翻压绿肥对黑龙江烟草田间生长状态的影响

王昊 贺国强 王树声 刘茜 姚远 牛昊

摘要：为探讨翻压绿肥对黑龙江烟草田间生长状态的影响，研究4种绿肥翻压后对烟草农艺性状、光合作用、根系生长发育、叶片SPAD值的影响。结果表明，翻压绿肥草木樨和紫花苜蓿可以促进烟叶生长;翻压紫花苜蓿、小麦和草木樨可显著促进烟叶田间光合作用;翻压绿肥紫花苜蓿、草木樨和小麦处理对增加烟株根系长度、直径、体积和侧根数有显著影响;翻压绿肥对烟草中下部叶片SPAD值有显著影响，对上部叶片无明显影响;紫花苜蓿、小麦和草木樨处理可显著降低叶片中叶绿素含量，促进烟叶成熟落黄，改善烟株田间成熟度。总的来看，在黑龙江烟区进行翻压草木樨和小麦可以改善烟草田间生长状态。

关键词：翻压绿肥;烟草;农艺性状;光合作用;根系;紫花苜蓿;草木樨;黑麦草;小麦

中图分类号：S572.06 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）04-0099-06

收稿日期：2019-01-04

基金项目：中国烟草总公司黑龙江省公司科技项目（编号：HN201603、20182300002700081）。

作者简介：王 昊（1987—），男，黑龙江青冈人，助理农艺师，主要从事烟草栽培生理与调制技术研究。Tel：（0451）82801992;E-mail：hljycwanghao@163.com。

通信作者：贺国强，硕士，高级农艺师，主要从事烟草栽培生理方向研究，E-mail：erwine_34@163.com;王树声，博士，研究员，主要从事烟草栽培生理方向研究，E-mail：wss620128@126.com。

黑龙江烟区是我国最北端的烟区，属木香-蜜甜香型区，烟草种植时间久远，烟农化肥施用比例不协调，肥料利用率降低[1]，加之长期“重用轻养”[2]，造成烟草田间生长前期迟缓，后期过盛，烟叶不易进行烘烤，这样不仅不利于烟叶烤后品质特色的彰显，也给产区带来了不必要的经济损失[3-4]。近年来，翻压绿肥改善作物及烟草田间长势的报道很多[5-9]。张春研究表明，翻压紫云英、草木樨等绿肥可使小麦在孕穗期、扬花期和灌浆期叶片SPAD值提高，且灌浆期旗叶叶面积增加[10]。吕玉虎等研究表明，稻田翻压绿肥紫云英，水稻增产效果明显[11]。田明慧等研究表明，玉米地翻压绿肥可改善玉米田间长势，玉米穗直径增加[12]。游璐等研究表明，翻压绿肥籽粒苋可显著提高油茶树的树高和冠幅[13]。李银平等研究表明，棉田翻压绿肥草木樨，棉花籽棉产量增加[14]。同时在南方烟区，曹卫东等研究表明，翻压绿肥能促进叶片开片，利于烟株生长发育[15]。闫洪洋等研究表明，翻压绿肥黑麦草可使烟株在生长速度和产量等方面表现优异[16]。李正研究表明，一定范围内绿肥翻压量越多越有利于烟株田间生长[17]。已有研究表明，通过翻压绿肥可以改善作物和烟草的田间长势，但是在黑龙江地区却未见报道，又由于黑龙江自然生态条件有别于其他地区，因此有必要开展绿肥翻压改善烟草田间生长的研究，探索可以改善黑龙江烟草生长的绿肥品种，为其烟叶生产提供新的发展方向。

1 材料与方法

1.1 试验材料及设计

2015—2017年在黑龙江省烟草科学研究所牡丹江试验基地（宁安）开展试验。该地区属于高纬度大陆性季风气候，气温冷凉，雨热同期。全年日平均气温6.1 ℃，无霜期140 d，年降水量580 mm，日照时间2 400 h。土壤有机质含量为2.31%，氮含量为89.55 mg/kg，磷含量为21.587 mg/kg，钾含量为165.453 mg/kg，土壤pH值为7.2。

