綠肥模式下減量施氮對烤煙產量與品質的影響

趙文軍， 楊繼周， 尹梅， 陳檢鋒， 薛開政， 胡保文， 付利波，王偉， 王志遠， 楊艷鮮， 陳華*

（1.紅塔煙草（集團）有限責任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南省農業科學院農業環境資源研究所，昆明 650205）

云南是我國優質烤煙的重要產地，地屬亞熱帶高原季風氣候，煙草旺長期光溫水適中、成熟期溫度較低，煙葉屬于典型的清甜香型[1]。受優質烤煙生產所需特殊地理環境的限制，煙草種植區連作現象嚴重，加上過度依賴化肥，導致土壤肥力不平衡，烤煙品質和產量不穩定[2]。因此，如何科學施肥、培肥煙田土壤、進一步提升烤煙品質是云南煙草行業面對的主要問題之一。

綠肥在替代化肥、改善土壤理化性狀、調控土壤微生物群落結構、提升作物產量和品質等方面具有重要作用[3-5]，在我國煙草種植上也得到了較為廣泛的研究和應用，研究表明，綠肥-煙草輪作能夠有效增加土壤有機質、全氮及有效養分含量[6]，提高土壤微生物功能多樣性及土壤酶活性[7]，降低煙草根腐病和黑脛病的發生率[8],改善烤煙煙堿、糖堿比、氮堿比、鉀氯比等化學成分組成，提升烤煙產量和品質[9-10]。

光葉紫花苕子是云南地區納入煙草輪作制度中常見的豆科綠肥，能與根瘤菌共生固氮，每667 m2產2 000 kg鮮草時，可固純氮約6 kg[11]。煙草對肥料反應敏感，需嚴格控制養分。在栽培中，化肥施用量過低，嚴重影響烤煙產量與品質；過高，則會造成葉片“大、深、厚”，單葉重增加、糖堿比與感官評吸質量降低[12-13]。因此，煙草-綠肥種植制度下，為保證烤煙產量與品質，需合理調控氮肥施用量，但截至目前在種植利用光葉紫花苕子模式下氮肥的施用量尚未明確。因此，本研究在煙草-綠肥輪作制度下，研究不同施氮水平對煙草農藝性狀、烤煙產量和品質的影響，旨在為云南煙區節肥、增效、可持續生產提供科學依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于昆明市嵩明縣小街鎮云南省業科學院基地（25°21′11.21″N， 103°6′47.24″E，海拔1 910 m）開展。該地屬亞熱帶高原季風氣候，年平均降雨量987.1 mm，年平均氣溫14.2 ℃。供試土壤為紅色石灰土，土壤質地為粘壤。試驗開始前，耕層土壤（0—20 cm）基礎理化性狀為：有機質22.1 g·kg-1，全氮0.9 g·kg-1，全磷1.6 g·kg-1，全鉀9.8 g·kg-1，堿解氮76.1 mg·kg-1，有效磷30.7 mg·kg-1，速效鉀144.5 mg·kg-1，pH 7.1。

1.2 試驗設計

以烤煙品種K326為試驗材料，以光葉紫花苕子為綠肥作物。試驗于2017年10月種植綠肥開始，于2019年9月烤煙收獲后結束，連續2年定位，試驗數據為2019年烤煙收獲后測試數據。設置冬閑（F）和冬種綠肥（G）2種種植模式，在此基礎上設置不施氮肥（N0）和分別施用55%（N55）、70%（N70）、85%（N85）和100%氮肥（N100）5個氮肥水平，共計10個處理，每處理3次重復。試驗地小區面積21 m2，采用隨機區組排列，根據當地習慣進行日常管理。綠肥原位種植，并于煙草移植前20 d收獲并就地翻壓，綠肥還田生物量45 000 kg·hm-2，綠肥種植季全程不施肥，煙草季按試驗設計進行施肥。100%氮肥（N100）處理的施氮量為N 120 kg·hm-2，其他處理按比例遞減；各處理磷、鉀肥施用量均為P2O590 kg·hm-2、K2O 405 kg·hm-2。

