 39.4±9.3 ab 8.0±2.9 a 34.6±2.2 a 6.4±0.3 cdef 100% ET0-0.4P 30.7±10.8 abcd 5.6±3.9 a 25.9±7.7 abc 7.0±1.9 bcde 100% ET0-0.5P 31.5±1.6 abcd 6.6±1.7 a 27.2±8.5 abc 4.9±0.6 ef 100% ET0-0.6P 38.8±9.2 abc 4.9±2.5 a 31.6±5.9 ab 5.0±0.4 ef 显著性检验 F 值 significant level F value 参考需水量水平
reference water demand level4.06* 1.94 6.01* 12.06** 设计湿润比
wetted percentage0.08 1.30 1.58 4.21* 交互作用 interaction 1.94 0.47 1.06 2.84* 2.4 灌溉定额与烟株生长及水肥利用效率的相关关系
相关分析表明(表5)：滴灌定额与烤烟各农艺性状均存在极显著正相关关系(P<0.01)；滴灌定额与烤烟根干物质量无显著相关性(P>0.05)，与烤烟茎、叶及全株干物质量存在极显著正相关关系(P<0.01)，与根冠比存在极显著负相关关系(P<0.01)；滴灌定额与烤烟磷肥利用率存在显著正相关关系(P<0.05)，与氮肥和钾肥利用率存在极显著正相关关系(P<0.01)，与灌溉水利用率存在极显著负相关关系(P<0.01)。
表 5 灌溉定额与烟株农艺性状、干物质量及水肥利用效率间的相关系数Table 5. The correlation coefficients between the agronomic traits, dry matter, water and fertilizer use efficiency with the drip irrigation quota, respectively项目
item滴灌定额
drip irrigation quota项目
item滴灌定额
drip irrigation quota项目
item滴灌定额
drip irrigation quota叶片数
leaf number0.420** 株高
plant height0.498** 茎围
stem girth0.560** 最大叶长
maximum leaf length0.716** 最大叶宽
maximum leaf width0.498** 最大叶面积
maximum leaf area0.753** 平均叶面积
the average leaf area0.810** 根干物质量
root dry matter0.281 茎干物质量
stem dry matter0.623** 叶干物质量
leaf dry matter0.554** 全株干物质量
whole plant dry matter0.626** 根冠比
root-shoot ratio−0.480** 氮肥利用率
N use efficiency0.363** 磷肥利用率
P use efficiency0.344* 钾肥利用率
K use efficiency0.627** 灌溉水利用率
irrigation water utilization−0.610** 注：“*”为显著相关 (P<0.05)，“**”为极显著相关 (P<0.01)；下同。
Note: “*” represents significant correlation (P<0.05), “**” represents extremely significant correlation (P<0.01); the same as below.2.5 烤烟叶片生物量与烟株生长及水肥利用效率的相关关系
相关分析表明(表6)：烤烟成熟期叶片干物质量(生物量)与烟株最大叶长和平均叶面积间呈极显著正相关关系(P<0.01)，与最大叶面积间呈显著正相关关系(P<0.05)；烤烟成熟期叶片干物质量与烤烟根部和全株干物质量均存在极显著正相关关系(P<0.01)，与茎干物质量呈显著正相关关系(P<0.05)；烤烟成熟期叶片干物质量与氮肥利用率呈显著正相关关系(P<0.05)，与磷肥和钾肥利用率呈极显著正相关关系(P<0.01)。
表 6 烤烟成熟期叶片干物质量与叶片农艺性状、其他部位干物质量及水肥利用效率间的相关系数Table 6. The correlation coefficients between leaf agronomic traits, dry matter of the other parts, water and fertilizer use efficiency with the tobacco leaf dry matter at maturity, respectively项目
item叶片干物质量
leaf dry matter项目
item叶片干物质量
leaf dry matter项目
item叶片干物质量
leaf dry matter最大叶长
