不同糧（菜）→煙輪作對土壤理化性質和煙葉經濟性狀的影響

摘 要：

烤煙是典型的忌連作作物，為了探討不同糧（菜）/煙輪模式作對提升土壤生產能力和緩解連作危害的效應。本研究以烤煙連作為對照，選擇糯玉米、白菜、西葫蘆等4種經濟價值較高的糧（菜）作物與烤煙輪作，通過測定不同處理的土壤理化性質、主要酶活性和煙葉經濟性狀，分析了不同糧（菜）→煙輪作對土壤理化性質和煙葉經濟性狀的影響。結果表明：輪作糯玉米、西葫蘆和白菜有利于增大土壤毛管孔度、提高土壤自然含水量，改善土壤物理性質。輪作糯玉米和蔬菜增加了土壤有機質和全氮含量，提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性，土壤堿解氮含量提高了34.30～152.90 mg/kg；輪作西葫蘆的土壤磷酸酶活性和有效磷含量明顯增加，有效磷含量增加了1.19 mg/kg，輪作糯玉米、西葫蘆和四季豆的土壤磷酸酶活性和有效磷明顯降低，有效磷含量降低了1.09～3.51 mg/kg；輪作糯玉米和蔬菜的土壤速效鉀的含量均明顯下降，降低了17.52～59.27 mg/kg。輪作四季豆后的煙葉產量最高，輪作糯玉米和西葫蘆后的煙葉均價高，輪作糯玉米和白菜后的產值最高，為5.48萬元/hm2。結果說明，烤煙與糯玉米、白菜、四季豆輪作有利于改善土壤理化性質，提升土壤肥力，增加后作烤煙的產量和產值，是較為理想的輪作模式，但后作烤煙時要適當減少氮肥施用量、增加鉀肥施用量。

關鍵詞：

糧（菜）→煙輪作；土壤物理性質；土壤養分；土壤酶活性；經濟性狀

中圖分類號：S344

文獻標識碼：A

文章編號：1008－0457（2024）04－0061－08

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2024.04.009

連作是指在同一地塊上連續多年種植同一種作物或親緣相近作物的種植方式。烤煙和瓜豆類蔬菜是典型的忌連作作物，長期連作易造成土壤理化性質變劣、養分比例失衡和自毒物質累積，導致作物發育生長不良甚至減產絕收［1］。輪作是克服連作障礙的最有效方法，通過在同一地塊上有順序地在年際間輪換種植不同的作物，利用不同作物耕種方式、水肥管理［2-3］以及作物根系形態［4］、根系分泌物［5-6］的差異，改善土壤理化性質，提升土壤酶活性 ［7］，加快土壤礦質養分的礦化［8］，增加土壤中有效營養成分［9］，提升土壤的生產潛力，提高作物產量［3］。貴州烤煙輪作制度幾乎都是基于煙→玉米而建立，與輪作糧食作物相比，交通方便、毗鄰大城市的區域，種植蔬菜等經濟作物具有更高的經濟效益。然而，蔬菜的耕作方式和水肥管理模式與玉米有較大的差異，對土壤肥力及后作烤煙的生長發育和產量品質會造成較大影響。為此，本研究選擇糯玉米、白菜、西葫蘆、四季豆等4種經濟價值較高糧（菜）作物，設置烤煙連作和糧（菜）→煙輪作處理，通過分析不同處理對土壤理化性質、土壤酶活性、土壤養分及后作烤煙經濟性狀的影響，探討了糧（菜）→煙輪作的最佳模式及其施肥調控。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和地點

烤煙品種為‘云煙87’，糯玉米、白菜、西葫蘆和四季豆為當地主要栽培品種，分別為‘筑糯11號’‘金黔翡翠’‘無蔓珍珠和金黔地豆’。田間試驗于2022—2023年在息烽縣鹿窩鎮進行，供試土壤為黃壤，肥力中等，其基本理化性狀見表1。

1.2 試驗設計

試驗設置煙→煙、糯玉米→煙、白菜→煙、西葫蘆→煙、四季豆→煙共5種種植方式（表2），即2022年按小區分別種植烤煙、糯玉米、白菜、西葫蘆和四季豆共5種作物，2023年不改變小區位置，全部種植烤煙。田間試驗采用隨機區組設計，三次重復，小區長10 m、寬6.6 m，面積66.0 m2。除種植煙草減少了煙葉生產技術方案中的有機肥外，其余的生產技術均按照當地種植該作物最常用的生產技術進行（表2）。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤物理性質測定

