缓释钾肥钾素养分释放特性及其施用效果

论文摘要

烤烟是我国重要的经济作物之一,烟草业是我国烟区农民脱贫致富的支柱产业,也是我国财政收入的主要来源。我国是一个烟草生产和消费大国,但却不是一个烟草强国。中国的原烟产量和卷烟产量各占世界的30%和32%,而出口量分别占世界的3.5%和1.8%。烟叶质量不高是我国烟叶出口比例较低、效益较差的主要限制原因,其中烟叶含钾量低是制约烟叶质量提高的主要原因。烟草施肥的目的在于提高烟叶的产量和品质,为卷烟工业提供优质原料。在目前主要的烟草栽培体系中,施肥不仅决定烟叶产量、产值,而且影响烟叶的均价、上等烟叶的比例。因此,在一定的环境和品种条件下,施肥是调控烟叶产量和质量的核心技术。目前,科学经济施肥,提高烟叶的含钾量,实现烟叶优质适产,已成为烟叶生产的关键。本研究通过水溶出率法和土壤溶出率法研究包膜钾肥钾素养分释放特性及外界因素对养分释放的影响并筛选出较合适的缓释钾肥。并通过盆栽试验和野外取样,研究施用不同类型肥料和不同用量缓释钾肥B对烤烟农艺性状、光合作用特性、碳氮化合物含量和代谢酶活性、烤烟根尖和茎尖植物激素含量、不同器官的矿质元素含量、烟叶化学成分含量及比值、烟叶产量和产值的影响,以期为提高我国烟叶含钾量和烟草一次性施肥提供一条新途径,并为烟草缓释钾肥的研制、施用和开发提供科学理论依据。结论如下:1.根据湖南省烟草生长发育对养分的需求而设计并研制的五种包膜钾肥（coated potassium fertilizer,CPF）钾素养分的初期溶出率分别为11.12%、10.76%、10.93%、11.31%、10.82%,微分溶出率分别为3.01%、2.71%、1.37%、1.43%和2.58%。包膜钾肥CPF-3和CPF-4钾素养分的初期溶出率小于15%,微分溶出率在0.25%～2.5%之间,符合国际公认的评价缓释肥料养分释放特性的标准,被命名为缓释钾肥A（slow-releasepotassium fertilizer A,SRPF-A）和缓释钾肥B（slow-releasepotassium fertilizer B,SRPF-B）。初始水溶液的pH值对SRPF-B的影响小于SRPF-A,pH 6.0适合钾素养分的释放。温度和肥水比对钾素养分释放的影响较大,从20℃到60℃,温度每升高20℃,缓释钾肥的钾素养分释放速率提高1.32到3.21倍。土壤含水量影响养分的释放和扩散,土壤含水量为75%时,肥料钾素养分的释放速率和累积释放率最大。2.施用SRPF-A和SRPF-B促进烤烟各个生育时期叶片的生长与展开,明显影响烤烟的叶长、株高、茎围和最大叶面积等农艺性状,但是对有效叶片数和叶宽的影响不显著。移栽后45d到75d为烤烟干物质迅速积累时期,其中叶片中干物质积累速率大于根和茎。施用SRPF-B处理干物质的积累量最大,大于分别施用75%SRPF-B、SRPF-M和烟草专用配方肥（tobacco special formulated fertilizer,TSFF）的处理。移栽后45d,烟株根系活力最强。施用SRPF-A、SRPF-B促进根系的生长发育、增加根系的鲜重和体积,促进根系对养分的吸收与运输,改善烟叶的品质。施用SRPF-B的处理的根系活力与其它处理之间差异显著。3.打顶前,施用SRPF-A和SRPF-B提高烟株茎尖和根尖IAA、GA3、ZR含量,降低ABA含量,其中施用SRPF-B处理的茎尖的IAA、GA3、ZR含量最高,ABA含量最低。随着生育期的延后,烟株茎尖和根尖的ZR和ABA含量逐渐升高,移栽后45d,烤烟茎尖和茎尖的GA3含量和IAA含量达到峰值。移栽后30d、45d、60d,施用SRPF-B的处理的茎尖IAA含量分别是同一时期对照茎尖IAA含量的1.85、1.44、1.97倍,为同一时期TSFF茎尖IAA含量的1.16、1.21、1.26倍。施用SRPF-B降低了烟草根系中腐胺和亚精胺的含量,提高了根系内精胺的含量。肥料类型对根系内多胺含量的影响小于施用量对根系多胺含量的影响,根系内腐胺、精胺、亚精胺含量随施肥量的减少而升高。4.施用SRPF-B和75%SRPF-B明显提高生育后期叶片的叶绿素a、叶绿素a/b和总叶绿素含量。