施肥是农业生产中的一个重要环节。部分作物在生产中需进行多次施肥，以烟草生产为例，需施用1次基肥和3～5次追肥[1-3]。当前，烟草农业生产中可能存在机械化程度低、用工量大的情况，因此，亟需建立一套省时省工、绿色环保的施肥技术以及研制生产与之相适应的肥料。缓控释肥料是指通过各种调控机制使养分按设定的释放规律有序释放的肥料，包括缓释肥和控释肥，其满足了烟草产业机械化生产的科技需求[4-5]。作为一种新型肥料，缓控释肥料具有减少肥料施用量与施肥次数，提高肥料利用率，同时兼具轻简化操作和适用于机械化生产的优点[6-8]。夏循峰等[9]研究表明，20世纪60年代末，中国科学院南京土壤研究所研制出中国较早的缓释肥料碳酸氢铵粒肥，20世纪80年代缓控释氮肥研发突飞猛进，20世纪90年代缓控释肥技术趋于成熟，2000年后，缓控释肥研究发展较快，相继研发出包膜控释肥、种子包衣肥、保水缓控释肥等多种缓控释肥料。本文对烟草缓控释肥料养分释放机制、在烟草生产上的应用现状、存在的问题及对策等方面进行综述，为烟草机械化生产施肥转型、化肥减施增效提供参考。
1 缓控释肥的养分释放机制
缓控释肥养分释放是以颗粒化肥为核心，利用各种包膜材料，采用物理或化学的方法给肥料打造一个微囊，包膜肥料中的养分经渗透和扩散过程转移到外界。养分的释放机制主要可分为以下两类[10]：（1）渗透机制，包膜肥料中的养分在外界浓度和膜内浓度存在差异时通过扩散释放[11]；（2）破裂机制，空气中的水蒸气进入疏水膜向膜内扩散，使包膜肥料内部压力增大，造成包衣膜膨胀或破裂，从而使膜内养分释放，二者作用机理的差异主要在于包膜材料性质的不同[12]。包膜材料能控制肥料养分按需释放，根据作物的养分需求规律供给养分，释放养分的时长由包衣原料、包衣厚度、膜孔径、膜孔密度、土壤温度、土壤湿度、土壤pH和有机物含量等因素确定。例如，土壤水分含量会影响无机包膜肥料的缓释效果，土壤温度对有机聚合物包膜肥料的释放速率影响较大。目前，相关研究围绕缓控释包膜肥料的释放原理展开，形成了具有参考价值的研究结果[13-14]。陈剑秋等[15]对烤烟包膜控释肥的养分释放速率及养分积累释放曲线进行了研究，但关于烟草控释专用钾肥的养分释放机理暂未见研究报道。
2 缓控释肥技术在烟草生产上的应用现状
根据缓控释肥产业白皮书显示，中国缓控释肥产量的年均复合增长率约25%，累计推广面积达3.5×107 hm2，缓控释肥在农业上的施用量约315万t，占复混肥施用量的5%[16]。在实际生产中，大面积推广的缓控释肥技术主要应用在水稻、玉米、大豆、蔬菜等作物上[17]。总体上看，关于缓控释肥料在烟草上的应用研究逐渐增多，但关于烟叶生产上大面积推广应用的控释烟草专用肥种类研究较少[18]。调查显示，近年来湖南烟草主产区多采用套餐制肥料配方对烟草进行施肥管理，即施用烟草专用基肥50 kg/667 m2、烟草生物有机肥30 kg/667 m2、烟草专用追肥20～30 kg/667 m2、烟草专用提苗肥5 kg/667 m2、硫酸钾25～30 kg/667 m2，氮、磷、钾肥比例以1.0∶（1.1～1.2）∶（3.2～3.5）为宜。施用的肥料一般为定向生产配购的烟草专用肥料，肥料配方中没有烟草缓控释专用肥，因此，亟需研制生产出一种一次施用能持续满足烟草生长需要的缓控释肥。此外，开展其配套应用技术研究，为烟草简化栽培提供技术依据，对于烟草专用缓控释肥的推广应用具有重要的现实意义。
2.1 对烟草生长的影响