試驗當年所有作物采收完畢后，按照土壤分析技術規范［10］，測定土壤容重（Bulk Density，BD）、毛管孔度（Capillary Porosity，CP），用烘干法測定田間土壤自然含水量（Soil Water Content，SWC）。

1.3.2 土壤養分測定

試驗當年所有作物收獲后，按小區分別取0～15 cm耕層、15～30 cm耕層的土壤，置于實驗室通風處風干后，按照土壤農化分析中的方法［11］測定有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀等土壤主要養分指標，計算其空間分布。

1.3.3 土壤酶活性測定

2023年烤煙移栽后45 d，分小區采集0～15 cm耕層新鮮土壤，按照土壤酶及其研究法［12］的方法測定土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性。

1.3.4 烤煙經濟性狀測定

2023年烤煙各部位煙葉成熟后，分小區掛牌采收烘烤，按炕次貯藏，烤后煙葉由基地主檢技術人員參照GB 2635—1992標準進行分級，記錄各等級的重量，計算每公頌產量、均價、每公頌產值、上等煙率等經濟性狀。

1.4 數據處理方法

采用采用Excel 2013和DPS 7.05統計軟件進行數據統計分析和繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同作物輪作對土壤物理性質的影響

土壤孔隙受作物耕作方式和根系穿插能力的影響，由不同處理間土壤容重、毛管孔度和土壤自然含水量測定結果（表3）看出，2022年種植季后，處理間的土壤容重差異不顯著，種植糯玉米、白菜和西葫蘆區域的毛管孔度較大，自然含水量較高。2023年烤煙種植季后，上年輪作糯玉米、白菜和西葫蘆區域仍然有較大的毛管孔度和較高的土壤自然含水量。表明輪作糯玉米、西葫蘆和白菜有利于改善土壤物理性質，西葫蘆對改善15～30 cm耕層物理性質的效果尤為明顯。

2.2 不同作物輪作對土壤有機質和全氮含量的影響

土壤氮素絕大部分以有機形態存在，土壤有機質主要來源于作物收獲時的殘留根系和凋落物。由各處理有機質含量測定結果（圖1）看出，2022年種植季后，種植糯玉米和蔬菜區域的土壤有機質含量均有增加，其中，種植白菜和西葫蘆區域顯著高于輪作前，分別提高了3.70和2.33 g/kg。2023年烤煙種植季后，上年種植糧食和蔬菜區域的土壤有機質含量仍高于輪作前，其中種植白菜區域表層土以及種植白菜和西葫蘆區域深層土的有機質含量均顯著高于對照。表明輪作糯玉米和蔬菜，有機殘體返還土壤多，有利于提高土壤有機質含量，種植白菜和西葫蘆的效果最明顯。

由各處理土壤全氮含量測定結果（圖2）看出，2022年種植季后，種植白菜區域表層土的全氮含量顯著提高，深層土的全氮含量顯著降低，其余作物種植區域差異不顯著。2023年烤煙種植季后，種植白菜、西葫蘆區域表層土的全氮含量顯著提高，種植烤煙和西葫蘆區域深層土的全氮含量顯著提高，種植白菜區域深層土的全氮含量顯著降低，其余處理差異不顯著。表明輪作糧食和蔬菜作物能夠提高表層土的全氮含量，種植白菜和西葫蘆的提高效果最明顯。

2.3 不同作物輪作對土壤酶活性的影響

由不同處理的土壤酶活性測定的結果（圖3）看出，輪作糯玉米和蔬菜能提高土壤脲酶和蔗糖酶活性，其中輪作白菜、西葫蘆和四季豆區域的土壤脲酶活性顯著高于烤煙連作，分別提高61.90%、32.14%和47.62%，輪作白菜和四季豆區域的土壤蔗糖酶活性顯著高于烤煙連作，分別提高95.12%和66.31%。輪作糯玉米和蔬菜能降低土壤過氧化氫酶活性，其中輪作白菜、西葫蘆和四季豆區域顯著低于烤煙連作，分別降低56.03%、47.55%和34.17%。輪作區域土壤磷酸酶活性的變化因作物不同而已，輪作西葫蘆區域顯著高于烤煙連作，輪作糯玉米、白菜和四季豆區域顯著低于烤煙連作。結果表明，輪作有提高土壤脲酶和蔗糖酶活性、降低過氧化氫酶活性的作用，輪作西葫蘆能提高土壤磷酸酶活性，而輪作糯玉米、白菜和四季豆降低了土壤磷酸酶活性。

