适宜冬闲烟田种植的菜肥两用油菜基因型筛选

吴照辉，孙计平，郭芳阳，王 典，李 倩，李建华

（1. 河南省农业科学院 烟草研究所，河南 许昌 461000；2. 许昌市烟草公司，河南 许昌 461000；3. 南阳市烟草公司，河南 南阳 473000）

烟草是世界上广泛种植的叶用经济作物，在我国国民经济中有着举足轻重的地位，是农民增收、财政增税的主要来源[1]。河南烟区地少人多，尤其在豫中烟区，粮烟争地矛盾突出，烤烟轮作困难，大量施用化肥和常年连作导致土壤环境变差[2]，影响烟株生长发育，致使烟叶产量和质量下降、病虫害增加[3]。绿肥是农作物生产的重要物质基础，是绿色农业的有效技术支撑[4‑6]，利用冬闲烟田种植绿肥并翻压还田可以提高土壤有机质、降低土壤容重和pH 值、增加土壤微生物数量[7]。豫中烟区烤烟大田期一般在4—9 月，10 月到次年3 月有近7 个月的冬闲期，烟草不能与小麦等常规越冬作物接茬种植，多数烟田冬季闲置或种植大麦等绿肥掩青，大麦掩青可以改良土壤[8]，但不能带来额外收益，近几年由于种烟成本增加，如何增加烟农收益是稳定烟叶发展的关键。

油菜是河南省重要的油料作物[9]，油菜茬口适宜种烟[10]。豫中地区油菜成熟期一般在5 月，油菜收获后种植的烤烟因生育期缩短，烟叶产质量下降。油菜除油用外，还有菜用、花用、蜜用、饲用和肥用等多种功能。近年来，一些地方结合区位优势、产业结构和市场需求，因地制宜总结出多套油菜高效利用开发模式，如“花用+油用”“菜用+油用”“菜用+花用+油用”等模式[11‑12]。目前，油菜薹专用型、薹油两用型油菜新品种选育较多，如油菜薹专用型油菜有狮山油菜薹、硒滋圆1 号、硒滋圆2 号、嘉友菜心1 号、油苔929 等，薹油两用型油菜有浙双72、丰油10号、大地199、中油112、薹油1号、华油杂62R等，但专用的绿肥油菜品种较少，农民种植的绿肥油菜主要是普通油菜品种，专供的菜肥两用油菜品种未见报道，因此，菜肥两用油菜品种筛选需要进一步研究[12]。利用冬闲烟田种植油菜作为绿肥兼蔬菜使用，既可以增加农民收入，又可以通过油菜残茬掩青改良烟田土壤，同时还能增加冬闲烟田覆盖度，减少土壤被侵蚀的风险，是一种一举多得的种植技术[13]。其中，选择菜薹产量高且有利于后茬烤烟生产的油菜品种是关键。鉴于此，选择菜薹可以食用的不同油菜基因型作为试验材料在豫中冬闲烟田种植，比较不同油菜品种的生育期、菜薹产量以及残茬还田后对烟叶产量和质量的影响，为在豫中冬闲烟田推广种植菜肥两用油菜提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试烟草品种为豫中烟区主栽烤烟品种中烟100。供试9 个油菜基因型均为甘蓝型双低杂交油菜，分别为双油195、丰油9 号、双油092、双油8 号、杂双5 号、杂双7 号、双油123、丰油10 号和杂双6号，均由河南省农业科学院经济作物研究所张书芬课题组提供。

1.2 试验地点及概况

试验于2018 年10 月—2019 年9 月在河南省农业科学院烟草研究所试验地（河南省许昌市魏都区俎庄）进行。试验地为豫中典型的平原区域，地势开阔，前茬作物为大豆，年平均降水量700 mm 左右，试验地土壤类型为褐土，质地为砂壤土。