maximum leaf length0.547** 最大叶宽
maximum leaf width0.197 最大叶面积
maximum leaf area0.435* 平均叶面积
the average leaf area0.629** 根干物质量
root dry matter0.671** 茎干物质量
stem dry matter0.405* 全株干物质量
whole plant dry matter0.944** 氮肥利用率
N use efficiency0.406* 磷肥利用率
P use efficiency0.661** 钾肥利用率
K use efficiency0.435** 灌溉水利用率
irrigation water utilization0.287 3. 讨论
3.1 滴灌定额对烤烟生长发育的影响
适宜的水分状况是烤烟正常生长发育的基本前提。本研究中，参考需水量水平和设计湿润比均显著影响烤烟叶面积(P<0.01)，且灌溉定额与烤烟成熟期各农艺性状均呈极显著正相关关系(P<0.01)。可见，提高滴灌定额可以在一定程度上促进烟株生长发育。然而，最优烤烟农艺性状并未出现在最大滴灌定额处理，而是出现在200~240 mm的滴灌定额处理中。一方面，滴灌定额过大可能会导致土壤空气交换受阻，导致根系的呼吸和吸收能力下降，从而影响烟株的生长发育[10-11]；另一方面，滴灌定额过高可能会增加肥料养分(尤其是氮素)的淋溶损失，从而影响烟株的养分供应[12]。以往研究[10,13-14]也认为：灌溉定额并非越大越好，滴灌定额超过一定范围不但会造成水、肥的浪费，而且不利于作物产量的形成。
对于烤烟而言，叶片干物质积累是烟叶产量形成的基础。本研究中，叶片干物质累积量与最大叶长、平均叶面积和根系干物质量之间存在极显著相关关系，这也说明了叶片干物质累积在叶片形成与发育过程中的重要作用，同时也说明根系对叶片发育所起的重要作用。此外，本研究中灌溉定额与根冠比之间存在极显著负相关，表明灌溉定额过大，并不利于烟株根系生长。张永强等[15]研究同样认为：一定范围内，提高麦后复播大豆滴灌量有利于提高干物质积累量，但灌水量过大反而不利于干物质的积累；李发永等[16]也认为：棉花进入花期以后过高和过低的水分均会使干物质形成受到抑制。
3.2 滴灌定额对烤烟肥料利用的影响
一般而言，由于施用的肥料必须经过水分(特别是颗粒肥)溶解后，其中的养分才能被作物根系吸收。因此，在作物田间管理过程中，一定范围内增加灌溉量有利于养分利用率的提高。然而，实际生产中的灌溉量并非越高越好，这是因为过量的滴灌定额将导致土壤含水量偏高，一方面使得根系的呼吸和吸收能力下降，另一方面增加肥料养分的淋失风险，最终影响烟株生物量的形成和烟株的生长发育。
已有研究发现[17]：随着滴灌量增加，氮肥利用效率、氮肥偏生产力和农学利用率呈现先增加后降低的变化趋势，说明过度增加灌水或施氮量将不利于发挥其增产效果，适宜的水氮在提高资源利用效率的同时增加产量。河西地区春玉米的滴灌研究表明：滴灌灌水量过高将导致表层(0~20 cm)土层根长比重的增加，从而不利于根系对深层土壤中养分的吸收[18]。另有研究表明[19]：过高的灌溉定额会抑制作物对氮、磷、钾的吸收，导致氮、磷、钾在春播燕麦植株体内的质量分数下降，从而影响作物对养分的吸收利用。本研究中，烤烟成熟期叶片生物量与其余部位生物量呈显著或极显著正相关关系，同时与氮、磷、钾肥的利用效率也呈显著或极显著正相关关系。由此可见，本研究中80% ET0-0.5P和80% ET0-0.6P处理下，良好的生物量促进了烟株对养分的吸收利用是该滴灌定额下烤烟氮肥、磷肥和钾肥利用率相对较高的主要原因。
作为一种节水高效灌溉技术，与传统的烤烟沟灌和浇灌方式相比，烤烟滴灌投入产出比提高了3~7倍[20-21]。与常规灌溉方式相比，由于滴灌方式下仅局部湿润即可保证烟株的生长发育，更需要注意滴灌定额的适宜性，因为一旦水分过多则会抑制根系生长，导致烟株干物质合成和累积偏少，导致烟叶产量下降[4,22]。80% ET0-0.5P处理条件下，烤烟大田生育期滴灌定额适中，烟株干物质累积量相对较高，因此该滴灌定额的灌溉水利用率也相对较高，这与强小嫚等[23]的研究结果类似。
4. 结论
田间控水条件下，云南玉溪烤烟以彭曼公式获得的参考作物需水量(ET0)为基础，设计不同湿润比，采用滴灌栽培烤烟。在烤烟伸根期每7 d灌水1次，旺长期每3 d灌水1次，成熟期每5 d灌水1次的条件下，不同灌溉定额处理中，以80% ET0-0.5P处理(滴灌定额200 mm)烤烟成熟期生物量和农艺性状表现较优，氮肥、磷肥和钾肥以及灌溉水利用率相对较高。本试验条件下，该区域较为适宜的烤烟大田生育期滴灌灌溉定额为200 mm。
-
表 1 各处理灌水时间和灌水定额
Table 1 The drip irrigation quota and date in each treatment
