不同前茬和種植密度對(duì)牡丹江烤煙生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量的影響

申洪濤 張富生 李 冬 邱建華 蔡興宏 秦玉寶

（1河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，450000，河南鄭州；2河南省煙草公司平頂山市公司，467000，河南平頂山；3河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，471023，河南洛陽(yáng)；4黑龍江省煙草公司牡丹江煙葉公司，157011，黑龍江牡丹江）

近年來(lái)，卷煙企業(yè)間品牌的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，工業(yè)生產(chǎn)上對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉原料的品質(zhì)要求也不斷提高[1]。煙葉作為卷煙工業(yè)的原料，其品質(zhì)的好壞直接影響卷煙質(zhì)量[2]。煙葉品質(zhì)是由遺傳因素、生態(tài)環(huán)境和栽培技術(shù)共同作用的結(jié)果，且受烤煙品種、栽培措施、田間管理及氣候條件等因素影響[3]。種植密度能夠通過(guò)改變植株光合利用效率、田間小氣候、營(yíng)養(yǎng)狀況、葉片有效截光面積和光分布特征影響葉片光合作用和碳同化能力，進(jìn)而對(duì)作物產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響[4-5]。因此，采用合理的種植密度是改善烤煙物理性狀，提高煙葉內(nèi)在品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性狀和商品價(jià)值的重要途徑之一[6]。張海平等[7]研究表明，隨著種植密度的增加，煙葉中總糖、還原糖及鉀含量呈先升后降趨勢(shì)，煙堿和氯離子含量呈先降后升趨勢(shì)，而總氮含量呈上升趨勢(shì)。夏體淵等[8]研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增加，烤煙株高、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和單葉重均顯著降低，烤后煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。

烤煙是忌連作的作物，烤煙連作會(huì)導(dǎo)致煙田病蟲(chóng)害危害嚴(yán)重，煙株生長(zhǎng)速度緩慢，各部位煙葉成熟度變差，煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降，烤后煙葉組織結(jié)構(gòu)緊密、顏色灰暗、油分少，工業(yè)可用性降低[9-12]。不同的前茬作物因其根系分泌物、根系殘?bào)w、土壤微生物、病蟲(chóng)害和施肥特性等的差異，會(huì)對(duì)后作烤煙的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)等產(chǎn)生不同程度的影響，因此選擇適宜的前茬作物能有效改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，從而提升烤煙的產(chǎn)質(zhì)量[13]。劉楓等[14]通過(guò)田間試驗(yàn)，以油菜、小麥、大麥和綠肥為前茬作物，得出不同前茬作物對(duì)煙株生物量、土壤氮素有效性、氮磷鉀養(yǎng)分吸收量、土壤氮磷鉀養(yǎng)分殘留以及氮素表觀損失量有顯著影響。劉浩等[15]以小麥、蠶豆、油菜和綠肥為前茬作物，研究發(fā)現(xiàn)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育明顯受前茬作物的影響，且不同土壤類型下不同前茬作物對(duì)烤煙主要化學(xué)成分和感官質(zhì)量有不同程度的影響。

目前，有關(guān)前作茬口或種植密度對(duì)煙葉品質(zhì)的研究報(bào)道較多，但二者互作對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，在黑龍江牡丹江地區(qū)主要種植土壤條件下，通過(guò)田間試驗(yàn)研究了不同前作茬口與種植密度的交互作用對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)及感官質(zhì)量的影響，以期在牡丹江煙區(qū)確定合適的輪作模式及種植密度，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)烤煙高效栽培和優(yōu)質(zhì)煙葉有效供給提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與材料

試驗(yàn)于2017-2018年在黑龍江省牡丹江市東寧市道河示范基地進(jìn)行。試驗(yàn)田地處寒帶東部，位于北緯 44°08′、東經(jīng) 130°80′，全年日照時(shí)間約100d，年均氣溫在6.1℃左右，無(wú)霜期約140d，年降水量約580mm，屬于高緯度大陸季風(fēng)氣候。供試烤煙品種為龍江911，由牡丹江煙草科學(xué)研究所提供。土壤類型為白漿土，土壤質(zhì)地為黏壤土，土壤肥力中等（表1）。

表1 2017-2018年試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)肥力Table 1 Soil basic fertility of the experiment fields in 2017-2018

