目錄

章增鉀技術進展 001

節植物根繫增鉀研究進展 001

第二節根繫與植物營養的關繫 003

第三節烤煙鉀素營養 005

第二章研究方案 011

第三章限制煙葉全鉀含量提高生態因子分析 014

節海撥高度和土壤類型與煙葉化學成分的關繫 014

第二節土壤類型對土壤鉀素與煙葉鉀素分布及其相互關繫的影響 019

第三節本章結論 026

第四章鉀素高效利用的根繫構型及理想根繫形態定向構建技術 027

節主栽烤煙品種根繫參數比較分析 027

第二節不同養分及根構型互作對煙葉主素成分的影響 029

第三節烤煙根繫定向構建技術對煙葉鉀素、氮素的影響 039

第四節本章結論 044

第五章新型緩釋鉀肥及其施用技術 045

節新型鉀肥理化性質分析研究 045

第二節有機酸和陽離子對新型鉀肥鉀素釋放的影響 049

第三節不同新型鉀肥在土壤中的固定及其影響因素研究 054

第四節不同新型鉀肥在土壤中淋溶特性研究 059

第五節草炭與枸溶性鉀肥配施對盆栽土壤酶活性的影響 066

第六節新型鉀肥與硫酸鉀配施對烤煙生長及鉀素積累與分配的影響 069

第七節新型鉀肥與水溶性硫酸鉀配施對烤煙生長及煙葉品質的影響 082

第八節鉀用量與灌溉量對不同土層鉀素及煙葉全鉀含量的積累效應 096

第九節本章結論 103

第六章增鉀技術集成應用 105

節外源生物炭對植煙土壤腐殖物質組分及鉀素淋溶的影響 105

第二節不同形態鉀肥配施對烤煙鉀素積累與分配的影響 118

第三節草炭與鉀肥配施對大田烤煙生長及煙葉品質的影響 125

第四節煙葉增鉀技術集成示範應用 135

第五節本章結論 140

參考文獻 142

前言

鉀素是煙草吸收量多的生理素，煙葉中全鉀含量的高低是衡量優質煙葉的重要指標之一。國外優質煙葉的全鉀含量（K2O）一般在4%以上，而我國煙葉全鉀含量大多低於3%，相對偏低的煙葉全鉀含量已經部分限制我國優質煙葉質量的進一步提高。研究表明，合理的鉀肥施用可以提高烤煙煙葉的產量、內在品質以及工業可用性等。在我國煙葉生產中，由於不合理的烤煙鉀肥施用技術和鉀營養調控措施，導致煙農施鉀量遠超烤煙的需鉀量，煙葉全鉀含量卻沒有顯著地提高，造成鉀肥資源的浪費與煙農收入的降低。

研究發現，以雲南羅平煙區為例，植煙土壤速效全鉀含量低於150mg/kg臨界值的比例為42.53%；同時由於烤煙生育期內降雨量較大（5~9月，月平均降雨量約為235mm），造成植煙土壤鉀素大量流失，鉀肥利用率嚴重偏低。現有生產中，煙農普遍采用可溶性鉀肥（KNO3、K2SO4），其不但價格昂貴（約占生產物質類總成本的30%~40%），且易隨水流失，造成烤煙生育中後期土壤鉀素供應不足與鉀肥資源的浪費。因此，在未來煙葉精益生產中，有必要建立一套低成本、可操作性強的鉀肥資源替代及煙葉增鉀技術體繫，從而提升的發展建設水平。

本書擬通過對影響煙葉全鉀含量的生態、栽培因素的分析，解析提高煙葉全鉀含量的限制因子（土壤、水分）。針對以上限制因子：（1）基於根-土互作機制，從烤煙根繫構型研究烤煙對土壤鉀素的吸收與利用，建立鉀素高效利用的烤煙根繫定向構建技術，實現煙葉增鉀；（2）基於水-鉀耦合模式，改進現有鉀肥施用技術，鉀肥後移；（3）開發新型緩釋鉀肥的施用技術，提高烤煙生育中後期土壤供鉀強度，增鉀降本；（4）以增鉀技術集成作為突破，進一步優化基地煙葉質量風格特色彰顯技術，使品牌導向煙葉質量風格特色得到充分彰顯，這對提高原料保障水平、煙葉工業可用性以及煙農增收具有重要現實意義。

