摘要: 磷肥利用率低，烟地土壤长期施用化肥导致磷肥效益低下和土壤肥力退化。为了合理施肥、提升肥效，改善土壤肥力和烟草品质，进行了肽肥供氮下，减施磷肥的土壤盆栽试验。以云烟87和多年种烟土壤为材料，在与烟草专用肥等氮的肽肥用量下，设置了6种施磷比列，研究减施磷肥对烟草生长的影响。结果表明，肽肥控氮下，适当减施磷肥可增加云烟87株高、最大叶长和叶宽、叶片数、伸根期和旺长期的叶绿素水平，并能增加烟叶产量。肽肥控氮减施磷肥对株高的增加率在47%~91%之间，株高、伸根期叶绿素水平、烟叶产量均与施磷比例呈极显著的二次函数相关关系，而旺长期烟叶叶绿素水平与施磷比例呈极显著的线性负相关。所有处理对云烟87成熟期叶绿素水平无显著影响，说明肽肥控氮减施磷肥不会延迟烟叶的成熟。总之，肽肥因其供氮平稳，能改善土壤环境，提升土壤磷有效性而使减施磷肥能促进烟草生长，综合所测生长指标，以施用对照磷的12%和16%对烟草生长的促进效果最好。
Abstract: The low utilization rate of phosphorus fertilizer and long-term application of chemical fertilizers in tobacco fields leads to low phosphorus fertilizer efficiency and soil fertility degradation. In order to apply fertilizer reasonably, improve fertilizer efficiency, soil fertility and tobacco quality, a soil pot experiment was conducted with supplying nitrogen by peptide fertilizer and reduced phosphorus fertilizer application. Using Yunyan 87 and long term tobacco planting soil as materials, 6 phosphorus application ratio was set up under the same nitrogen of peptide fertilizer as tobacco specific fertilizer, to study the effect of reducing phosphorus fertilizer application on tobacco growth. The results showed that under nitrogen controlled by peptide fertilizer, appropriately decrement of phosphorus fertilizer can increase the height, maximum leaf length and width, the number of leaves, leaf chlorophyll levels of Yunyan 87 at root extension and vigorous growing period, and the tobacco yield. The increase rate of plant height by reducing the application of phosphorus fertilizer through nitrogen control with peptide fertilizer ranges from 47% to 91%. There is a highly significant quadratic correlation between plant height, chlorophyll level during root extension period, and tobacco yield with phosphorus application ratio. However, there is a highly significant linear negative correlation between chlorophyll level and phosphorus application ratio in vigorous growth period of tobacco. All treatments had no significant effect on the chlorophyll level during the mature stage of Yunyan 87, indicating that nitrogen controlled by peptide fertilizer and reduced phosphorus fertilizer did not delay the maturity of tobacco leaves. In summary, peptide fertilizer, due to its stable nitrogen supply, improving soil environment and enhancing soil phosphorus availability, reducing the application of phosphorus fertilizer can promote tobacco growth. Based on the measured growth indicators, applying 12% and 16% of control phosphorus has the best promoting effect on tobacco growth.
