烤烟绿肥的研究进展

廖 恒， 况胜剑， 王文华， 张 钦， 张爱华， 崔宏浩， 姚单君

(贵州省土壤肥料研究所/农业资源与环境研究所， 贵州 贵阳 550006)

烤烟作为我国重要的经济作物之一，在我国南北部均有大面积种植，面积约为150万hm2，主要集中在云南、贵州、广西、四川、山东、河南等省(区)。烤烟的产量和品质直接影响当地财政以及农民收入，受区域经济限制以及其他因素制约，烤烟大面积连作以及化肥的大量施用，使得传统烟区土壤退化、烤烟病虫害加剧、产值下降，严重制约烤烟产业的可持续发展。因此，修复植烟土壤肥力、改善土壤生态环境、消除连作障碍是打破当前困局的关键和难点。绿肥种植、翻压是我国农业生产中长期经验积累形成的一种重要的肥田手段，我国烤烟生产期大多在每年4—9月，利用冬闲茬口种植绿肥，可有效提高土地利用率，改善植烟土壤微生物环境，在来年烤烟移栽前将绿肥翻压，还可改良土壤物理结构，提高土壤有机质含量，富集、活化土壤磷、钾等养分元素，提高植烟土壤的肥力状况和烟叶的产质量，可在当前我国传统烟区土壤肥力改良、消除连作障碍等方面开展应用，保障烤烟生态系统的良性循环和可持续发展。为绿肥在烤烟生产中的应用推广提供参考，从我国烤烟绿肥的发展状况、绿肥对植烟土壤和烤烟的影响等方面对我国烤烟绿肥的相关研究进行综述。

1 我国烤烟绿肥的研究

绿肥种类繁多，我国现有绿肥品种约1 000余个，其中以豆科、禾本科、十字花科、菊科4科500多个品种的应用最为广泛[1]。根据烤烟自身养分供给特点，结合当地土壤的类型以及养分条件，合理选择绿肥十分重要。根据近年来我国各地烤烟绿肥试验种类的选择来看，大多为豆科(光叶苕子、紫云英、紫花苜蓿、黄花苜蓿、草木犀、箭筈豌豆等)、禾本科(黑麦草、冬牧70、小麦、燕麦、高丹草等)和十字花科(肥田萝卜、芥菜、油菜、芜菁等)。烤烟绿肥在我国南北植烟区域均有应用，通过轮作、间作、套作、翻压还田等种植方式进入烤烟生产体系，不同方式对烤烟的影响也各有不同，当前主要以绿肥翻压还田为主，轮作、间套作等研究相对较少(表1)，主要集中在我国云南、贵州、四川、湖南、重庆、河南、福建、黑龙江等传统烤烟产区(表2)，与我国烤烟生产状况呈现相同的南多北少发展趋势，一定程度上也是应对当前我国传统烟区土地不合理使用、土壤退化、烤烟产质量下降等问题的一种方案。大量研究表明，在烤烟生产体系中应用绿肥是打破当前烤烟生产瓶颈的一种行之有效的方法。

表2 我国各地植烟区绿肥还田试验状况

2 绿肥对植烟土壤的影响

当前植烟土壤生态环境面临巨大威胁，出现土壤板结、孔隙度下降、土壤pH下降、土传病害加剧等问题，严重影响土壤养分的供给能力、土壤的缓冲能力和土壤的离子平衡能力，严重制约烟草产业的可持续发展。翻压绿肥有利于改良土壤的理化性质，促进土壤团粒结构的形成，增加土壤的孔隙度，进而调节土壤的肥力状况，也为土壤提供一定的有机物料和养分元素，为烤烟创造良好的生长环境。

2.1 对植烟土壤微生物以及酶活性的影响

土壤微生物与土壤酶直接参与土壤中的硝化、氧化、固氮等作用，促进土壤有机质的分解、养分的转化和富集。赵冬雪等[16-17]研究发现，翻压绿肥可提高植烟土壤细菌OTUs、Shannon指数、Simpson指数、chao1指数和ACE指数，同时提高土壤细菌各分类水平丰度，与不翻压处理相比均超过30%，即绿肥翻压可增加植烟土壤微生物的多样性，且烤烟团棵期植烟土壤微生物最为活跃。林叶春等[14]利用贵阳市开阳县龙岗植烟区0～20 cm耕作土壤进行盆栽试验发现，燕麦、黑麦草、紫云英和光叶紫花苕4种冬绿肥压青后，根际土壤中放线菌门的丰富度分别提高49.8%～114.95%，厚壁菌门的丰富度降低20.05%～66.83%，疣微菌门的丰富度减少25.34%～83.49%，说明绿肥压青对不同门类土壤微生物存在不同的影响。

