不同芸薹属绿肥对烤烟生长及产量的影响

刘 领，李继伟，任 鹏，赵世民，王 慧，李友军*

(1.河南科技大学 农学院，河南 洛阳 471023； 2.洛阳市烟草公司，河南 洛阳 471000)

不同芸薹属绿肥对烤烟生长及产量的影响

刘 领1，李继伟1，任 鹏1，赵世民2，王 慧2，李友军1*

(1.河南科技大学 农学院，河南 洛阳 471023； 2.洛阳市烟草公司，河南 洛阳 471000)

为了探讨芸薹属绿肥在豫西烟区烤烟生产中的效应，采用大田试验，以休闲期不播种绿肥的烤烟常规栽培为对照，研究了烤烟生产休闲期播种3种芸薹属绿肥(芜菁、芥菜和油菜)翻压后对烤烟生长、主要病害发生状况及经济性状的影响。结果表明：与对照相比，3种芸薹属绿肥翻压均显著增加了烟株的株高和最大叶面积，提高了叶片中叶绿素的含量，增强了叶片的光合速率、蒸腾速率和气孔导度，促进了烟株的生长。3种芸薹属绿肥对烟草花叶病发病率的影响无显著差异，但均显著降低了烟草根结线虫病和黑胫病的发病率。与对照相比，芜菁、芥菜、油菜翻压处理烟草根结线虫病的发病率分别下降了38.5%、27.5%、50.5%，烟草黑胫病的发病率分别下降了47.5%、53.5%、56.4%。与对照相比，芜菁、芥菜、油菜3种芸薹属绿肥翻压显著提高了烤后烟叶的产量、均价和产值，其中，烤后烟叶产量较对照分别提高了8.7%、15.5%、24.7%。综上，豫西烟区田闲期3种芸薹属绿肥翻压效应相比，以芸薹属油菜作为绿肥翻压更有利于烟株的生长，增产效益最佳。

芸薹属植物； 绿肥； 烤烟； 光合特性； 抗病性； 产量

烟草是我国一种重要的特种经济作物，也是烟区农民经济收入、地方财政和国家贸易税收的重要来源之一[1]。然而，随着烟草的连年种植和烟田化肥、农药的大量使用，我国多数烟区土壤微生态环境恶化，土传病害加重，烟叶产量和品质开始下降，已经影响了烟区烟叶的可持续发展[2]。绿肥作为一种养分全面的优质生物肥源，在我国农作物轮作倒茬种植制度中具有重要作用，也是我国传统农业的精髓[3]。研究表明，烟田冬季休闲期间种植绿肥，翻压后不仅可增加土壤有机质含量，降低土壤容重，而且在绿肥生长过程中还能通过养分吸收、产生根系分泌物和细胞脱落等方式起到调节土壤养分平衡、活化和富集土壤养分、增加土壤微生物活性的作用[4-5]。然而，不同的绿肥品种通常具有不同的生态适应性，不适宜当地气候的绿肥品种往往生长缓慢、生物量小，从而影响施用效果[6]。因此，如何根据当地烟区生态气候条件，筛选出适宜的绿肥品种，是合理利用绿肥资源的一项重要措施。

烟田传统绿肥主要为豆科固氮作物[7-8]，如紫云英、野豌豆等。研究表明，十字花科芸薹属植物组织中含有大量的硫苷(硫代葡萄糖苷)类物质，在腐烂过程中可被自身植物组织产生的黑芥子酶水解而形成挥发性和杀生性很强的异硫氰酸脂类物质，对作物土传病害具有较强的抑制作用[9-10]。因此，在农业生产中应用十字花科芸薹属植物作为绿肥，不仅能够改良土壤和提高肥力，还可增强作物的抗病性。王丹英等[11]比较了豆科绿肥紫云英和芸薹属绿肥油菜对下茬作物水稻生长的影响，结果表明，油菜作为绿肥还田不仅具有营养成分均衡、干物质积累量大的特点，而且油菜的碳氮比更有利于其植株被分解，其营养成分更易被下茬水稻吸收，另外，油菜作为绿肥还田还能够为稻田土壤消毒，有效杀死有害细菌、虫卵、杂草，有利于克服稻田连作障碍，实现水稻可持续超高产。然而，十字花科芸薹属植物作为绿肥在烤烟生产中的效应尚不清楚。

