油菜还田对烟株生长和烟叶品质的影响

张润明，周 强，王育军

（1.甘肃烟草工业有限责任公司兰州卷烟厂，甘肃兰州 730050；2.甘肃烟草工业有限责任公司技术研发中心，甘肃兰州 730050）

农作物秸秆是一种可再生资源，秸秆还田既可以提高对农业资源的利用率，又可以降低对环境的污染，并具有培肥地力、提高农作物品质的效果[1-6]。罗平县坐落在滇、桂、黔三省结合处，处在世界上烤烟种植的黄金走廊和云南省黄金走廊生态烟叶产区内，生态条件得天独厚，是最适宜生长优质烤烟的的区域之一[7-8]。全县的总耕地面积为10.1×104hm2，常年烤烟种植面积在6.0×103hm2左右，每年烟叶产量在40万担左右，是我国清香型烤烟的典范[9]。同时，罗平县烤烟的种植制度以油菜-烤烟-油菜轮作体系为主。罗平县种植烤烟的历史悠久，在云南省甚至全国范围内较早推广秸秆还田等绿肥措施。农作物秸秆还田后有机肥增量，而并没有减少无机化肥的施用，导致烟田土壤肥力过剩，烟叶生产中出现烟叶肥大难烤等问题[10-12]。因此，本研究拟在罗平县烟区内进行油菜还田对烟株生长和烟叶品质的影响研究，旨在明确烤烟-油菜轮作体系下油菜还田对烤烟种植的影响，以充分利用作物资源，促进罗平县烟草农业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验区域简况

农田试验于2015年3～8月在云南省曲靖市罗平县九龙镇关塘村（24°58′N，104°20′E）进行，该试验地海拔为1 189 m，属于典型南亚热带气候和高原季风气候，年平均气温15℃，年平均降雨量1 748.4mm，年均日照时数1 900h，无霜期260d。油菜-烤烟-油菜轮作体系是主要的种植制度，土壤类型为黄壤，耕作层的土壤理化性状见表1。

1.2 供试材料

供试品种为当地主栽烤烟品种K326。

1.3 试验设计

试验按照油菜不同部位共设置4个处理：（1）对照（CK），在油菜收割后烤烟移栽前，拔除田间的油菜残茬、清理油菜秸秆并去掉田间表层土以清除残留的自然凋落物；（2）油菜自然凋落物（T1），在油菜收割后烤烟移栽前，拔除田间的油菜残茬并清理油菜秸秆；（3）油菜自然凋落物+秸秆（T2），在油菜收割后烤烟移栽前，拔除田间的油菜残茬；（4）油菜自然凋落物+秸秆+残茬（T3）。每个处理3次重复，共12个小区，随机区组排列，行株距统一为1.2×0.6m，每个小区种植80棵烟株。施氮量按当地烤烟高产亩施5kg设计，N∶P2O5∶K2O=1∶2∶3，运筹为基追比7∶3（氮肥），除复合肥外的磷钾肥作基肥一次性施入，追肥在烤烟移栽后25d进行，肥料种类为烟草专用复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶5∶25），过磷酸钙（P2O5%=16%）和硫酸钾（K2O%=50%），当烟田50%第一朵中心花开放时，实行一次性打顶，烟株留20片有效叶，其他栽培和管理措施均按照当地优质烟叶生产方案进行。

1.4 测定项目和方法

田间试验于2015年3月30日开始移栽到2015年8月10日烤烟顶叶采收结束，每个试验小区选择5株具有代表性的烟株，记载各处理的关键生育期，烟叶成熟后分小区进行采烤，将烤后烟叶按小区进行分级，按照2015年云南省曲靖市烟叶收购价格进行产值量统计，并计算均价、中上等烟比例和上等烟比例。

每个小区选取烤后B2F、C3F和X2F等级烟叶各2.0kg，统一进行理化检测。测定项目包括物理性状：叶长、叶宽、开片度、单叶重、含梗率、叶片厚度、含水率和常规化学成分含量：总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯、淀粉，测定方法参照王育军等[13-15]的研究。

1.5 数据处理与分析

采用SPSS 20.0进行相应数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 油菜还田对烟株大田生育期的影响

由表2可知，T1较CK处理同时进入团棵期、现蕾期和打顶期，推迟1d进入脚叶、腰叶和顶叶采烤期，生育期延长1d，说明油菜自然凋落物不利于烟株后期成熟采烤，油菜自然凋落物进入烟田后生育期延长1d。T2较T1处理提前1d进入团棵期、现蕾期和打顶期，推迟2d进入脚叶采烤期、推迟4d进入腰叶和顶叶采烤期，生育期延长4d，说明油菜秸秆可以促进烟株前、中期的生长，不利于后期成熟采烤，油菜秸秆进入烟田后整个大田生育期延长4d。T3较T2处理提前1d进入团棵期、现蕾期和打顶期，推迟1d进入脚叶、腰叶和顶叶采烤期，生育期不变，说明油菜残茬可以促进烟株前、中期的生长，不利于后期成熟采烤。