張一揚

2019年2月

第三節烤煙鉀素營養

鉀是一種重要素，對煙葉的燃燒性、香喫味、煙草制品安全性以及煙葉品質都起到重要的作用。鉀肥利用率低是目前我國部分省份煙區出現的問題，主要受降雨、施肥方式、施肥方法、栽培措施以及土壤理化性狀等因素的影響。

1烤煙鉀素營養的研究現狀

1.1煙葉全鉀含量的現狀

優質煙葉全鉀含量一般都不能低於2%。國外的煙葉全鉀含量都普遍高於國內，巴西達3%~4%，美國、津巴布韋等幾乎都在4%~6%；而我國特別是北方煙區，煙葉全鉀含量平均都小於2%。闫寧等人對我國16個省份2012—2016年煙葉全鉀含量進行調查，結果發現，我國煙葉全鉀含量普遍偏低，特別是黑龍江、內蒙古、山東、吉林、河南以及陝西的全鉀含量偏低現像嚴重；處於中等水平的省市分別有雲南、貴州、重慶、四川、湖北、遼寧、安徽；全鉀含量相對較高的省份有湖南、江西和福建。綜合來說，煙葉全鉀含量偏低是我國烤煙目前生產中的一大現狀。

1.2煙草鉀素營養的生理作用及對烤煙品質的影響

鉀素以離子的形式存在於煙株體內，是60多種酶的活化劑，對所有的代謝過程都起到非常重要的作用。鉀素不僅在煙草的光合、同化產物的運輸與合成中起到促進作用，還能促使煙株體內的呼吸效率得到提高，降低煙株體內物質與能量的消耗。此外，全鉀含量高能影響烤煙的碳、氮代謝，減少澱粉的積累，促進煙株體內蛋白質、氨基酸、脂肪的運輸與合成；提高煙葉中芳香類、色素類以及糖類等有關物質的合成與積累，影響烤煙體內煙堿、氨基酸、蛋白質、有機酸和糖類等各種生物化學過程，煙葉全鉀含量還能影響煙株抗旱性、抗寒能力、抗病性、抗倒伏等。

鉀素還能夠有效改善烤煙的產量和品質。煙葉厚度、葉肉細胞間隙大小、海綿組織厚度與鉀肥施用量呈負線性相關關繫；柵欄組織厚度隨著施鉀量的升高而增加。鉀素能增加煙葉柔軟性，促使煙葉身份更加適中，促進煙株正常落黃，提高煙葉的黃煙率和適調性，改善煙支的陰燃持火力。此外，還能降低吸食時的刺激性，使喫味醇和；降低煙葉燃燒溫度，減少煙氣中有害物質和焦油含量，提高吸食的安全性。

1.3烤煙鉀素營養與土壤特性之間的關繫研究

烤煙中的鉀素營養由土壤的鉀素和煙株體內的鉀素兩者緊密聯繫在一起，共同制約烤煙中鉀的含量。煙葉全鉀含量與土壤全鉀含量之間存在直接的關繫。煙葉全鉀含量隨著土壤速效全鉀含量的增加而增加。影響烤煙鉀素營養的首要環境因子是植煙土壤特性，它對烤煙鉀素的積累有重要的作用。煙葉鉀素的吸收主要受供鉀能力、土壤水分、酸堿度、土壤質地等因素的影響。

影響煙株吸鉀的重要因子是土壤的供鉀狀況，土壤的供鉀強度決定煙草全鉀含量的多少。土壤速效全鉀含量、緩效鉀儲量以及釋放速度反映出土壤的供鉀水平。不同土壤的供鉀水平和煙株對鉀肥的吸收與利用存在很大的差異。土壤類型的不同也會影響烤煙全鉀含量。在河南煙區土壤供鉀特性研究中，鄭勁民等發現，烤煙全鉀含量隨著根際土壤速效全鉀含量的增加而增加，而非根際土壤的速效全鉀含量則不會影響烤煙全鉀含量。鄭憲濱等人進行營養液培養試驗，研究結果表明：供鉀水平的提高能顯著提高烤煙各器官的全鉀含量，提高煙株體內鉀素累積。

土壤水分也能影響土壤鉀的固定和擴散。煙葉全鉀含量與土壤水分有明顯聯繫。在煙草的不同生育期，田間土壤相對含水率為70%，有利於煙葉對鉀的吸收；土壤相對含水率低於50%或高於80%，煙葉對鉀的吸收都沒有促進作用。土壤水分過多或缺水的條件下，在烤煙生育前期都不利於煙株的生長發育以及煙葉全鉀含量的積累，在烤煙後期不利於莖中的鉀素向葉片中分配，甚至會出現倒流現像。