1.3 樣品采集與測定

于2019年烤煙下部葉開始采收前1 d，每個小區選取長勢一致的3株測定株高、莖圍、有效葉數、最大葉長和最大葉寬。烤煙成熟后，分小區采用掛牌編竿烘烤，烘烤結束后實測各小區產量，同時由煙草公司收購系統技術人員按照相關標準對煙葉進行等級評定，并統計產量、均價、上等煙比例和產值等經濟性狀。對烤后煙葉分別取C3F等級煙葉2 kg進行煙葉化學成分檢測，采用電位滴定法測定氯離子含量[14]，采用連續流動法分別測定鉀、煙堿、還原糖、總糖和總氮含量[15-18]；并計算葉面積、糖堿比和氮堿比，計算公式如下。

1.4 數據分析

采用SAS 8.1軟件進行試驗數據的整理和統計分析，采用最小顯著差異（least significant difference，LSD）法進行方差分析、多重比較。

2 結果與分析

2.1 綠肥配施減量化肥對煙草農藝性狀的影響

雙因素方差分析結果（表1）表明，有無綠肥顯著影響煙草株高及有效葉數量，而氮肥的施用水平對煙草不同農藝性狀影響不同。在N55、N70、N85處理下，冬種綠肥較冬閑顯著提高了煙草的有效葉數，其中N85處理還顯著提高了煙草株高，較冬閑模式株高增加7%；N55、N70處理煙草的有效葉數較冬閑模式分別增加15%、13%。施氮水平對煙草農藝性狀的影響存在差異，其中，隨著施氮水平的提高，煙草的株高、有效葉數呈上升趨勢，在N85處理下煙草的有效葉數量與株高達最大值；而施氮水平對煙草的最大葉面積與莖圍影響較小。

表1 不同處理下煙草的農藝性狀Table 1 Agronomic traits of flue-cured tobacco under different treatments

2.2 綠肥配施減量化肥對烤煙產量、產值的影響

雙因素方差分析結果（表2）表明，有無綠肥、氮肥水平及二者的交互作用均顯著影響烤煙產量、上等煙比例、烤煙均價及烤煙產值。由表2可知，相比冬閑，冬種綠肥顯著增加了烤煙產值、烤煙均價、中上等煙比例、上等煙比例和烤煙產量；施用氮肥著提高了烤煙產量和產值，其中N100處理烤煙的產量最高，較N0處理增加38.5%；N70和N100處理烤煙的產值最高，分別較N0處理增加48.2%和38.7%。此外，氮肥減施（施肥量占常規用量的55%～85%）處理烤煙的上等煙比例、中上等煙比例以及烤煙均價均處于較高水平，表明氮肥適量減施有利于提高烤煙品質。冬種綠肥模式下，以N70%處理的中上等煙比例、烤煙均價以及烤煙產值最高，較常規施肥處理（冬閑100%化肥處理）分別增加18.3%、14.9%和11.2%。綜上可知，本試驗條件下，冬種綠肥配合施用70%氮肥能實現烤煙產值最大化。

表2 不同處理下烤煙的產量、產值Table 2 Yield and output value of flue-cured tobacco under different treatments

2.3 綠肥配施減量化肥對烤煙品質的影響

雙因素方差分析（表3）表明，有無綠肥顯著影響烤煙化學成分中的煙堿含量、糖堿比和氮堿比；氮肥水平顯著影響烤煙中總糖、還原糖、煙堿、總氮、氯含量、糖堿比、氮堿比和鉀氯比；兩者的交互作用顯著影響總糖、還原糖、鉀含量、氮堿比和鉀氯比。由表3可知，烤煙化學成分中以N55和N70處理的總糖、還原糖含量最高；N100處理的煙堿、總氮含量最高；N70處理的總氯含量最低。2種種植模式下，烤煙的煙堿和總氮含量均隨著氮肥施用量的增加呈上升趨勢，而糖堿比則反之。在相同施氮水平下，冬種綠肥較冬閑顯著提升了烤煙的總氮、煙堿含量，表明種植綠肥對烤煙特定化學品質具有一定的改善作用。綜上表明，冬種綠肥并適當降低氮肥投入能夠有效改善烤煙的化學品質，其中施用70%氮肥時烤煙的化學品質整體表現最優。

