氮肥减施下光叶紫花苕不同翻压量对烟草产量和品质的影响

赵文军， 薛开政， 杨继周， 胡保文， 付利波， 尹 梅， 陈检锋， 王 伟，王志远， 王应学， 杨艳鲜， 陈 华

[1.红塔烟草(集团)有限责任公司，云南玉溪 653100； 2.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南昆明 650205]

烟草是我国主要的经济作物之一，我国烟草的种植面积和产量均居世界首位。烟草属于茄科忌连作的作物，长期施用化肥的烟草连作生产，导致肥料效益和烟叶品质显著下降、土壤板结、病虫害加重。绿肥是我国传统农业的精华，在提升耕地质量、减施化肥等行动中作用巨大。研究表明，种植翻压绿肥能够增加烟田土壤肥力，改善土壤物理化学性质，提高烟叶品质，减少烟田病虫害的发生。为了保护高原湖泊生态环境，云南省大力推进休耕轮作、化肥减施等行动。绿肥纳入烟草种植制度可避免烟草的连作生产，同时能够利用冬季休闲期土壤养分降低养分流失风险，翻压还田后还能替代部分化肥。

光叶紫花苕是云南地区传统的豆科绿肥作物，具有较高的氮含量，翻压还田后释放氮素较多。烟草是一种对氮素极敏感的经济作物，适当配比的有机、无机氮素营养是获取优质烟叶的必要条件。光叶紫花苕翻压还田后能够同时释放无机氮和有机氮，在氮肥减施条件下，开展光叶紫花苕适宜翻压量的研究尤其重要。本研究在减施 15%～30%氮肥条件下，研究不同光叶紫花苕翻压绿肥量对烟草产量和品质的影响，旨在为烟草生产中节肥增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年10月种植光叶紫花苕开始，至2018年9月烤烟收获后结束。试验地位于云南省昆明市嵩明县小街镇云南省农业科学院基地内(25°21′11.21″N、103°6′47.24″E，海拔1 910 m)。试验地气候条件为亚热带高原季风气候，年平均降水量987.1 mm，年平均气温14.2 ℃。土壤为红色石灰土，质地为黏壤。于试验开始前取0～20 cm耕层土壤测定土壤理化性质(pH值为7.1，有机质含量为22.1 g/kg，全氮、全磷、全钾含量分别为0.9、1.6、9.8 g/kg，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为76.1、30.7、144.5 mg/kg)。

1.2 试验设计

试验共设10个处理：冬闲+不施氮肥(CK)、冬闲+100%氮肥(100%CF)、85%氮肥+7.5 t/hm绿肥(85%CF+GM1)、85%氮肥+15.0 t/hm绿肥(85%CF+GM2)、85%氮肥+22.5 t/hm绿肥(85%CF+GM3)、85%氮肥+30.0 t/hm绿肥(85%CF+GM4)、70%氮肥+7.5 t/hm绿肥(70%CF+GM1)、70%氮肥+15.0 t/hm绿肥(70%CF+GM2)、70%氮肥+22.5 t/hm绿肥(70%CF+GM3)、70%氮肥+30.0 t/hm绿肥(70%CF+GM4)。烟草移植前20 d翻压绿肥，绿肥原位翻压量多余的移出，不够的异地移入。常规施肥处理氮肥用量为120 kg/hm，减氮处理按比例减少氮肥用量。所有处理磷钾施肥量相同，分别为PO90 kg/hm，KO 405 kg/hm。试验地小区面积约 21 m，每个处理设3次重复，随机区组排列，根据当地烤烟种植习惯进行日常管理。供试作物光叶紫花苕及烤烟(K326)均由云南省农业科学院提供。

1.3 样品采集与测定

于烤烟打顶后，在每个小区选取3株监测株高、茎围、有效叶数、最大叶长和叶宽。烤烟成熟后，分小区采用挂牌编竿烘烤，烘烤结束后实测各小区产量，并同时对各小区烤后烟叶选取3 kg进行烟叶化学成分检测，检测指标包括总糖、还原糖、烟碱、氯、总氮、氧化钾、淀粉的含量。

1.4 数据分析

根据测定的各项烟叶化学品质，进一步分析两糖差、糖碱比、氮碱比，计算公式为两糖差=总糖含量-还原糖含量；糖碱比=总糖含量/烟碱含量；氮碱比=总氮含量/烟碱含量。

试验数据采用SAS 8.1软件进行整理和统计分析，采用最小显著差异()法，在=0.05水平下检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 氮肥减施下不同光叶紫花苕翻压量对烟草农艺性状的影响

