湘西州烟草与半夏复合套种的产量与效益分析

熊绍军， 雷艳， 马幸幸， 左小义， 刘昱卉， 刘钊， 张丽

(1.湘西土家族苗族自治州农业科学研究院，湖南 吉首416000；2.湖南省中药材产业技术体系湘西试验站，湖南 吉首416000)

烟草(Nicotianatabacum)是我国十分重要的一种忌连作经济作物。随着烟叶规模化和集约化的发展，受耕地面积和栽培条件的制约，连作成为当前湘西州乃至全国大部份主产烟区烟叶的主要种植模式[1]。烟叶重茬种植会导致植株生育状况变差、烟叶产量和品质下降、病虫害发生加重的现象，同时会造成投入增加、效益下滑，严重影响烟叶的生产和区域经济的发展[2]。研究表明，烟草与其他粮、油、菜等作物进行轮(套)作可改良土壤，降低病虫害发生率，提升烤烟产量及烟叶品质，实现烟田(地)长久保护利用[3-7]。

半夏(Pinellaternate)是天南星科中一种名贵的中草药，号称“三步倒”，具有燥湿化痰、降逆止呕、抗肿瘤等作用[8]，临床用量极大。近年来，由于其生长周期短、收购价格上涨、种植效益高而受到广大农户的亲睐，人工种植面积不断攀升，但半夏的种植同样存在连作障碍。半夏与其他作物套种可以有效调节土壤微生物区系结构，有利于克服土壤连作障[9-10]。有研究表明，烟草与半夏套种可减轻烟草连作障碍，降低烟草常见病害发生率[11]，二者的套作模式理论上应是一种有助于农户增产增收的种植模式，但由于缺乏对该套种技术的科学探索，并未形成一套成熟可靠的种植技术。通过调查走访发现，有部分农户采用该种植模式进行生产，但由于没有科学的种植技术指导，增收效益并不明显，打击了农户的种植积极性，阻碍了该种植模式在湘西地区的推广。本研究在湘西州两个不同海拔地区开展半夏套种密度试验，探索烟草和半夏套作模式在湘西州不同区域的种植可行性及最佳半夏套种密度，分析了不同处理的种植经济效益，以期为烟农增产增收及套种模式在湘西地区的推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

2020—2021年试验地位于湖南省湘西自治州泸溪县洗溪镇红岩村和龙山县洛塔乡热家村，两地海拔分别300 m和1 100 m，分别为中低海拔和高海拔地区，种植地块均为坡地。本试验半夏种源由湘西自治州宏盛生态农业旅游开发有限公司提供的旱半夏品种，烟草种源为湖南省烟草公司湘西分公司提供的烤烟品种“湘烟7号”品种。

本试验所用有机肥由长沙绿丰源生物有机肥料有限公司提供，总养分≥5%，有机质≥45%。所用饼肥为当地购买的发酵腐熟的豆饼肥，过磷酸钙肥料有效磷含量≥12%，尿素总氮含量≥46%。烟草专用肥为当地烟草管理部门提供。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

采用双因素(Double factor)及单因素(Single Factor)随机区组试验设计，设置A、B两个不同海拔地区试验点，A为海拔300 m(泸溪县基地)，B为海拔1 100 m(龙山县基地)；每个地区设置3个半夏套种密度试验处理，Ⅰ：烟地套种半夏1 500 kg/hm2，Ⅱ：烟地套种半夏2 250 kg/hm2；Ⅲ：烟地套种半夏3 000 kg/hm2。半夏和烟草单作为对照，CK1：烟草单作模式；CK2：半夏单作模式(半夏播种量3 000 kg/hm2)。烟草定植密度统一为每公顷13 890株，每个试验点各5个处理，每个处理设3次重复，共15个小区，每个小区面积100 m2。

试验田间布局：A、B两地试验田均分为上、中、下三块，呈梯田长方形状分布，每个地块为1次重复，周边种植保护行，中间随机放置3个套种密度及2个对照处理。

1.2.2 种植方法

半夏及烟草定植：2020年11月，进行冬翻整地，每公顷撒施有机肥22.5 t作基肥，过磷酸钙750 kg，翻入土中作基肥。并按烟叶标准种植行距1.2 m开厢起垄，垄宽0.7 m、沟宽0.5 m、沟深0.25 m。播种前3～5 d摊晒种子1～2 d，播种前1天用70%多菌灵1 000倍稀释液浸种0.5 h，自然滤干备用。按照烟苗定植株行距60 cm×120 cm预留出烟草定植穴位，2021年1月初进行播种，在烟草定植穴周边撒播种子，播后覆盖一层由腐熟堆肥和厩肥加人畜肥、草土灰等混拌均匀而成的混合肥土，最后覆土少许。半夏播种完成后，马上喷洒专用除草剂，覆盖黑色地膜。3月上旬揭开地膜，4月初在预留的定植穴中添加烟草专用肥750 kg/hm2，覆盖5 cm左右土层后定植烟苗，每公顷定植13 890株。