1. 引言
农业生产中的常规磷肥主要由磷酸盐类的矿石加工生产而成，而磷矿石是一种不可再生资源[1]。同时常规磷肥的利用率也比较低，往往只有20%左右，磷肥的过度施用不仅对土壤有害[2]，而且还会导致水体富营养化等生态环境问题。土壤磷素的释放主要由土壤微生物介导[3]，而如今的农业生产活动中化学肥料的滥用往往又导致土壤酸化、板结等问题致使土壤微生物活性大大降低[4] [5]。因此，如何提高土壤微生物活性从而提高土壤磷的有效性对优质烤烟生产有着重要意义。
烟叶生产关键是提高烟叶质量，优质合格的烟叶经烘烤后应具有烤烟叶脉柔软、油分充足、口感醇香等特点，其中影响烤烟吃味的主要因素是烟叶中的各种有机化学成分，如糖类、氨基酸、有机酸等[6]-[9]。不合理施用化肥，使得生产的烟叶难以达标。肽肥的主要成分是小分子肽，它不仅可以作为肥料，还是一种优质的土壤调节剂。施用蛋白质多肽可使酸性土壤酸度降低，且与普通化肥相比能显著提高甘蓝等作物的产量[10]。蛋白质多肽对铜等重金属元素也有一定的钝化作用，对土壤有效态重金属的降幅可达20%以上[11]。土壤酸化会降低土壤的微生物活性和土壤肥力，经过蛋白质多肽处理的土壤，微生物活性显著提高。因肽肥为小分子结构，相比其他有机肥，肽肥能更快速为植物提供营养[12]，且相比其它的化学土壤调节剂，肽肥对土壤几乎无毒副作用。肽肥减轻土壤酸化，肽肥施用可以减少酸性改良剂石灰类肥料的施用，以往长期施用磷肥一般多是磷矿石经过各种化学处理制备而成，含有大量的钙，因此石灰和磷肥的经常施用，也会对土壤造成不利的影响。肽肥控氮减施磷肥，不仅是减磷，也具有降钙效果。本试验提出以肽肥为氮源替代化学氮肥，并结合减少磷肥的用量，探索施肽肥减磷降钙技术对烟草一些生长指标的影响，为烟草的合理施肥、提高烟叶品质和防治土壤酸化提供依据。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料
供试植物为云烟87，种子由湖北省烟草科学研究院提供。
烟草专用肥含氮8%，含P2O5 16%，含K2O 24%，肥料由湖北省烟草科学研究院提供。
所用过磷酸钙含磷16%，含钙12%，所有硫酸钾为分析纯试剂。
所用肽肥为本实验研制，含氮12%，含钾7.12%，含钙5.32%。
供试土壤类型为黄壤，属于铁铝土纲，湿暖铁铝土亚纲，黄壤土类，黄壤亚类，泥质黄壤土属，厚层泥质黄壤土种。土壤采自湖北省烟草科学研究院的烟叶种植基地，位于湖北省恩施州利川市柏杨镇。采0~30 cm的表层土壤，土壤带回室内后，摊开剔除植物残体和石块，经过自然风干，然后用木锤锤碎过5 mm筛，混匀后装入干净塑料桶中备用。
从过5 mm筛的土样中选取约500 g土样，剔除植物残体，磨细过1 mm筛后混匀，装入塑料盘中备化学分析之用，从过1 mm 的土样中选取约50 g，研磨过0.15 mm筛，混匀，装入小塑料瓶中备分析有机质等之用。经分析测试，供试土壤pH为4.8，有机质含磷为10.03 g/kg，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为90.24、43.83和78.31 mg/kg。
2.2. 盆栽试验
Table 1. The treatments of this pot experiment
表1. 盆栽试验处理表
| 处理编号 |
CK |
TP0 |
TP4 |
TP8 |
TP12 |
TP16 |
TP24 |
| 专用肥(g) |
9.75 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 肽肥(g) |
0 |
6.5 |
6.5 |
6.5 |
6.5 |
6.5 |
6.5 |
| 过磷酸钙(g) |
0 |
0 |
0.17 |
0.34 |
0.51 |
0.68 |
1.02 |
| 硫酸钾(g) |
0 |
3.29 |
3.29 |
3.29 |
3.29 |
3.29 |
3.29 |
| N (mg/kg) |
390 |
390 |
390 |
390 |
390 |
390 |
390 |
| P (mg/kg) |