1.3 试验设计

每个油菜基因型为1个处理，编号A1—A9分别对应冬闲烟田种植油菜基因型双油195、丰油9 号、双油092、双油8 号、杂双5 号、杂双7 号、双油123、丰油10 号和杂双6 号后再种植烤烟的处理，同时以不种植油菜为对照（CK）。每个小区面积为48 m2，重复3次，随机排列。油菜播种时间为2018年10月17 日，种植密度为30 000 株/hm2，整个生育期不施肥、不用农药，于2019年3月18日在距离地面10 cm处采集油菜薹，此时采集油菜薹长度约为20 cm，2019 年4 月1 日先粉碎油菜残株地上部，然后翻压掩青。

烤烟大田移栽时间为2019 年5 月1 日，行距为1.2 m、株距为0.55 m。施氮量45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶1.5∶4，肥 料品种为腐熟芝麻饼肥（300 kg/hm2）、烤烟专用复合肥（15-15-15）、硝酸钾、重钙和硫酸钾，其中腐熟芝麻饼肥、烤烟专用复合肥和重钙基施，硝酸钾在移栽后30 d 追施，硫酸钾分别在移栽后30、50 d 追施。灌溉采用滴灌方式进行，盛花期打顶，打顶前优化5片下部叶，适时采收。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 油菜菜薹产量及营养成分 分别调查参试油菜基因型食用菜薹的鲜质量及干质量、油菜残株地上部干质量；测定菜薹营养成分，包括粗纤维、β-胡萝卜素、维生素C和可溶性总糖含量。

1.4.2 土壤氯含量 在油菜翻压后，烤烟季施肥前，于2019 年4 月25 日采用“S”形取土法，取0～20 cm 土壤样品用于分析土壤氯含量。土壤氯含量测定参考标准NY/T 1378—2007，采用电位滴定法进行测定。

1.4.3 烤烟农艺性状 参考烟草行业标准YC/T 142—2010 的农艺性状调查方法，分别在烤烟移栽后30、60、90 d 测量株高、最大叶长、最大叶宽、叶数和SPAD值，移栽后60 d和90 d测定茎围。

1.4.4 烤烟光合特性及烟田土壤呼吸速率 在烤烟移栽后90 d，采用CIRAS-3 便携式光合仪测定各处理烤烟顶三叶的光合特征，采用CIRAS-3 土壤碳解系统测定土壤呼吸速率。

1.4.5 烤烟经济性状及烟叶品质 烤烟收获后，统计产量、产值、均价和上等烟比例等经济性状。各处理选取C3F 样品，采用随机抽样的方式将3 个重复样品混合为一个测试样，采用AA3 流动分析仪测定烟叶化学成分；各处理烟叶样品（C3F）采用“九分制”单料烟检验标准，由河南省农业科学院烟草研究所评吸委员会进行评吸，评吸指标包括香气质、香气量、浓度、刺激性、杂气、劲头、余味、燃烧性、灰色等9 项指标，各项指标均采用“九分制”标准。评吸结果采用不同专家对各项指标打分的加权平均值表示，加权方法：（香气质×0.25+香气量×0.15+浓度×0.1+杂气×0.12+劲头×0.1+刺激性×0.13+余味×0.1+燃烧性×0.025+灰色×0.025）/9×100[14]。

1.5 数据处理

采用WPS Office XLSX 工作表进行数据整理，IBM SPSS Statistics 19.0 软件对数据进行单因素方差分析与多重比较（Duncan’s法）。