试验共设5个处理：Y1为烤烟与黑麦草套种（黑麦草播种量37.5 kg/hm2）;Y2为烤烟与草木樨（一年生）套种（草木樨套种量37.5 kg/hm2）;Y3为烤烟与紫花苜蓿套种（紫花苜蓿播种量37.5 kg/hm2）;Y4为烤烟与小麦套种（小麦播种量525 kg/hm2;CK为仅正常种植烤烟。

2015年5月10日进行烤烟移栽，品种为龙江911，行距1.10 m，株距0.50 m，小区面积为59.40 m2，密度为18 180株/hm2。采取随机区组设计，每个处理重复3次。各项操作按照《黑龙江省烟叶标准化生产体系》进行。2016年烤烟种植情况同2015年，并于当年7月22日进行绿肥套种，于当年10月进行绿肥全株机械粉碎翻压还田。2017年5月10日进行烤烟移栽，使用人工在2016年原有种植烟位置定位种植烟草，并对烟草田间生长相关数据进行测定。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 烟株主要农艺性状的调查

依照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》，在2017年生产季节选择下部烟叶采收前（8月4日）、中部叶采收前（8月18日）和上部叶采收前（9月9日）3个时间点进行测定，每个处理小区随机选取有代表性且长势一致烟株10株，测定上、中、下3个部位叶片长度和寬度。

1.2.2 烟株叶片光合作用的测定

2017年6月，在烟叶进入旺长期时，选择烟株的中部叶（从上往下数第9张叶片）利用CID公司CI-340便携式光合测定仪进行测定，测定时保证有效光合辐射值在1 500～2 200 μmol/（m2·s）以内。选取有代表性烟株10株测定胞间CO2浓度、气孔导度和净光合速率，并计算水分利用率。

1.2.3 烟株根系生长发育的测定

2017年5月10日烟株移栽后，在每1根烟垄上随机选取3处烟株，将透明微根管（L：50 cm，Φ：7 cm）埋于距烟茎右侧15 cm处，透明微根管距地面深埋45 cm，保持管体与地面垂直。测定工作于7月17日采收烘烤前（现蕾期）进行，利用CI-600根系形态结构分析仪对烟株根系生长进行扫描，再使用根系图像分析系统（WinRhizo2012b）对图像进行分析处理，计算出烟株根系的长度、体积、表面积和烟株侧根数量。

1.2.4 烟株叶片SPAD值的测定

在2017年采收工作开始后，分别选取烟株下部叶、中部叶和上部叶3个部位烟叶，用SPAD-502 Plus测量烟株叶片的SPAD值，每处理选有代表性的烟株30株测量烟株叶片从叶尖计算2/3处的SPAD值。

1.3 统计分析

采用Microsoft Excel 2007软件对试验数据进行初步整理，并计算出各处理平均值和标准差，采用SPSS 19.0统计软件进行单因素的方差分析（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 翻压绿肥对烟叶田间生长的影响

如图1和图2所示，在下部叶采收时，不同绿肥对烟叶长度和宽度的影响存在差异，但均与对照差异不显著。其中，叶长方面，Y2、Y1、Y4分别比CK处理减少1.96%、7.71%、8.70%;叶宽方面，Y1比CK减少6.77%。

在中部叶片采收时，不同绿肥对烟叶长度的影响差异不显著，但叶宽间差异显著。在叶宽方面，依次为Y3>Y2>CK>Y1>Y4，其中Y3和Y4间差异显著，Y4、Y1、CK和Y2间差异不显著，Y1、CK、Y2和Y3间差异不显著，Y3和Y2分别比CK增加8.68%和5.22%，而Y1和Y4分别比CK降低1.37%和4.38%。

在上部叶片采收时，不同绿肥对烟叶的长度和宽度都有影响。在叶长方面，Y1与其他处理存在显著差异，Y1比CK减少5.00%，其他处理依次比CK增加2.41%、1.62%和0.30%。在叶宽方面，Y1和Y2间差异显著，Y1与Y3、Y4、CK间差异不显著，Y2和Y3分别比CK增加14.78%和10.31%，Y4和Y1分别比CK减少0.42%和4.33%。

2.2 绿肥对烟株叶片光合作用的影响

如图3所示，在叶片气孔导度方面，各处理差异显著，其中Y4与Y2、Y3和CK间存在显著差异，Y3与Y1、CK间也存在显著差异，但Y2、Y1和CK间差异不显著。Y4、Y3、Y2、Y1处理分别比CK提高110.54%、39.97%、23.88%、8.26%。