比Potassium /氯鉀chlorine比Reduced sugar/糖兩total sugar比Nitrogen/堿氮alkaloid nder different treatments比Sugar/alkaloid堿糖量含分成acco u學氯Chlorideion/%化要主cured tob的煙鉀Total總烤potassium/%下理處同不總3ponent contents of flue-表hemical com氮Total nitrogen/%Table 3 C 煙堿Alkaloid/%Reduced原糖sugar/%還總糖Total sugar/%理Treatm ent處植種模式Plant pattern 5.85±0.41 bα 7.63±0.12 abα 0.68±0.08 aα 0.73±0.03 aα 0.93±0.03 aα 0.86±0.04 aα 3.46 aβ 17.00±2.55 abα 15.33±0.24±0.02 abα 0.21±0.04 bcα 1.30±0.02 cα 1.48±0.15 cα 1.07±0.02 dα 1.48±0.07 cα 1.34±0.05 cα 1.70±0.09 bα 0.61 cβ 11.90±0.43 aα 21.21±2.29 aα 26.77±1.40 abβ 23.96±N0N55 0.99 aα 11.45±0.68±0.05 aα 0.91±0.06 aα 0.11 bcβ 12.64±0.16±0.02 dα 1.87±0.05 abα 1.49±0.13 cβ 2.39±0.12 abα 2.56 aα 20.49±2.94 aα 27.00±N70 G 8.56±1.08 abα 0.69±0.05 aα 0.89±0.02 aα 8.61±0.74 cα 0.27±0.03 aα 1.78±0.03 abα 1.96±0.09 bβ 2.55±0.14 aα 0.22 bα 14.69±1.71 cα 18.51±N85 0.76 aα 11.23±0.69±0.06 aα 0.83±0.06 aα 8.05±0.88 cα 0.17±0.01 cdα 1.90±0.05 aα 2.20±0.04 aα 2.84±0.23 aα 1.95 bcα 13.69±1.61 bcα 22.04±N100 6.01±1.35 bα 7.69±0.53 abα 0.64±0.04 aα 0.76±0.03 aα 0.92±0.02 aα 0.90±0.05 aα 1.79 aα 23.07±1.08 bα 15.77±0.22±0.03 aα 0.18±0.01 aα 1.31±0.19 cα 1.59±0.08 bcα 1.25±0.05 cdα 1.45±0.13 cα 1.17±0.03 dβ 1.64±0.05 cdα 1.24 abcα 17.21±1.67 abβ 18.15±1.05 bβ 17.52±0.68 aα 28.91±N0N55 1.00 aα 11.41±0.69±0.07 aα 0.84±0.05 aα 0.47 bα 15.18±0.17±0.06 aα 1.82±0.06 abα 2.17±0.09 abα 1.78±0.06 cβ 2.34 aα 18.63±2.25 aα 30.24±N70 F 7.62±0.61 abα 0.75±0.10 aα 0.87±0.04 aα 9.93±1.41 cα 0.23±0.03 aα 1.95±0.04 aα 2.28±0.14 abα 2.26±0.11 bα 0.60 cα 13.78±1.18 bα 21.39±N85 0.83 aα 11.20±0.68±0.08 aα 0.84±0.01 aα 9.44±0.95 cα 0.19±0.07 aα 1.83±0.09 abα 2.33±0.18 aα 2.61±0.05 aα 2.85 bcα 15.10±4.43 bα 20.09±N100 P＜0.13 5.09*2.98*0.05和P＜abet indicate示alph別在表reek 0.17 1.65 0.61**分；*和著顯異48.55**50.59**24.41**差平0.05 level； different G P＜levels， respectively.0.05水在0.01 1.43 6.61*9.99**理間d P＜e nitrogen level at P＜an 處肥0.05不氮同下0.78 0.75 6.37*式模植種同相icate significant at P＜ical fertilizer treatments of sam 3.23示1.33 4.22*表母d ** ind chem an字文同英；不manure and 0.05 level； *0.44著4.36*0.50顯異at P＜平0.05水差e plant pattern 9.07*P＜在19.05**2.29ifferences between green理處間肥化與0.08 16.82**5.59*肥綠下n indicate significant d平水氮e colum施同0.00 16.89**10.15**相示表母字etween different nitrogen treatments under the sam臘nglish letters in sam希同。FGFN FG×N 不著列顯：同平Different E注0.01水Note：significant differences b