340 |
0 |
13.6 |
27.2 |
40.8 |
54.4 |
81.6 |
| K (mg/kg) |
970 |
970 |
970 |
970 |
970 |
970 |
970 |
| 施磷比例(%) |
100 |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
24 |
以烟草专用肥为对照，设置肽肥不加磷肥、肽肥加对照4%的磷、肽肥加对照8%的磷、肽肥加对照12%的磷、肽肥加对照16%的磷和肽肥加对照24%的磷共7个处理，分别记为CK、TP0、TP4、TP8、TP12、TP16和TP24。所用肽肥的氮量与烟草专用肥的氮相等，每个处理钾肥用量相等，肽肥处理的钾用硫酸钾调节，不同对照比例的磷用含磷16%的过磷酸钙调节。每盆装土2 kg，每处理重复3次，各处理情况如表1所示。按表1加入肥料后，成分混匀，每盆浇水500 mL，维持土壤含水量在25%左右，保持一周后，每盆移栽长势基本一致的烟苗一株。然后进行日常管理，并主要观察记录烟草的生长状况。
2.3. 烟草生长指标的测定
分别在烟苗移栽后30天即伸根期、移栽后60天即旺长期和移栽后90天即成熟期测定烟草株高、最大叶片长宽、叶片数、叶绿素等生长指标。株高的测定直接用钢卷尺从烟根土壤表面到烟草顶端的高度，最大叶片长宽测定就是选择烟株的最大叶片，用直尺测定叶片的最大宽度和叶片长度。叶片数就是数每株烟株的完全成型叶片的数量。烟叶叶绿素用SPAD便携式叶绿素测定仪测定，测定时每株选上部完全叶片三片测定，在距离叶尖8~10 cm处测定，每片叶片至少重复测定3次。
2.4. 土壤理化性质的测定
土壤理化性质用常规法测定[13]，即土壤pH用无气水提取，水土比为25:1，精密pH计测定；速效磷用0.5 mol/L碳酸氢钠提取，钼锑抗分光光度法测定；速效钾用1 mol/L中性醋酸铵提取火焰光度法测定，土壤碱解氮用碱解扩散，硼酸吸收，标准酸滴定法测定，土壤有机质用硫酸-重铬酸钾外加热，氧化还原滴定法测定。
2.5. 数据处理
所有数据用Excel计算平均值、标准差和作图等，用SPSS 20.0的进行统计分析方差分析和多重比较，显著水平取0.05。
3. 结果分析
3.1. 施肽肥减磷钙对烟草株高的影响
由表2可见，肽肥控氮减磷处理显著影响云烟87的株高。同对照相比，所有减磷处理均显著增加了伸根期和旺长期的株高。在伸根期，TP12、TP16、TP24三个处理的株高显著高于其余处理和对照，但它们三者之间无显著差异，伸根期的增幅在47%~91%之间，以TP0的增幅最低，以TP16的增幅最高。在旺长期，以TP12和TP16两个处理的株高显著高于其余处理和对照，二者之间无显著差异，旺长期减磷处理的株高比对照增加48%~87%之间，增幅以TP0最低，以TP12的增幅最高。
Table 2. The tobacco height of Yunyan 87 of treatments
表2. 各处理云烟87的株高
| 时期 |
处理株高(cm) |
| CK |
TP0 |
TP4 |
TP8 |
TP12 |
TP16 |
TP24 |
| 伸根期 |
17.00 ±3.05 c |
25.00 ±1.53 b |
30.00 ± 1.00 a |
26.33 ± 1.20 b |
31.00 ±0.58 a |
32.33 ± 1.67 a |
29.67 ± 1.45 a |
| 旺长期 |
29.33 ±4.84 c |
43.67 ±3.18 b |
43.50 ± 3.50 b |
45.33 ± 3.18 b |
54.67 ±4.91 a |
51.33 ± 4.91 a |
46.00 ± 3.34 b |
数据表示成平均值 ± 标准差，同行数据后面的不同小写字母表示各处理之间的差异达到0.05的显著水平，下同。
图1表明，随着磷比例增加，烟草株高先呈增加的趋势，在一定比例达到最高，然后随磷比价增加而下降，相关分析发现，无论是伸根期还是旺长期，烟草株高与磷水平呈极显著的开口向下的二次函数相关关系。
