翻壓綠肥對黑龍江煙草田間生長狀態的影響

王昊 賀國強 王樹聲 劉茜 姚遠 牛昊

摘要：為探討翻壓綠肥對黑龍江煙草田間生長狀態的影響，研究4種綠肥翻壓后對煙草農藝性狀、光合作用、根系生長發育、葉片SPAD值的影響。結果表明，翻壓綠肥草木樨和紫花苜蓿可以促進煙葉生長;翻壓紫花苜蓿、小麥和草木樨可顯著促進煙葉田間光合作用;翻壓綠肥紫花苜蓿、草木樨和小麥處理對增加煙株根系長度、直徑、體積和側根數有顯著影響;翻壓綠肥對煙草中下部葉片SPAD值有顯著影響，對上部葉片無明顯影響;紫花苜蓿、小麥和草木樨處理可顯著降低葉片中葉綠素含量，促進煙葉成熟落黃，改善煙株田間成熟度。總的來看，在黑龍江煙區進行翻壓草木樨和小麥可以改善煙草田間生長狀態。

關鍵詞：翻壓綠肥;煙草;農藝性狀;光合作用;根系;紫花苜蓿;草木樨;黑麥草;小麥

中圖分類號：S572.06?文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）04-0099-06

收稿日期：2019-01-04

基金項目：中國煙草總公司黑龍江省公司科技項目（編號：HN201603、20182300002700081）。

作者簡介：王?昊（1987—），男，黑龍江青岡人，助理農藝師，主要從事煙草栽培生理與調制技術研究。Tel：（0451）82801992;E-mail：hljycwanghao@163.com。

通信作者：賀國強，碩士，高級農藝師，主要從事煙草栽培生理方向研究，E-mail：erwine_34@163.com;王樹聲，博士，研究員，主要從事煙草栽培生理方向研究，E-mail：wss620128@126.com。

黑龍江煙區是我國最北端的煙區，屬木香-蜜甜香型區，煙草種植時間久遠，煙農化肥施用比例不協調，肥料利用率降低[1]，加之長期“重用輕養”[2]，造成煙草田間生長前期遲緩，后期過盛，煙葉不易進行烘烤，這樣不僅不利于煙葉烤后品質特色的彰顯，也給產區帶來了不必要的經濟損失[3-4]。近年來，翻壓綠肥改善作物及煙草田間長勢的報道很多[5-9]。張春研究表明，翻壓紫云英、草木樨等綠肥可使小麥在孕穗期、揚花期和灌漿期葉片SPAD值提高，且灌漿期旗葉葉面積增加[10]。呂玉虎等研究表明，稻田翻壓綠肥紫云英，水稻增產效果明顯[11]。田明慧等研究表明，玉米地翻壓綠肥可改善玉米田間長勢，玉米穗直徑增加[12]。游璐等研究表明，翻壓綠肥籽粒莧可顯著提高油茶樹的樹高和冠幅[13]。李銀平等研究表明，棉田翻壓綠肥草木樨，棉花籽棉產量增加[14]。同時在南方煙區，曹衛東等研究表明，翻壓綠肥能促進葉片開片，利于煙株生長發育[15]。閆洪洋等研究表明，翻壓綠肥黑麥草可使煙株在生長速度和產量等方面表現優異[16]。李正研究表明，一定范圍內綠肥翻壓量越多越有利于煙株田間生長[17]。已有研究表明，通過翻壓綠肥可以改善作物和煙草的田間長勢，但是在黑龍江地區卻未見報道，又由于黑龍江自然生態條件有別于其他地區，因此有必要開展綠肥翻壓改善煙草田間生長的研究，探索可以改善黑龍江煙草生長的綠肥品種，為其煙葉生產提供新的發展方向。

1?材料與方法

1.1?試驗材料及設計

2015—2017年在黑龍江省煙草科學研究所牡丹江試驗基地（寧安）開展試驗。該地區屬于高緯度大陸性季風氣候，氣溫冷涼，雨熱同期。全年日平均氣溫6.1 ℃，無霜期140 d，年降水量580 mm，日照時間2 400 h。土壤有機質含量為2.31%，氮含量為89.55 mg/kg，磷含量為21.587 mg/kg，鉀含量為165.453 mg/kg，土壤pH值為7.2。