2 结果与分析

2.1 不同基因型油菜的地上部生物量、菜薹产量和营养成分

2.1.1 生物量 由表1 可见，不同基因型油菜菜薹产量差异较大，油菜菜薹产量以杂双6 号最高，达27 727.80 kg/hm2，丰油10 号（27 529.05 kg/hm2）略低于杂双6 号，杂双7 号再次之（25 740.15 kg/hm2），这3 个基因型油菜菜薹产量差异不显著，但均显著高于其他基因型；双油092油菜菜薹产量最低，仅为杂双6号的69.18%；双油123由于耐寒性较差，返青延迟，其他基因型取薹时其未抽薹，因此未进行菜薹产量统计，仅在4 月1 日收获地上部。供试各油菜基因型油菜薹干质量以杂双6 号最高，显著高于其他基因型，杂双5 号、双油092 和双油8 号菜薹干质量较低，其中双杂5 号菜薹干质量较杂双6 号降低31.70%。丰油10 号菜薹鲜质量虽与杂双6 号、杂双7号差异不显著，但菜薹干质量却显著低于后二者。除双油123未收薹情况特殊外，至掩青前，供试油菜残株地上部干质量以双油8 号最大，杂双6 号次之，杂双7 号最低且显著低于双油8 号和杂双6 号。油菜薹和收获菜薹后残株合计地上部总干质量以杂双6 号最高，除与双油8 号差异不显著外，显著高于其他基因型。

表1 冬闲烟田种植不同基因型油菜地上部生物量比较Tab.1 Comparison of above ground biomass of different rapeseed genotypes in winter fallow tobacco field kg/hm2

2.1.2 营养成分 由表2 可见，供试油菜基因型以双油195 油菜薹的粗纤维含量最高，达1.44%，双油8号次之，而杂双7号和丰油10号粗纤维含量较低；杂双5 号油菜薹的β-胡萝卜素含量最高，而丰油10号和杂双7 号则较低；杂双5 号和丰油10 号油菜薹的维生素C 含量较高，分别为1.06 g/kg 和1.04 g/kg，杂双6 号最低；丰油9 号和双油195 油菜薹的可溶性总糖含量较高，而杂双5 号显著低于其他基因型。与其他蔬菜比较来看，油菜薹粗纤维含量明显低于上海青、香菜和芹菜，明显高于大白菜和油麦菜，与空心菜、茼蒿和莴笋叶相当；β-胡萝卜素含量明显低于芹菜、香菜、空心菜和茼蒿，明显高于上海青、大白菜和油麦菜；维生素C含量均较表列其他蔬菜高。综合而言，油菜薹营养价值较高。

表2 冬闲烟田种植不同基因型油菜菜薹营养成分含量比较Tab.2 Comparison of nutritional components in different genotypes of brassica flowering stalk planted in winter fallowtobacco field

2.2 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烟叶生长和品质的影响

2.2.1 烟叶农艺性状 由表3 可知，烤烟移栽后30 d，与未种植油菜的CK 相比，种植油菜处理烤烟叶数均有不同程度提高，其中A1、A3、A4、A6、A7 和A8处理达显著水平；除A9处理外，种植油菜处理均增加了烤烟的株高和最大叶长，其中A7 处理烤烟株高最高，叶长最大；种植不同基因型油菜对移栽后30 d 烤烟的最大叶宽和SPAD 值影响不同，与CK相比，A5、A6 和A9 处理叶宽降低，其他处理叶宽增加；A1、A2、A4 和A9 处理SPAD 值降低，其他处理SPAD 值增加。除A9 处理外，种植菜肥两用油菜可以促进后茬烤烟移栽后30 d的生长。

表3 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烤烟移栽后30 d农艺性状的影响Tab.3 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on agronomic traits of flue-cured tobacco at 30 days after transplanting

由表4 可知，烤烟移栽后60 d，A2 和A4 处理烤烟株高略高于CK，其他处理烤烟株高均低于CK，A7、A8 和A9 处理株高显著低于CK；A4 处理茎围最大，显著高于CK，A8 处理茎围小于CK，差异不显著；A1 处理叶数最多，显著高于CK，A7 和A8 处理叶数低于CK，差异不显著；与CK 相比，种植油菜会使烤烟最大叶宽降低，其中A1和A8处理降幅最大；各处理最大叶长和SPAD 值差异未达到显著水平。总体而言，移栽后60 d，A9、A8 和A1 处理烤烟长势弱于CK，其他处理烤烟长势与CK相当。

表4 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烤烟移栽后60 d农艺性状的影响Tab.4 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on agronomic traits of flue-cured tobacco at 60 days after transplanting