处理 treatment 灌水定额/mm drip irrigation quota 05-07 05-14 05-21 05-28 06-04 06-07 06-10 06-13 06-16 06-19 06-22 06-25 06-28 07-01 07-04 07-07 07-12 50% ET0-0.4P 6.2 6.8 7.5 6.7 6.5 2.7 2.3 2.2 2.4 2.1 2.0 2.1 2.2 2.1 2.0 2.0 3.6 50% ET0-0.5P 7.7 8.5 9.4 8.4 8.1 3.3 2.9 2.8 2.9 2.6 2.5 2.7 2.8 2.6 2.5 2.5 4.5 50% ET0-0.6P 9.2 10.2 11.2 10.0 9.8 4.0 3.4 3.3 3.5 3.1 3.0 3.2 3.3 3.1 2.9 3.0 5.4 60% ET0-0.4P 7.4 8.2 9.0 8.0 7.8 3.2 2.7 2.7 2.8 2.5 2.4 2.6 2.7 2.5 2.4 2.4 4.4 60% ET0-0.5P 9.2 10.2 11.2 10.0 9.8 4.0 3.4 3.3 3.5 3.1 3.0 3.2 3.3 3.1 2.9 3.0 5.4 60% ET0-0.6P 11.1 12.3 13.5 12.0 11.7 4.8 4.1 4.0 4.2 3.8 3.6 3.8 4.0 3.8 3.5 3.6 6.5 80% ET0-0.4P 9.9 10.9 12.0 10.7 10.4 4.3 3.7 3.6 3.8 3.4 3.2 3.4 3.6 3.3 3.1 3.2 5.8 80% ET0-0.5P 12.3 13.7 15.0 13.4 13.0 5.3 4.6 4.5 4.7 4.2 4.0 4.3 4.4 4.2 3.9 4.0 7.3 80% ET0-0.6P 14.8 16.4 18.0 16.1 15.6 6.4 5.5 5.3 5.7 5.0 4.8 5.1 5.3 5.0 4.7 4.8 8.7 100% ET0-0.4P 12.3 13.7 15.0 13.4 13.0 5.3 4.6 4.5 4.7 4.2 4.0 4.3 4.4 4.2 3.9 4.0 7.3 100% ET0-0.5P 15.4 17.1 18.7 16.7 16.3 6.7 5.7 5.6 5.9 5.2 5.1 5.3 5.6 5.2 4.9 5.0 9.1 100% ET0-0.6P 18.5 20.5 22.5 20.1 19.5 8.0 6.9 6.7 7.1 6.3 6.1 6.4 6.7 6.3 5.9 6.0 10.9 处理 treatment 灌水定额/mm drip irrigation quota 07-17 07-22 07-27 08-01 08-06 08-11 08-16 08-21 08-26 08-31 09-05 09-10 09-15 09-20 09-25 09-30 50% ET0-0.4P 2.9 2.8 3.0 3.2 3.0 3.2 2.8 2.8 2.7 3.0 2.8 2.6 2.6 2.4 2.8 2.6 50% ET0-0.5P 3.6 3.5 3.8 3.9 3.8 4.0 3.5 3.5 3.3 3.8 3.5 3.2 3.3 3.0 3.5 3.2 50% ET0-0.6P 4.4 4.2 4.5 4.7 4.5 4.8 4.2 4.2 4.0 4.6 4.3 3.9 4.0 3.5 4.2 3.8 60% ET0-0.4P 3.5 3.4 3.6 3.8 3.6 3.9 3.3 3.4 3.2 3.7 3.4 3.1 3.2 2.8 3.3 3.1 60% ET0-0.5P 4.4 4.2 4.5 4.7 4.5 4.8 4.2 4.2 4.0 4.6 4.3 3.9 4.0 3.5 4.2 3.8 60% ET0-0.6P 5.2 5.0 5.4 5.7 5.4 5.8 5.0 5.1 4.8 5.5 5.1 4.7 4.8 4.3 5.0 4.6 80% ET0-0.4P 4.7 4.5 4.8 5.1 4.8 5.2 4.4 4.5 4.3 4.9 4.5 4.2 4.2 3.8 4.4 4.1 80% ET0-0.5P 5.8 5.6 6.0 6.3 6.0 6.5 5.6 5.6 5.3 6.1 5.7 5.2 5.3 4.7 5.6 5.1 80% ET0-0.6P 7.0 6.7 7.3 7.6 7.2 7.7 6.7 6.8 6.4 7.3 6.8 6.2 6.3 5.7 6.7 6.1 100% ET0-0.4P 5.8 5.6 6.0 6.3 6.0 6.5 5.6 5.6 5.3 6.1 5.7 5.2 5.3 4.7 5.6 5.1 100% ET0-0.5P 7.3 7.0 7.6 7.9 7.5 8.1 7.0 7.0 6.7 7.6 7.1 6.5 6.6 5.9 6.9 6.4 100% ET0-0.6P 8.7 8.4 9.1 9.5 9.0 9.7 8.3 8.4 8.0 9.1 8.5 7.8 7.9 7.1 8.3 7.7 