由图1可知，与对照不施肥相比，施肥和翻压绿肥处理的烟草株高、有效叶数显著增加(<0.05)。除85%CF+GM1处理的株高显著低于100%CF处理外，各氮肥减施与绿肥处理的株高与100%氮肥处理无显著差异。所有处理茎围差异均不显著。除CK外，其他处理的有效叶数均与100%氮肥处理差异不显著。与100%氮肥处理相比，除70%CF+GM1处理和70%CF+GM2处理最大叶面积显著降低外，其他氮肥减施并翻压绿肥处理均无显著差异。综上可知，减施氮肥30%且绿肥翻压量为 22.5～30.0 t/hm和减施氮肥15%且绿肥翻压量为7.5～30.0 t/hm时，烤烟农艺性状整体上要接近或好于100%氮肥处理。

2.2 氮肥减施下不同光叶紫花苕翻压量对烟叶产量和产值的影响

由表1可知，与对照不施肥处理相比，施用100%氮肥对上等烟比例无显著影响，但显著降低了中上等烟比例。与100%CF处理相比，翻压绿肥显著提高了上等烟和中上等烟比例，以70%CF+GM3处理最高，上等烟和中上等烟所占的比例分别为62.90%和90.47%。与对照不施肥处理相比，施肥和翻压绿肥处理的烟叶产量均显著增加。相比于100%CF处理，翻压绿肥条件下，85%CF+GM4、85%CF+GM3、70%CF+GM4处理显著增加了烟叶产量，分别增加436.32、210.42、195.40 kg/hm，分别增产18.06%、8.71%、8.09%；说明减施氮肥30%能够保证烟叶产量不降低。与100%CF处理相比，85%CF+GM2、85%CF+GM3、85%CF+GM4、70%CF+GM4处理的烟叶均价均无显著差异，85%CF+GM1、70%CF+GM1、70%CF+GM2和70%CF+GM3处理的烟叶均价均显著降低。与对照不施肥相比，施肥和翻压绿肥均显著增加了烟叶产值。与常规施肥(100%CF)处理相比，85%CF+GM4、70%CF+GM4处理的烟草产值分别增加 1 106.04、825.03 元/hm，但差异不显著。综上可知，不施肥显著降低了烤烟产量和产值；与100%CF处理相比，减施氮肥15%～30%且绿肥翻压量为 7.5～30.0 t/hm时产量无显著减少，甚至部分处理的产量显著增加；与100%CF处理相比，减施氮肥30%且绿肥翻压量为30.0 t/hm和减施氮肥15%且绿肥翻压量为22.5～30.0 t/hm时，烤烟产值无显著降低。

表1 不同处理烟草的经济性状

2.3 氮肥减施下不同光叶紫花苕翻压量对烟叶品质的影响

由表2可知，各氮肥减施与绿肥添加处理的总糖含量、氯含量和还原性糖含量均与100% CF处理及CK差异不显著；与100%CF处理相比，70%CF+GM1处理增加了两糖差；各氮肥减施与绿肥添加处理烟碱含量均显著高于CK，85%CF+GM4处理烟碱含量显著高于100%CF处理；各处理的总氮含量与钾含量均显著高于CK，70%CF+GM2、70%CF+GM3、70%CF+GM4及85%CF+GM4处理的钾含量显著高于100%CF处理；70%CF+GM3处理的钾氯比则显著高于CK及100%CF处理。

2.4 不同化学成分间相关性分析

相关性热图分析结果表明，烟叶化学成分之间存在相关性(图2)。烟叶中总糖含量与烟叶中还原糖、淀粉含量以及糖碱比显著正相关，与烟叶中总氮含量、烟碱含量显著负相关；还原糖含量与烟叶中淀粉含量显著正相关，与总氮含量显著负相关；淀粉含量与糖碱比、氮碱比显著正相关，与烟碱含量显著负相关；钾含量与氮碱比显著正相关，与烟碱含量和氯含量显著负相关；烟碱含量与总氮含量显著正相关，与糖碱比、氮碱比、两糖差显著负相关。

3 讨论

烟草是我国重要的经济作物之一，科学合理的施肥管理利于烟草品质和产量的提高，实现烟草的可持续生产。绿肥翻压可以持续释放大量的养分，改善植烟土壤质量状况，促进烟株生长，改善烟株的农艺性状。本研究发现，在氮肥减施15%且所有绿肥翻压处理和氮肥减施30%且绿肥翻压量为22.5、30.0 t/hm的情况下，能够保证最大叶面积与常规施氮处理差异不显著，但在减施氮肥30%，绿肥翻压量为7.5、15.0 t/hm的情况下却显著低于常规氮肥处理，表明翻压适量的绿肥能够弥补减施氮肥造成的氮素供应不足，这与储刘专等的研究结果一致。减施氮肥配合翻压适量绿肥促进烟株叶面积提高的主要原因可能是因为绿肥生长过程中与根瘤菌共生固氮，吸收暂存土壤中的盈余氮素，翻压还田后补充土壤氮库，减少化肥投入的同时仍然能够保证土壤氮素对烟株地上部分的充分供给。绿肥的翻压能够改善常年施用化肥导致的土地板结、养分淋溶损失等问题，提高土壤的保水性和通气度，为烟株的生长创造良好的环境，促进烟株的生长。

