不同前茬和种植密度对牡丹江烤烟生长及产质量的影响

申洪涛 张富生 李 冬 邱建华 蔡兴宏 秦玉宝

（1河南中烟工业有限责任公司技术中心，450000，河南郑州；2河南省烟草公司平顶山市公司，467000，河南平顶山；3河南科技大学农学院，471023，河南洛阳；4黑龙江省烟草公司牡丹江烟叶公司，157011，黑龙江牡丹江）

近年来，卷烟企业间品牌的竞争日益激烈，工业生产上对优质烟叶原料的品质要求也不断提高[1]。烟叶作为卷烟工业的原料，其品质的好坏直接影响卷烟质量[2]。烟叶品质是由遗传因素、生态环境和栽培技术共同作用的结果，且受烤烟品种、栽培措施、田间管理及气候条件等因素影响[3]。种植密度能够通过改变植株光合利用效率、田间小气候、营养状况、叶片有效截光面积和光分布特征影响叶片光合作用和碳同化能力，进而对作物产量及品质产生显著影响[4-5]。因此，采用合理的种植密度是改善烤烟物理性状，提高烟叶内在品质、经济性状和商品价值的重要途径之一[6]。张海平等[7]研究表明，随着种植密度的增加，烟叶中总糖、还原糖及钾含量呈先升后降趋势，烟碱和氯离子含量呈先降后升趋势，而总氮含量呈上升趋势。夏体渊等[8]研究发现，随着种植密度的增加，烤烟株高、最大叶长、最大叶宽和单叶重均显著降低，烤后烟叶产量、产值和均价呈现出先升高后降低的趋势。

烤烟是忌连作的作物，烤烟连作会导致烟田病虫害危害严重，烟株生长速度缓慢，各部位烟叶成熟度变差，烟叶产质量下降，烤后烟叶组织结构紧密、颜色灰暗、油分少，工业可用性降低[9-12]。不同的前茬作物因其根系分泌物、根系残体、土壤微生物、病虫害和施肥特性等的差异，会对后作烤烟的生长、产量和品质等产生不同程度的影响，因此选择适宜的前茬作物能有效改良土壤结构，提高土壤肥力，从而提升烤烟的产质量[13]。刘枫等[14]通过田间试验，以油菜、小麦、大麦和绿肥为前茬作物，得出不同前茬作物对烟株生物量、土壤氮素有效性、氮磷钾养分吸收量、土壤氮磷钾养分残留以及氮素表观损失量有显著影响。刘浩等[15]以小麦、蚕豆、油菜和绿肥为前茬作物，研究发现烤烟的生长发育明显受前茬作物的影响，且不同土壤类型下不同前茬作物对烤烟主要化学成分和感官质量有不同程度的影响。

目前，有关前作茬口或种植密度对烟叶品质的研究报道较多，但二者互作对烤烟生长发育和品质的研究鲜见报道。为此，在黑龙江牡丹江地区主要种植土壤条件下，通过田间试验研究了不同前作茬口与种植密度的交互作用对烤烟农艺性状、产量、品质及感官质量的影响，以期在牡丹江烟区确定合适的轮作模式及种植密度，为实现优质烤烟高效栽培和优质烟叶有效供给提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与材料

试验于2017-2018年在黑龙江省牡丹江市东宁市道河示范基地进行。试验田地处寒带东部，位于北纬 44°08′、东经 130°80′，全年日照时间约100d，年均气温在6.1℃左右，无霜期约140d，年降水量约580mm，属于高纬度大陆季风气候。供试烤烟品种为龙江911，由牡丹江烟草科学研究所提供。土壤类型为白浆土，土壤质地为黏壤土，土壤肥力中等（表1）。

表1 2017-2018年试验地土壤基础肥力Table 1 Soil basic fertility of the experiment fields in 2017-2018

1.2 试验设计

设置种植密度和前作茬口两个因素，随机区组设计。设2个种植密度（D）水平，采用1.15m固定行距，株距分别为50cm和60cm，对应密度分别为 17 400（D1）和 14 500 株/hm2（D2）；前作茬口设3个水平，分别为烟草茬（CK）、大豆茬（T1）和玉米茬（T2），组合为6个处理，每个处理3个重复，共18个小区，每小区面积100m2（20m×5m）。2年试验均于5月12日移栽，移栽前15d基施烟草专用复合肥（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3）1 300kg/hm2、三农精致肥（N∶P2O5∶K2O=1∶2∶3）500kg/hm2和 芝 麻 饼 肥（N∶P2O5∶K2O=4∶2∶1）260kg/hm2，于移栽后25d追施硝酸钾（N∶K2O=1∶3）180kg/hm2，施肥方式均为条施。其他管理按当地规范化栽培措施进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 主要农艺性状 依照烟草农艺性状调查方法（YC/T 142-2010），在圆顶期随机选取具有代表性的烟株测定株高、茎围（依照YC/T 142-2010进行，茎围为打顶后7～10d自下而上第5～6叶位间茎秆周长）、最大叶长和叶宽，并计算最大叶面积（叶面积=叶长×叶宽×0.6345）。

