綠肥掩青對連作煙田土壤性質及烤煙產質量的影響

夏融 童文杰 馬二登 劉棋 余磊 黃飛燕 劉佳妮 鄧小鵬

摘要 ［目的］以玉溪煙區連作多年的植煙土壤為研究對象，探究不同品種綠肥掩青對植煙土壤理化性質及后茬烤煙生長、產量和品質的影響，為玉溪煙區連作煙田的土壤保育確定最佳冬種綠肥種類提供參考依據。［方法］設置田間隨機區組排列試驗，于前茬烤煙收獲后開展肥田蘿卜、大麥、光葉紫花苕、黑麥草及冬閑對照5種田間小春種植模式，于下茬烤煙種植前90 d收割、掩青，探討不同綠肥翻壓對土壤理化性狀及烤煙生長、產量和品質的影響。［結果］與冬閑田對照相比，不同綠肥品種掩青對土壤容重的影響不明顯，肥田蘿卜掩青下土壤pH的降幅較大，禾本科綠肥大麥掩青對提高土壤有機質含量最優，豆科綠肥光葉紫花苕對水解氮和有效磷有較好的促進作用；0～10 cm土層，禾本科綠肥黑麥草掩青對提高土壤有效鉀效果較好，10～20 cm土層，大麥則對土壤有效鉀有更好的促進作用；4種綠肥對烤煙生長發育均有不同程度的促進作用，其促進效果為大麥>黑麥草>光葉紫花苕>肥田蘿卜，大麥掩青還田后的烤煙田間長勢相對較好、根系活力最優，煙葉產量最高、化學成分更為協調，評吸質量更佳，與對照相比其產量、產值分別提高15.2%、19.7%，鉀含量提高了22%，評吸總得分提高了6.56%。［結論］不同綠肥種植和掩青改善了連作煙田土壤理化性狀，有效培肥土壤，優化土壤環境，對促進烤煙根系生長發育，增加植株干物質，提高煙葉產量、產值效果明顯，尤其以大麥種植掩青效果更為顯著。

關鍵詞 綠肥；連作土壤；烤煙；生長發育；產量品質

中圖分類號 S 153? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）07-0165-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.038

Effects of Different Green Manure Application on Soil? Physical and Chemical Properties， Yield and Quality of Flue-cured Tobacco in Continuous Cropping? Field

XIA Rong1， TONG Wen-jie2， MA Er-deng2 et al

（1.College of Agriculture and Life Sciences， Kunming University/Yunnan Urban Agricultural Engineering ＆ Technological Research Center，Kunming，Yunnan 650214;2.Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences，Kunming，Yunnan? 650021）

Abstract ［Objective］ Taking the continuous tobacco soil in Yuxi tobacco area for many years as study object， the influence of different varieties of green fertilizer turning over on the physical and chemical properties of soil and the growth， yield and quality of the flue-cured tobacco was explored， which provided a reference for the soil conservation of the continuous tobacco field in Yuxi area. ［Method］A field randomized block arrangement experiment was conducted to carry out five field planting patterns， including radish， barley， Vicia villosa， ryegrass and winter fallow， after the previous flue-cured tobacco harvest. The harvest and green cover were conducted before the next flue-cured tobacco planting to explore the effects of different green manure tillage on soil physical and chemical properties and the growth， yield and quality of flue-cured tobacco. ［Result］ Compared with the control of winter fallow field， the effect of different green manure varieties on soil bulk density was not obvious. The soil pH in the fertile field decreased greatly under the cover of radish. Barley， the green manure of gramineous family， was the best for improving the content of soil organic matter. Vicia villosa， the green manure of leguminous family， had a better promotion on hydrolyzed nitrogen and available phosphorus. In 0-10 cm soil layer， the ryegrass had maximum available potassium increment， and in 10-20 cm soil layer， barley had better promoting effect on available potassium. Four kinds of green manure could promote the growth and development of flue-cured tobacco to varying degrees， with the promotion effect order of barley>ryegrass> vicia villosa >radish. The flue-cured tobacco field after barley covering green and returning to the field had relatively good growth momentum， the best root activity， the highest yield of tobacco leaves， more coordinated chemical composition， better smoking quality. The yield and output value increased by 15.2% and 19.7%， the potassium content increased by 22%， and the total score of sensory evaluation increased by 6.56%， respectively， which compared with the control treatment. ［Conclusion］ Different green manure planting and covering improved the soil physical and chemical properties of continuous cropping tobacco fields， effectively fertilized the soil， optimized the soil environment， and had obvious effects on promoting the growth and development of flue-cured tobacco roots， increasing plant dry matter， increasing tobacco leaf yield and output value， and barley was especially effective.