Figure 1. The relationship of tobacco height to the phosphorus application rate
图1. 烟草株高与施磷比例的关系
3.2. 施肽肥减磷钙对烟草最大叶长款的影响
肽肥控氮减磷处理对云烟87最大叶片的长度和宽度具有显著影响(表3)，且肽肥控氮减磷处理对云烟87最大叶长和叶宽的影响随施磷比例和生长时期不同而异。在伸根期，减磷处理均增加了伸根期最大叶长和叶宽。在旺长期，TP8、TP16和TP24显著增加了最大叶长，其余处理与对照无显著差异，只有TP4和TP16增加了旺长期的最大叶宽。在成熟期，TP16和TP24的最大叶长显著高于对照，而TP4的最大叶长显著低于对照，其余处理与对照无显著差异，但只有TP12和TP16两个处理增加了最大叶宽。
Table 3. The maximum tobacco leaf length and width of treatments
表3. 各处理烟叶的最大叶长和叶宽
| 处理 |
最大叶长(cm) |
最大叶宽(cm) |
| 伸根期 |
旺长期 |
成熟期 |
伸根期 |
旺长期 |
成熟期 |
| CK |
31.83 ± 1.08 c |
41.33 ± 1.72 bc |
49.83 ± 1.77 b |
13.00 ± 0.60 d |
16.17 ± 0.69 bc |
16.83 ± 0.36 b |
| TP0 |
35.67 ± 0.67 b |
40.33 ± 0.88 c |
49.33 ± 1.06 b |
14.67 ± 0.33 c |
16.33 ± 0.17 b |
16.33 ± 0.17 b |
| TP4 |
39.50 ± 1.50 a |
41.50 ± 1.50 bc |
46.25 ± 0.25 c |
17.00 ± 0.50 a |
18.00 ± 0.50 a |
16.83 ± 0.55 b |
| TP8 |
35.33 ± 1.33 b |
45.33 ± 1.45 a |
50.33 ± 1.45 b |
14.33 ± 0.44 c |
15.50 ± 0.56 bc |
16.33 ± 0.17 b |
| TP12 |
36.33 ± 1.86 b |
41.33 ± 0.88 b |
53.17 ± 1.48 ab |
14.33 ± 0.52 c |
15.17 ± 0.60 c |
18.25 ± 0.61 a |
| TP16 |
38.33 ± 1.86 ab |
43.17 ± 1.59 ab |
53.67 ± 0.33 a |
15.00 ± 0.58 bc |
17.00 ± 0.50 a |
18.67 ± 0.17 a |
| TP24 |
41.00 ± 2.08 a |
44.00 ± 1.52 a |
55.50 ± 1.78 a |
15.67 ± 0.68 b |
16.00 ± 0.58 bc |
16.90 ± 0.58 b |
数据表示成平均值 ± 标准差，同栏数据后面的不同小写字母表示各处理之间的差异达到0.05的显著水平。
3.3. 施肽肥减磷钙对烟草总叶片数的影响
表4显示，肽肥控氮减磷处理对云烟87叶片数的影响效果受施磷比例和生长时期影响。在伸根期和旺长期，同对照相比，所有减磷处理均显著增加了云烟87的叶片数，而在成熟期，TP12和TP16的叶片数显著高于对照，TP0的叶片数低于对照，其余处理的叶片数均与对照无显著差异。
Table 4. The number of tobacco leaves in treatments
表4. 各处理烟叶的叶片数
| 时期 |
各处理叶片数(片) |
| CK |
TP0 |
TP4 |
TP8 |
TP12 |
TP16 |
TP24 |
| 伸根期 |
6.67 ± 0.33 c |
9.00 ± 0.58 ab |
9.00 ± 0.50 ab |
9.00 ± 0.30 a |
9.33 ± 0.33 a |
8.00 ± 0.20 b |
8.33 ± 0.33 b |
| 旺长期 |
14.67 ± 0.67 c |
16.67 ± 0.33 b |