1.2.3 田间管理

半夏培管及采收：半夏于3月20日开始出苗，至3月30日出苗基本完成。由于半夏植株矮小，4月在移栽烟苗的同时进行第一次人工除草，5月进行第二次人工除草。生长期追肥4次。第一次于3月下旬齐苗后；第二次在5月下旬珠芽形成期(结合烟叶追肥)；第三次于8月倒苗后，当子半夏露出新芽，母半夏脱壳重新长出新根时；第四次于9月，半夏全苗齐苗时。每公顷施入腐熟饼肥375 kg，过磷酸钙300 kg，尿素150 kg。6—8月，有成熟的珠芽和种子陆续落于地上，此时进行培土，从畦沟取细土均匀地撒在畦面上，厚约1～2 cm。如追肥培土后无雨，应及时浇水。11月中旬，半夏叶片开始变成黄绿色，进行刨收。

烟草培管及采收：烟草培土及追肥措施与半夏同步，5月份打掉底叶，6月上旬打顶，6月20日—21日开始采收下部烟叶进行烘烤；6月23日开始分3次采收中部烟叶进行烘烤；7月3日开始分5次采收上部烟叶进行烘烤；7月21日、24日、30日，分3次采完剩下的烟叶。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 半夏及烟草的产量测定

半夏产量测定：11月份采收后，一次性测定半夏鲜重产量。

烟草产量测定：分别采收下部、中部及上部烟叶，在烤烟房烘干后分别统计重量。

1.3.2 种植经济效益分析

生产成本计算：根据实际开支估算人工种植成本，包括种苗费用、人工费用及生产资料费用。

产值计算：根据当年收获市场价计算产值，进一步测算单位面积产值。

纯收益计算：使用单位面积产值减去生产成本即为单位面积纯收益。

1.3.3 数据分析

以上所有数据在Excel 2007中整理，利用IBM SPSS Statistics 23.0进行单因素方差分析(ANOVA)和Duncan法多重验后比较。

2 结果与分析

2.1 不同海拔对烟草和半夏套作产量的影响

A、B不同海拔地区的烟叶及半夏产量如表1所示，B海拔所有处理的烟叶及半夏产量均高于A海拔。对海拔和套种密度两因素的烟草及半夏产量分别进行双重方差分析，通过主体间效应检验结果显示，海拔对烟草产量的P值为0.000，海拔和套种密度两因素对烟草产量的P值为0.461，海拔对烟草产量具有显著性影响，海拔和套种密度两因素对烟草产量没有交互效应；海拔对半夏产量的P值为0.001，海拔和套种密度两因素对烟草产量的P值为0.018，海拔对半夏产量具有显著性影响，海拔和套种密度两因素对烟草产量具有交互效应。

表1 不同海拔地区的烟叶及半夏产量Table 1. Yield of tobacco leaf and Pinella ternate in different altitude areas

2.2 半夏套种密度对烟草和半夏产量的影响

套种密度对半夏及烟草产量影响如图1所示。图1A和图1B结果显示，两个试验点的结果略有不同，在海拔300 m试验点中，CK1和Ⅰ处理无显著性差异，当半夏套种密度增大时，处理Ⅱ和处理Ⅲ出现了显著性差异，随着半夏套种密度的增大，烟叶产量逐渐降低；在海拔1 100 m试验点中，各处理间显著性差异比较结果显示，处理CK1、Ⅰ和Ⅱ之间均无显著性差异，只有当半夏套种密度达3 000 kg/hm2时，处理Ⅲ出现了显著性差异，但半夏套种密度的增大导致烟叶产量的减产结果与图1A一致。图1C和图1D显示两地试验显著性差异结果一致，各处理结果之间均存在显著性差异，半夏套种密度对半夏产量具有显著性影响，半夏套种密度越大，产量相对越高。从处理CK2和处理Ⅲ的结果来看，当半夏播种密度相同时，半夏单作模式下的产量高于套作模式。综合来说，半夏套种密度对烟草和半夏产量具有显著性影响，当半夏套种密度增大时，烟叶产量逐渐降低，半夏产量增加；当半夏套种密度相同时，半夏单作产量高于套作模式。

图1 套种密度对半夏及烟草产量的影响Figure 1. The effect of interplanting density on the yield of Pinella ternate and tobacco注：A、C为海拔300 m试验点种植结果，B、D为海拔1 100 m试验点种植结果。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，下同。

2.3 半夏套种密度对不同部位烟叶产量的影响

本试验仅在海拔1 100 m的龙山试验点进行。如图2A结果显示，下部烟叶产量随着半夏套种密度的增大而降低，但处理CK1、Ⅰ和Ⅱ之间无显著性差异，当半夏套种密度继续增大时，处理Ⅲ出现了显著性差异；图2B结果显示，中部烟叶产量随着半夏套种密度的增大而降低，半夏套种密度对试验各处理均存在显著性差异，半夏套种密度对中部烟叶产量存在显著性影响；图2C结果显示，上部烟叶产量随着半夏套种密度的增大而降低，但处理CK1、Ⅰ和Ⅱ之间无显著性差异，处理Ⅲ出现了显著性差异。综合来看，半夏套种密度对各部分烟叶产量存在显著性影响，上部烟叶和下部烟叶受半夏套种密度影响相对较小，只有当半夏套种密度为3 000 kg/hm2时，其产量才呈现显著性下降；中部烟叶产量受半夏套种密度影响较大，当半夏套种密度增大时，各处理产量都呈现显著性降低。从产量总值来看，中部烟叶产量占比最高，且上中部烟叶为优质烟叶，收购价格也高于下部烟叶，半夏套种密度对烟叶品质存在显著性影响，综合各部分结果，本试验中Ⅰ为最优处理。