如图4所示，在胞间CO2浓度上，各处理间差异不显著，其数值大小依次为Y2>Y4>Y3>CK>Y1。其中Y2和Y4的数值较高，分别比CK提高18.17%和13.73%，Y3和CK差别不大，Y1比CK下降7.12%。

如图5所示，在净光合速率方面，各处理间差异显著。其中Y4与Y1、CK差异显著，Y2与CK差异显著，Y4、Y2、Y3在提高净光合速率方面较CK差异显著，分别比CK提高87.61%、84.07%、65.62%，Y1与CK差异不显著，仅提高22.87%。

如圖6所示，在蒸腾速率方面，CK与Y1间差异不显著，CK与其他处理存在显著差异，其数值由高到低依次为Y4>Y3>Y2>Y1>CK，各处理分别比CK增加40.34%、35.06%、31.11%、19.05%。

如图7所示，在叶片水分利用率方面，各处理间差异不显著。其数值由高到低依次为Y2>Y4>Y3>Y1>CK，各处理分别较CK提高36.78%、31.90%、20.40%、2.30%，其中Y2处理的水分利用率最高。

2.3 绿肥对烟株根系形态结构的影响

如图8所示，在烟株现蕾期根系长度方面，4种绿肥处理的烟株根系长度均高于CK，其中Y1与CK间差异不显著，其他3种绿肥均较CK差异显著，Y2、Y3、Y4分别比CK增加68.93%、65.34%、38.06%，Y2较Y3提高2.17%，Y3较Y4提高19.76%，Y4较Y1提高34.43%。

如图9所示，在烟株现蕾期根系表面积方面，4种绿肥处理的根系表面积均较CK处理差异显著，其数值由高到低依次为Y2>Y3>Y1>Y4>CK。4种绿肥处理的根系表面积分别较CK提高135.83%、88.76%、72.98%、38.44%，Y2较Y3提高24.93%，Y3较Y1提高9.13%，Y1较Y4提高24.95%。

如图10所示，在烟株现蕾期根系平均直径方面，4种绿肥处理的根系平均直径均高于CK处理，其数值由高到低依次为Y4>Y3>Y2>Y1>CK。其中Y4与Y3差异不显著，CK、Y1和Y2间差异不显著，Y2和Y3间差异显著，Y1和CK差别很小。Y4、Y3、Y2处理根系平均直径依次较CK处理增加111.10%、102.67%、60.77%，Y4较Y3提高4.16%，Y3较Y2提高26.06%，Y2较Y1提高58.57%。

如图11所示，在烟株现蕾期根系体积方面，4种绿肥处理的根系体积均大于CK，其中Y2与Y3差异不显著，Y1与Y4差异不显著，但Y1与Y3、Y4与CK间差异显著。Y1、Y2、Y3、Y4处理依次较CK增加70.90%、194.11%、167.88%、59.04%。Y2较Y3提高3.60%，Y3较Y4提高68.43%。

如图12所示，在烟株现蕾期根系侧根数量方面，4种绿肥处理的侧根数量均高于CK，其中Y2、Y3、Y4与Y1、CK差异显著，而Y1与CK差异不著，Y1较CK仅增加28.65%。Y2、Y3、Y4处理依次较CK增加87.63%、81.12%、60.42%。

2.4 绿肥对烟株叶片SPAD值的影响

如图13所示，在下部叶采收时，4种绿肥处理均可降低烟叶SPAD植，烟叶褪绿变黄明显，其数值由高到低依次是CK>Y1>Y2>Y4>Y3。其中Y3和Y4、Y4和Y2间差异不显著，Y2和Y1、CK和Y1间差异不显著。CK处理较Y1、Y2、Y4、Y3处理分别高出2.96%、10.45%、17.15%、22.76%，Y3较Y4降低6.80%，Y4较Y2降低8.08%，Y2较Y1降低7.15%。

在中部叶成熟采收时，除Y1处理外其他3种绿肥SPAD值均较低，田间成熟变黄特征明显，各处理数值由高到低依次为Y1>CK>Y3>Y4>Y2。其中CK与Y2差异显著，Y2、Y4、Y3的数值较低，且其差异不显著，分别较CK降低15.03%、11.63%、10.89%;Y2较Y3降低4.66%，Y3较CK降低10.89%，Y3与Y4、CK与Y1间差距不大。