由表5可知，烤烟移栽后90 d，与CK相比较，A8处理烤烟株高、茎围、最大叶长和SPAD 值显著低于CK，其他处理烤烟农艺性状与CK差异不显著，但种植油菜处理烤烟叶片的SPAD 值在生育后期与CK相比呈下降趋势，说明种植菜肥两用油菜促进了后茬烤烟烟叶的成熟落黄，其中A8 处理表现最为明显。

表5 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烤烟移栽后90 d农艺性状的影响Tab.5 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on agronomic traits of flue-cured tobacco at 90 days after transplanting

2.2.2 烟叶光合特性和烟田土壤呼吸速率 由表6可知，烤烟移栽后90 d，与CK相比，除A8处理外，种植其他基因型菜肥两用油菜可以提高烟草叶片净光合速率和气孔导度；种植所有基因型油菜均能提高烟草叶片胞间CO2浓度，其中A8处理提高幅度最小；各处理蒸腾速率和土壤呼吸速率比较来看，A9处理最高，A8 处理最低；A1 处理水分利用率最高，A9处理最低。

表6 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烤烟移栽90 d光合特征和土壤呼吸速率的影响Tab.6 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on photosynthetic characteristics and soil respiration of flue-cured tobacco at 90 days after transplanting

2.2.3 烤烟经济性状 由表7 可知，冬闲期种植油菜后，烟叶的产量、产值、均价和上等烟比例均较CK有所提升，其中A6处理烟叶产量提升最为明显，显著提高67.62%；A8 处理烟叶产值提升最为明显，显著提高了82.82%；A2 处理均价提升最多，显著提高了21.97%。综合比较各处理经济性状，A8 处理对烟叶经济性状的提升效果最好。

表7 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烟叶经济性状的影响Tab.7 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on economic characters of flue-cured tobacco

2.2.4 烟叶品质 由表8可知，冬闲期种植油菜后，烟叶的总糖、还原糖和钾含量均有不同程度增加，其中A9、A8、A4 和A5 处理烤后烟叶总糖和还原糖增加幅度较大，A9、A5 和A7 处理烤后烟叶钾含量提升幅度较大。冬闲期种植油菜后，烟叶的烟碱和氯含量总体呈降低趋势，其中A9 和A5 处理烤后烟叶烟碱含量降幅较大，分别下降了45.45% 和43.53%；A8 处理烤后烟叶氯含量下降幅度最大，降低了23.58%。综合来看，冬闲烟田种植油菜可以使后茬烤烟烟叶化学成分更加协调，以A9、A8、A5 和A7处理烟叶化学成分较为协调。

表8 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烟叶化学成分的影响Tab.8 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on chemical constituents of flue-cured tobacco

冬闲烟田种植不同基因型油菜对烤后烟叶感官质量的影响见表9。与CK 相比，冬闲烟田种植油菜处理能提高烤后烟叶感官评吸总分，其中A8 处理烤后烟叶感官质量最好。冬闲烟田种植油菜能提高烟叶香气质、降低烤后烟叶刺激性、提升烟叶的燃烧性；除A3 处理外，其他处理烟叶香气量明显增加、杂气降低、余味更舒适。

表9 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烟叶感官质量的影响Tab.9 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on sensory quality of flue-cured tobacco

续表9 冬闲烟田种植不同基因型油菜对烟叶感官质量的影响Tab.9（Continued） Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on sensory quality of flue-cured tobacco

2.3 冬闲烟田种植不同基因型油菜对耕层土壤氯含量的影响

由图1 可以看出，种植不同基因型油菜并粉碎翻压掩青对0～20 cm 土壤氯含量的影响差异较大，其中A9和A3处理土壤耕层氯含量比CK增加，其中A9 处理达显著水平；而其他处理0～20 cm 土层土壤氯含量比CK 降低，其中A4 和A8 处理与CK 差异达到显著水平，A8处理土壤耕层氯含量最低。