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表 2 各处理烤烟农艺性状
Table 2 Agronomic traits of flue-cured tobacco in each treatment
处理
treatment叶片数
leaf number株高/cm
plant height茎围/cm
stem girth最大叶长/cm
maximum leaf length最大叶宽/cm
maximum leaf width最大叶面积/cm2
maximum leaf area平均叶面积/cm2
the average leaf area50% ET0-0.4P 11.5±0.5 e 69.5±0.5 bc 5.5±0.5 e 48.3±2.8 d 21.5±1.5 b 586.9±101.1 d 322.8±4.4 c 50% ET0-0.5P 14.5±0.5 cde 86.0±3.0 abc 6.3±0.3 bcde 54.5±3.5 bcd 20.5±0.0 b 644.5±18.9 cd 356.7±13.8 c 50% ET0-0.6P 19.7±2.1 a 90.7±5.7 ab 6.7±0.3 abcde 52.8±6.0 cd 21.7±1.5 b 703.9±106.0 cd 456.5±79.8 bc 60% ET0-0.4P 18.0±1.0 ab 78.3±8.0 abc 6.0±0.0 cde 48.3±3.1 d 20.3±1.8 b 580.8±16.9 d 367.5±39.0 c 60% ET0-0.5P 20.0±2.0 a 60.0±46.9 c 6.8±0.8 abcd 51.0±7.9 d 20.3±2.5 b 636.7±177.0 cd 404.5±113.2 c 60% ET0-0.6P 17.3±1.2 abc 86.7±11.5 abc 6.3±1.2 bcde 53.2±5.1 bcd 20.8±0.8 b 686.2±70.4 cd 429.2±97.0 bc 80% ET0-0.4P 13.7±3.5 de 77.3±12.9 abc 5.8±0.3 de 47.3±2.1 d 22.0±0.0 b 658.4±28.2 cd 435.3±26.1 bc 80% ET0-0.5P 15.3±3.1 bcd 99.0±5.2 a 6.7±1.2 abcde 56.0±4.6 bcd 25.0±1.0 b 842.0±155.6 bc 591.5±101.7 a 80% ET0-0.6P 18.0±2.0 ab 100.3±4.5 a 6.3±0.3 bcde 61.7±5.5 abc 27.3±1.3 b 996.8±80.8 b 592.5±38.4 a 100% ET0-0.4P 17.3±1.2 abc 84.0±5.3 abc 7.3±0.6 ab 61.7±7.6 abc 24.7±1.5 b 924.3±130.9 b 554.9±122.3 ab 100% ET0-0.5P 16.7±2.1 abcd 73.3±7.2 abc 7.2±0.8 abc 62.3±0.6 ab 36.3±15.3 a 1240.9±260.9 a 602.7±65.5 a 100% ET0-0.6P 20.0±0.0 a 100.0±5.0 a 7.7±0.6 a 65.3±1.2 a 24.8±1.2 b 992.9±34.2 b 640.7±23.5 a 显著性检验 F 值 significant level F value 参考需水量水平
reference water
demand level7.64** 4.26* 6.37** 11.81** 6.14** 23.24** 18.25** 设计湿润比
wetted percentage12.81** 20.17** 2.87 6.20** 1.73 6.46** 6.50** 交互作用 interaction 4.38** 4.50** 0.72 1.00 2.00 2.03 0.63 注：同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平 (P<0.05)；“*”为显著影响 (P<0.05)，“**”为极显著影响 (P<0.01)；下同。
Note: Different lowercases in the same columns represented significant difference (P<0.05); “*” represents significant effects (P<0.05), “**” represents extremely significant effects (P<0.01); the same as below.
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表 3 各处理烤烟不同部位干物质量和根冠比