绿肥对土壤酶活性的相关研究表明，绿肥压青有利于促进植烟土壤酶活性，其中土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶较CK相比分别提高13.23%～24.05%、13.05%～29.67%、76.10%～236.86%、29.46%～37.45%[18]。李正等[11,19-20]也得出相似的研究结果。陈晓波等[21]对云南曲靖红壤植烟区进行绿肥轮作试验发现，绿肥轮作根茬翻压及豆科作物轮作对提高土壤SEA、SMBC与 SOC质量分数具有显著的促进作用，其数值显著均高于冬闲地，即绿肥轮作也会对植烟土壤酶活性存在一定的促进作用。

2.2 对植烟土壤理化性质的影响

土壤理化性质直接决定土壤肥力状况以及烤烟的生长环境。绿肥翻压有助于促进植烟土壤养分元素的富集和活化，同时绿肥翻压后被土壤微生物快速腐解，此过程会释放大量的绿肥养分，在0～30 d腐解速率最快，30 d时绿肥在土壤中腐解率达54.17%～65.57%[2]。和七红等[22]研究发现，翻压绿肥可显著提高植烟土壤各项全效、速效养分。曹海莲[23]研究发现，豆科绿肥、禾本科绿肥翻压后，土壤容重分别降低3.42%、11.97%，土壤全氮分别提高2.68%、1.40%，与豆科植物的固氮能力有关。土壤全磷和全钾也在一定程度上有所增加，赵炯平[24]研究发现，土壤有机质含量较翻压前提高0.90～2.03 g/kg,提高比例达3.73%～8.76%，说明翻压绿肥可提高植烟土壤养分含量、降低容重，改善植烟土壤的理化性质，另外，不同种类绿肥对植烟土壤的影响也存在一定差异。

绿肥的不同翻压量也会对土壤理化性质产生一定影响。张少搏[25]研究发现，土壤有机质含量随着黑麦草翻压量的增加而增加，在75～90 d时达最大值，当翻压量较大时(>15 t/hm2)，则在60 d时达最大值，较大翻压量处理与不足量或不翻压处理相比，土壤容重降低，土壤碱解氮、速效钾含量随着翻压量增加而增加。王修忠等[26]在烟草生长后期(下部叶采烤完毕后)套作高丹草，其中播种量为67.5 kg/hm2时，土壤全氮、碱解氮、速效钾和有机质比对照分别降低6.9%、6.2%、5.2%和6.1%。说明适宜的绿肥翻压量可显著提高土壤的养分状况，在烤烟生长后期套作绿肥可在一定程度降低土壤养分含量，对土壤中后期氮素养分过多而导致烟叶贪青、不落黄，成熟期拖后等问题有一定的缓解作用。

3 绿肥对烤烟的影响

绿肥通过翻压，间作、套作、轮作等方式进入烟田生态系统，由于不同绿肥品种的特性各异，以及不同处理方式使烤烟对土壤养分的吸收以及转运也存在一定差异，进而影响烤烟的生长发育、化学成分含量及其协调性，直接影响烤烟的品质和产量，因此通过探究其影响可为烤烟生产提供一定的指导依据。

3.1 对烤烟农艺性状和生长特性的影响

烤烟的农艺性状一定程度上反映了大田烤烟的生长状况以及土壤养分的供给能力。王飞[9]研究发现，绿肥翻压还田后，可显著提高烤烟，株高、节距、叶片大小、叶片数等农艺性状指标，翻压绿肥光叶紫花苕后，烤烟团棵期茎围、有效叶数、最大叶面积，较常规处理提高2.94%、14.94%、52.09%。李河霖等[6,8]也得出相似的研究结果，即翻压绿肥有利于烤烟养分的吸收，可促进烟株的生长。此外，豆科绿肥、禾本科绿肥以及十字花科芸薹属绿肥翻压均可提高烤烟叶片的光合特性，与对照处理相比，绿肥施用均可显著增加烤烟各生育时期的Pn、Tr、Gs以及烟叶叶绿素含量[2,5]，即绿肥翻压有助于提高各时期烤烟光合性能，促进烟株的生长。