烤烟上部叶作为优质烟叶原料的重要来源，中上部烟叶占到了烤烟整株产量的55%，施肥是影响烟叶可用性的关键因素。有研究表明，氮肥施用量和氮肥施用种类对烤烟上部烟叶可用性的影响很大。本研究结果表明，施用100%氮肥对上等烟比例无显著影响，但显著降低了中上等烟比例。但翻压绿肥显著提高了上等烟和中上等烟占总烟量的比例，以减施氮肥30%翻压绿肥 30.0 t/hm时最高，这与扈强等得出的翻压绿肥可以提高上等烟比例的结果一致。可能是减施氮肥在烟草生长前期避免了过量氮肥的危害，从而避免了烟株贪青晚熟不落黄导致的中上等烟比例下降。中上等烟叶产量与烟叶收购价格和产值密切相关，绿肥翻压量为30.0 t/hm，配合氮肥减施15%～30%，在满足烟叶产量显著增加的同时还显著提高了该处理下烟叶的均价，烟叶的产值与常规施肥相比显著增加825.0～1 106.0 元/hm，这与查宏波等关于种植绿肥提高烟草均价和产值的研究结果一致。过量施用化肥和多年种植烟草是驱动烟田连作障碍形成的主要因素，导致上等叶比例降低和种烟效益减少。氮肥减施配合绿肥翻压还田能够有效改善土壤的理化性质、调节土壤中养分平衡、减少烟田病虫害的发生，提升烟草生长的农田生态环境，从而降低连作障碍对烟叶品质和产量的影响。

钾氯比是影响烟叶燃烧性的关键指标，汤宏等研究发现，有机氮和化肥氮配施可以降低烟叶中的氯含量，提高烟叶的钾氯比和燃烧性。本研究结果表明，翻压绿肥条件下减施氮肥30%处理的烟草氯含量与100%CF处理差异不显著，钾氯比均高于8.6，满足优质烟叶对钾氯比大于4的要求。这与柳渊博等得出的有机肥化肥配施后可以降低烟叶氯含量，提高烟叶钾氯比的研究结果一致。氮肥减施15%～30%配合绿肥翻压还田增加烟草燃烧性和总氮含量的同时，却降低了烟叶总糖和还原糖含量，这与王岩等的研究结果一致，结合相关性分析结果发现，烟叶总氮含量与总糖含量、还原糖含量呈显著负相关关系，这与佀国涵等的研究结果一致。可能是因为在烟草生长的中后期，土壤中的氮素释放缓慢影响了烟草叶片中正常的碳代谢，减少了中后期总糖和还原糖的积累，而叶片总氮含量却在减施氮肥的情况下与常规氮肥处理下的烟叶含氮量保持一致。

连作生产和氮肥施用是影响烟草质量的关键因素，由于长期连作生产和过量施用化肥，导致了烟田土壤质量下降，养分供应失调，烟草品质显著下降。种植利用绿肥不但能够消除烟草生产中的连作问题，还能够提升土壤质量，减少病虫害发生。绿肥也是一种清洁的有机肥源，绿肥分解过程中能够释放大量的小分子有机氮，减施化肥配合绿肥能够同时提供无机氮源和有机氮源供给，有利于烟草氮素吸收和积累。同时绿肥还能提供大量的磷钾养分，与化肥配施后土壤养分供应更加全面协调，促进烟草养分吸收。本研究试验年限较短，减施氮肥配合翻压绿肥对烟草品质提升的研究还不够全面。

4 结论

与100%CF处理相比，减肥氮肥15%～30%且翻压绿肥显著提高了上等烟和中上等烟比例，以70%CF+GM3处理最高；减施氮肥15%～30%仍能增加烟草产量，翻压量为30.0 t/hm的处理增加了烟草的产值。减施氮肥15%～30% 且绿肥翻压量为 15.0～30.0 t/hm增加了烟叶中总氮与钾的含量。综合考虑，减施氮肥15%～30%且绿肥翻压量为30.0 t/hm可提高上等烟和中上等烟比例，增加烟草产量和产值，改善烟叶品质，实现烟草生产的节本增效。