1.3.2 产量和产值 各处理采收后挂牌烘烤，按烤烟分级标准（GB 2635-1992）分级，统计上、中等烟比例，并依据当地收购价格计算产量和产值。

1.3.3 烤后烟叶常规化学成分 各处理烟叶烘烤结束后，每个小区选取工业喜好的具有代表性的中部烟叶C2L和上部烟叶B2F等级烟叶各5kg，采用AAⅢ型连续流动化学分析仪测定烤后烟叶中常规化学成分。

1.3.4 烟叶质量评吸 烤烟感官质量的评价参照《YC/T 138-1998烟草及烟草制品感官评吸方法》，组织工业评吸专家在河南中烟工业有限公司技术中心对烤烟样品进行感官评吸，各项指标均按9分制打分。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2016进行数据处理和分析，采用SPSS 22.0软件进行方差分析，并运用Duncan’s法进行差异显著性检验，以平均值±标准误（Means±SE）表示。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度与前作茬口对烤烟农艺性状的影响

由表2可知，2017-2018年，种植密度与前作茬口对烤烟的生长发育存在显著性影响。2年间种植密度相同时，与烟草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的烤烟株高、茎围、中上部叶最大叶面积均增加。2017年17 400株/hm2处理和2018年14 500株/hm2处理大豆茬口和玉米茬口的烤烟下部叶最大叶面积间差异不显著。2年间前作茬口相同时，随着种植密度的降低，烤烟的株高、茎围、下部叶、中部叶和上部叶最大叶面积均显著增加。综合来看，2年间均以D2T2处理对烤烟的生长发育促进效果最为显著。

表2 不同处理烟株圆顶期的农艺性状Table 2 Agronomic traits of tobacco plants at round top stage under different treatments

2.2 不同种植密度与前作茬口对烤烟经济性状的影响

由表3可知，2017-2018年，种植密度与前作茬口对烤后烟叶经济性状有显著影响。在同一种植密度条件下，与烟草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的烤后烟叶产量、产值、上等烟比例及上中等烟比例整体上均显著提高，且以玉米茬口提升幅度最大。在前作茬口相同时，随着种植密度的降低，烤后烟叶产量降低，均价、产值、上等烟比例及上中等烟比例均显著提高。综合来看，2年间不同处理之间经济效益均以D2T2处理最佳。

表3 不同处理烤烟的经济性状Table 3 Economic traits of flue-cured tobacco under different treatments

2.3 不同种植密度与前作茬口对烤烟常规化学成分的影响

烤后烟叶的内在化学成分是评价烟叶质量的重要指标之一[16]。由表4可知，2017-2018年，种植密度与前作茬口对烤后烟叶常规化学成分存在显著影响。2年间在同一前作茬口条件下，随着种植密度的降低，中部烟叶的总糖和还原糖含量均呈降低的趋势，总氮、钾含量和钾氯比呈上升趋势；上部烟叶的总糖、还原糖、钾含量及钾氯比均呈上升趋势。在种植密度相同时，与烟草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的总氮含量（除2018年B2F的D2T2处理）、烟碱含量、钾含量和钾氯比均增加，氯含量降低。整体来看，2年间各处理间均以D2T2处理的烤后烟叶化学成分更趋近于最适范围，化学成分更为协调。

表4 不同处理的烟叶常规化学成分含量Table 4 The content of conventional chemical components in tobacco leaves under different treatments %

2.4 不同种植密度与前作茬口对烤后烟叶感官质量的影响

感官品质是烟叶品质优劣最直接和客观的反映。优质牡丹江烟叶一般表现为香气质较好、香气量中等、劲头适中、余味舒适、杂气和刺激性较小[17]。从表5可以看出，牡丹江地区中部烟叶香气质好，香气量稍低，烟气浓度较欠，柔细度表现突出，余味干净，杂气较小，刺激性中等偏小。上部烟叶的香气质较好，香气量中等，烟气浓度中等，柔细度较好，余味较舒适，杂气较小。在同一种植密度条件下，与烟草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的烤后烟叶香气质、香气量、浓度、柔细度和余味得分均明显升高，且以玉米茬口提升效果更为明显。在前作茬口相同时，随着种植密度的降低，烤后烟叶香气质、香气量、浓度、柔细度、余味和杂气得分均明显提高。综合来看，2年间均以D2T2处理的感官质量综合表现最佳。

