土壤钾转化、烟株钾吸收及烟碱累积的水热耦合效应与特征参数研究

我国的烤烟种植面积、总产量和收购量均占世界第一位,近几年烟叶质量虽然有了较大幅度提高,但与先进产烟国相比仍然有较大差距。结合我国烟叶生产的实际及现状,主攻烟叶质量是符合给卷烟工业提供优质原料,增加农业收入,扩大出口创汇的根本要求。烤烟质量不仅取决于品种这一内在因子,还取决于生长环境,其中以土壤环境等对烤烟品质的影响尤为显着。烟碱和钾含量是烤烟内在品质的重要指标,土壤含水量和温度对其的影响很大,探求土壤水热条件对烟叶钾含量和烟碱含量的影响,对提高烤烟质量具有重要意义。 本文以陕西关中地区塿土为供试土壤,系统地研究了土壤水分和温度对土壤钾转化、烟株生长、烟株钾吸收以及烟株烟碱合成累积的影响,并首次应用动力学、热力学对其水热耦合效应进行了理论分析和探讨,建立了土壤速效钾含量、烟叶钾浓度和烟株钾含量、烟叶烟碱浓度和烟株烟碱含量、烟株生物量水热耦合模型以及可反映其相应动态变化特征的含水(热)因子或水热耦合因子的动态方程;揭示了土壤速效钾含量、烟株钾含量、烟株烟碱含量、烟株生物量等水热耦合效应的零值现象,并获得了相应的温度效应零值土壤湿度,水分效应零值温度;确证了活化能、活化自由能、活化焓可作为表征水热耦合作用下土壤钾转化、烟株生长以及烟株钾吸收和烟株烟碱累积特征的能量参数;确定了供试土壤地区提高烟叶钾含量、烟碱含量的最佳水热条件,并探明了对土壤钾转化,烟株钾吸收及烟碱合成累积具有促进作用、抑制作用以及双重协同作用的水热条件。研究的主要结论如下: 1. 土壤钾转化不仅与水、热条件有关,且存在水热耦合协同作用影响。施N、P 处理土壤钾转化水热耦合协同作用有所降低。由建立的土壤速效钾水热耦合模型得到土壤钾转化温度效应零值土壤湿度:施N、P 处理为9.85%,不施N、P 处理为8.13%;土壤钾转化水分效应零值温度:施N、P 处理为6.46℃,不施N、P 处理为7.25℃。 植烟土壤速效钾含量变化与不植烟土壤有很大的差别,呈现∧形变化的具有峰值的土壤速效钾含量水热特征曲线,其等温线峰值对应的含水量为18%,等湿线峰值对应的温度为25℃。处于18%峰值水分时,土壤速效钾含量温度效应较高;处于25℃峰值温度时,土壤速效钾含量水分效应较高,而高含水量(22%、25%)时土壤速效钾含量温度效应较低。由水热耦合模型所得植烟土壤速效钾含量变化温度效应零值温度为25.78℃,水分效应零值土壤湿度为17.84 %,与实测值相近,证实所得植烟土壤速效钾含量