烤烟是豫西丘陵旱作区重要的经济作物之一。但该地区年降雨量少，土壤较瘠薄，加之常年烟叶生产造成了烟区土壤结构和土壤微生物生态环境恶化，致使近年来烟叶产量低而不稳，影响了豫西烟区烟叶的可持续发展[12]。豫西烟区烤烟生产具有较长的空闲期(10月中下旬至翌年4月下旬)，烟田利用率较低。因此，在烤烟生产休闲期种植适宜的绿肥，以培育土壤肥力，增强烟株的抗逆性，提高烟叶产量，这对保障烟区烟叶原料的持续供给具有重要意义。鉴于此，依据豫西烟区烤烟生产的现状，研究了不同芸薹属绿肥材料对烤烟生长、病害发生及产量的影响，以期筛选出适宜豫西烟区烤烟生产的绿肥资源，同时也为芸薹属植物作为绿肥在烤烟生产中的应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2014年10月—2015年10月在河南科技大学开元校区试验农场(34°61′N,112°42′E)进行。该地区年均气温13.7 ℃，年均无霜期216 d，年降水量600～800 mm，土壤质地为褐土。土壤基本理化性质为：pH值7.4，有机质含量12.6 g/kg、总氮含量1.0 g/kg、碱解氮含量58.6 mg/kg、速效磷含量8.9 mg/kg、速效钾含量118.5 mg/kg。

1.2 试验材料

试验选用的十字花科芸薹属绿肥材料为：芜菁(菜籽芜菁)、芥菜(雪里蕻)、油菜(杂双6号)。试验绿肥种子购买于洛阳市关林种子市场。供试烤烟(NicotianatabacumL.)品种为豫烟6号，由洛阳市烟草公司统一育苗提供。

1.3 试验设计

试验共设4个处理，即烤烟常规栽培(CK)：休闲期不播种绿肥；芥菜：休闲期播种芸薹属芥菜作为绿肥；芜菁：休闲期播种芸薹属芜菁作为绿肥；油菜：休闲期播种芸薹属油菜作为绿肥。小区面积15 m2，每处理随机排列，重复3次。

2014年秋季烟叶收获结束后，拔除茎秆，精细整地，做到厢平土碎，上松下实。于10月20日统一撒播绿肥种子，播种量为22.5 kg/hm2。次年4月初于绿肥盛花期翻压，翻压方法：先用旋耕机将绿肥打碎，然后进行翻耕，翻耕后应达到绿肥植株不外露。同时，施用烟草专用复合肥300 kg/hm2(有机质25%、N 8%、P2O58%、K2O 8%)，然后起垄。烟苗于2015年5月6日统一移栽，行距1.2 m、株距0.55 m。其他田间管理措施与当地优质烟栽培技术规程相同。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 主要农艺性状 于烟株团棵期(移栽后30 d)、旺长期(移栽后60 d)、打顶期(移栽后90 d)，每小区随机选择大小均匀一致的烟株6株挂牌标记，各生育时期分别测量烟株的最大叶长、最大叶宽、株高，并计算烟株的最大叶面积，烟叶最大叶面积=最大叶长×最大叶宽×修正系数(0.634 5)。

1.4.2 叶绿素含量 于烟株团棵期、旺长期和打顶期，采用SPAD-502叶绿素测定仪分别测定每小区挂牌标记的烟株倒5叶位的SPAD值。

1.4.3 光合指标 于烟株旺长期和打顶期，每小区选择代表性烟株6株，利用Li-6400便携式光合测定系统，在9:00—11:00测定功能盛期烟叶(倒5位叶)的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)，每个叶片测定3次取其平均值。Li-6400仪器使用开放式气路，内置光源，光强为1 500 μmol/(m2·s)。

