绿肥模式下减量施氮对烤烟产量与品质的影响

赵文军， 杨继周， 尹梅， 陈检锋， 薛开政， 胡保文， 付利波，王伟， 王志远， 杨艳鲜， 陈华*

（1.红塔烟草（集团）有限责任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南省农业科学院农业环境资源研究所，昆明 650205）

云南是我国优质烤烟的重要产地，地属亚热带高原季风气候，烟草旺长期光温水适中、成熟期温度较低，烟叶属于典型的清甜香型[1]。受优质烤烟生产所需特殊地理环境的限制，烟草种植区连作现象严重，加上过度依赖化肥，导致土壤肥力不平衡，烤烟品质和产量不稳定[2]。因此，如何科学施肥、培肥烟田土壤、进一步提升烤烟品质是云南烟草行业面对的主要问题之一。

绿肥在替代化肥、改善土壤理化性状、调控土壤微生物群落结构、提升作物产量和品质等方面具有重要作用[3-5]，在我国烟草种植上也得到了较为广泛的研究和应用，研究表明，绿肥-烟草轮作能够有效增加土壤有机质、全氮及有效养分含量[6]，提高土壤微生物功能多样性及土壤酶活性[7]，降低烟草根腐病和黑胫病的发生率[8],改善烤烟烟碱、糖碱比、氮碱比、钾氯比等化学成分组成，提升烤烟产量和品质[9-10]。

光叶紫花苕子是云南地区纳入烟草轮作制度中常见的豆科绿肥，能与根瘤菌共生固氮，每667 m2产2 000 kg鲜草时，可固纯氮约6 kg[11]。烟草对肥料反应敏感，需严格控制养分。在栽培中，化肥施用量过低，严重影响烤烟产量与品质；过高，则会造成叶片“大、深、厚”，单叶重增加、糖碱比与感官评吸质量降低[12-13]。因此，烟草-绿肥种植制度下，为保证烤烟产量与品质，需合理调控氮肥施用量，但截至目前在种植利用光叶紫花苕子模式下氮肥的施用量尚未明确。因此，本研究在烟草-绿肥轮作制度下，研究不同施氮水平对烟草农艺性状、烤烟产量和品质的影响，旨在为云南烟区节肥、增效、可持续生产提供科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于昆明市嵩明县小街镇云南省业科学院基地（25°21′11.21″N， 103°6′47.24″E，海拔1 910 m）开展。该地属亚热带高原季风气候，年平均降雨量987.1 mm，年平均气温14.2 ℃。供试土壤为红色石灰土，土壤质地为粘壤。试验开始前，耕层土壤（0—20 cm）基础理化性状为：有机质22.1 g·kg-1，全氮0.9 g·kg-1，全磷1.6 g·kg-1，全钾9.8 g·kg-1，碱解氮76.1 mg·kg-1，有效磷30.7 mg·kg-1，速效钾144.5 mg·kg-1，pH 7.1。

1.2 试验设计

以烤烟品种K326为试验材料，以光叶紫花苕子为绿肥作物。试验于2017年10月种植绿肥开始，于2019年9月烤烟收获后结束，连续2年定位，试验数据为2019年烤烟收获后测试数据。设置冬闲（F）和冬种绿肥（G）2种种植模式，在此基础上设置不施氮肥（N0）和分别施用55%（N55）、70%（N70）、85%（N85）和100%氮肥（N100）5个氮肥水平，共计10个处理，每处理3次重复。试验地小区面积21 m2，采用随机区组排列，根据当地习惯进行日常管理。绿肥原位种植，并于烟草移植前20 d收获并就地翻压，绿肥还田生物量45 000 kg·hm-2，绿肥种植季全程不施肥，烟草季按试验设计进行施肥。100%氮肥（N100）处理的施氮量为N 120 kg·hm-2，其他处理按比例递减；各处理磷、钾肥施用量均为P2O590 kg·hm-2、K2O 405 kg·hm-2。

1.3 样品采集与测定

于2019年烤烟下部叶开始采收前1 d，每个小区选取长势一致的3株测定株高、茎围、有效叶数、最大叶长和最大叶宽。烤烟成熟后，分小区采用挂牌编竿烘烤，烘烤结束后实测各小区产量，同时由烟草公司收购系统技术人员按照相关标准对烟叶进行等级评定，并统计产量、均价、上等烟比例和产值等经济性状。对烤后烟叶分别取C3F等级烟叶2 kg进行烟叶化学成分检测，采用电位滴定法测定氯离子含量[14]，采用连续流动法分别测定钾、烟碱、还原糖、总糖和总氮含量[15-18]；并计算叶面积、糖碱比和氮碱比，计算公式如下。