土壤酸堿度的高低會影響烤煙的品質，較為適宜的土壤pH值能促進烤煙的生長，有利於土壤中鉀的有效吸收，進而提高煙葉品質。世界各國研究發現：烤煙適生長的pH值範圍是5.5~7.0。陳建軍等的砂培和水培試驗結果表明：在pH值為5.5~8.0的範圍內，土壤pH值與煙株對鉀的吸收呈正相關，煙葉全鉀含量也隨土壤pH值的增加而增加。黎成厚等研究認為：土壤pH平均值為5.33和6.1時煙葉產量比較高；土壤pH平均值為5.33時，煙葉吸鉀量與施鉀效果都是；pH值低於5.0及高於6.1時，都不利於煙株鉀素營養的吸收、積累與分配；pH值越低對鉀吸收的抑制作用越大。

土壤質地與土壤供鉀能力息息相關。在施用相同鉀肥的情況下，輕質土壤上鉀肥效應好，煙葉全鉀含量高；而黏重土壤上則相反。郝葳等研究認為，適宜優質煙葉生長的土壤質地為砂壤土至中壤土，其中砂壤土好。黎成厚等指出，烤煙種植在有機質含量為15~20g/kg的酸性壤質土壤上，能顯著提高煙葉全鉀含量且施肥效果好。

1.4烤煙鉀肥施用的相關研究

在烤煙生長中，適宜施用的主要鉀肥有硫酸鉀、碳酸鉀、硝酸鉀、碳酸氫鉀、磷酸二氫鉀以及生物磷鉀肥，硫酸鉀應用為廣泛，能明顯提高煙葉全鉀含量，但大量施用會導致煙葉硫含量增加。胡國松發現，施用磷酸二氫鉀和硝酸鉀能促進煙株對鉀素的吸收，改善煙葉品質。Marchand M研究表明，硫酸鉀、硝酸鉀、碳酸氫鉀對煙葉鉀素的吸收影響效果是相同的，煙葉全鉀含量都沒有明顯差異。我國鉀肥資源緊缺，鉀肥的高效利用成為鉀素營養研究的熱點。近幾年來，生物鉀肥、有機鉀肥等烤煙新型鉀肥有了一定的研究進展。腐殖酸鉀肥和緩釋鉀肥，對煙葉全鉀含量以及主要化學成分指標的協調上具有促進作用。張炎民提出，施用生物磷鉀肥可使煙葉全鉀含量增加0.53%。此外，部分生物鉀肥代替化肥也能明顯促進煙葉全鉀含量的提高。

1.5鉀素在煙株體內的循環與分配

鉀在煙株體內具有很強的流動性，主要是以離子的形式存在。根吸收的K 會通過韌皮部運輸到根中，再轉入到木質部中，繼續向上運輸，從而形成鉀在煙株地上部與根之間的循環流動。烤煙中鉀循環量可達到煙株體內全鉀含量的60%，在低鉀情況下甚至能達到80%以上。移栽後40~60d是烤煙鉀素積累量多的時間段，移栽後90~110d鉀素積累增長逐漸緩慢，後出現負增長現像。此外，隨鉀肥施用量的增加，鉀素積累量呈先增加後降低的趨勢。

在旺長期，煙株運輸到地上部的鉀大約有20%~40%可以回流到根中，而在打頂後10d內，上部葉和根部全鉀含量明顯增加，莖部全鉀含量有所增加，中部葉全鉀含量稍微減少，下部葉全鉀含量顯著減少；煙株淨吸收鉀離子的60.1%分配到根，39.9%分配到地上部；在此期間，煙株內有大量鉀離子通過韌皮部向根循環，向根的回流量相當於根淨吸收量的112.9%和由根向地上部運輸量的73.9%，有利於鉀離子從根繫細胞質膜中流出。由根繫向地上部運輸的鉀離子減少，會出現根繫外排現像，導致煙葉中鉀素積累量降低。烤煙葉片淋溶後也會使鉀素淋失，單位葉面積內的鉀素淋失量隨著淋溶時間的延長而逐漸減少；當淋溶時間為5~6h時，煙葉中沒有出現鉀素外排現像；此外，不同葉位的煙葉鉀素淋失量也會有差異。

烤煙不同生長期鉀素分布具有一定的規律。謝文貴等研究發現：煙株各生育期全鉀含量隨鉀肥含量的增加而增加，且各部位全鉀含量大小是：莖>根，莖上部>莖下部。同一片葉中的全鉀含量由大到小依次為葉脈、葉柄、葉肉和葉緣。胡國松對烤煙不同葉位全鉀含量的研究發現：下部葉>中部葉>上部葉。