Key words Green manure;Continuous cropping field soil;Flue-cured tobacco;Growth and development;Yield and quality

基金項目 中國煙草總公司云南省公司科技計劃項目（2019530000241011，2018530000241016）；云南省教育廳科學研究基金研究生項目（2022Y692）。

作者簡介 夏融（1997—），女，云南宣威人，碩士研究生，研究方向：資源利用與植物保護。通信作者，副研究員，從事烤煙栽培技術研究。

收稿日期 2022-11-23

煙草是我國重要的經濟作物，玉溪作為全國最重要的優質煙區之一，自身具備得天獨厚的生態條件優勢，為全國卷煙工業發展提供了穩定的煙葉原料資源。要實現煙草的優質適產，必須要有一個良好的土壤生態環境［1］。煙草屬于典型的忌連作作物，由于當前煙區種植制度的多元化發展，烤煙連作現象不可避免，連作障礙給煙葉生產帶來了諸多不利影響，如煙株田間長勢變差，株高、莖圍、生物量、葉面積系數下降，煙葉的產量、產值降低，田間病蟲害發生增加，評吸質量變劣等［2］。因此，開展連作障礙的消減措施研究，是煙草科研工作者當前要解決的重要課題。通常認為，輪作是消除煙田連作障礙最為有效的措施［3］，尤其以水旱輪作效果更為明顯。由于很多煙區不具備烤煙季節輪作條件，往往通過種植不同小春季作物的方式，來調整和改變煙田土壤環境，從而一定程度上減輕連作障礙的影響。

綠肥是玉溪煙區較為常見的小春季作物，不僅有機物質含量豐富，而且根系發達，可穿透深層土壤，加厚煙田耕層。綠肥腐解入田后可直接供煙株吸收利用，增加土壤有機質，提高土壤肥力［4-6］。同時，有些綠肥的根系甚至能分泌特殊有機酸，不但能平衡土壤酸堿度，還能溶解土壤中被固定住的礦質元素，種植綠肥并翻壓對促進烤煙生長、增加煙葉產量、提高煙葉品質和評吸質量等方面都有較好的效果［7-9］。不同綠肥品種生態適宜性不同 ［10-11］，齊耀程等［12］研究表明，冬牧70較為適宜作為皖南煙區冬種綠肥品種，對上部煙品質提升效果較為顯著；田峰等［13］研究表明，在湘西煙區種植豆科綠肥箭舌豌豆并進行翻壓，對烤煙農藝性狀有積極影響，且具有明顯的土壤培肥改良效果，較為適宜當地進行推廣。

目前關于綠肥對植煙土壤及烤煙生長的影響研究主要集中在河南、湘西、重慶等地，作為全國面積最大、最優質煙葉產地的云南煙區這方面研究相對不多，尤其是針對玉溪連作煙田上綠肥種植翻壓的效果方面少見報道。因此，筆者選取云南烤煙優質核心煙區玉溪的連作煙田，開展不同綠肥掩青對植煙土壤理化性狀和烤煙生長發育和煙葉品質的影響，篩選出適宜當地烤煙前茬種植的綠肥品種，為玉溪煙區植煙土壤質量改善、構建用養結合的環境友好型耕作模式提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年9月至2021年9月在玉溪市紅塔區高倉街道（海拔1 770 m，102°54′E，24°27′N）進行。該試驗地所在區域年降水量750～1 000 mm，年平均氣溫15～24 ℃，年平均日照2 100～2 300 h，無霜期為245～365 d，屬典型的中亞熱帶半濕潤冷冬高原季風氣候。試驗地及周邊地勢平坦，排水良好。供試土壤為紅壤土，0～20 cm土層土壤基礎性狀：

pH 5.47，有機質19.1 g/kg，水解氮69.3 mg/kg，有效磷19.7 mg/kg，速效鉀145 mg/kg，全氮1.08 g/kg，全磷1.12 g/kg，全鉀6.4 g/kg。