烤烟是喜钾作物，开发专用的控释钾肥对提高烤烟品质和产量具有重要作用[19]。相关学者就缓控释肥对烟草生长的影响做了大量的试验研究，研究重点主要是缓控释肥与普通复合肥的施肥效果对比，多集中在施肥后的烟草农艺性状、干物质和矿质营养积累、经济性状、常规化学成分等方面，对烟草生理指标、肥料利用率等研究较少[19-20]。王黎等[21]研究表明，施用缓控释肥可提高烟叶成熟度、改善烟株的农艺性状和增强烟株抗病性，增加烟株的有效叶片数。刘典三等[22]研究发现，施用控释肥减少了施肥量、施肥频次，可有效促进烟株生长发育，改善烟叶内在质量。缓控释钾肥的相关研究集中在缓释氮、磷、钾复合肥上，这可能与钾元素易溶解、难以包膜成型有关，关于单一缓控释钾肥的配方、生产工艺等实用技术研究有待深入[23-24]。
2.2 对烟田生态环境的影响
3 缓控释肥在烤烟生产应用中待提升的环节
缓控释肥在烟草上的应用研究及其产业化生产取得了一些进展，但仍存在部分问题。一是生产技术有待成熟，产品功效有待增强[29]。研发的缓控释肥料种类较少，且多数产品是利用实验室模拟气候或盆栽条件进行试验验证的，缺乏田间应用验证，产品的大田生产应用效果不理想，制约了缓控释肥在烟草生产上的应用。此外，烟草缓控释肥在工业化生产环节面临较大技术与工艺难度，导致其在实际生产应用中的推广范围受到限制，推广难度明显加大[30]。二是生产原材料成本较高，导致肥料价格偏高，影响其推广应用；部分包膜材料可能对环境产生二次污染，在农业生产上的应用受到限制[7]。三是缓控释肥配套应用技术的推广力度不足，且农户对该类肥料的科学认知水平较低[31]。当前缓控释肥的实际施肥方式暂缺乏科学指导，难以充分发挥肥效，进而无法实现全面提升肥料利用效率、改善农业生态环境的预期目标。
4 缓控释肥在烤烟生产中的应用对策
基于缓控释肥在烤烟生产应用中存在的问题，可采取以下对策。一是加强应用基础研究，提高肥料功效。缓控释肥的生产技术、生产工艺较普通肥料高，可加强缓控释肥养分释放机理、烟草响应机制、环境效应等方面的研究，将包膜工艺与物理、化学和生物方法结合，研发出工艺简单且功效好的肥料[32]。二是开发新型材料，降低肥料价格。缓控释肥价格与生产原材料价格密切相关，研制和筛选新型、价格低廉的包膜材料是降低缓控释肥价格的关键[33]。三是建立相适应的施肥技术体系，加大缓控释肥技术推广力度。针对缓控释肥施用技术不成熟、农户不认可的现状，可结合无人机施肥、水肥耦合等技术，开发适合小规模生产的轻简施肥技术，同时，加大施肥技术宣传力度，对农民进行针对性的技术培训，以促进其推广应用[34]。
5 结语
在当前农业生产劳动力供给不足的背景下，推进农业生产机械化是农业生产发展的核心方向。缓控释肥具有一次施用即可满足作物关键生育期养分需求的特性，能够与机械化施肥、轻简化管理模式高度适配，因此推广应用该技术是符合农业发展趋势的重要途径。当前，缓控释肥在烟叶生产应用过程中，仍面临功效发挥不理想、产品价格偏高、实际推广难度较大等现实问题，制约其应用价值。针对上述问题，可加强烟叶专用缓控释肥的应用基础研究，提高肥料功效；研发低成本、高性能的新型包膜材料；建立与烟叶生产模式相适配的缓控释肥科学施肥技术体系，同时通过技术培训等方式加大推广力度，提升农户应用意愿。因此，将包膜技术与土壤肥料、植物营养、环境工程等学科相结合，研制并推广应用一次性施肥满足烟草整个生长期的需求且肥料利用率高的烟草缓控释肥，对于实现烤烟生产的可持续发展具有重要的现实意义。