Table 3 The dry matter root-shoot ratio of flue-cured tobacco in each treatment
处理 treatment 根/g root 茎/g stem 叶/g leaf 全株/g whole plant 根冠比/% root-shoot ratio 50% ET0-0.4P 28.8±2.1 b 34.2±1.0 d 63.8±8.8 d 126.8±11.6 e 29.4±1.1 ab 50% ET0-0.5P 31.6±10.5 ab 42.3±8.1 bcd 83.8±10.9 bcd 157.7±16.6 cde 24.9±7.9 abc 50% ET0-0.6P 37.2±1.4 ab 53.6±3.2 abc 89.1±5.1 bcd 179.9±7.8 abcd 26.1±1.8 abc 60% ET0-0.4P 35.0±1.5 ab 43.6±3.6 cd 74.6±8.6 cd 153.1±11.3 cde 29.7±1.8 a 60% ET0-0.5P 33.9±4.7 ab 45.5±7.7 bcd 79.2±16.8 cd 158.6±24.1 cde 27.8±6.8 abc 60% ET0-0.6P 29.9±3.1 ab 45.3±9.5 bcd 70.0±1.8 d 145.2±10.8 de 26.0±2.1 abc 80% ET0-0.4P 33.7±6.0 ab 45.4±8.8 bcd 70.5±10.4 d 149.5±17.4 de 29.0±3.4 ab 80% ET0-0.5P 43.2±12.8 a 49.9±18.6 abcd 126.1±35.8 a 219.2±29.4 a 24.3±5.0 abc 80% ET0-0.6P 38.2±2.6 ab 60.2±4.5 ab 117.0±4.7 a 215.4±9.4 a 21.5±0.8 bc 100% ET0-0.4P 40.2±9.5 ab 49.0±10.0 abcd 102.1±28.3 abc 191.3±47.5 abc 26.8±1.7 abc 100% ET0-0.5P 37.0±1.1 ab 48.4±3.1 abcd 88.5±11.8 bcd 173.9±15.2 bcd 27.1±2.1 abc 100% ET0-0.6P 35.8±11.4 ab 64.3±7.3 a 110.0±8.4 ab 210.0±25.5 ab 20.3±5.3 c 显著性检验F值 significant level F value 参考需水量水平 reference water demand level 1.71 3.19* 9.08** 10.61** 1.22 设计湿润比 wetted percentage 0.24 6.96** 5.68* 7.36** 4.97* 交互作用 interaction 0.97 0.80 3.52* 3.40* 0.63
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表 4 各处理肥料和灌溉水利用率
Table 4 The water and fertilizer use efficiency of flue-cured tobacco in each treatment
处理
treatment氮肥利用率/%
N use efficiency磷肥利用率/%
P use efficiency钾肥利用率/%
K use efficiency灌溉水利用率/(kg·m−3)
irrigation water utilization50% ET0-0.4P 29.9±3.6 bcd 3.2±2.9 a 19.9±8.5 bc 8.8±1.2 ab 50% ET0-0.5P 23.4±6.3 d 3.8±1.5 a 13.6±7.2 c 9.2±1.2 a 50% ET0-0.6P 29.1±9.6 bcd 5.8±3.2 a 16.5±9.0 c 8.2±0.5 abc 60% ET0-0.4P 36.6±0.9 abcd 3.6±0.9 a 15.8±2.6 c 7.7±0.9 abcd 60% ET0-0.5P 30.9±9.6 abcd 4.4±1.3 a 23.5±7.1 abc 6.5±1.4 cdef 60% ET0-0.6P 25.9±3.9 cd 6.3±2.5 a 20.5±6.6 bc 4.8±0.1 f 80% ET0-0.4P 32.5±2.3 abcd 5.4±1.8 a 21.4±9.3 abc 5.8±0.9 def 80% ET0-0.5P 43.1±2.8 a 8.9±5.5 a 26.9±5.7 abc 8.3±2.4 abc 80% ET0-0.6P 39.4±9.3 ab 8.0±2.9 a 34.6±2.2 a 6.4±0.3 cdef 100% ET0-0.4P 30.7±10.8 abcd 5.6±3.9 a 25.9±7.7 abc 7.0±1.9 bcde 100% ET0-0.5P 31.5±1.6 abcd 6.6±1.7 a 27.2±8.5 abc 4.9±0.6 ef 100% ET0-0.6P 38.8±9.2 abc 4.9±2.5 a 31.6±5.9 ab 5.0±0.4 ef 显著性检验 F 值 significant level F value 参考需水量水平