2.4 不同作物輪作對土壤速效養分的影響

2.4.1 不同作物輪作對土壤速效氮含量的影響

土壤速效養分含量的變化主要受化肥施用量、施肥方式和作物吸收利用量的影響。由各處理土壤中堿解氮含量的測定結果（圖4）看出，2022年種植季后，各處理表層土堿解氮含量均有增加，其中，種植白菜、西葫蘆和四季豆區域的堿解氮含量顯著提高，分別增加了152.90、119.45、58.29 mg/kg；不同作物對深層土堿解氮含量的影響不同，種植烤煙、糯玉米區域的堿解氮含量顯著提高，分別增加了26.58、35.09 mg/kg，種植白菜和四季豆區域的堿解氮含量顯著降低。2023年烤煙種植季后，所有處理各層次土壤堿解氮含量較2022年種植前均有增加，除種植四季豆區域深層土的堿解氮含量增加不顯著外，其余處理各層次的土壤堿解氮含量均顯著高于對照。表明生產上種植烤煙、糯玉米、白菜、西葫蘆和四季豆的施氮量偏高，尤其是種植白菜、西葫蘆和四季豆偏高較多，蔬菜種植應減少施氮量，后作烤煙時也應重視氮肥調控。

2.4.2 不同作物輪作對土壤有效磷含量的影響

由各處理土壤中有效磷含量的測定結果（圖5）看出，2022年煙糧（菜）種植季后，種植烤煙和西葫蘆區域的土壤有效磷含量增加；種植糯玉米和白菜區域的土壤有效磷含量顯著降低，表層土分別降低了3.29和3.51 mg/kg，深層土降低了4.62和2.74 mg/kg。2023年烤煙種植季后，上年種植烤煙區域的有效磷含量顯著高于對照，西葫蘆種植區域表層土的有效磷含量顯著高于對照，糯玉米和白菜種植區域的土壤有效磷含量顯著低于對照。表明生產上種植烤煙和西葫蘆的磷肥施用量偏高，種植糯玉米和白菜的磷肥施用量偏少，輪作糯玉米和白菜以及后作烤煙時應增施磷肥。

2.4.3 不同作物輪作對土壤速效鉀含量的影響

由各處理土壤中速效鉀含量的測定結果（圖6）看出，2022年煙糧（菜）種植季后，各處理表層土的速效鉀含量降低，糯玉米、白菜、西葫蘆和四季豆種植區域降低顯著，分別降低了44.80、59.27、41.83和17.52 mg/kg；烤煙種植區域深層土的速效鉀含量顯著提高，增加了16.64 mg/kg，糯玉米和白菜種植區域顯著降低，分別降低了19.82和24.65 mg/kg。2023年烤煙種植季后，糯玉米、白菜、西葫蘆和四季豆種植區域的土壤速效鉀含量較上年輪作后增加，但其表層土的土壤速效鉀含量仍顯著低于輪作前，西葫蘆種植區域深層土顯著高于上年輪作前。表明烤煙生產上的鉀肥施用量充足，種植糯玉米、白菜、西葫蘆和四季豆的鉀肥施用量不足，種植當季及后作烤煙時應增施鉀肥。

2.5 不同作物輪作對烤煙經濟性狀的影響

由2023年煙葉經濟性狀測定結果（表4）看出，上年輪種糯玉米、白菜和四季豆區域的產量與連作煙草區域差異不顯著，種植西葫蘆區域的產量顯著低于連作煙草區域。輪作糯玉米和西葫蘆區域的均價顯著高于連作煙草區域，輪作四季豆區域顯著低于連作煙草區域，輪作白菜區域與連作煙草區域差異不顯著。輪作糯玉米和白菜區域的產值顯著高于連作煙草區域，輪作西葫蘆區域顯著低于連作煙草區域，輪作四季豆區域與連作煙草區域差異不顯著。結果表明輪作糯玉米和白菜后的煙葉外觀質量和綜合經濟性狀好。