17.50 ± 0.50 ab |
16.67 ± 0.88 b |
16.33 ± 0.75 ab |
18.00 ± 1.00 a |
16.33 ± 0.76 b |
| 成熟期 |
23.67 ± 0.67 c |
20.33 ± 0.67 d |
22.67 ± 0.67 c |
24.33 ± 1.33 bc |
25.67 ± 0.67 ab |
26.33 ± 0.33 a |
23.33 ± 1.33 c |
数据表示成平均值 ± 标准差，同行数据后面的不同小写字母表示各处理之间的差异达到0.05的显著水平，下同。
3.4. 肽肥控氮云烟87烟叶叶绿素的影响
Table 5. The tobacco leaf SPAD in treatments
表5. 各处理烟叶的SPAD值
| 时期 |
各处理烟叶的SPAD值 |
| CK |
TP0 |
TP4 |
TP8 |
TP12 |
TP16 |
TP24 |
| 伸根 |
26.8 ± 1.3 b |
30.7 ± 1.5 a |
31.6 ± 0.6 a |
30.0 ± 1.4 a |
30.4 ± 0.4 a |
29.5 ± 0.1 a |
30.7 ± 0.9 a |
| 旺长 |
33.8 ± 0.5 c |
38.4 ± 0.3 b |
38.5 ± 0.7 ab |
38.3 ± 1.1 ab |
39.3 ± 0.7 ab |
40.2 ± 0.7 a |
38.9 ± 0.9 ab |
| 成熟 |
30.7 ± 0.5 a |
30.4 ± 0.4 a |
30.8 ± 0.2 a |
30.7 ± 0.8 a |
30.7 ± 0.2 a |
30.7 ± 0.2 a |
30.8 ± 0.3 a |
表5可见，对烟叶叶绿素SPAD值有显著影响，施磷比例不同，SPAD值不同，生长时期不同，SPAD值叶不相同。同对照相比，减磷处理均显著增加了云烟87伸根期和旺长期的SPAD值，但对成熟期烟叶的SPAD值无显著影响。
Figure 2. The relationship of tobacco leaf SPAD during root extension term and fast growing time to the phosphorus application rate
图2. 烟草伸根期和旺长期叶片SPAD值与施磷的比列的关系
随施磷比例增加，云烟87叶片叶绿素SPAD值的变化趋势不同(图2)。在伸根期，随施磷比列增加，烟叶叶绿素SPAD值呈先曾后降的变化趋势，相关分析表明，伸根期烟叶叶绿素SPAD值与施磷比列呈极显著的二次函数关系，且二次函数开口向下。在旺长期，随施磷比列增加，烟叶叶绿素SPAD值呈下降趋势，相关分析表面，旺长期烟叶叶绿素SPAD值与施磷比列呈极显著的线性负相关。
3.5. 肽肥控氮减磷对云烟87产量的影响
从图3可见，肽肥控氮减施磷肥显著影响烟叶产量，同对照相比，TP0的产量低于对照，TP4和TP8的烟叶产量与对照无显著差异，而TP12、TP16和TP24的烟叶产量显著高于对照。随着施磷比例增加，烟叶产量呈先增后减的趋势，相关分析表明，云烟87烟叶产量与施磷比例呈极显著的二次函数相关关系，二次函授开口向下。
Figure 3. The effects of decreasing phosphorus application under controlling nitrogen by peptide fertilizer on the yield of tobacco leaves
图3. 肽肥控氮减施磷肥对烟叶产量的影响
4. 讨论
当代农业生长中，化肥的施用是必不可少手段，化肥尤其是磷肥的利用率低，容易导致氮、磷等元素以各种形态在环境中积累，从而造成一系列的生态环境问题。如水体富营养化的主要原因就是农业生产的氮磷的过多施用[13]。烟草是需肥量很大的经济作物之一，烟地土壤长期施用磷肥，不仅导致土壤积累较多磷，而且降低磷肥的效益。本实验供试土壤采自湖北省烟草科学研究院的恩施州利川市白杨镇的烟草种植基地，土壤类型为黄壤，黄壤本身有效磷含量低[14]，然而此土壤的速效磷含量高低43.83 mg/kg，该速效磷水平属于很丰富的水平[15] [16]，这证明长期种植烟草导致土壤磷的累积。