1.2 試驗設計和田間管理

試驗設置5個處理，分別為T1，肥田蘿卜，播種量為45 kg/hm2 ；T2，大麥，播種量為75 kg/hm2； T3，光葉紫花苕，播種量為75 kg/hm2；T4，黑麥草，播種量為75 kg/hm2；以冬閑田為常規對照（CK）。每個處理3次重復，隨機區組排列。小區面積為40 m2。采用定位試驗，2020年9月，烤煙收獲后拔除煙桿和雜草后播種綠肥。1月中旬，綠肥盛花期割走莖葉切至10～20 cm長，采用小型微耕機翻壓入土壤，翻壓量統一為15 000 kg/hm2。

2021年4月中旬試驗地開始起壟理墑打塘，烤煙種植品種為K326，于4月27日進行膜下小苗移栽。移栽前拌塘施用煙草復合肥（N∶P2O5∶K2O=12∶6∶24）150 kg/hm2，追肥為對水澆施煙草復合肥（N∶P2O5∶K2O=12∶6∶24）600 kg/hm2，移栽35 d后開展揭膜、追肥、培土等煙田中耕管理，塘內環施鉀肥（農用硫酸鉀，K2O≥50%）225 kg/hm2，病蟲害防治及其他田間管理措施參照當地優質煙葉生產管理辦法執行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 不同綠肥產量及養分。綠肥掩青前，在每個小區取典型樣方，測定不同綠肥地上、地下生物量鮮重、干重，每個處理3次重復。烘干后樣品保留，計算其干物質量，參照NY/T 2017—2011［14］測定各種綠肥中的氮、磷、鉀養分含量。

1.3.2 土壤養分。每處理于煙苗移栽前，分小區采用環刀法進行原位取樣，測定土壤的容重。同時，于田間各處理分層隨機采集0～10、10～20 cm土樣5個（煙壟上2株煙正中位置），各土層的土壤分開混勻后采用常規分析方法測定土壤pH、有機質、水解氮、有效磷、速效鉀。

1.3.3 烤煙農藝性狀。每個處理于烤煙的3個主要生育期（團棵期、旺長期、現蕾期），選取代表性煙株調查10株，按照YC/T 142—2010［15］測定煙株主要農藝性狀（株高、莖圍、有效葉片數、最大葉長和葉寬），并采用校正系數法計算葉面積系數。

1.3.4 烤煙干物質。在烤煙團棵期、旺長期和現蕾期，各處理分別選取3棵代表性煙株，清水凈洗，放入烘箱105 ℃殺青30 min，60 ℃ 烘干至恒重，稱量不同處理根、莖、葉干重。

1.3.5 烤煙根系特性指標。烤煙現蕾期，各處理選取3棵代表性煙株，清水將根凈洗后采用TTC法測定根系活力，根系掃描分析系統（WinRHIZO）測定根系形態參數。

1.3.6 烤煙經濟性狀。各處理按小區進行采烤，煙葉回潮后進行分級、計產，統計中、上等煙所占比例，計算煙葉的均價和產值。

1.3.7 煙葉化學成分分析。每個小區選取中部煙葉（C3F）等級的初烤煙葉不少于0.5 kg，進行煙葉化學成分［16］測定。

1.3.8 煙葉感官評價。每個小區另取中部C3F等級煙葉撕去主脈后制成煙絲，含水量調節在11.5%左右制成卷煙。在溫度（22±1）℃和相對濕度（60±2）%下，平衡水分48 h［17］，由專業評吸人員進行煙葉感官質量評價。

1.4 數據處理與分析

采用SPSS 20.0統計分析數據和檢驗顯著性（顯著水平為P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同綠肥產量及養分含量

