不同輪作模式對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

吳哲寬 ，孫光偉 ，陳振國 ，馮 吉 ，何 波 ，李建平 ，孫敬國

（1.湖北省煙草科學(xué)研究院，湖北武漢430030；2.湖北省煙草公司宜昌市公司，湖北宜昌443000）

湖北是我國主要的烤煙產(chǎn)地之一。近年來，隨著植煙地區(qū)土地資源匱乏，烤煙連作現(xiàn)象非常普遍，長期連作會(huì)導(dǎo)致病蟲害加劇[1]、偏耗土壤營養(yǎng)物質(zhì)[2]和積累土壤化感自毒物質(zhì)[3]，進(jìn)而影響烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)[4-5]。合理的輪作不但可以減少病蟲害[6]，而且可以為烤煙的生長發(fā)育創(chuàng)造良好的土壤條件[7]，從而提升烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。穰中文等[9]研究了不同種植模式煙田土壤細(xì)菌種群特征與青枯病發(fā)生的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)連作年限越長，煙田土壤細(xì)菌多樣性與均一度越低，土壤細(xì)菌生態(tài)網(wǎng)絡(luò)趨于松散，青枯病害發(fā)生更為嚴(yán)重，而輪作（煙草—玉米、煙草—百合、煙草—蘿卜）和綠肥（黑麥草、箭舌豌豆和油菜）還田等種植模式能有效改善煙田細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)并降低青枯病發(fā)病率。趙會(huì)納等[10]通過研究，發(fā)現(xiàn)煙草—油菜—紅苕—綠肥—煙草的種植模式烤煙生長最快，煙葉理化性質(zhì)最優(yōu)，且經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)最好，由于不同作物的生長特性和施肥條件的不同，選擇合適的輪作作物也是十分必要的。

本試驗(yàn)采用不同科作物，研究不同輪作模式下，烤煙的生長發(fā)育時(shí)期農(nóng)藝性狀、煙葉理化性狀和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，旨在通過制定合理的輪作模式，以克服烤煙輪作障礙并提升烤煙產(chǎn)質(zhì)量，為烤煙種植的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為云煙87。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在湖北省煙草科學(xué)研究院科研和試驗(yàn)基地，即湖北省恩施土家族苗族自治州利川市柏楊壩鎮(zhèn)進(jìn)行，位于北緯 30°17′，東經(jīng) 108°57′，海拔1 080 m，年均溫度15.8℃，年均光照時(shí)長1 318 h，年均降雨量1 467 mm，其中，植煙季節(jié)（4—8月）降雨量占全年的66%。試驗(yàn)地土質(zhì)為湖北省具有代表性的黃壤土，pH值6.4，有機(jī)質(zhì)12.38 g/kg，全氮 0.59 g/kg，全磷 0.15 g/kg，全鉀 7.86 g/kg，有效氮98.14mg/kg，有效磷 10.21mg/kg，有效鉀 197.79mg/kg。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)從2015年開始，連續(xù)實(shí)施3 a（表1）。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，涵括了湖北省煙區(qū)常用的5種種植模式，分別為：烤煙連作（CK）；T1.烤煙—玉米—烤煙；T2.烤煙—大豆—四季豆—烤煙；T3.烤煙—甘薯—烤煙；T4.烤煙—馬鈴薯—蘿卜—烤煙。試驗(yàn)田管理按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表1 3 a種植模式的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，行距1.2 m，株距0.55 m。每個(gè)小區(qū)植煙40株，種植4行煙，每行10株。肥料用量按施純氮量90 kg/hm2，施肥比例按照N∶P2O5∶K2O＝1∶1.5∶3計(jì)算磷（P2O5）及鉀（K2O）用量分別為 135 ，270 kg/hm2。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

2016年在烤煙生長團(tuán)棵期（30d）、旺長期（50 d）和打頂期（70 d），挖取植株根系，清除表土用清水洗凈后，采用TTC法測定根系活力?？緹煶墒觳煽竞?，選取質(zhì)量等級為C3F的煙葉樣品均分為2份，1份進(jìn)行化學(xué)指標(biāo)測定，1份進(jìn)行感官質(zhì)量測定。煙葉中總糖、還原糖、鉀、總氮和煙堿等指標(biāo)測定采用近紅外光譜儀法。根據(jù)《YC/T138—1998 煙草及煙草制品感官評價(jià)方法》測定煙葉感官質(zhì)量。感官質(zhì)量指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、余味、燃燒和灰色，其滿分分值分別為 18，16，16，20，22，4和4，總分為100分。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輪作模式對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，在不同輪作模式下，烤煙株高在不同生育期均為T1處理最高，而CK最低。