試驗共設5個處理：Y1為烤煙與黑麥草套種（黑麥草播種量37.5 kg/hm2）;Y2為烤煙與草木樨（一年生）套種（草木樨套種量37.5 kg/hm2）;Y3為烤煙與紫花苜蓿套種（紫花苜蓿播種量37.5 kg/hm2）;Y4為烤煙與小麥套種（小麥播種量525 kg/hm2;CK為僅正常種植烤煙。

2015年5月10日進行烤煙移栽，品種為龍江911，行距1.10 m，株距0.50 m，小區面積為59.40 m2，密度為18 180株/hm2。采取隨機區組設計，每個處理重復3次。各項操作按照《黑龍江省煙葉標準化生產體系》進行。2016年烤煙種植情況同2015年，并于當年7月22日進行綠肥套種，于當年10月進行綠肥全株機械粉碎翻壓還田。2017年5月10日進行烤煙移栽，使用人工在2016年原有種植煙位置定位種植煙草，并對煙草田間生長相關數據進行測定。

1.2?測定項目與方法

1.2.1?煙株主要農藝性狀的調查

依照YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》，在2017年生產季節選擇下部煙葉采收前（8月4日）、中部葉采收前（8月18日）和上部葉采收前（9月9日）3個時間點進行測定，每個處理小區隨機選取有代表性且長勢一致煙株10株，測定上、中、下3個部位葉片長度和寬度。

1.2.2?煙株葉片光合作用的測定

2017年6月，在煙葉進入旺長期時，選擇煙株的中部葉（從上往下數第9張葉片）利用CID公司CI-340便攜式光合測定儀進行測定，測定時保證有效光合輻射值在1 500～2 200 μmol/（m2·s）以內。選取有代表性煙株10株測定胞間CO2濃度、氣孔導度和凈光合速率，并計算水分利用率。

1.2.3?煙株根系生長發育的測定

2017年5月10日煙株移栽后，在每1根煙壟上隨機選取3處煙株，將透明微根管（L：50 cm，Φ：7 cm）埋于距煙莖右側15 cm處，透明微根管距地面深埋45 cm，保持管體與地面垂直。測定工作于7月17日采收烘烤前（現蕾期）進行，利用CI-600根系形態結構分析儀對煙株根系生長進行掃描，再使用根系圖像分析系統（WinRhizo2012b）對圖像進行分析處理，計算出煙株根系的長度、體積、表面積和煙株側根數量。

1.2.4?煙株葉片SPAD值的測定

在2017年采收工作開始后，分別選取煙株下部葉、中部葉和上部葉3個部位煙葉，用SPAD-502 Plus測量煙株葉片的SPAD值，每處理選有代表性的煙株30株測量煙株葉片從葉尖計算2/3處的SPAD值。

1.3?統計分析

采用Microsoft Excel 2007軟件對試驗數據進行初步整理，并計算出各處理平均值和標準差，采用SPSS 19.0統計軟件進行單因素的方差分析（P<0.05）。

2?結果與分析

2.1?翻壓綠肥對煙葉田間生長的影響

如圖1和圖2所示，在下部葉采收時，不同綠肥對煙葉長度和寬度的影響存在差異，但均與對照差異不顯著。其中，葉長方面，Y2、Y1、Y4分別比CK處理減少1.96%、7.71%、8.70%;葉寬方面，Y1比CK減少6.77%。

在中部葉片采收時，不同綠肥對煙葉長度的影響差異不顯著，但葉寬間差異顯著。在葉寬方面，依次為Y3>Y2>CK>Y1>Y4，其中Y3和Y4間差異顯著，Y4、Y1、CK和Y2間差異不顯著，Y1、CK、Y2和Y3間差異不顯著，Y3和Y2分別比CK增加8.68%和5.22%，而Y1和Y4分別比CK降低1.37%和4.38%。

在上部葉片采收時，不同綠肥對煙葉的長度和寬度都有影響。在葉長方面，Y1與其他處理存在顯著差異，Y1比CK減少5.00%，其他處理依次比CK增加2.41%、1.62%和0.30%。在葉寬方面，Y1和Y2間差異顯著，Y1與Y3、Y4、CK間差異不顯著，Y2和Y3分別比CK增加14.78%和10.31%，Y4和Y1分別比CK減少0.42%和4.33%。