不同綠肥掩青前的產量及主要養分含量見表1。從表1可以看出，4種綠肥產量及養分含量差異明顯，其生物學產量以肥田蘿卜（T1）處理最高，為31 229.08 kg/ hm2，顯著高于其他綠肥。大麥（T2）和黑麥草（T4）之間則無顯著差異。就綠肥的養分含量而言，大麥中（T2）的水解氮、有效磷、速效鉀含量相對較低；光葉紫花苕（T3）的水解氮含量為3.37 mg/kg，顯著高于其余處理；有效磷含量以肥田蘿卜（T1）和光葉紫花苕（T3）較高，且兩者之間差異不顯著；速效鉀含量在肥田蘿卜（T1）和黑麥草（T4）中的含量較高，分別為3.16和3.18 mg/kg。可見，煙后種植的不同綠肥不僅在產量上差別較大，綠肥自身的主要養分含量也不同。

2.2 不同綠肥掩青對土壤理化性狀的影響

由表2可知，在0～10 cm土層，與常規對照相比，不同綠肥掩青對土壤容重的影響不大，品種間無顯著差異。綠肥掩青降低了土壤pH，降幅為0.68%～6.81%，除黑麥草（T4）外，均與對照之間差異顯著。綠肥掩青對土壤有機質、水解氮、有效磷、速效鉀等養分有較好的促進作用，其中大麥掩青（T2）使土壤有機質增加最大，比對照增加了17.74%，且與其余處理間差異顯著；光葉紫花苕（T3）使水解氮、有效磷增加最大，分別比對照高9.70%、34.68%，除肥田蘿卜（T1）外，其余處理間水解性氮含量無顯著差異；各種綠肥種植均顯著提升了土壤有效磷含量，尤其以光葉紫花苕與大麥處理下含量最高，與肥田蘿卜（T1）及黑麥草之間存在顯著差異。黑麥草和大麥2種禾本科綠肥對土壤速效鉀含量的提升最為顯著，分別比對照高33.33%、31.84%，且與肥田蘿卜、光葉紫花苕處理之間存在顯著差異。

在10～20 cm土層，各處理對土壤理化性質的影響表現與0～10 cm土層總體趨勢一致。由此可知，綠肥掩青會降低土壤pH，提高土壤有機質及主要養分含量。

2.3 不同綠肥掩青對烤煙農藝性狀的影響

不同綠肥掩青對下茬烤煙農藝性狀的影響見表3。從表3可以看出，綠肥掩青對團棵期烤煙農藝性狀的影響明顯，與對照相比，4種綠肥掩青處理均顯著提高了煙株株高、莖圍、葉面積指數（LAI）和最大葉長，且綠肥處理之間差異不顯著；在旺長期，大麥（T2）處理的各項農藝性狀均與對照存在顯著差異，黑麥草（T4）處理下的葉面積指數和最大葉寬與對照之間差異顯著。從株高來看，大麥處理（T2）比對照高18.12%，從葉面積指數來看，大麥（T2）、黑麥草（T4）處理分別比對照高40.86%、34.41%。

現蕾期，各處理間差異表現與旺長期大體一致。大麥（T2）處理的各農藝性狀指標均與對照存在顯著差異，各種綠肥掩青下的烤煙葉面積系數均顯著高于對照（CK）。光葉紫花苕（T3）處理下的莖圍、有效葉片數和葉面積指數與對照之間差異顯著，而肥田蘿卜處理（T1）下的株高、莖圍、有效葉片數、最大葉長、最大葉寬則與對照之間不存在顯著差異。

由此可知，種植4種綠肥并掩青對烤煙生長均起到一定促進作用，尤其以大麥處理煙株主要農藝性狀指標提升明顯。

2.4 不同綠肥掩青對烤煙干物質的影響

由表4可知，從烤煙地上部干物質看，團棵期大麥（T2）處理與光葉紫花苕（T3）處理差異顯著，分別比對照高34.26%和18.55%，黑麥草（T4）、肥田蘿卜（T1）與對照（CK）相比差異不顯著；旺長期大麥（T2）處理顯著高于除黑麥草（T4）外的其他處理，現蕾期大麥（T2）、光葉紫花苕（T3）、黑麥草（T4）處理與對照差異顯著，分別比對照高59.93%、65.62%和40.31%。從烤煙地下部干物質看，團棵期各處理間無顯著差異。旺長期大麥（T2）處理與對照相比差異顯著，比對照高79.15%。至現蕾期各處理煙葉生長發育差異不大。說明綠肥翻壓更利于促進移栽后烤煙旺長期物質積累，尤以大麥翻壓處理效果最明顯。