3 討論

煙草需肥量較大，尤其對氮肥的需求量較高，然而煙草碳氮代謝的協調與否直接關系到煙草本身的生長發育[19]。本研究結果表明，冬種綠肥較冬閑處理顯著提升煙草株高及有效葉數；氮肥施用水平對煙草的農藝性狀影響較小，與儲劉專等[20]和鄒正[21]研究結果一致。煙草農藝性狀可反映烤煙的產量情況[22]，在N55和N70施氮水平下，種植綠肥使煙草的有效葉數分別增加15%及13%；在N85施氮水平下，種植綠肥使煙草株高提升7%。種植綠肥模式下，N70處理烤煙的產值最高，較N0處理增加48.2%。可見，綠肥配合氮肥減量可通過協調煙草生長，提高烤煙產值。郭云周等[23]在云南紅壤旱地通過2年的定位試驗證實，綠肥納入煙草種植體系可顯著提高烤煙產量、產值，且產值增幅超過產量增幅。本研究表明，在相同施氮水平下，種植綠肥顯著提高了烤煙的經濟性狀，其中N70處理煙草的上等煙比例、烤煙均價和烤煙產值最高，較常規施肥處理（冬閑100%化肥處理）分別增加18.3%、14.9%和11.2%。這可能由于冬種綠肥配合適量氮肥施用，一方面優化了煙草碳氮代謝，促進了煙草生長發育[24]；另一方面綠肥改善了土壤環境，可持續供應煙草養分[25-26]，有利于提升煙葉經濟性狀。

煙草是特殊葉用作物，優質比高產更受關注[27]，烤煙化學成分可以作為鑒定烤煙品質的重要指標[28]。通常認為，烤煙質量的優劣與烤煙中總糖、煙堿等成分含量有關。在本試驗條件下，烤煙總糖含量為20.0%～28.6%，還原糖含量為14.2%～19.7%，煙堿含量為1.1%～3.2%，達到優質煙葉標準[29]。研究表明，種植烤煙的土壤通過種植翻壓綠肥后，烤煙中總氮、總糖、煙堿的含量更加協調[30-31]。本研究結果表明，N55和N70處理對烤煙化學成分影響較大，其中烤煙總糖、還原糖含量最高，冬閑與冬種綠肥2種種植模式下烤煙的煙堿、總氮含量均隨著氮肥施用量增加呈上升趨勢，且綠肥模式均優于冬閑模式，表明冬種綠肥有利于提高烤煙化學品質。羅貞寶[32]、劉霞[33]和郭飛[34]研究發現，翻壓綠肥能顯著提升烤煙的總糖含量，降低煙堿含量，協調氯、鉀等營養元素的平衡，使烤煙的營養成分更趨于協調。王允白等[35]研究表明，新鮮綠肥在分解過程中除釋放養分外還可產生多種激素，這些激素一方面促進煙草代謝，另一方面有利于糖分和芳香物的累積，從而提高烤煙品質。煙堿是烤煙中重要的化學成分，含量過高使人有腔刺不悅的感覺，但過低又會造成吸味淡薄而不過癮。豆科綠肥生長期間根系的分泌物質能夠活化土壤中的難溶性養分[36]，有利于煙草根系前期發育，促進煙堿合成，而到生長后期為保證營養物質向生長中心轉移，根系煙堿合成得到抑制。研究表明，煙草對氮肥非常敏感，生產中氮肥用量少不利于提高烤煙產量，施用量過多又會使煙草碳氮代謝失衡，降低烤煙品質[37]。本研究也證實，冬種綠肥并適當降低氮肥投入能夠有效改善烤煙的化學品質，其中冬種綠肥配施70%氮肥時烤煙的化學品質整體表現最優，可作為煙區提高煙草種植效益與可持續發展的有效手段。

綠肥與煙草輪作體系下，冬種綠肥配施減量化肥可顯著提升烤煙經濟性狀指標，提高煙區種植效益。種植綠肥可顯著提升煙草農藝性狀，尤其提高煙草株高和有效葉數，從而促進了烤煙產值最大化。因此，冬種光葉紫花苕子配施氮肥的施肥方式可作為保障烤煙優產優質與可持續發展的良好田間管理模式。