reference water demand level4.06* 1.94 6.01* 12.06** 设计湿润比
wetted percentage0.08 1.30 1.58 4.21* 交互作用 interaction 1.94 0.47 1.06 2.84*
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表 5 灌溉定额与烟株农艺性状、干物质量及水肥利用效率间的相关系数
Table 5 The correlation coefficients between the agronomic traits, dry matter, water and fertilizer use efficiency with the drip irrigation quota, respectively
项目
item滴灌定额
drip irrigation quota项目
item滴灌定额
drip irrigation quota项目
item滴灌定额
drip irrigation quota叶片数
leaf number0.420** 株高
plant height0.498** 茎围
stem girth0.560** 最大叶长
maximum leaf length0.716** 最大叶宽
maximum leaf width0.498** 最大叶面积
maximum leaf area0.753** 平均叶面积
the average leaf area0.810** 根干物质量
root dry matter0.281 茎干物质量
stem dry matter0.623** 叶干物质量
leaf dry matter0.554** 全株干物质量
whole plant dry matter0.626** 根冠比
root-shoot ratio−0.480** 氮肥利用率
N use efficiency0.363** 磷肥利用率
P use efficiency0.344* 钾肥利用率
K use efficiency0.627** 灌溉水利用率
irrigation water utilization−0.610** 注：“*”为显著相关 (P<0.05)，“**”为极显著相关 (P<0.01)；下同。
Note: “*” represents significant correlation (P<0.05), “**” represents extremely significant correlation (P<0.01); the same as below.
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表 6 烤烟成熟期叶片干物质量与叶片农艺性状、其他部位干物质量及水肥利用效率间的相关系数
Table 6 The correlation coefficients between leaf agronomic traits, dry matter of the other parts, water and fertilizer use efficiency with the tobacco leaf dry matter at maturity, respectively
项目
item叶片干物质量
leaf dry matter项目
item叶片干物质量
leaf dry matter项目
item叶片干物质量
leaf dry matter最大叶长
maximum leaf length0.547** 最大叶宽
maximum leaf width0.197 最大叶面积
maximum leaf area0.435* 平均叶面积
the average leaf area0.629** 根干物质量
root dry matter0.671** 茎干物质量
stem dry matter0.405* 全株干物质量
whole plant dry matter0.944** 氮肥利用率
N use efficiency0.406* 磷肥利用率
P use efficiency0.661** 钾肥利用率
K use efficiency0.435** 灌溉水利用率
irrigation water utilization0.287
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百度学术
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