1.4.4 烟叶主要病害 于烟叶打顶期，每处理选择烟垄上连续种植的烟株25株，分别调查烟草根结线虫病、黑胫病和花叶病的发病株数，计算发病率。烟叶主要病害的发病率=发病株数/调查总株数×100%。

1.4.5 烤后烟叶经济性状 按烤烟42级分级标准对全部初烤烟叶进行分级和统计。烤后烟叶产量、均价、产值按小区计算，然后折合出最终产量和产值。

1.5 数据处理和分析

试验数据采用Excel 2007、DPS 6.55和Origin 9.0进行统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 不同芸薹属绿肥翻压对烤烟主要农艺性状的影响

由图1可知，随着烤烟生育进程的推进，烤烟的株高和最大叶面积均逐渐增加，表现为打顶期>旺长期>团棵期。与CK相比，不同芸薹属绿肥翻压处理均显著增加团棵期和旺长期烤烟的株高和最大叶面积以及打顶期的最大叶面积，表明田闲期芸薹属绿肥翻压能够改善土壤性能，促进烟株地上部分的生长。就不同芸薹属绿肥材料翻压处理的烟株株高来看，团棵期表现为芥菜﹥油菜﹥芜菁，旺长期表现为油菜﹥芥菜﹥芜菁，打顶期表现为油菜﹥芜菁﹥芥菜，其中，团棵期和旺长期3种芸薹属绿肥品种翻压对株高的影响效应无显著差异。不同芸薹属绿肥材料翻压处理的烟株最大叶面积在3个生育时期均表现为油菜﹥芜菁﹥芥菜，其中，团棵期3种芸薹属绿肥品种翻压对最大叶面积的影响效应无显著差异，旺长期和打顶期芜菁翻压与油菜翻压处理无显著差异，但均显著高于芥菜翻压处理 (P<0.05)，表明豫西烟区翻压芸薹属油菜和芜菁绿肥更有利于促进烟株的营养生长。

不同小写字母表示同一时期不同处理间在0.05水平上差异显著，下同图1 不同芸薹属绿肥对烤烟株高和最大叶面积的影响

2.2 不同芸薹属绿肥翻压对烤烟叶绿素含量的影响

由图2可知，从团棵期到打顶期，烤烟的叶绿素含量逐渐增加，表现为打顶期>旺长期>团棵期。相比于CK，不同芸薹属绿肥翻压均显著增加了不同生育时期烤烟的叶绿素含量，但不同芸薹属绿肥品种翻压对烟株叶绿素含量的影响效应存在差异，旺长期和打顶期均表现为油菜>芥菜>芜菁，表明芸薹属油菜绿肥翻压更有利于增加叶片的叶绿素含量，促进烟株生长。

图2 不同芸薹属绿肥对烤烟叶绿素含量的影响

2.3 不同芸薹属绿肥翻压对烤烟光合特性的影响

由图3可知，不同处理打顶期烟株叶片的Pn、Tr和Gs均低于旺长期，表明打顶期烟株的光合性能减弱。相比于CK，不同芸薹属绿肥翻压均显著增加了不同生育时期烤烟的Pn、Tr和Gs，表明芸薹属绿肥翻压有利于增强烟株的光合性能，促进烟株生长。不同芸薹属绿肥翻压对烤烟Pn、Tr和Gs的影响效应不同，以芸薹属油菜绿肥翻压更有利于提高烟株的Pn。

图3 不同芸薹属绿肥对烤烟光合特性的影响

2.4 不同芸薹属绿肥翻压对烤烟抗病性的影响

由表1可知，相比于CK，3种芸薹属绿肥翻压均显著降低了烟草根结线虫病和烟草黑胫病的发病率，其中,油菜绿肥翻压对2种病害的发病率抑制效应最好。芜菁、芥菜、油菜3种绿肥处理烟草根结线虫病的发病率较CK分别下降38.5%、27.5%、50.5%，烟草黑胫病的发病率较CK分别下降47.5%、53.5%、56.4%。3种芸薹属绿肥翻压也有利于减轻烟草花叶病的发生，但效果不显著。