在上部叶一次性采收时，4种绿肥处理的上部叶片SPAD值差异不显著，各处理数值由高到低依次为Y2>Y1>CK>Y3>Y4。其中Y2与Y1分别比CK增加4.28%和1.59%，Y3与Y4分别比CK降低4.30%和5.99%。

3 讨论与结论

在绿肥改善烤烟田间生长方面，江智敏等研究表明，翻压绿肥能改善烟草农艺性状，但株高影响不显著[4]。崔学林的研究表明，翻压绿肥可使烟株在打顶期叶面积指数提高6.71%[18]。曹海莲研究表明，翻压绿肥对烤烟的株高、有效叶数、叶长和叶宽都有一定的影响，但禾本科绿肥在株高方面影响不显著，在叶宽方面豆科绿肥效果显著[19]。本研究表明，豆科绿肥草木樨和紫花苜蓿在改善烤烟叶农艺性状的结果与之略有差异。这主要是由于已有研究的禾本科绿肥的根系多，会与烟株争夺养料，影响烟株生长。而本研究是在烟株进入7月以后套种绿肥，此时烟株已经进入成熟阶段，不再过多吸收养分，因此与前人研究略有差异，但在增加叶面指数方面表现一致。

光合作用是植物生长、品质和产量形成的重要基础。孟玉山等研究表明，翻压绿肥油菜和黑麥草均可使烟叶气孔导度增加，但黑麦草处理的蒸腾速率有所降低[20]。本研究表明，紫花苜蓿、黑麦草和草木樨翻压可以增加烟叶田间光合作用，结果与之基本一致，仅在黑麦草处理上有一些差异。这可能是由于黑龙江特殊的气候因素导致黑麦草腐解程度不同，或者是黑麦草的播种量不一致造成的。但总的来看，翻压腐解绿肥可提高烟株对营养物质的吸收能力，使其生理活性增强，净光合速率提高，胞间CO2扩散阻力减少，气孔导度增加，蒸腾速率和水分利用率也随之增加，这表明通过翻压绿肥可增加烟株光合作用强度。

烟株根系是其吸收水分和营养物质的主要器官，烟株根系生长和分布情况在一定程度上决定烟株吸收水分和营养物质的能力，并最终影响烟叶品质特征。霍昭光等研究表明，烟株根系养分足量供应，可以使烟株根系体积提高1.11倍，表面积增加1.25倍[21]。本研究表明，紫花苜蓿、草木犀和黑麦草均可促进烟株根系生长发育、增大根系体积和表面积、增加烟株侧根数，结果与之一致。由此说明，通过翻压绿肥可促进烟株根系吸收养分，促进其发育，增加烟株根系的数量和体积，从而可增加烟株吸收营养物质的能力。

在通过测定叶片SPAD值掌握烤烟叶片成熟度方面，罗华元等研究表明，随着绿肥翻压量的增加，叶片SPAD值呈现下降趋势，这说明烟株田间叶片的叶绿素含量降低，成熟落黄效果好[22]。曾建敏等研究认为，测定烤烟SPAD值的最佳部位为中部叶[23]。但李佛琳等研究表明，上部叶为最佳位置[24]。陈蕾等研究表明，烟田翻压箭舌豌豆处理的SPAD值要显著高于黑麦草处理，说明翻压黑麦草更有利于烟株成熟落黄，而豆科绿肥由于含氮量高不利于烟株成熟落黄[25]。而本研究表明，在下部叶和中部叶采收时，SPAD种植可以反映烟叶成熟情况，具体为紫花苜蓿、小麦和草木樨处理有利于下部叶和中部叶褪绿变黄。但在上部叶方面，由于黑龙江烟叶为了避免9月“白露”后烟叶无法进行烘烤，所以在上部叶尚未成熟前就不得不全部采收，因此上部叶SPAD不能反映上部叶成熟情况。

综上所述，在黑龙江烟区进行翻压绿肥草木樨和小麦可以改善烟叶田间生长状态，促进烟叶光合作用，增加烟株根系长度、体积和侧根数，促进叶片成熟落黄。

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