移栽后40d以内,施用TSFF处理叶片的硝酸还原酶活力较高,移栽50d以后,施用SRPF-A、SRPF-B提高烤烟生育后期叶片的硝酸还原酶活力,其中SRPF-B的效果优于SRPF-A。烤烟生育前期,施用TSFF处理叶片的蛋白质含量高于施用SRPF-A、SRPF-B的处理,后期则相反。肥料施用量对叶片烟碱含量的影响大于肥料类型,减少SRPF-B的用量降低烟碱的含量,不同叶位叶片烟碱含量的大小为上部叶＞中部叶＞下部叶。随着生育期的延后,总糖和还原糖的含量逐渐增加,施肥明显提高烤烟叶片总糖和还原糖的含量,其中施用SRPF-B和75%SRPF-B,提高还原糖的比例,改善烟叶的品质。5.烤烟生育后期,施用SRPF-B处理各器官的矿质元素含量保持较高的水平,烟叶中的钾含量高于施用SRPF-A、TSFF的处理,但是烟叶中钙镁的含量低于施用SRPF-A、TSFF的处理。随着生育时期的延后,根茎叶中大多数矿质元素的含量逐渐降低。6.施用缓释钾肥提高烤后烟叶中总氮、钾和还原糖含量,降低磷、钙、镁、烟碱和氯含量。施用SRPF-B、SRPF-A处理的总糖和还原糖高于国际型优质烟叶的要求,施用SRPF-B和75%SRPF-B的钾浓度在2.0%以上,施用缓释钾肥提高氮碱比、钾氯比、糖碱比。从烤后烟叶的化学成分含量以及比值的综合分析,以施用SRPF-B和75%SRPF-B处理的烤后烟叶中各种化学成分的含量较适宜,比例较协调。施用SRPF-A、SRPF-B处理的烟叶的产量和产值高于施用烟草专用配方肥的处理。施用75%SRPF-B的处理的产量低于施用SRPF-B的处理,但是烟叶的平均价格高于施用SRPF-B的处理,即适当减少SRPF-B虽然降低的烟叶的产量,但是因为改善了烟叶的品质而提高了烟叶的平均价格,达到“优质适产”的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 研究目的与意义
• 2 国内外研究动态和发展趋势
• 2.1 烟草钾素营养研究进展
• 2.2 缓释/控释肥料研究现状
• 2.3 烟草肥料施用效果研究进展
• 3 主要研究内容
• 3.1 缓释钾肥钾素养分释放特性及外界因素对养分释放的影响
• 3.2 施肥对烤烟农艺性状及根系的影响
• 3.3 施肥对烤烟根尖和茎尖内源激素含量和多胺含量的影响
• 3.4 施肥对烤烟光合作用特性、碳氮化合物及其代谢酶活性的影响
• 3.5 施肥对烤烟不同器官矿质元素含量的影响
• 3.6 施肥对烤后烟叶化学成分、品质以及产质量的影响
• 第二章 缓释钾肥钾素养分释放特性及外界因素对其钾素养分释放的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 水溶出率法评价包膜钾肥钾素养分释放特性
• 2.2 外界因素对缓释钾肥 A和缓释钾肥 B钾素养分释放特性的影响
• 2.3 上壤溶出率法测定缓释钾肥钾素养分的释放特性
• 3 小结与讨论
• 第三章 施用缓释钾肥对烤烟农艺性状及根系的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 供试上壤
• 1.3 试验设计
• 1.4 测定项目和方法
• 1.5 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 施用缓释钾肥对烟株农艺性状的影响
• 2.2 施用缓释钾肥对干物质积累的动态变化影响
• 2.3 施用缓释钾肥对根系生理的影响
• 3 小结与讨论
• 3.1 施用缓释钾肥对烟草农艺性状的影响
• 3.2 施用缓释钾肥和不同用量缓释钾肥 B对烟草干物质积累的影响
• 3.3 施用缓释钾肥和不同用量缓释钾肥 B对烟草根系生理的影响
• 第四章 施用缓释钾肥对烤烟内源激素和多胺含量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料（同第三章1.1）
• 1.2 供试土壤（同第三章1.2）
• 1.3 试验设计（同第三章1.3）
• 1.4 试验设计（同第三章1.3）