表1 不同芸薹属绿肥对烤烟主要病害发病率的影响 %

2.5 不同芸薹属绿肥翻压对烤烟经济性状的影响

由表2可知，芸薹属绿肥翻压影响烤后烟叶的经济学性状。相比于CK，3种芸薹属绿肥翻压处理均显著提高烤后烟叶的产量、均价和产值。芜菁、芥菜、油菜3种绿肥处理的烤后烟叶产量较CK分别显著提高8.7%、15.5%、24.7%，产值分别显著提高20.7%、28.8%、40.4%，均价分别显著提高11.0%、11.5%、12.6%。芜菁、芥菜、油菜3种绿肥处理间烤后烟叶的均价无显著差异，而产量和产值则差异显著，均以油菜绿肥翻压处理更有利于提高烤后烟叶的产量和产值。

表2 不同芸薹属绿肥对烤烟经济性状的影响

3 结论与讨论

土壤是烟叶生产重要的生态因子之一，适宜的土壤环境条件是优质烟叶生产的基础，土壤健康状况在一定程度上影响着烟株的生长发育和产量构成，决定着烤后烟叶的化学成分和内在质量[13-14]。研究表明，绿肥还田能够改善土壤的理化特性和微生态环境，增强土壤保肥供肥能力，促进作物对养分的吸收，从而提高作物的产量。刘国顺等[15]研究表明，油菜作为绿肥翻压后可以有效地降低土壤的容重和pH值，提高土壤有机质含量，促进土壤中微生物数量大量增加。黄平娜等[16]研究也表明，黑麦草和油菜绿肥还田能够明显提高土壤有效磷、钾养分含量，对烟田土壤培肥和烤烟产量、品质具有积极作用。佀国涵等[17]研究表明，连年翻压绿肥能够提高土壤中细菌、真菌和放线菌的数量以及土壤微生物量碳的含量，有利于土壤中脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性的提高。本研究结果表明，3种芸薹属绿肥翻压均增强了烟株的光合性能，促进了烟株生长发育，提高了烤后烟叶的产量和产值，与马哲等[18]的研究结果一致，这可能与芸薹属绿肥返田后改善了植烟土壤性能和微生态环境有关。

烟草病害的防治措施主要有选用抗病品种、药剂防治、轮作等，但这些措施均具有一定的局限性[19]。抗病性品种更新缓慢，加之在生产上大面积连年连片单一种植抗病品种极易导致其抗性丧失；化学药剂防治容易导致病原菌产生抗药性，造成环境污染、农药残留等问题；轮作是控制烟草病害的有效手段之一，但轮作中存在空闲期、烟田利用率低等问题。研究表明，绿肥可以通过化感作用控制土传病害。十字花科芸薹属植物芥菜与白芥混种作为绿肥与马铃薯轮作，马铃薯黄萎病发病率降低25%，产量增加12%[20]。乔世佳等[21]研究表明，十字花科植物对黄瓜枯萎病菌、黄瓜灰霉病菌、黄瓜立枯病菌和水稻稻瘟病菌等4种病原菌具有较好的抑制作用。Larkin等[22]通过培养皿试验、温室试验和田间试验也发现，油菜、萝卜、芜菁和芥菜对辣椒丝核病菌、马铃薯疫霉绯腐病菌、根腐病菌、菌核病菌有较好的抑制作用。本研究结果也表明，芸薹属绿肥翻压能够增强烟株对根结线虫病和黑胫病的抵抗性，降低发病率。这可能与芸薹属绿肥植物体内的硫代葡萄糖苷水解产生异硫氰酸酯类物质，从而对烟草土传病虫害具有较强的熏蒸和杀生作用有关[23-24]。