本试验表明，肽肥控氮减磷处理下，一定的减磷水平可显著促进株高，最大叶片的叶长和叶宽，增加叶片数和提高伸根期与旺长期的叶绿素水平，也能增加烟叶产量。从这几种烟草生长指标来看，以肽肥供氮的条件下，适当减磷不仅不会影响云烟87的生长，还会对生长具有不同程度的促进作用。为什么减磷条件下，烟草生长还会有促进作用呢？原因之一是烟地土壤因为长期大量施用磷肥，加之磷肥利用率低，导致了土壤磷的积累，减磷可以促进植物利用土壤中的磷。一般黄壤速效磷很少超过20 mg/kg，而供试土壤速效磷为43.83 mg/kg，烟草根系活动范围可达到80 cm土壤深处，20~40 cm范围内根系表面积占总根系标记的比例在在褐土中为20.6%，在砂浆黑土中占31.5% [17]。烟草根系密集深度约在地表以下40 cm [18]，如果土壤深度按40 cm，土壤平均容重按1.3计算[19]，该土每亩的速效磷储量相当于约220 kg烟草专用肥中的磷量。原因之二是肽肥为有机肥，其中的氮素缓慢释放，能与植物进程相匹配，保持土壤养分平衡，有利于促进根系尤其是深层根系的生长，从而扩大根系对土壤养分的吸收面积。常规施肥中氮肥是无机氮肥，导致早期土壤氮素水平交过，而氮肥水平过高，会一致烟草根系的早期生长，进而影响整个烟株的后期生长[19]。原因之三是土壤施用肽肥可以改善土壤微生物群落结构，提高土壤微生物活性，从而促进土壤非有效态磷向有效态转化。如施用污泥蛋白肽肥的土壤微生物菌群数比化肥高70以上，还可以提高土壤酶活性[20]。原因之四是本实验肽肥呈碱性，供试土壤为强酸性土壤，肽肥可以改良酸化土壤，从而提升土壤磷的生物有效性。由于酸性环境铁铝对磷的固定和碱性下钙镁对磷的固定，所以磷只有在中性条件下有效性最高[21]。肽肥控氮对植物生长和土壤环境的改善作用也有一些报道。水稻施用活性糖肽肥比农民习惯施肥增产和提高产出投入比，从而提高经济效益[22]。施用鱼肽肥比常规复合肥促进毛竹鞭笋生长和提高毛竹土壤pH、养分含量和土壤酶活性[23]。这些研究结果与本试验结果一致，说明肽肥供氮不仅比常规化肥促进植物生长，更能改善土壤生态环境。本实验肽肥控氮下，减施磷肥显著影响伸根期和旺长期叶绿素水平，但是不影响成熟期烟叶叶绿素。如果成熟期叶绿素烟叶叶绿素水平高，会使烟叶成熟延迟，而本实验结果证明以肽肥供应云烟87的氮肥既有利于烟草的生长，又不会延迟其成熟。当下肽肥在生产实践中利用还比较薄弱，尤其在烟草作物上的利用还非常欠缺，本实验结果充分说明，肽肥在烟草生长中具有应用前景，不仅可以减少磷肥的施用，还可以促进烟草生长。为了更好的推广肽肥在烟叶生长的施用，还应该深入开展肽肥与烟叶化学成分和品质方面的研究。
5. 结论
(1) 肽肥控氮减磷显著促进云烟87的株高生长，伸根期和旺长期株高均与施磷比例呈极显著的二次函数相关，二次函数开口向下，结合伸根期和旺长期株高，以施磷比例12%和16%为好。
(2) 在肽肥控氮下，适当减磷有利于促进云烟87的最大叶长和叶宽，综合各时期的叶长和叶宽，以施磷比例施磷比例12%和16%为好。
(3) 在肽肥控氮下，适当减磷对云烟87叶片数有显著影响，综合来看，以施磷比例12%和16%为好。
(4) 肽肥控氮减施磷肥显著影响云烟87伸根期和旺长期的叶绿素水平，但不影响成熟期的叶绿素水平，证明肽肥供氮既有利与烟草前期生长，又不会影响烟叶后期成熟。
(5) 在肽肥供氮下，适当减施磷肥，可以促进云烟87的烟叶产量，烟叶产量与施磷比例呈显著的开口向下的二次函数相关，以施磷比例12%、16%和24%的产量为好。
(6) 肽肥供氮减施磷肥促进烟草生长的主要原因是供氮平稳和改善土壤环境而提升土壤磷的有效性，综合来看，以施对照磷的12%和16%对云烟87的生长效果最佳。
基金项目
湖北省烟公司科研项目，减磷降钙增香的新型烟叶种植肥料与种植模式研究(027Y2021-024)。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。