2.5 不同綠肥掩青對烤煙根系指標的影響

從表5可以看出，不同綠肥掩青對烤煙根系形態有較好的促進作用。不同綠肥掩青處理的根長和根表面積均顯著高于冬閑對照（CK），肥田蘿卜（T1）、大麥（T2）、光葉紫花苕（T3）、黑麥草（T4）處理的根長分別比對照高15.17%、117.45%、24.48%和57.60%，根表面積分別比對照高14.34%、79.03% 、20.84%和28.12%。另外，綠肥掩青能有效提高烤煙根系活力，增幅為5.0%～17.5%。與其他處理相比，大麥、黑麥草處理下有較好的根系形態指標，根系活力也有較好的提升。

2.6 不同綠肥掩青對烤煙經濟性狀的影響

由表6可知，不同綠肥掩青對烤煙產量、產值有顯著影響。與對照（CK）相比，4種綠肥掩青還田均顯著提升烤煙產量、產值，其中以大麥（T2）、黑麥草（T4）處理效果較好。相比對照，大麥、黑麥草處理的煙葉產量分別提高15.2%、12.6%，產值分別提高19.7%、17.6%，上等煙比例分別提高8.0%、6.2%，中上等煙比例分別提高7.27%、8.07%。各處理煙葉均價在23～25元/kg，總體差別不大，大麥和黑麥草掩青處理顯著高于其他處理。這說明綠肥掩青對提高連作烤煙煙葉產量和產值有較好的促進作用。

2.7 不同綠肥掩青對煙葉化學成分的影響

糖類物質含量是評價煙葉品質的重要指標。從表7可以看出，就總糖而言，各處理上部煙葉總糖含量差別不大，以黑麥草處理（T4）最低，為24.37%，大麥處理（T2）最高，為28.55%。通常認為，煙葉總糖含量與評吸質量在一定范圍內呈正相關，含量越高評吸口感越佳，含量過低則可能表現出較強的刺激性［18］。各綠肥處理的還原糖含量與總糖類似，略高于冬閑對照（CK）。煙葉中的總氮含量與煙氣特征關系密切，各綠肥處理煙葉總氮含量差別不大，且變化規律不明顯；煙葉的煙堿含量是決定吸食品質的關鍵因素［19］，煙堿含量高則刺激性強。各處理煙堿含量以肥田蘿卜（T1）和大麥處理（T2）較低，與其他處理之間差異顯著。鉀含量是衡量煙葉總體品質的重要指標，各綠肥處理煙葉鉀含量均高于冬閑對照，大麥處理（T2）比對照提高了22%以上。綜合以上分析，綠肥尤其是大麥掩青處理提高了連作烤煙中部煙葉化學成分之間的協調性，煙葉總體品質好于對照。

2.8 不同綠肥掩青對煙葉評吸質量的影響

感官評吸可以相對準確、直接地評價煙葉及其制品的優劣。從表8可以看出，不同綠肥掩青處理中部煙葉感官質量評分結果存在一定差異。香氣特征是評判煙葉質量的核心內容和重要指標，4種綠肥處理煙葉的香氣特性指標如本香、香氣量、香氣質的打分均高于冬閑對照（CK），香氣濃度除光葉紫花苕處理（T3）外，各處理之間差別不大；從煙葉刺激性得分來看，大麥（T2）、光葉紫花苕（T3）和黑麥草（T4）高于肥田蘿卜（T1）和對照，而勁頭、口感則以對照得分最低。根據感官評吸結果可以看出，大麥處理的煙葉總體評價較好，為78.67分，明顯高于打分最低的對照煙葉（73.83分）。可見，綠肥掩青處理后，煙葉本香變足，煙香清晰感提高，雜氣減輕，口腔特性較好，評吸質量有一定的提高。