2添加外源生物炭對土壤及烤煙的影響

泥炭和褐煤是地表沼澤環境中的動植物遺體在微生物分解、轉化以及一繫列物理化學反應下形成的有機物和腐殖酸的結合體，含有豐富的腐殖酸含量。泥炭主要分為木本泥炭、草炭、蘚類泥炭；腐殖酸含量以木本泥炭含量，草炭次之，蘚類泥炭。腐殖酸分子含有羧基、酚羥基、甲氧基、醌基等官能團。

2.1外源生物炭對土壤的改良效果

泥炭資源比較豐富，是植物生長刺激素、制作土壤改良劑和有機無機復合肥料等的有效資源。目前，草炭主要作為土壤改良劑和各類營養土以及花卉土而被廣泛運用，埃及和阿拉伯聯合酋長國等國運用草炭改良沙漠，取得了良好效果。有相關研究表明，草炭不僅能增加土壤含水率，降低土壤容重，提高土壤孔隙度和肥料利用率，還能增加有機質、全氮、堿解氮、全磷、有效磷等大量土壤養分。此外，對土壤轉化酶和脲酶的活性有促進作用。褐煤主要在土壤改良和土壤重金屬污染治理方面得到廣泛運用。施用木本泥炭能提高耕層土壤交換性鈣含量、交換性鎂含量，對土壤改良有良好的促進作用。

2.2外源生物炭對烤煙生長及品質的影響

草本泥炭和木本泥炭在煙草方面也有相關研究，但褐煤因其獨特的性質而沒有研究。在育苗基質上，主要用草炭來配制。在烤煙大田上，前人研究表明，增施草本泥炭、木本泥炭腐殖酸鉀、木本泥炭和腐殖酸鉀追施都能促進煙株生長，使煙葉的物理性狀符合優質煙葉的要求，對烤後煙葉的葉片長度、單葉重有增加作用，能減小葉片寬度和單葉厚；增加煙葉總氮、煙堿、總糖、還原糖含量以及全鉀含量，協調化學成分。

3枸溶性鉀肥對土壤和烤煙的影響

枸溶性鉀肥是以含有鉀、硅素組成的非水溶性鉀礦岩石（鉀長石、伊利石、霞石和黑雲母等）為原料，通過高科技生產出的一種新型無公害綠色礦物鉀肥，不溶於水，但溶於弱酸，養分釋放速率緩慢。它的鉀素釋放規律與作物需求同步，能夠很好地滿足作物每個生長期對鉀素的需求，有利於降低鉀肥的施用次數和使用成本。因此，隨著這種新型肥料的產業化開發，有效促進了肥料工業的發展和難溶性鉀礦資源的開發與利用，對緩解鉀肥資源緊缺具有重大意義。

王曉、孫浩燕等研究表明，枸溶性鉀肥與硫酸鉀配施能更好地為土壤提供充足的有效鉀素，緩解土壤鉀素供應不足的現狀，維持土壤鉀素肥力的穩定。李鑫等發現，枸溶性鉀肥能降低土壤容重，增加土壤孔隙度、速效鉀和緩效全鉀含量，提高土壤微生物數量。此外，枸溶性鉀肥還能增加土壤pH值，改良酸化土壤，降低土壤中重金屬的有效性。

目前，隨著非水溶性鉀礦資源的開發利用，枸溶性鉀肥在烤煙栽培上也有相關研究，以枸溶性鉀肥配施居多。王曉等研究發現，枸溶性鉀肥與水溶性肥料配施能促進烤煙生長，有效緩解烤煙生育後期供鉀不足的問題。李鑫、王曉等發現枸溶性鉀肥與解鉀菌配施、枸溶性鉀肥與硫酸鉀配施都能促進煙株生長發育，還能增強煙株光合作用，提高根繫活力、葉綠素含量，增加煙葉生物量，增加煙葉上、中、下部位的全鉀含量，有利於煙葉中全鉀含量的積累。此外，劉光快等研究表明，枸溶性鉀肥和硫酸鉀配施還能提高煙株的抗病性、抗旱性，促進煙株根繫生長。在烤煙品質上，枸溶性鉀肥與水溶性鉀肥配施還能提高烤後煙葉各部位總糖、還原糖含量，降低總氮和煙葉中、上部位煙堿含量。