3.2 对烟叶化学成分的影响

烤烟的化学成分以及组分间的协调性决定了烤烟的品质和分级标准，直接影响烤烟的经济效益和工业加工。大量研究发现，绿肥翻压对烤烟化学品质有积极的影响，可促进优质烟叶的形成。翻压绿肥光叶苕子后，可降低烟叶烟碱和全氮的含量，其中上部叶分别降低27.18%和10.68%，同时增加烟叶钾离子含量，符合当前烟草生产所倡导的烤烟上部叶降碱的要求，也有利于上部烟叶糖类物质的积累，翻压绿肥黑麦草可使上部烟叶还原糖含量提高16.67%[9]。绿肥翻压还可在一定程度上降低烤烟水溶性氯离子含量，说明翻压绿肥有助于各部位烟叶减氮、降碱、提糖，促使烟叶糖碱比趋向优质烟叶区间(糖碱比:8～12)，烟叶化学成分更加协调，有利于优质烟叶的生产[13]。还有研究发现，翻压黑麦草有利于提高烤后烟叶中的石油醚浸提物含量，且随着黑麦草翻压量的增加而增加，当翻压量达到30 000 kg/hm2时，烤烟上部叶中石油醚浸提物含量达到最大值9.17%；翻压量为22 500 kg/hm2时，中部叶和下部叶石油醚浸提物含量分别为9.44%和8.68%[10]。说明绿肥翻压有利于烤烟油分物质、芳香类物质、挥发性有机酸的形成。因此，绿肥翻压促使烟叶减氮、降碱、提糖，有利于优质烟叶的生产，同时促进烤烟油分、芳香类物质和挥发性有机酸的积累，对于烤烟的品质提升和风格塑造都有一定的促进作用。

3.3 对烤烟经济性状的影响

烤烟的经济性状直接影响种植烤烟的收入，大量研究表明，大部分绿肥翻压有利于烤烟各项经济性状指标的提升，促进烤烟增产、增收、提质。齐耀程等[4]研究发现，翻压绿肥紫云英、冬牧70有利于提升烤烟产量、中上等烟比例、产值、均价分别提高3.53%～9.67%、2.17%～4.97%、10.75%～17.59%、6.98%～7.26%，与和七红等[22]的研究结果相似。覃勇等[27]在湖南湘西烟区通过翻压不同箭筈豌豆量发现，随着翻压量的增加烤烟相关经济性状指标呈现出先升后降的趋势，在箭筈豌豆翻压量为15 000 kg/hm2时，各项经济性状指标表现最佳。说明适宜的绿肥压青量是促进烤烟产值量提升的重要因素。另外，随着绿肥翻压年份逐渐增加，烤烟上等烟比例、均价、产量、产值等指标逐年递增，说明植烟地长期翻压绿肥有利于提高烤烟的经济效益[8]。

4 展望

在当前我国提倡减施化肥，创建绿色高效农业的大背景下，针对烤烟生产存在的诸多问题，将绿肥纳入烤烟生产体系中，可改善植烟区土壤肥力状况、消除连作障碍，提高烤烟品质、产量，保障烤烟产业的可持续发展。绿肥作为我国传统的一种培肥地力的重要手段，其绿色生态、安全可靠，是当前解决烤烟生产瓶颈的一种具有大量研究基础且绿色高效的应对方案，符合我国农业农村发展的需要。目前虽已有大量关于烤烟绿肥的基础研究，但是依旧存在一些制约烤烟绿肥发展的问题。首先，绿肥种质资源匮乏。我国各植烟区气候条件、环境条件差异较大，适宜不同植烟区绿肥品种的筛选以及推广缺乏相应的体系支撑，部分烟区的绿肥品种选择面较小，亟待挖掘适宜不同植烟区的绿肥种质资源。其次，管理水平较低，烟农在绿肥生产中疏于管理，任其自然生长，使绿肥生产水平也相对较低，大大降低绿肥在烤烟生产中的应用及实际效果。第三，缺乏技术支持。各植烟区对于适宜当地烤烟生产的绿肥配套技术的相关研究较少，缺乏相应的技术规程，导致烤烟绿肥的推广及应用受到严重限制。综上所述，对于烤烟绿肥的相关研究还需进一步深入和优化，另外也急需整合各方资源，建立相应的生产体系，保障烤烟绿肥的高效、有序发展，推动烤烟产业的可持续发展。