不同绿肥材料通常具有不同的生态适应性，而且不同绿肥材料翻压后腐解和养分释放特征也存在一定差异[25]，因此，不同绿肥材料返田对土壤微生态环境、土壤肥力及下茬作物的生长状况产生不同影响。本试验结果表明，3种芸薹属绿肥材料对烤烟生长和烤后烟叶产量的影响不同，以芸薹属油菜绿肥翻压更有利于促进烟株生长、提升烟叶产量。这可能与油菜绿肥在豫西旱区具有较强的生态适应性(前期研究表明，油菜绿肥生长状况优于其他芸薹属品种)[26]和富含磷、钾特性有关[27]。

综上所述，芸薹属绿肥翻压可以增强烤烟对烟草根结线虫病和黑胫病的抗性，促进烟株的生长，提高烟叶的产量和产值，3种芸薹属绿肥中以油菜绿肥翻压在豫西烟区的效果最佳。因此，芸薹属绿肥还田对豫西旱区植烟土壤的保育和烤烟生产具有积极作用，但芸薹属绿肥翻压对烤后烟叶内在化学成分及评吸质量的影响还有待于进一步研究。

[1] 刘国顺.烟草栽培学[M].北京:中国农业出版社,2003.

[2] 袁晓霞.浅析我国烟叶生产面临的主要问题[J].中国烟草科学,2009,30(5):77-80.

[3] 李子双,廉晓娟,王薇,等.我国绿肥的研究进展[J].草业科学,2013,30(7):1135-1140.

[4] 叶协锋,杨超,李正,等.绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响[J].植物营养与肥料学报,2013,19(2):445-454.

[5] 潘福霞,鲁剑巍,刘威,等.不同种类绿肥翻压对土壤肥力的影响[J].植物营养与肥料学报,2011,17(6):1359-1364.

[6] 傅淋,屠乃美,何康,等.绿肥及其翻压对植烟土壤及烤烟的影响研究进展[J].作物研究,2015,29(2):210-214.

[7] 邓小华,罗伟,周米良,等.绿肥在湘西烟田中的腐解和养分释放动态[J].烟草科技,2015,48(6):13-18.

[8] 赵炯平,邓小华,江智敏,等.不同绿肥翻压还土后植烟土壤主要养分动态变化[J].作物研究,2015,29(2):161-165.

[9] 李鲜,陈昆松,张明方,等.十字花科植物中硫代葡萄糖苷的研究进展[J].园艺学报,2006,33(3):675-679.

[10] 胡安忆,马艳,常志州,等.异硫氰酸酯类化学药剂对植物病原菌的抑制作用和对辣椒疫病防治效果的研究[J].江西农业学报,2012,24(7):44-49.

[11] 王丹英,彭建,徐春梅,等.油菜作绿肥还田的培肥效应及对水稻生长的影响[J].中国水稻科学,2012,26(1):85-91.

[12] 王小东,许自成,李群平,等.洛阳地区植烟土壤养分肥力测定与综合评价[J].河南科技大学学报(自然科学版),2008,29(4):82-85.

[13] 罗勇,陈永安,潘文杰,等.气候与土壤对烤烟香气前体物和香型风格的影响[J].贵州农业科学,2012,40(12):76-79.

[14] 朱佩,张继光,薛琳,等.不同质地土壤上烤烟氮素积累、分配及利用率的研究[J].植物营养与肥料学报,2015,21(2):362-370.

[15] 刘国顺,罗贞宝,王岩,等.绿肥翻压对烟田土壤理化性状及土壤微生物量的影响[J].水土保持学报,2006,20(1):95-98.

[16] 黄平娜,秦道珠,龙怀玉,等.绿肥还田对烟田土壤培肥和烤烟产量品质的作用[J].土壤通报,2010,41(2):379-382.

[17] 佀国涵,赵书军,王瑞,等.连年翻压绿肥对植烟土壤物理及生物性状的影响[J].植物营养与肥料学报,2014,20(4):905-912.