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置種植密度和前作茬口兩個(gè)因素，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。設(shè)2個(gè)種植密度（D）水平，采用1.15m固定行距，株距分別為50cm和60cm，對(duì)應(yīng)密度分別為 17 400（D1）和 14 500 株/hm2（D2）；前作茬口設(shè)3個(gè)水平，分別為煙草茬（CK）、大豆茬（T1）和玉米茬（T2），組合為6個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積100m2（20m×5m）。2年試驗(yàn)均于5月12日移栽，移栽前15d基施煙草專用復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3）1 300kg/hm2、三農(nóng)精致肥（N∶P2O5∶K2O=1∶2∶3）500kg/hm2和 芝 麻 餅 肥（N∶P2O5∶K2O=4∶2∶1）260kg/hm2，于移栽后25d追施硝酸鉀（N∶K2O=1∶3）180kg/hm2，施肥方式均為條施。其他管理按當(dāng)?shù)匾?guī)范化栽培措施進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 主要農(nóng)藝性狀 依照煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法（YC/T 142-2010），在圓頂期隨機(jī)選取具有代表性的煙株測(cè)定株高、莖圍（依照YC/T 142-2010進(jìn)行，莖圍為打頂后7～10d自下而上第5～6葉位間莖稈周長(zhǎng)）、最大葉長(zhǎng)和葉寬，并計(jì)算最大葉面積（葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.6345）。

1.3.2 產(chǎn)量和產(chǎn)值 各處理采收后掛牌烘烤，按烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB 2635-1992）分級(jí)，統(tǒng)計(jì)上、中等煙比例，并依據(jù)當(dāng)?shù)厥召?gòu)價(jià)格計(jì)算產(chǎn)量和產(chǎn)值。

1.3.3 烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分 各處理煙葉烘烤結(jié)束后，每個(gè)小區(qū)選取工業(yè)喜好的具有代表性的中部煙葉C2L和上部煙葉B2F等級(jí)煙葉各5kg，采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分。

1.3.4 煙葉質(zhì)量評(píng)吸 烤煙感官質(zhì)量的評(píng)價(jià)參照《YC/T 138-1998煙草及煙草制品感官評(píng)吸方法》，組織工業(yè)評(píng)吸專家在河南中煙工業(yè)有限公司技術(shù)中心對(duì)烤煙樣品進(jìn)行感官評(píng)吸，各項(xiàng)指標(biāo)均按9分制打分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析，并運(yùn)用Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（Means±SE）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度與前作茬口對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，2017-2018年，種植密度與前作茬口對(duì)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育存在顯著性影響。2年間種植密度相同時(shí)，與煙草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的烤煙株高、莖圍、中上部葉最大葉面積均增加。2017年17 400株/hm2處理和2018年14 500株/hm2處理大豆茬口和玉米茬口的烤煙下部葉最大葉面積間差異不顯著。2年間前作茬口相同時(shí)，隨著種植密度的降低，烤煙的株高、莖圍、下部葉、中部葉和上部葉最大葉面積均顯著增加。綜合來(lái)看，2年間均以D2T2處理對(duì)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育促進(jìn)效果最為顯著。

表2 不同處理煙株圓頂期的農(nóng)藝性狀Table 2 Agronomic traits of tobacco plants at round top stage under different treatments

2.2 不同種植密度與前作茬口對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表3可知，2017-2018年，種植密度與前作茬口對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀有顯著影響。在同一種植密度條件下，與煙草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的烤后煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例及上中等煙比例整體上均顯著提高，且以玉米茬口提升幅度最大。在前作茬口相同時(shí)，隨著種植密度的降低，烤后煙葉產(chǎn)量降低，均價(jià)、產(chǎn)值、上等煙比例及上中等煙比例均顯著提高。綜合來(lái)看，2年間不同處理之間經(jīng)濟(jì)效益均以D2T2處理最佳。

表3 不同處理烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀Table 3 Economic traits of flue-cured tobacco under different treatments

2.3 不同種植密度與前作茬口對(duì)烤煙常規(guī)化學(xué)成分的影響

烤后煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分是評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[16]。由表4可知，2017-2018年，種植密度與前作茬口對(duì)烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分存在顯著影響。2年間在同一前作茬口條件下，隨著種植密度的降低，中部煙葉的總糖和還原糖含量均呈降低的趨勢(shì)，總氮、鉀含量和鉀氯比呈上升趨勢(shì)；上部煙葉的總糖、還原糖、鉀含量及鉀氯比均呈上升趨勢(shì)。在種植密度相同時(shí)，與煙草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的總氮含量（除2018年B2F的D2T2處理）、煙堿含量、鉀含量和鉀氯比均增加，氯含量降低。整體來(lái)看，2年間各處理間均以D2T2處理的烤后煙葉化學(xué)成分更趨近于最適范圍，化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)。

表4 不同處理的煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量Table 4 The content of conventional chemical components in tobacco leaves under different treatments %