在打頂期，不同處理烤煙株高在106.33～113.67 cm，極差為7.34 cm，株高大小順序?yàn)椋篢1＞T3＞T2＞T4＞CK，變異系數(shù)為2.32%。方差檢驗(yàn)分析結(jié)果顯示，T1處理對烤煙農(nóng)藝性狀影響最優(yōu)，與其他處理間差異達(dá)極顯著水平。

在打頂期，烤煙最大葉長、葉寬均為T1處理最高，而CK最低。葉長葉寬之比大小順序表現(xiàn)為：CK＞T2＞T3＞T4＞T1，其中，葉長葉寬比最大值為2.89，最小值為2.51。最大葉長葉寬比值方差分析結(jié)果顯示，各處理與對照相比，差異達(dá)極顯著水平，采用玉米輪作與其他輪作模式相比，差異達(dá)極顯著水平，而其他3種處理間差異不顯著（P＜0.01）。

采用不同輪作模式，有助于改善煙葉的農(nóng)藝性狀。晉艷等[11]研究發(fā)現(xiàn)，連作煙株的株高可達(dá)到輪作煙株的76.48%，田間葉面積系數(shù)達(dá)到輪作的70.07%。王家順等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)蕾期，與小麥、油菜、馬鈴薯輪作的烤煙長勢明顯好于對照。

表2 不同輪作模式對烤煙農(nóng)藝性狀的影響（2016年）

2.2 不同輪作模式對烤煙植株根系活力的影響

由表3可知，烤煙根系活力與烤煙生育期呈現(xiàn)二次關(guān)系，即隨生育期的延長，根系活力表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，根系活力在旺長期（移栽50 d）達(dá)到最大值。不同處理之間，移栽50 d和移栽30 d相比，根系活力增長幅度在17.65%～54.11%。在移栽50 d，不同處理根系活力大小順序表現(xiàn)為：T1＞T4＞T3＞T2＞CK，采用輪作模式均能提升烤煙植株根系活力，且采用玉米輪作模式對根系活力影響最優(yōu)?？緹煾祷盍δ軌蚍磻?yīng)植株吸收養(yǎng)分能力大小，根系活力越強(qiáng)地上部積累干物質(zhì)越多[13]。

移栽30 d，根系活力在121.75～201.46 μg/（g·h），極差為79.71 μg/（g·h），變異系數(shù)為15.39%；移栽50 d，根系活力在187.63～237.02 μg/（g·h），極差為49.39 μg/（g·h），變異系數(shù)為7.71%；在移栽后70 d，根系活力在139.46～173.54 μg/（g·h），極差為34.08 μg/（g·h），變異系數(shù)為6.81%。

表3 不同輪作模式對烤煙根系活力的影響（2016年） μg（/g·h）

2.3 不同輪作模式對烤煙經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響

由表4可知，不同處理煙葉產(chǎn)量大小順序?yàn)椋篢1＞T3＞T4＞T2＞CK，產(chǎn)量在 1781.25～1926.75kg/hm2，極差為 145.5 kg/hm2，變異系數(shù)為 2.47%；不同處理煙葉產(chǎn)值大小順序與產(chǎn)量基本一致，具體表現(xiàn)為：T1＞T3＞T2＞T4＞CK，煙葉產(chǎn)值在 45 065.70～54 912.45元 /hm2，極差為9 846.75元 /hm2，變異系數(shù)為5.93%。上等煙比例大小順序?yàn)椋篢1＞T4＞T2＞T3＞CK，最大值為56.85%，最小值為51.56%，相差5.29百分點(diǎn)。

表4 不同輪作模式對烤煙經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響（2016年）

各輪作處理與對照相比，各處理產(chǎn)量、產(chǎn)值均有所增加，其中，產(chǎn)量增加幅度在1.95%～8.17%，產(chǎn)值在14.43%～21.85%。方差分析結(jié)果顯示，各輪作處理與對照相比，煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值差異均達(dá)極顯著（P＜0.01），T1處理與其他3個(gè)處理相比，煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；而其他3個(gè)處理間，煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值差異不顯著。