[18] 马哲,邓昌斌.不同冬油菜翻压量对安康地区烤烟产量和品质的影响[J].安徽农业科学,2013,41(3):1015-1017.

[19] 刘强,袁谋志.湘西烟区土传病害及其防治[J].作物研究,2012,26(7):120-123.

[20] Larkin R P,Honeycutt C W,Olanya O M.Management ofVerticilliumwilt of potato with disease-suppressive green manures and as affected by previous cropping history[J].Plant Disease,2011,95(5):568-576.

[21] 乔世佳,李淑敏,孟令波.芸薹属植物对四种土传病原微生物熏蒸效果的研究[J].东北农业大学学报,2010,41(5):19-24.

[22] Larkin R P,Griffin T S.Control of soilborne potato diseases usingBrassicagreen manures[J].Crop Protection,2007,26(7):1067-1077.

[23] 何洪巨,陈杭,Schnitzler W H.芸薹属蔬菜中硫代葡萄糖苷鉴定与含量分析[J].中国农业科学,2002,35(2):192-197.

[24] 李锋,张春雷.芸薹属植物的生防作用[J].中国油料作物学报,2006,28(1):97-103.

[25] 潘福霞,鲁剑巍,刘威,等.三种不同绿肥的腐解和养分释放特征研究[J].植物营养与肥料学报,2011,17(1):216-223.

[26] 李继伟,周俊学,张喜文,等.烤烟田休闲期5种绿肥的生物量及硫苷含量比较[J].湖北农业科学,2016,55(19):5056-5058,5132.

[27] 李红燕,胡铁成,曹群虎,等.旱地不同绿肥品种和种植方式提高土壤肥力的效果[J].植物营养与肥料学报,2016,22(5):1310-1318.

Effects of DifferentBrassicaGreen Manure on Growth and Yield of Tobacco

LIU Ling1,LI Jiwei1,REN Peng1,ZHAO Shimin2,WANG Hui2,LI Youjun1*

(1.College of Agriculture,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China; 2.Luoyang Tobacco Company,Luoyang 471000,China)

In order to investigate the effects ofBrassicagreen manure on flue-cured tobacco production in western Henan province,we conducted a field experiment with threeBrassicagreen manure(rappini,mustard and rape) applications during idle time of flue-cured tobacco production,and conventional cultivation(no green manure) as the control to study the differences of the growth,disease incidence and yield of flue-cured tobacco.The results showed that threeBrassicagreen manure applications significantly increased plant height and maximum leaf area of tobacco,remarkably enhanced the chlorophyll content,photosynthetic rate,transpiration rate,and stomatal conductance compared with the control.Compared with the control,Brassicagreen manure applications did not significantly affect disease incidence of tobacco mosaic virus,but significantly decreased disease incidence of tobacco root-knot nematode and black shank.The incidence rates of root-knot nematode with rappini,mustard and rape applications decreased by 38.5%,27.5% and 50.5%,respectively,and the incidence rates of black shank reduced by 47.5%,53.5% and 56.4%,respectively.Compared with the control,the applications of rappini,mustard and rape also significantly increased the yield,average price and output value of flue-cured tobacco,the yield increased by 8.7%,15.5% and 24.7% compared with the control,respectively.In general,compared the effects of threeBrassicagreen manure aplications,rape was the best in promoting the growth and yield of flue-cured tobacco.

Brassicaplants; green manure; flue-cured tobacco; photosynthetic characteristics; disease resistance; yield

2017-02-25

国家自然科学基金项目(31200332)；河南省烟草公司资助项目(HYKJM201307)；洛阳市烟草公司资助项目(201407)；河南科技大学人才基金项目(09001597)

刘 领(1978-)，男，河南项城人，副教授，博士，主要从事烟草栽培生理生态研究。E-mail：liulinghenan@126.com

*通讯作者：李友军(1962-)，男，河南宜阳人，教授，博士，主要从事作物栽培生理研究。E-mail：lyj@mail.haust.edu.cn

S572

A

1004-3268(2017)08-0052-06