1.4 数据分析

采用SAS 8.1软件进行试验数据的整理和统计分析，采用最小显著差异（least significant difference，LSD）法进行方差分析、多重比较。

2 结果与分析

2.1 绿肥配施减量化肥对烟草农艺性状的影响

双因素方差分析结果（表1）表明，有无绿肥显著影响烟草株高及有效叶数量，而氮肥的施用水平对烟草不同农艺性状影响不同。在N55、N70、N85处理下，冬种绿肥较冬闲显著提高了烟草的有效叶数，其中N85处理还显著提高了烟草株高，较冬闲模式株高增加7%；N55、N70处理烟草的有效叶数较冬闲模式分别增加15%、13%。施氮水平对烟草农艺性状的影响存在差异，其中，随着施氮水平的提高，烟草的株高、有效叶数呈上升趋势，在N85处理下烟草的有效叶数量与株高达最大值；而施氮水平对烟草的最大叶面积与茎围影响较小。

表1 不同处理下烟草的农艺性状Table 1 Agronomic traits of flue-cured tobacco under different treatments

2.2 绿肥配施减量化肥对烤烟产量、产值的影响

双因素方差分析结果（表2）表明，有无绿肥、氮肥水平及二者的交互作用均显著影响烤烟产量、上等烟比例、烤烟均价及烤烟产值。由表2可知，相比冬闲，冬种绿肥显著增加了烤烟产值、烤烟均价、中上等烟比例、上等烟比例和烤烟产量；施用氮肥著提高了烤烟产量和产值，其中N100处理烤烟的产量最高，较N0处理增加38.5%；N70和N100处理烤烟的产值最高，分别较N0处理增加48.2%和38.7%。此外，氮肥减施（施肥量占常规用量的55%～85%）处理烤烟的上等烟比例、中上等烟比例以及烤烟均价均处于较高水平，表明氮肥适量减施有利于提高烤烟品质。冬种绿肥模式下，以N70%处理的中上等烟比例、烤烟均价以及烤烟产值最高，较常规施肥处理（冬闲100%化肥处理）分别增加18.3%、14.9%和11.2%。综上可知，本试验条件下，冬种绿肥配合施用70%氮肥能实现烤烟产值最大化。

表2 不同处理下烤烟的产量、产值Table 2 Yield and output value of flue-cured tobacco under different treatments

2.3 绿肥配施减量化肥对烤烟品质的影响

双因素方差分析（表3）表明，有无绿肥显著影响烤烟化学成分中的烟碱含量、糖碱比和氮碱比；氮肥水平显著影响烤烟中总糖、还原糖、烟碱、总氮、氯含量、糖碱比、氮碱比和钾氯比；两者的交互作用显著影响总糖、还原糖、钾含量、氮碱比和钾氯比。由表3可知，烤烟化学成分中以N55和N70处理的总糖、还原糖含量最高；N100处理的烟碱、总氮含量最高；N70处理的总氯含量最低。2种种植模式下，烤烟的烟碱和总氮含量均随着氮肥施用量的增加呈上升趋势，而糖碱比则反之。在相同施氮水平下，冬种绿肥较冬闲显著提升了烤烟的总氮、烟碱含量，表明种植绿肥对烤烟特定化学品质具有一定的改善作用。综上表明，冬种绿肥并适当降低氮肥投入能够有效改善烤烟的化学品质，其中施用70%氮肥时烤烟的化学品质整体表现最优。

比Potassium /氯钾chlorine比Reduced sugar/糖两total sugar比Nitrogen/碱氮alkaloid nder different treatments比Sugar/alkaloid碱糖量含分成acco u学氯Chlorideion/%化要主cured tob的烟钾Total总烤potassium/%下理处同不总3ponent contents of flue-表hemical com氮Total nitrogen/%Table 3 C 烟碱Alkaloid/%Reduced原糖sugar/%还总糖Total sugar/%理Treatm ent处植种模式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别在表reek 0.17 1.65 0.61**分；*和著显异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**理间d P＜e nitrogen level at P＜an 处肥0.05不氮同下0.78 0.75 6.37*式模植种同相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显异at P＜平0.05水差e plant pattern 9.07*P＜在19.05**2.29ifferences between green理处间肥化与0.08 16.82**5.59*肥绿下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腊nglish letters in sam希同。FGFN FG×N 不著列显：同平Different E注0.01水Note：significant differences b