采用輪作有助于提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值。晉艷等[11]研究發(fā)現(xiàn)，烤煙連作的產(chǎn)量僅有輪作的59.12%，產(chǎn)值僅有輪作的29.93%。張繼光等[14-15]研究認(rèn)為，種植模式（輪作、麥套煙）有利于煙葉等級結(jié)構(gòu)、均價(jià)及產(chǎn)值的提高，輪作烤煙經(jīng)濟(jì)性狀均優(yōu)于連作。

2.4 不同輪作模式對烤煙化學(xué)指標(biāo)的影響

從表5可以看出，不同處理的還原糖含量大小順序?yàn)椋篢1＞T3＞T2＞T4＞CK，還原糖含量在15.11%～21.52%，總糖含量大小順序表現(xiàn)為：T1＞T2＞T3＞T4＞CK，含量在 18.07%～25.56%；煙葉鉀含量在1.44%～1.76%，其大小順序表現(xiàn)為：T1＞T3＞T2＞T4＞CK；煙葉煙堿含量在 2.04%～2.56%，其大小順序?yàn)椋篢2＞T1＞T4＞T3＞CK；不同處理煙葉的糖堿比在7.92～10.40。一般認(rèn)為，糖堿比接近10的煙質(zhì)最好，可見采用T1處理效果最優(yōu)。

方差分析結(jié)果顯示，采用不同輪作模式與對照相比，還原糖、總糖、鉀含量和煙堿差異均達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；T1處理與其他3個(gè)處理相比，還原糖、總糖和鉀含量差異均達(dá)極顯著水平（P＜0.01），而T2，T3處理與T4處理相比，還原糖、總糖和鉀含量之間差異極顯著（P＜0.01），T2處理和T3處理相比，還原糖、總糖和鉀含量差異不顯著。T3處理與其他3個(gè)處理相比，煙堿含量差異均達(dá)極顯著水平，其他3個(gè)處理間相比，差異不顯著。

煙葉的化學(xué)成分是決定煙葉品質(zhì)的內(nèi)在因素，煙葉的還原糖和總糖含量與煙葉的油分密切相關(guān)[16]。輪作與連作相比，有助于提高煙葉的煙堿含量、鉀含量、總糖和還原糖含量[11]，有利于改善煙葉品質(zhì)，使煙葉內(nèi)在化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)[12]，煙葉的主要化學(xué)成分和物理特性都優(yōu)于連作烤煙[17]。

表5 不同輪作模式對煙葉化學(xué)指標(biāo)（C3F）的影響（2016年）

2.5 不同輪作模式對煙葉感官質(zhì)量的影響

從表6可以看出，采用不同輪作模式，均能不同程度的提升煙葉感官質(zhì)量，不同處理煙葉的感官質(zhì)量大小順序?yàn)椋篢1＞T4＞T3＞T2＞CK，總體感官質(zhì)量以玉米輪作模式表現(xiàn)最優(yōu)。采用不同輪作模式均不同程度地提升了香氣質(zhì)和香氣量，并降低了雜氣和刺激性。煙葉感官質(zhì)量的不同指標(biāo)間，燃燒性和灰色均沒有差異，其他指標(biāo)從不同變異系數(shù)來看，香氣量的變異系數(shù)最大，為2.35%，其次為雜氣，變異系數(shù)為2.11%，余味變異系數(shù)最小，為1.12%。

方差分析結(jié)果顯示，不同輪作處理與對照相比，煙葉感官質(zhì)量差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），T1與其他3個(gè)處理間相比，差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。

表6 不同輪作模式對C3F煙葉感官質(zhì)量的影響（2016年）

3 結(jié)論與討論

烤煙忌連作，長期的連作會(huì)給烤煙生產(chǎn)帶來許多危害，如土壤營養(yǎng)成分的消耗、病蟲害加劇、土壤化感自毒物質(zhì)的積累、產(chǎn)量及品質(zhì)的下降等。而烤煙與其他作物的輪作既可以創(chuàng)造良好的土壤微生物環(huán)境，又可以改善煙葉理化性狀，提升煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)，是一項(xiàng)用地與養(yǎng)地相結(jié)合、煙糧增產(chǎn)增質(zhì)的有效途徑，對于烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

本試驗(yàn)研究了在不同輪作模式下，烤煙的生長發(fā)育時(shí)期農(nóng)藝性狀、煙葉理化性狀和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，結(jié)果表明，相較于烤煙連作模式，不同的輪作模式均可提升烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)。其中，在烤煙—玉米—烤煙的栽培模式下，烤煙農(nóng)藝性狀、植株根系活力、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和感官質(zhì)量均為最優(yōu)，建議在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。