2.2?綠肥對煙株葉片光合作用的影響

如圖3所示，在葉片氣孔導度方面，各處理差異顯著，其中Y4與Y2、Y3和CK間存在顯著差異，Y3與Y1、CK間也存在顯著差異，但Y2、Y1和CK間差異不顯著。Y4、Y3、Y2、Y1處理分別比CK提高110.54%、39.97%、23.88%、8.26%。

如圖4所示，在胞間CO2濃度上，各處理間差異不顯著，其數值大小依次為Y2>Y4>Y3>CK>Y1。其中Y2和Y4的數值較高，分別比CK提高18.17%和13.73%，Y3和CK差別不大，Y1比CK下降7.12%。

如圖5所示，在凈光合速率方面，各處理間差異顯著。其中Y4與Y1、CK差異顯著，Y2與CK差異顯著，Y4、Y2、Y3在提高凈光合速率方面較CK差異顯著，分別比CK提高87.61%、84.07%、65.62%，Y1與CK差異不顯著，僅提高22.87%。

如圖6所示，在蒸騰速率方面，CK與Y1間差異不顯著，CK與其他處理存在顯著差異，其數值由高到低依次為Y4>Y3>Y2>Y1>CK，各處理分別比CK增加40.34%、35.06%、31.11%、19.05%。

如圖7所示，在葉片水分利用率方面，各處理間差異不顯著。其數值由高到低依次為Y2>Y4>Y3>Y1>CK，各處理分別較CK提高36.78%、31.90%、20.40%、2.30%，其中Y2處理的水分利用率最高。

2.3?綠肥對煙株根系形態結構的影響

如圖8所示，在煙株現蕾期根系長度方面，4種綠肥處理的煙株根系長度均高于CK，其中Y1與CK間差異不顯著，其他3種綠肥均較CK差異顯著，Y2、Y3、Y4分別比CK增加68.93%、65.34%、38.06%，Y2較Y3提高2.17%，Y3較Y4提高19.76%，Y4較Y1提高34.43%。

如圖9所示，在煙株現蕾期根系表面積方面，4種綠肥處理的根系表面積均較CK處理差異顯著，其數值由高到低依次為Y2>Y3>Y1>Y4>CK。4種綠肥處理的根系表面積分別較CK提高135.83%、88.76%、72.98%、38.44%，Y2較Y3提高24.93%，Y3較Y1提高9.13%，Y1較Y4提高24.95%。

如圖10所示，在煙株現蕾期根系平均直徑方面，4種綠肥處理的根系平均直徑均高于CK處理，其數值由高到低依次為Y4>Y3>Y2>Y1>CK。其中Y4與Y3差異不顯著，CK、Y1和Y2間差異不顯著，Y2和Y3間差異顯著，Y1和CK差別很小。Y4、Y3、Y2處理根系平均直徑依次較CK處理增加111.10%、102.67%、60.77%，Y4較Y3提高4.16%，Y3較Y2提高26.06%，Y2較Y1提高58.57%。

如圖11所示，在煙株現蕾期根系體積方面，4種綠肥處理的根系體積均大于CK，其中Y2與Y3差異不顯著，Y1與Y4差異不顯著，但Y1與Y3、Y4與CK間差異顯著。Y1、Y2、Y3、Y4處理依次較CK增加70.90%、194.11%、167.88%、59.04%。Y2較Y3提高3.60%，Y3較Y4提高68.43%。

如圖12所示，在煙株現蕾期根系側根數量方面，4種綠肥處理的側根數量均高于CK，其中Y2、Y3、Y4與Y1、CK差異顯著，而Y1與CK差異不著，Y1較CK僅增加28.65%。Y2、Y3、Y4處理依次較CK增加87.63%、81.12%、60.42%。

2.4?綠肥對煙株葉片SPAD值的影響

如圖13所示，在下部葉采收時，4種綠肥處理均可降低煙葉SPAD植，煙葉褪綠變黃明顯，其數值由高到低依次是CK>Y1>Y2>Y4>Y3。其中Y3和Y4、Y4和Y2間差異不顯著，Y2和Y1、CK和Y1間差異不顯著。CK處理較Y1、Y2、Y4、Y3處理分別高出2.96%、10.45%、17.15%、22.76%，Y3較Y4降低6.80%，Y4較Y2降低8.08%，Y2較Y1降低7.15%。