3 討論與結論

作物輪作充分利用不同的耕種方式、水肥管理以及根系形態差異，改善土壤理化性質，提升土壤酶活性，加快土壤礦質養分的礦化，增加土壤中有效營養成分，提升土壤肥力。本研究結果顯示，糯玉米和蔬菜與烤煙輪作，土壤毛管孔度和自然含水量明顯提高，土壤物理性質得以改善。輪作區域的土壤有機質和全氮含量較輪作前和連作烤煙均有提高，其中種植白菜和西葫蘆區域的增加量最為明顯，其原因是煙葉生產中為減少煙草病害傳播，要求將煙株的凋落物全部帶出煙地，煙葉收獲后帶根拔除煙桿，而糯玉米和蔬菜收獲后，有很多無經濟價值的凋落物和根系殘留在土壤中，導致有機質和全氮含量明顯增加。

土壤酶對土壤養分轉化和運輸起著重要作用，影響土壤中氮、磷、鉀等養分的礦化速率［13］，從而影響土壤中營養元素的有效成分［9］，是評價土壤肥力的重要指標［14］。脲酶能酶促有機物質分子中肽鍵的水解，其活性與土壤有機物含量、全氮和速效氮含量呈正相關，常用于表征土壤的氮素供應狀況［15］；蔗糖酶活性反映土壤有機質的轉化和呼吸強度，常用來表征土壤的熟化程度與氮肥水平［16］；過氧化氫酶能有效防止土壤代謝中產生的過氧化物對生物體造成的毒害，其活性與土壤呼吸強度和土壤微生物活動相關 ［17］；磷酸酶可以促進土壤中有機磷化合物的水解，是形成有效磷的關鍵酶［18］。本研究結果顯示，輪作糯玉米和蔬菜提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性、降低過氧化氫酶活性的作用，輪作西葫蘆能提高土壤磷酸酶活性，而輪作糯玉米、白菜和四季豆降低了土壤磷酸酶活性。說明輪作糯玉米和蔬菜能促進氮素礦化，提高土壤速效氮的含量，輪作西葫蘆能促進磷素礦化，提高土壤有效磷的含量，同時，輪作糯玉米和蔬菜還能減輕過氧化物對作物造成的毒害。

不同作物種植前后土壤速效養分含量變化，除受土壤礦質元素含量及其礦化率的影響外，主要受作物的施肥量和收獲帶走量的影響。本研究結果顯示，輪作糯玉米和蔬菜，其土壤堿解氮含量增加，尤其是種植白菜、西葫蘆和四季豆后增加明顯，其原因是輪作糯玉米和蔬菜能促進氮素礦化，提高土壤速效氮的含量，同時，蔬菜生產的氮肥施用量偏高也需要重點關注。土壤有效磷含量的變化因輪作作物的不同而表現出不同變化，種植西葫蘆后顯著增加，種植糯玉米和白菜后顯著減少，其原因是輪作西葫蘆能促進磷素礦化，提高土壤有效磷的含量，而輪作糯玉米和白菜因土壤磷酸酶活性降低，不利于磷素礦化，同時可能也與生產中糯玉米的磷肥施用量少、白菜收獲物帶走磷素的量多有關。輪作糯玉米和蔬菜，土壤速效鉀的含量均明顯下降，其原因是糯玉米和蔬菜生產中鉀肥施用量少于收獲物帶走量所致。

經濟性狀指符合人類的生產要求，與農產品的數量和質量關系最密切的植物性狀。烤煙是嗜好性經濟作物，要經過烘烤才能形成有經濟價值的農產品，其經濟性狀受生物量和烘烤特性的影響。本研究結果顯示，輪作四季豆后的煙葉產量顯著高于烤煙連作，輪作糯玉米、西葫蘆后的煙葉均價高于烤煙連作，輪作糯玉米和白菜后的產值最高。綜合所有經濟性狀，輪作糯玉米、白菜和四季豆后的煙葉經濟性狀較好，輪作西葫蘆后的煙葉經濟性狀較差，其原因是輪作改善了土壤物理性質，輪作糯玉米、白菜和四季豆后的有機質、全氮和堿解氮含量增加，有效磷和速效鉀含量減少，但由于烤煙的磷肥和鉀肥施用量充足，后作烤煙后的土壤有效磷和速效鉀含量增加，沒有對后作烤煙產生不利影響。土壤有效磷過多，煙株會從土壤中吸收過多的磷素營養，促使葉片呼吸作用過于旺盛，消耗的干物質大于積累的干物質，造成葉片小、產量低。輪作西葫蘆后的煙葉經濟性狀較差主要是其產量低引起的，其原因是輪作西葫蘆區域的土壤磷酸酶活性顯著提高，促進磷素礦化，提高了土壤有效磷的含量所致。