表2 各处理生育期统计

2.2 油菜还田对烤烟经济性状的影响

由表3可知，T1较CK处理产量变化不大，但上等烟比例、中上等烟比例、均价和产值均有较大提高，说明油菜自然凋落物有助于烟叶上等烟比例、中上等烟比例、均价和产值的提高。T2较T1处理产量、产值、均价、上等烟比例和中上等烟比例均有一定幅度的提高，说明油菜秸秆进入烟田后可以一定程度的提高烟叶产值量。T3较T2处理产量、产值、均价、上等烟比例和中上等烟比例均有一定幅度的降低，油菜残茬进入烟田后不利于烟叶产值量的提高。

2.4 油菜还田对烤后C3F等级烟叶化学成分含量的影响

由各处理烤后C3F等级烟叶化学成分含量统计情况（见表4）可知，油菜还田对烤后C3F等级烟叶化学成分除氯含量外其余指标均影响达显著水平。具体来看，T1处理的还原糖和钾含量显著高于CK处理，烟碱含量显著低于CK处理，说明油菜自然凋落物有助于提高烟叶还原糖和钾含量并降低烟叶烟碱含量。T2处理的总氮、烟碱和钾含量显著高于T1处理、总糖和淀粉含量显著低于T1处理，说明油菜秸秆进入烟田后可以提高烟叶的总氮，烟碱和钾含量并降低烟叶的总氮和淀粉含量。T3处理烟碱和淀粉含量显著高于T2处理，其他指标差异不显著，说明油菜残茬进入烟田后促进了烟叶烟碱和淀粉含量的提高。

表3 烤烟经济性状统计

表4 初烤烟叶化学成分含量统计（C3F）

2.5 油菜还田对烤后C3F等级烟叶化学成分可用性的影响

将烟叶化学成分指标中的还原糖、总糖、烟碱、总氮、钾和氯含量以及烟叶的糖碱比、氮碱比和钾氯比作为评价罗平县初烤烟叶化学成分可用性的因子。

采用隶属度函数模型计算各样品指标的隶属度值，将样品各化学成分指标的数据转成无量纲差异。常用于综合评价的隶属函数类型主要有S型、反S型和抛物线型3种，烟叶还原糖、总糖、烟碱和氯含量以及氮碱比和糖碱比的隶属函数类型为抛物线型，烟叶钾氯比和钾含量的隶属函数类型为S型，函数表达式分别为（1）和（2）。

抛物线型：

S型：

公式中x为化学成分指标的测量值，x4和x1为上、下临界值，x3和x2为上、下限最优值。根据以往研究确定烟叶化学成分的隶属函数类型及阈值（表5）。

将各烟叶样品化学指标的测量值代入公式（1）和（2）求出隶属度值，并进行主成分分析求出各样品指标的权重。由表5可知，烟叶烟碱的权重最大，为0.128 5，钾含量的权重最小，为0.051 6。

按CCUI值 ≤0.6、0.60～0.75、0.75～0.9和≥0.9将烟叶可用性分为Ⅰ级（好）、Ⅱ级（较好）、Ⅲ级（中等）和Ⅳ级（稍差）4个等级。由烟叶可用性分析结果（表6）可知，各处理烟叶化学成分的可用性大多集中在“Ⅰ级（好）”和“Ⅱ级（较好）”范围内。其中T2处理的可用性最好，CCUI值平均为0.713 4，处在Ⅲ级（中等）范围内，变异系数17.24%，变异情况中等。对烟叶化学成分可用性指数进行方差分析可知，可用性指数在不同处理间的差异达到显著（P＜0.05）水平，其中T2处理的可用性指数显著高于T1处理，T1处理显著高于T3和CK处理，烟叶化学成分的可用性指数在各处理中由大到小分别为：T2>T1>CK>T3。T1处理的可用性显著高于CK处理，且可用性指数在Ⅰ级（好）和Ⅱ级（较好）的比例比CK处理分别增加2.95%和3.03%，Ⅲ级（中等）的比例降低7.01%。说明油菜的自然凋落物有助于提高烟叶化学成分的可用性。T2处理的可用性指数显著高于T1处理，且可用性指数在Ⅰ级（好）和Ⅱ级（较好）的比例比T1处理分别增加2.02%和0.98%，Ⅲ级（中等）和Ⅳ级（稍差）的比例分别降低1.99%和1.01%，说明油菜秸秆进入烟田后可以提高烟叶化学成分的可用性。T3处理的可用性指数显著低于T2处理，且可用性指数在Ⅰ级（好）和Ⅱ级（较好）的比例比T2处理分别降低6.96%和7%，Ⅲ级（中等）和Ⅳ级（稍差）的比例分别增加6.99%和6.97%，说明油菜残茬进入烟田后显著降低了烟叶的化学成分可用性。