3 討論

通常認為，綠肥掩青還田對土壤肥力的影響是土壤-微生物-綠肥-氣候共同作用的結果。綠肥翻壓入土腐解能導致土壤微生物種群、活性等發生改變，為土壤提供多種有效養分，對培肥、改良植煙土壤有重要的作用［20］。該研究結果表明，不同綠肥掩青在一定程度上改善了土壤理化性狀，提高了土壤肥力，不同綠肥品種影響程度不同。綠肥掩青還田在一定程度上降低了土壤pH，在0～10 cm土層降幅為0.68%～6.81%，這與牛雅瓊［21］的研究結果一致；不同綠肥品種以大麥提高土壤有機質的幅度最大，其原因可能是大麥的C/N較低，掩青后能夠快速腐解，養分釋放快，土壤有效養分活性增強，土壤微生物獲取了充足的有機碳源，大大增加了土壤中的有機質含量［22］。在0～10 cm土層，黑麥草掩青對有效鉀的增加最大，而在10～20 cm土層則是大麥掩青有效鉀含量最高，原因可能是禾本科作物比該研究中的其他作物有較強的富鉀作用［7］。

綠肥作為一種天然有機肥料，掩青還田后可有效提高化肥利用率，其自身腐解過程中還能提高土壤中有機質含量，從而提高土壤養分水平，促進煙株生長發育，達到土地用養結合的效果［4］。該研究結果表明，4種綠肥掩青處理的主要農藝性狀指標均優于對照，尤其是團棵期大麥、黑麥草處理的煙葉葉面積指數分別比對照高40.86%、34.41%。至旺長期，大麥處理對烤煙生長發育促進效果較明顯，原因可能是后期雨水充足，大麥掩青后土壤中轉化酶活性提高，微生物活動增強，促進了土壤有機質的分解、礦質營養的吸收、利用，進而提高烤煙生物量及產質量。烤煙的田間長勢直接影響干物質的積累，該研究中，現蕾期大麥、光葉紫花苕、黑麥草處理的地上部干物質重量分別比對照高59.93%、65.62%和40.31%。這與郭飛［7］的研究結果一致。

根系作為作物吸收運輸水分和養分、合成有機物的主要功能器官，所處外界環境直接影響其發揮，土壤肥力是影響作物地上部、根系間干物質分配量的重要因素［23］。研究表明，綠肥翻壓還田既可充分、高效地利用地、光、熱、水、氣等自然資源，又能改良土壤生態環境，平衡土壤碳氮循環，為烤煙根系的生長發育提供良好基礎［24］，使煙株保持較優的根系性狀指標，促進根系發育，延緩煙株根系的衰老。該研究結果表明，不同綠肥掩青處理對烤煙根系形態和根系活力有重要影響。與冬閑田對照相比，禾本科綠肥大麥和黑麥草掩青后的烤煙根系指標更好，其次是豆科綠肥光葉紫花苕，均大幅提高了煙株根系的表面積和根系活力。

經濟性狀反映了煙葉田間長勢及營養水平，直接決定煙農種煙收入。該研究中，大麥、黑麥草處理的煙葉產量分別比冬閑對照提高了15.2%和12.6%，產值分別提高了19.7%和17.6%，提升效果顯著。煙葉化學成分是評價煙葉品質的重要指標，煙葉中最主要的化學成分是糖類、總氮、煙堿及鉀等，直接決定煙葉自身的質量，并影響感官評吸結果［18］。煙葉中含有大量的糖類化合物，一定范圍內糖組分與評吸質量呈正相關，在燃燒時能夠產生酸性物質來平衡煙氣的酸堿度，從而產生令人愉悅的口感和吃味［25］。該研究中，大麥處理的總糖含量在各處理中最高，達28.55%。各綠肥掩青處理煙葉鉀含量均高于冬閑對照，其中大麥處理比對照高22%以上，總體化學成分協調性較好。感官評吸是反映煙葉化學成分協調度的重要手段，該研究中評吸總分以大麥掩青處理的分值較高，這也直接印證了化學成分的檢測結果。

4 結論

不同綠肥種植和掩青改善了連作煙田土壤理化性狀，有效培肥土壤，優化土壤環境，對促進烤煙根系生長發育，增加植株干物質，提高煙葉產量、產值效果明顯，尤其以大麥種植掩青效果更為顯著。該研究有較好的現實生產意義，針對玉溪煙區各氣候、土壤環境條件綜合考慮，大麥更適宜作為當地冬季空閑茬口的烤煙前作種植掩青對象。

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