在中部葉成熟采收時，除Y1處理外其他3種綠肥SPAD值均較低，田間成熟變黃特征明顯，各處理數值由高到低依次為Y1>CK>Y3>Y4>Y2。其中CK與Y2差異顯著，Y2、Y4、Y3的數值較低，且其差異不顯著，分別較CK降低15.03%、11.63%、10.89%;Y2較Y3降低4.66%，Y3較CK降低10.89%，Y3與Y4、CK與Y1間差距不大。

在上部葉一次性采收時，4種綠肥處理的上部葉片SPAD值差異不顯著，各處理數值由高到低依次為Y2>Y1>CK>Y3>Y4。其中Y2與Y1分別比CK增加4.28%和1.59%，Y3與Y4分別比CK降低4.30%和5.99%。

3?討論與結論

在綠肥改善烤煙田間生長方面，江智敏等研究表明，翻壓綠肥能改善煙草農藝性狀，但株高影響不顯著[4]。崔學林的研究表明，翻壓綠肥可使煙株在打頂期葉面積指數提高6.71%[18]。曹海蓮研究表明，翻壓綠肥對烤煙的株高、有效葉數、葉長和葉寬都有一定的影響，但禾本科綠肥在株高方面影響不顯著，在葉寬方面豆科綠肥效果顯著[19]。本研究表明，豆科綠肥草木樨和紫花苜蓿在改善烤煙葉農藝性狀的結果與之略有差異。這主要是由于已有研究的禾本科綠肥的根系多，會與煙株爭奪養料，影響煙株生長。而本研究是在煙株進入7月以后套種綠肥，此時煙株已經進入成熟階段，不再過多吸收養分，因此與前人研究略有差異，但在增加葉面指數方面表現一致。

光合作用是植物生長、品質和產量形成的重要基礎。孟玉山等研究表明，翻壓綠肥油菜和黑麥草均可使煙葉氣孔導度增加，但黑麥草處理的蒸騰速率有所降低[20]。本研究表明，紫花苜蓿、黑麥草和草木樨翻壓可以增加煙葉田間光合作用，結果與之基本一致，僅在黑麥草處理上有一些差異。這可能是由于黑龍江特殊的氣候因素導致黑麥草腐解程度不同，或者是黑麥草的播種量不一致造成的。但總的來看，翻壓腐解綠肥可提高煙株對營養物質的吸收能力，使其生理活性增強，凈光合速率提高，胞間CO2擴散阻力減少，氣孔導度增加，蒸騰速率和水分利用率也隨之增加，這表明通過翻壓綠肥可增加煙株光合作用強度。

煙株根系是其吸收水分和營養物質的主要器官，煙株根系生長和分布情況在一定程度上決定煙株吸收水分和營養物質的能力，并最終影響煙葉品質特征。霍昭光等研究表明，煙株根系養分足量供應，可以使煙株根系體積提高1.11倍，表面積增加1.25倍[21]。本研究表明，紫花苜蓿、草木犀和黑麥草均可促進煙株根系生長發育、增大根系體積和表面積、增加煙株側根數，結果與之一致。由此說明，通過翻壓綠肥可促進煙株根系吸收養分，促進其發育，增加煙株根系的數量和體積，從而可增加煙株吸收營養物質的能力。

在通過測定葉片SPAD值掌握烤煙葉片成熟度方面，羅華元等研究表明，隨著綠肥翻壓量的增加，葉片SPAD值呈現下降趨勢，這說明煙株田間葉片的葉綠素含量降低，成熟落黃效果好[22]。曾建敏等研究認為，測定烤煙SPAD值的最佳部位為中部葉[23]。但李佛琳等研究表明，上部葉為最佳位置[24]。陳蕾等研究表明，煙田翻壓箭舌豌豆處理的SPAD值要顯著高于黑麥草處理，說明翻壓黑麥草更有利于煙株成熟落黃，而豆科綠肥由于含氮量高不利于煙株成熟落黃[25]。而本研究表明，在下部葉和中部葉采收時，SPAD種植可以反映煙葉成熟情況，具體為紫花苜蓿、小麥和草木樨處理有利于下部葉和中部葉褪綠變黃。但在上部葉方面，由于黑龍江煙葉為了避免9月“白露”后煙葉無法進行烘烤，所以在上部葉尚未成熟前就不得不全部采收，因此上部葉SPAD不能反映上部葉成熟情況。

綜上所述，在黑龍江煙區進行翻壓綠肥草木樨和小麥可以改善煙葉田間生長狀態，促進煙葉光合作用，增加煙株根系長度、體積和側根數，促進葉片成熟落黃。

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