表5 烟叶化学成分指标的隶属函数类型和权重值

表6 烟叶化学成分可用性评价

3 结论与讨论

（1）自然凋落物进入烟田可以延长生育期1d，提高烤后烟叶叶长、叶宽、含梗率、含水率、还原糖、钾含量，降低烟叶单叶重、叶片厚度和烟碱含量，显著提高烟叶化学成分含量可用性，促进上等烟比例、中上等烟比例、均价和产值的提高，烟叶化学成分可用性指数在Ⅰ级（好）、Ⅱ级（较好）的比例分别提高2.95%、3.03%，Ⅲ级（中等）的比例降低7.01%。

（2）油菜秸秆进入烟田可以延长生育期4d，提高烤后烟叶叶长、叶宽、单叶重、叶片厚度、含水率、烟叶总糖、烟碱、钾含量，降低烟叶含梗率、总氮、淀粉含量，显著提高烟叶化学成分可用性，促进上等烟比例、中上等烟比例、均价和产值的提高，烟叶化学成分可用性指数在Ⅰ级（好）、Ⅱ级（较好）的比例分别提高2.02%、0.98%，Ⅲ级（中等）、Ⅳ级（稍差）的比例分别降低1.99%、1.01%。

（3）油菜残茬进入烟田可以提高烟叶烟碱、淀粉含量，降低烟叶叶长、单叶重、叶片含水率，显著降低烟叶化学成分可用性和烟叶上等烟比例、中上等烟比例、均价和产值，烟叶化学成分可用性指数在Ⅰ级（好）、Ⅱ级（较好）的比例分别降低6.96%、7%，Ⅲ级（中等）、Ⅳ级（稍差）的比例分别增加6.99%、6.97%。

（4）本文以云南省曲靖市罗平县为例，对油菜还田对烟株生长和烟叶品质的影响进行了系统的研究，研究结果对罗平县烟区的优化施肥方案和精益生产具有重要的指导意义。但是油菜还田（油菜自然凋落物、油菜秸秆和油菜残茬）影响烟株生长和烟叶品质的内在机理还不太清楚，还需要在今后进行更加深入的研究。

[1]许龙，李忠环，陈荣平，等．昆明市植烟土壤2002-2006年养分状况变化动态分析[J].土壤，2009，41（2）：282-287

[2]张小勇，莫海涛，江启沛，等.秸秆资源循环经济利用模式[J].化学进展，2007，19（7/8）：1177-1184.

[3]陈治锋，邓小华，周米良，等.秸秆和绿肥还田对烤烟光合生理指标及经济性状的影响[J].核农学报，2017，31（2）：410-415.

[4]陈治锋，邓小华，周米良，等.绿肥混作对植烟土壤理化性状和烤烟经济性状的影响[J].Agricultural Science & Technology，2015，16（8）：1723-1727.

[5]甑丽莎.土壤水解类酶活性在秸秆与肥料配合施用下的变化[D].陕西：西北农林科技大学，2009.

[6]张福锁，龚元石，李小林，等.土壤与植物营养研究动态[M].北京：中国农业出版社，1995.

[7]张勇，杨强，刘涛，等.等氮条件下不同豆饼及发酵饼肥施用量对烤烟产量及质量的影响[J].现代农业科技，2017（2）：1-2+4.

[8]胡明秀.农业废弃物资源化综合利用途径探讨[J].安徽农业科学，2004，32（4）：757- 759+767.

[9]李伟，蔺树生，谭豫之，等.作物秸秆综合利用的创新技术[J].农业工程学报，2000（1）：14-17.

[10]杨滨娟，黄国勤，钱海燕，等.秸秆还田配施化肥对土壤温度、根际微生物及酶活性的影响[J].土壤学报，2014，51（1）：150-157.

[11]杨滨娟，黄国勤，钱海燕，等.秸秆还田对稻田生态系统环境质量影响的初步研究[J].中国农学通报，2012，28（2）：200-208.

[12]杨滨娟，钱海燕，黄国勤，等.秸秆还田及其研究进展[J].农学学报，2012，2（5）：1-4+28.

[13]王育军，周冀衡，李强，等.昆明烟区烤烟主栽品种海拔适应性研究[J].中国生态农业学报，2015，23（1）：52-60.

[14]王育军，周冀衡，张一扬，等.海拔对烤烟品种NC102和NC297物理特性和化学成分的影响[J].中国烟草科学，2015，36（1）：42-47.

[15]王育军，周冀衡，鲁鑫浪，等.昆明市烤烟化学成分可用性评价及其与潜香物质的关系[J].中国农业科技导报，2014，16（5）：108-114.