3 讨论

烟株的农艺性状反映其生长发育状况，良好的农艺性状是生产优质烤烟的基础。合理的种植密度能通过改变光照、气流等田间小气候和烟株营养分配等，协调作物群体效应与个体生长，改善烟株的农艺性状、内在化学成分含量，进而提高烤烟产量和品质[18]。本试验结果表明，随着种植密度的降低，烟株的株高、茎围以及烟叶最大叶面积均显著增加，这与刘佳等[19]的研究结果较一致，说明适当降低烤烟的种植密度能够有效改善田间生态小环境和田间通风条件，扩展烤烟的生长空间，增强根系活力，提高群体光合作用能力，从而促进烟株的生长发育。不同的作物其茬口特性间往往存在较大差异，选用合理的轮作模式能够改善土壤理化性状，协调土壤养分及微生物活动，对烟叶产量和品质有显著提升[20]。本试验结果表明，与烟草茬相比，大豆茬和玉米茬对烤烟生长均有促进作用，且以玉米茬效果更为显著。刘优雄等[21]研究认为，与水稻茬和油菜茬相比，玉米茬不利于烤烟的生长，烤后烟叶的化学成分比例不协调，烟叶的产量和品质降低，这与本试验结果不尽一致，可能与生态环境、土壤理化性质、施肥量和栽培品种等因素不同有关。

表5 不同处理烟叶的感官质量评吸得分Table 5 The scores of sensory quality evaluation of tobacco leaves under different treatments

在烟叶的各项品质特征中，化学品质是烟叶质量风格特征的物质基础，烟叶感官质量则是烟叶化学特征的体现，是评价烟叶内在质量的核心内容，对卷烟香味风格、品质质量及安全性有重要影响[22-23]。张渝婕等[24]研究表明，随种植密度的增大，烤后烟叶的总糖、还原糖和氯含量整体呈下降趋势，烟碱、总氮、钾含量和钾氯比呈上升趋势，且感官质量下降。本试验结果表明，降低种植密度能显著降低中部烟叶的总糖和还原糖含量，提升总氮含量、钾含量和钾氯比；提高上部烟叶的总糖、还原糖、钾含量及钾氯比，降低氯含量，提升烟叶的感官质量；大豆茬口和玉米茬口的烤烟总糖含量、钾含量、钾氯比和感官品质均明显高于烟草茬口，且以玉米茬口的改善效果最佳。因此，前作为玉米茬口，且适当降低种植密度能够有效协调烤后烟叶化学成分，提升烟叶整体评吸质量。这可能是由于玉米根系物能分泌更多的有机酸，残留于土壤中，活化烟株对矿质营养元素的吸收利用，进而影响烟叶品质的形成。而大豆由于其根瘤固氮能力较强，改变了土壤中氮素的转化过程，促使烟株对土壤中氮素过量吸收，从而导致氮代谢旺盛，对烟叶品质的形成产生不利影响[25]。

在实际生产中，烤后烟叶的等级结构和经济效益对优质烟叶原料的有效供给具有重要影响，同时也是烟农及烟草工业最为关心的问题[26-27]。烤后烟叶的均价在一定程度上反映其外观品质，而上、中等烟比例则能够直接反映外观品质的好坏[28]。本试验结果表明，降低种植密度，烤烟的产量有所降低，但均价及上中等烟比例均显著提高，经济效益明显提升；前茬为大豆和玉米的烤烟产量、均价和上中等烟比例均显著高于烟草茬口。说明适当降低烤烟种植密度和选择合适的前作茬口能够有效扩展叶片生长空间，增加叶片有效截光面积，促进光合作用，提升土壤有机质含量，促进土壤大团聚体形成，改善土壤理化性质，从而使各部位烟叶充分发育并正常成熟，使烟叶化学成分更加协调。

在烟叶生产中，合理的轮作倒茬是优质烟叶原料生产和烟区可持续发展的重要保障。然而，前茬作物如何影响后茬烟株的生长发育及烤后烟叶产量品质涉及诸多方面的因素，其过程较为复杂。一方面由于不同前茬作物在生长发育期间对水肥需求特性存在较大的生物学差异，生产中也往往依据其需肥特性采用不同施肥类型和施肥量，从而造成后作烟田土壤养分类型和数量、土壤水分条件及微生物特性存在差异[29]，进而影响后作烟株的生长发育、产量和品质；另一方面后作烟田的施肥类型和施肥量以及田间的群体布局状况也是影响自身生长发育和品质的重要因素。同时，由于本试验过程中年际间的气候存在的差异，可能会影响个别试验结果的年际间稳定性，后续还有待进一步开展长期定点试验来研究不同种植模式对土壤氮、磷、钾、深层含水量及微生物活性等的影响。

4 结论

不同前作茬口和种植密度及其互作对烤烟生长、经济效益、化学成分和感官品质有显著影响。适当降低种植密度和采用合理的轮作模式能够有效促进烤烟生长，协调烟叶化学成分，提高烟叶感官品质，增加烤后烟叶上中等烟比例，提升经济效益。在牡丹江东宁烟区环境下，以玉米为前作，烤烟种植密度以14 500株/hm2为宜，可使烤后烟叶化学成分更为协调，烤烟种植效益最优，达到卷烟工业对优质烟叶原料的需求，建议在牡丹江地区大面积推广应用。