• 1.5 测定方法
• 1.6 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 施用缓释钾肥对烤烟生育前期茎尖内源激素含量的影响
• 2.2 施用缓释钾肥对烤烟根尖植物激素含量的影响
• 2.3 施用缓释钾肥对根系内源多胺含量的影响
• 3 小结与讨论
• 第五章 缓释钾肥对烤烟光合特性、碳氮化合物及其代谢酶活性的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料（同第三章1.1）
• 1.2 供试土壤（同第三章1.2）
• 1.3 试验设计（同第三章1.3）
• 1.4 测定方法
• 1.5 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 施用缓释钾肥对不同生育期叶片叶绿素含量的影响
• 2.2 施用缓释钾肥对烤烟不同生育期硝酸还原酶（NR）活性的影响
• 2.3 施用缓释肥料对烤烟叶片蛋白质含量的影响
• 2.4 施用缓释钾肥对烤烟叶片烟碱含量的影响
• 2.5 施用缓释钾肥对烤烟不同生育期叶片光合特性的影响
• 2.6 施用缓释钾肥对不同生育期叶片总糖/还原糖和淀粉含量的影响
• 3 小结与讨论
• 3.1 施用缓释钾肥对叶片光合特性的影响
• 3.2 施用缓释钾肥对叶片含氮化合物及代谢酶活性的影响
• 3.3 施用缓释钾肥对叶片碳水化合物含量的影响
• 第六章 施用缓释钾肥对烤烟不同生育期矿质元素含量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料（同第三章1.1）
• 1.2 供试土壤（同第三章1.2）
• 1.3 试验设计（同第三章1.3）
• 1.4 仪器、试剂及操作条件
• 1.5 矿质元素标准曲线的制作
• 1.6 测定方法
• 1.7 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 施用缓释钾肥对烤烟根中矿质元素含量的影响
• 2.2 施用缓释钾肥对烤烟茎中矿质元素含量的影响
• 2.3 施用缓释钾肥对烤烟叶片矿质元素含量的影响
• 3 小结与讨论
• 3.1 施用缓释钾肥对烟株根系中矿质元素含量的影响
• 3.2 施用缓释钾肥对烟株茎中矿质元素含量的影响
• 3.3 施用缓释钾肥对烟株叶中矿质元素含量的影响
• 第七章 施用缓释钾肥对烤后烟叶化学成分以及产质量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料（同第三章1.1）
• 1.2 供试土壤（同第三章1.2）
• 1.3 试验设计（同第三章1.3）
• 1.4 取样与测定
• 1.5 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 施用缓释钾肥对烤后烟叶矿质元素含量的影响
• 2.2 施用缓释钾肥对烤后烟叶化学成分的含量及比值的影响
• 2.3 施用缓释钾肥对产量和产值的影响
• 3 小结与讨论
• 3.1 施用缓释钾肥对烤后烟叶中矿质元素含量的影响
• 3.2 施用缓释钾肥对烤后烟叶化学成分和品质的影响
• 3.3 施用缓释钾肥对烤烟产量和产值的影响
• 第八章 主要结论及创新点
• 1 全文总结
• 1.1 筛选出符合国际认定的评价缓释/控释肥料养分释放标准的缓释钾肥
• 1.2 外界因素对缓释钾肥钾素养分释放特性的影响
• 1.3 施用缓释钾肥对烤烟农艺性状、干物质积累和根系的影响
• 1.4 施用缓释钾肥对烤烟根尖和茎尖植物激素和多胺含量的影响
• 1.5 施用缓释钾肥对烤烟光合特性、碳氮化合物及代谢酶活力的影响
• 1.6 施用缓释钾肥对不同生育期烟株矿质元素含量的影响
• 2 创新点
• 3 下一步工作设想
• 3.1 优化烟草缓释钾肥的配方和制备工艺，开展烟草缓释氮肥的研究
• 3.2 建立缓释钾肥钾素养分在土壤中的释放率的模拟模型
• 3.3 开展缓释钾肥在不同生态区和不同土壤中的施用效果研究
• 参考文献
• 个人简历
• 致谢