第三節(jié)　烤煙鉀素營養(yǎng) 鉀是一種重要的營養(yǎng)元素，對煙葉的燃燒性、香吃味、煙草制品安全性以及煙葉品質(zhì)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(qū)出現(xiàn)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(yǎng)的研究現(xiàn)狀 1.1　煙葉全鉀含量的現(xiàn)狀 優(yōu)質(zhì)煙葉全鉀含量一般都不能低于2%。國外的煙葉全鉀含量都普遍高于國內(nèi)，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(qū)，煙葉全鉀含量平均都小于2%。閆寧等人對我國16個省份2012—2016年煙葉全鉀含量進行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國煙葉全鉀含量普遍偏低，特別是黑龍江、內(nèi)蒙古、山東、吉林、河南以及陜西的全鉀含量偏低現(xiàn)象嚴重；處于中等水平的省市分別有云南、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(chǎn)中的一大現(xiàn)狀。 1.2　煙草鉀素營養(yǎng)的生理作用及對烤煙品質(zhì)的影響 鉀素以離子的形式存在于煙株體內(nèi)，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(chǎn)物的運輸與合成中起到促進作用，還能促使煙株體內(nèi)的呼吸效率得到提高，降低煙株體內(nèi)物質(zhì)與能量的消耗。此外，全鉀含量高能影響烤煙的碳、氮代謝，減少淀粉的積累，促進煙株體內(nèi)蛋白質(zhì)、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(guān)物質(zhì)的合成與積累，影響烤煙體內(nèi)煙堿、氨基酸、蛋白質(zhì)、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(chǎn)量和品質(zhì)。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(guān)關(guān)系；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(diào)性，改善煙支的陰燃持火力。此外，還能降低吸食時的刺激性，使吃味醇和；降低煙葉燃燒溫度，減少煙氣中有害物質(zhì)和焦油含量，提高吸食的安全性。 1.3　烤煙鉀素營養(yǎng)與土壤特性之間的關(guān)系研究 烤煙中的鉀素營養(yǎng)由土壤的鉀素和煙株體內(nèi)的鉀素兩者緊密聯(lián)系在一起，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(guān)系。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(yǎng)的首要環(huán)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(zhì)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(qū)土壤供鉀特性研究中，鄭勁民等發(fā)現(xiàn)，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(yǎng)液培養(yǎng)試驗，研究結(jié)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(nèi)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(lián)系。在煙草的不同生育期，田間土壤相對含水率為70%，有利于煙葉對鉀的吸收；土壤相對含水率低于50%或高于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于煙株的生長發(fā)育以及煙葉全鉀含量的積累，在烤煙后期不利于莖中的鉀素向葉片中分配，甚至會出現(xiàn)倒流現(xiàn)象。 土壤酸堿度的高低會影響烤煙的品質(zhì)，較為適宜的土壤pH值能促進烤煙的生長，有利于土壤中鉀的有效吸收，進而提高煙葉品質(zhì)。世界各國研究發(fā)現(xiàn)：烤煙最適生長的pH值范圍是5.5~7.0。陳建軍等的砂培和水培試驗結(jié)果表明：在pH值為5.5~8.0的范圍內(nèi)，土壤pH值與煙株對鉀的吸收呈正相關(guān)，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(chǎn)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最高；pH值低于5.0及高于6.1時，都不利于煙株鉀素營養(yǎng)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(zhì)地與土壤供鉀能力息息相關(guān)。在施用相同鉀肥的情況下，輕質(zhì)土壤上鉀肥效應(yīng)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(yōu)質(zhì)煙葉生長的土壤質(zhì)地為砂壤土至中壤土，其中砂壤土最好。黎成厚等指出，烤煙種植在有機質(zhì)含量為15~20g/kg的酸性壤質(zhì)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(guān)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(yīng)用最為廣泛，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(fā)現(xiàn)，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(zhì)。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(yǎng)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(xié)調(diào)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(nèi)的循環(huán)與分配 鉀在煙株體內(nèi)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?shù)礁�中，再轉(zhuǎn)入到木質(zhì)部中，繼續(xù)向上運輸，從而形成鉀在煙株地上部與根之間的循環(huán)流動�？緹熤锈浹�環(huán)量可達到煙株體內(nèi)全鉀含量的60%，在低鉀情況下甚至能達到80%以上。移栽后40~60d是烤煙鉀素積累量最多的時間段，移栽后90~110d鉀素積累增長逐漸緩慢，最后出現(xiàn)負增長現(xiàn)象。此外，隨鉀肥施用量的增加，鉀素積累量呈先增加后降低的趨勢。 在旺長期，煙株運輸?shù)降厣喜康拟洿蠹s有20%~40%可以回流到根中，而在打頂后10d內(nèi)，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；煙株凈吸收鉀離子的60.1%分配到根，39.9%分配到地上部；在此期間，煙株內(nèi)有大量鉀離子通過韌皮部向根循環(huán)，向根的回流量相當于根凈吸收量的112.9%和由根向地上部運輸量的73.9%，有利于鉀離子從根系細胞質(zhì)膜中流出。由根系向地上部運輸?shù)拟涬x子減少，會出現(xiàn)根系外排現(xiàn)象，導致煙葉中鉀素積累量降低�？緹熑~片淋溶后也會使鉀素淋失，單位葉面積內(nèi)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(xiàn)鉀素外排現(xiàn)象；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(guī)律。謝文貴等研究發(fā)現(xiàn)：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(fā)現(xiàn)：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(huán)境中的動植物遺體在微生物分解、轉(zhuǎn)化以及一系列物理化學反應(yīng)下形成的有機物和腐殖酸的結(jié)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最高，草炭次之，蘚類泥炭最低。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(yǎng)土以及花卉土而被廣泛運用，埃及和阿拉伯聯(lián)合酋長國等國運用草炭改良沙漠，取得了良好效果。有相關(guān)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(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷等大量土壤養(yǎng)分。此外，對土壤轉(zhuǎn)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(zhì)的影響 草本泥炭和木本泥炭在煙草方面也有相關(guān)研究，但褐煤因其獨特的性質(zhì)而沒有研究。在育苗基質(zhì)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(yōu)質(zhì)煙葉的要求，對烤后煙葉的葉片長度、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(xié)調(diào)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、硅及多種元素組成的非水溶性鉀礦巖石（鉀長石、伊利石、霞石和黑云母等）為原料，通過高科技生產(chǎn)出的一種新型無公害綠色礦物鉀肥，不溶于水，但溶于弱酸，養(yǎng)分釋放速率緩慢。它的鉀素釋放規(guī)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，有利于降低鉀肥的施用次數(shù)和使用成本。因此，隨著這種新型肥料的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，有效促進了肥料工業(yè)的發(fā)展和難溶性鉀礦資源的開發(fā)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(yīng)不足的現(xiàn)狀，維持土壤鉀素肥力的穩(wěn)定。李鑫等發(fā)現(xiàn)，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(shù)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(fā)利用，枸溶性鉀肥在烤煙栽培上也有相關(guān)研究，以枸溶性鉀肥配施居多。王曉等研究發(fā)現(xiàn)，枸溶性鉀肥與水溶性肥料配施能促進烤煙生長，有效緩解烤煙生育后期供鉀不足的問題。李鑫、王曉等發(fā)現(xiàn)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(fā)育，還能增強煙株光合作用，提高根系活力、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，有利于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，促進煙株根系生長。在烤煙品質(zhì)上，枸溶性鉀肥與水溶性鉀肥配施還能提高烤后煙葉各部位總糖、還原糖含量，降低總氮和煙葉中、上部位煙堿含量。