图1 冬闲烟田种植不同基因型油菜对土壤（0～20 cm）氯含量的影响Fig.1 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on chlorine content in soil（0—20 cm）

3 结论与讨论

烟叶是我国农业生产的重要经济作物，与其他经济作物相比较，烟叶生产技术性强、劳动强度大、精细化程度高、产量产值不稳定。由于社会经济发展，烟叶比较效益下降，农民种烟积极性不高，如何在保证烟叶优质稳产的前提下实现轮作和烟农增收是亟待解决的问题[14]。烟草对前茬要求高，要求前茬作物收获后土壤中不能残留过多的氮素[15]，且前茬作物应具有较短的生育期，为烟草留出足够的时间准备移栽[16]，此外，前茬作物不能与烟草有同源病虫害[17]，不能与烟叶争夺微量元素。我国南方烟区一般是一年两熟或三年五熟，但是北方烟区由于自然条件限制，多数为一年一熟，烟草长期连作，导致病虫害严重，土壤养分失调，烟叶品质下降[18]。吴元华[19]研究认为，冬牧70 是山东烟区适宜与烟草轮作的绿肥品种。河南烟田土壤肥力普遍偏高，玉米茬口氮素残留过高，烟叶存在大、深、厚等问题。贾保顺等[20]对河南烟区利用冬闲烟田种植牧草的可行性进行了探讨，认为冬闲烟田种植牧草可以提高烟叶质量，促进烟农增收。油菜作为绿肥，可以减少螟虫越冬基数，油菜根系的分泌物可活化土壤，提高土壤有效磷水平[21]。王丹英等[22]试验表明，油菜盛花期翻压还田能培肥地力，改善土壤物理性质，提高水稻产量。油菜摘薹能带来非常可观的经济效益，收获菜薹后残枝作为绿肥又能取得良好的生态效益，同时，能够提高烟叶产量和质量。刘忠松[23]研究认为，菜薹用油菜品种应具有耐寒性强、对温度不敏感，营养生长势强、菜薹生物产量高，木质化速度慢、口感好，富含蛋白质和维生素等特征。本研究利用冬闲烟田种植9 个油菜基因型，比较不同油菜基因型生育期、菜薹产量和菜薹品质，结果表明，双油123 耐寒性差、生育期长，不适合豫中冬闲烟田种植，其他基因型油菜生育期均适宜，所有基因型菜薹营养价值均较高，其中菜薹产量以杂双6号最高，其次为丰油10 号和杂双7 号，菜薹产量均超过25 500 kg/hm2，作为菜用能够带来可观的收益。

崔学林[24]研究不同前作对烟叶产质量的影响，认为前茬种植油菜的烟田长势平缓，后期正常落黄，烟叶协调性好，前作油菜能明显增加烟叶香气质和香气量，减少杂气和刺激性。本研究结果表明，利用冬闲烟田种植菜肥两用油菜，可以促进后茬烤烟前期生长、抑制烤烟中后期生长，促进烟叶落黄；提高后茬烟叶的产量、产值、均价和上等烟比例，以种植丰油10 号和杂双7 号处理烟叶产值较高；提高后茬烟叶的总糖、还原糖、钾含量以及两糖比、糖碱比和钾氯比，降低烟叶烟碱和氯含量，其中种植杂双6 号、丰油10 号、杂双5 号和双油123 的处理烤后烟叶化学成分较为协调。

综合不同基因型油菜的菜薹产量、营养成分以及对后茬烤烟产量、产值、品质的影响等分析，丰油10 号作为菜肥两用油菜基因型最适宜在豫中烟区冬闲烟田种植。

利用冬闲烟田种植菜肥两用油菜不仅可以提高烟叶质量、保护生态环境，还可以促进烟农增收，具有广阔的应用前景，本研究仅对冬闲烟田适宜种植的油菜基因型进行了初步筛选，菜薹收获后油菜残枝还田的矿化机制还有待于进一步研究，冬闲烟田种植油菜对不同烟区烟叶生产及病虫害的影响还需多年重复试验验证。