綜上所述，糧（菜）→煙輪作有利于改善土壤理化性質，提升土壤酶活性，加快土壤礦質養分的礦化，增加土壤中有效營養成分，提升土壤肥力，提高煙葉經濟性狀，增加煙農收入。烤煙與糯玉米、白菜、四季豆輪作的效果好，煙葉產量高、外觀質量好，在保證前作糧（菜）產量的基礎上，后作烤煙要適當減少氮肥施用量，增加鉀肥施用量，與糯玉米和白菜輪作是還應增加磷肥施用量。西葫蘆地上部分生長旺盛，有強大的根系，對改善深層土物理性質的效果最好，對改善土壤板結有較好的效果；但由于種植西葫蘆顯著提高土壤磷酸酶活性，增強磷素礦化，使得土壤有效磷含量過高，對后作烤煙的產量產生了非常大的不利影響，如需與烤煙輪作應深入研究和調控其磷肥施用量。

（責任編輯：嚴秀芳）

參 考 文 獻：

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Effects of Different Grain（Vegetable）→Tobacco Rotation Patterns on the Physical and Chemical Properties of Soil and the Economic Characters of Tobacco Leaves

Zou Jing1， Hu Xing1*， Wang Tinglan2， Zha Jilong1， Wu Xingtong2， Ding Ya3， Yang Xudong3

（1.Guiyang Tobacco Branch Company， Guizhou Tobacco Company， Guiyang 550000， Guizhou， China; 2.College of Tobacco Science/Guizhou Provincial Key Laboratory of Tobacco Quality Research， Guizhou University， Guiyang 550025， Guizhou， China; 3.Agricultural Service Center of Luwo， Xifeng 551100， Guizhou， China）

Abstract：

Flue-cured tobacco is a typical crop that can not be planted continuously. In order to explore the effects of different grain→tobacco and vegetable→tobacco rotation patterns on increasing soil productivity and mitigating the harm of continuous cropping In this paper， flue-cured tobacco was used as a control， and four kinds of grain （vegetable） crops with high economic value， such as waxy corn， cabbage， zucchini and green beans were selected for rotation with flue-cured tobacco. The effects of different tobacco→grain （vegetable） rotations on the physical and chemical properties of soil and tobacco economic traits were analyzed by measuring the soil physical and chemical properties， main enzyme activities， and tobacco economic traits of different treatments. The results showed that the rotation treatment of flue-cured tobacco with waxy corn， zucchini， Chinese cabbage could increase soil capillary porosity， increase soil water content and improve soil physical properties. The rotation treatment of waxy corn and vegetables increased soil organic matter and total nitrogen content， increased soil urease and sucrase activities， and increased soil alkali-hydrolyzed nitrogen content by 34.30～152.90 mg/kg. The soil phosphatase activity and available phosphorus content were significantly increased by the rotation treatment of zucchini， the content of available phosphorus in soil increased by 1.19 mg/kg. The soil phosphatase activity and available phosphorus in the rotation of waxy corn， zucchini and green beans were significantly reduced， and the available phosphorus content decreased by 1.09～3.51 mg/kg. The content of soil available potassium in the soil of rotational waxy corn and vegetable decreased significantly， by 17.52～59.27 mg/kg. The highest yield of flue-cured tobacco was obtained by rotation of green bean， the average price of flue-cured tobacco was higher by rotation of waxy corn and zucchini， and the highest output value was obtained by rotation of waxy corn and Chinese cabbage， which was 54 800 yuan/hm2. In a word， the rotation of flue-cured tobacco with waxy corn， Chinese cabbage and green bean was beneficial to improving soil physical and chemical properties， enhancing soil fertility， and increasing the yield and output value of subsequent flue-cured tobacco. which was an ideal rotation pattern. However， when flue-cured tobacco is rotated with waxy corn， Chinese cabbage and green bean， It is necessary to reduce the amount of nitrogen fertilizer and increase the amount of potassium fertilizer.

Keywords：

vegetable→tobacco rotation; soil physical properties; soil nutrients; soil enzyme activity; economic characters