3 讨论

烟草需肥量较大，尤其对氮肥的需求量较高，然而烟草碳氮代谢的协调与否直接关系到烟草本身的生长发育[19]。本研究结果表明，冬种绿肥较冬闲处理显著提升烟草株高及有效叶数；氮肥施用水平对烟草的农艺性状影响较小，与储刘专等[20]和邹正[21]研究结果一致。烟草农艺性状可反映烤烟的产量情况[22]，在N55和N70施氮水平下，种植绿肥使烟草的有效叶数分别增加15%及13%；在N85施氮水平下，种植绿肥使烟草株高提升7%。种植绿肥模式下，N70处理烤烟的产值最高，较N0处理增加48.2%。可见，绿肥配合氮肥减量可通过协调烟草生长，提高烤烟产值。郭云周等[23]在云南红壤旱地通过2年的定位试验证实，绿肥纳入烟草种植体系可显著提高烤烟产量、产值，且产值增幅超过产量增幅。本研究表明，在相同施氮水平下，种植绿肥显著提高了烤烟的经济性状，其中N70处理烟草的上等烟比例、烤烟均价和烤烟产值最高，较常规施肥处理（冬闲100%化肥处理）分别增加18.3%、14.9%和11.2%。这可能由于冬种绿肥配合适量氮肥施用，一方面优化了烟草碳氮代谢，促进了烟草生长发育[24]；另一方面绿肥改善了土壤环境，可持续供应烟草养分[25-26]，有利于提升烟叶经济性状。

烟草是特殊叶用作物，优质比高产更受关注[27]，烤烟化学成分可以作为鉴定烤烟品质的重要指标[28]。通常认为，烤烟质量的优劣与烤烟中总糖、烟碱等成分含量有关。在本试验条件下，烤烟总糖含量为20.0%～28.6%，还原糖含量为14.2%～19.7%，烟碱含量为1.1%～3.2%，达到优质烟叶标准[29]。研究表明，种植烤烟的土壤通过种植翻压绿肥后，烤烟中总氮、总糖、烟碱的含量更加协调[30-31]。本研究结果表明，N55和N70处理对烤烟化学成分影响较大，其中烤烟总糖、还原糖含量最高，冬闲与冬种绿肥2种种植模式下烤烟的烟碱、总氮含量均随着氮肥施用量增加呈上升趋势，且绿肥模式均优于冬闲模式，表明冬种绿肥有利于提高烤烟化学品质。罗贞宝[32]、刘霞[33]和郭飞[34]研究发现，翻压绿肥能显著提升烤烟的总糖含量，降低烟碱含量，协调氯、钾等营养元素的平衡，使烤烟的营养成分更趋于协调。王允白等[35]研究表明，新鲜绿肥在分解过程中除释放养分外还可产生多种激素，这些激素一方面促进烟草代谢，另一方面有利于糖分和芳香物的累积，从而提高烤烟品质。烟碱是烤烟中重要的化学成分，含量过高使人有腔刺不悦的感觉，但过低又会造成吸味淡薄而不过瘾。豆科绿肥生长期间根系的分泌物质能够活化土壤中的难溶性养分[36]，有利于烟草根系前期发育，促进烟碱合成，而到生长后期为保证营养物质向生长中心转移，根系烟碱合成得到抑制。研究表明，烟草对氮肥非常敏感，生产中氮肥用量少不利于提高烤烟产量，施用量过多又会使烟草碳氮代谢失衡，降低烤烟品质[37]。本研究也证实，冬种绿肥并适当降低氮肥投入能够有效改善烤烟的化学品质，其中冬种绿肥配施70%氮肥时烤烟的化学品质整体表现最优，可作为烟区提高烟草种植效益与可持续发展的有效手段。

绿肥与烟草轮作体系下，冬种绿肥配施减量化肥可显著提升烤烟经济性状指标，提高烟区种植效益。种植绿肥可显著提升烟草农艺性状，尤其提高烟草株高和有效叶数，从而促进了烤烟产值最大化。因此，冬种光叶紫花苕子配施氮肥的施肥方式可作为保障烤烟优产优质与可持续发展的良好田间管理模式。