图2 套种密度对不同部位烟叶产量的影响Figure 2. Effects of interplanting density on yield of tobacco leaves in different parts

2.4 不同种植模式的经济效益分析

对不同种植模式的烟草及半夏进行经济效益分析，根据实际开支去除种苗、人工、肥料等各项生产成本，计算不同种植模式下的纯收益。本试验中半夏种子成本为18元/千克，人工及生产资料约分别为7 500元/公顷(播种量1 500 kg/hm2)、9 000元/公顷(播种量2 250 kg/hm2)、10 500元/公顷(播种量3 000 kg/hm2)。烟草种植成本根据地区种植习惯略有不同，泸溪试验点生产成本为40 620元/公顷，龙山试验点生产成本为45 000元/公顷。2021年旱半夏(鲜重)收购市场价为20元/千克，泸溪地区烟叶(干重)平均收购价格为32.4元/千克(含补贴)，龙山地区烟叶(干重)平均收购价格为36元/千克(含补贴)，根据试验地产值测算单位面积产值。结果如表2及图3所示。在A、B两个试验点中，烟草与半夏套作模式下的纯收益均高于单作模式，B-Ⅰ处理的每公顷综合收益达69 576元，相较其他处理，具有显著性增收效应，为最优处理。综合来说，烟草与半夏套作模式的经济效益高于单作模式，在套作模式下，当半夏套种密度增加时，半夏生产成本增加，烟叶产量减少，半夏产量增加较少，导致收益降低，农户的纯收益越低，因此，在本次试验以在高海拔烟地套种半夏1 500 kg/hm2为最优种植密度。

图3 不同种植模式的综合效益分析结果Figure 3. Comprehensive benefit analysis results of different planting modes

表2 不同种植模式经济效益分析Table 2 Economic benefit analysis of different planting modes

3 讨 论

地势海拔的高低与烤烟的生长发育和产量、品质有着密切的关系，同一烤烟品种在不同海拔地区的产量及农艺性状也可能有所不同[12-15]。而选择适宜的生态环境对半夏而言也是极其重要的，就常规半夏种植品种而言，在一定范围内，较高海拔地区生长的半夏产量更高[16-17]。所以在种植过程中需因地制宜地选择优质品种，可提高烟叶与半夏的产量与种植效益。湘西州的经济作物主产区海拔主要集中在200—1 500 m，本试验选择在海拔300 m和1 100 m的地区进行，用烟草及半夏品种均为常规种植品种，旨在探索烟草和半夏套作模式在湘西州不同海拔地区的种植可行性，发现烟草和半夏的套作模式更适宜在较高海拔地区种植，在低海拔种植会造成一定程度减产。

合理密植是实现作物高产的必要前提，过稀则浪费土地和肥料，产量低；过密易造成营养缺乏，通风透气差，光照少，光合产物低，高温雨水季节发病严重[18]。选择合适的套作密度是保证套作模式增产增效的前提。在本试验中，烟草与半夏套作模式下，二者的产量均低于单作模式，且半夏套种密度越大，烟叶产量越低，但半夏是一种高成本高收益作物，且一年播种，多年收获，在与烟叶进行套种之后，当套种密度较小时，相比单作模式下，减产较少，且不会造成烟叶显著性减产，其经济效益分析优于单作模式；当套种密度较大时，半夏增产较少，烟叶产量显著性降低，在除去半夏用种成本之后，其经济效益要低于套种密度较低模式。总而言之，相比传统的烟草及半夏单作模式，烟草与半夏套作可使农民实现稳定增收。但由于时间和条件的限制，对该种植模式未进行更深入的探索，在种植过程中肥料的使用和其他栽培措施等对套作模式的增产增效都有很大的影响。因此，套作模式下栽培技术的优化、烟叶及半夏的品质分析、土壤微生物区系结构与功能的变化等都是需要进一步研究和探索的方向。

近年来，湘西州探索烟-稻连作(泸溪)、烟-油-稻轮(连)作(永顺万坪)、烟—菜(大头菜、荷兰豆)、烟-麦(荞麦)轮(连)作栽培，均较成功。但或因地理性突出、或因规模不够、或因特色不显、或因产业链不长，缺乏可复制可推广的应用价值。因此，加强旱地烟叶与其它特色作物轮(连)作模式的探索，对改良土壤微生物群落结构、培肥地力、提高复种指数、增加烟农综合收入、实现烟与特色作物共同发展、促进乡村振兴，具有重要意义。