2.4 不同種植密度與前作茬口對(duì)烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

感官品質(zhì)是煙葉品質(zhì)優(yōu)劣最直接和客觀的反映。優(yōu)質(zhì)牡丹江煙葉一般表現(xiàn)為香氣質(zhì)較好、香氣量中等、勁頭適中、余味舒適、雜氣和刺激性較小[17]。從表5可以看出，牡丹江地區(qū)中部煙葉香氣質(zhì)好，香氣量稍低，煙氣濃度較欠，柔細(xì)度表現(xiàn)突出，余味干凈，雜氣較小，刺激性中等偏小。上部煙葉的香氣質(zhì)較好，香氣量中等，煙氣濃度中等，柔細(xì)度較好，余味較舒適，雜氣較小。在同一種植密度條件下，與煙草茬口相比，大豆茬口和玉米茬口的烤后煙葉香氣質(zhì)、香氣量、濃度、柔細(xì)度和余味得分均明顯升高，且以玉米茬口提升效果更為明顯。在前作茬口相同時(shí)，隨著種植密度的降低，烤后煙葉香氣質(zhì)、香氣量、濃度、柔細(xì)度、余味和雜氣得分均明顯提高。綜合來(lái)看，2年間均以D2T2處理的感官質(zhì)量綜合表現(xiàn)最佳。

3 討論

煙株的農(nóng)藝性狀反映其生長(zhǎng)發(fā)育狀況，良好的農(nóng)藝性狀是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的基礎(chǔ)。合理的種植密度能通過(guò)改變光照、氣流等田間小氣候和煙株?duì)I養(yǎng)分配等，協(xié)調(diào)作物群體效應(yīng)與個(gè)體生長(zhǎng)，改善煙株的農(nóng)藝性狀、內(nèi)在化學(xué)成分含量，進(jìn)而提高烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著種植密度的降低，煙株的株高、莖圍以及煙葉最大葉面積均顯著增加，這與劉佳等[19]的研究結(jié)果較一致，說(shuō)明適當(dāng)降低烤煙的種植密度能夠有效改善田間生態(tài)小環(huán)境和田間通風(fēng)條件，擴(kuò)展烤煙的生長(zhǎng)空間，增強(qiáng)根系活力，提高群體光合作用能力，從而促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育。不同的作物其茬口特性間往往存在較大差異，選用合理的輪作模式能夠改善土壤理化性狀，協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分及微生物活動(dòng)，對(duì)煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著提升[20]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與煙草茬相比，大豆茬和玉米茬對(duì)烤煙生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用，且以玉米茬效果更為顯著。劉優(yōu)雄等[21]研究認(rèn)為，與水稻茬和油菜茬相比，玉米茬不利于烤煙的生長(zhǎng)，烤后煙葉的化學(xué)成分比例不協(xié)調(diào)，煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)降低，這與本試驗(yàn)結(jié)果不盡一致，可能與生態(tài)環(huán)境、土壤理化性質(zhì)、施肥量和栽培品種等因素不同有關(guān)。

表5 不同處理煙葉的感官質(zhì)量評(píng)吸得分Table 5 The scores of sensory quality evaluation of tobacco leaves under different treatments

在煙葉的各項(xiàng)品質(zhì)特征中，化學(xué)品質(zhì)是煙葉質(zhì)量風(fēng)格特征的物質(zhì)基礎(chǔ)，煙葉感官質(zhì)量則是煙葉化學(xué)特征的體現(xiàn)，是評(píng)價(jià)煙葉內(nèi)在質(zhì)量的核心內(nèi)容，對(duì)卷煙香味風(fēng)格、品質(zhì)質(zhì)量及安全性有重要影響[22-23]。張渝婕等[24]研究表明，隨種植密度的增大，烤后煙葉的總糖、還原糖和氯含量整體呈下降趨勢(shì)，煙堿、總氮、鉀含量和鉀氯比呈上升趨勢(shì)，且感官質(zhì)量下降。本試驗(yàn)結(jié)果表明，降低種植密度能顯著降低中部煙葉的總糖和還原糖含量，提升總氮含量、鉀含量和鉀氯比；提高上部煙葉的總糖、還原糖、鉀含量及鉀氯比，降低氯含量，提升煙葉的感官質(zhì)量；大豆茬口和玉米茬口的烤煙總糖含量、鉀含量、鉀氯比和感官品質(zhì)均明顯高于煙草茬口，且以玉米茬口的改善效果最佳。因此，前作為玉米茬口，且適當(dāng)降低種植密度能夠有效協(xié)調(diào)烤后煙葉化學(xué)成分，提升煙葉整體評(píng)吸質(zhì)量。這可能是由于玉米根系物能分泌更多的有機(jī)酸，殘留于土壤中，活化煙株對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用，進(jìn)而影響煙葉品質(zhì)的形成。而大豆由于其根瘤固氮能力較強(qiáng)，改變了土壤中氮素的轉(zhuǎn)化過(guò)程，促使煙株對(duì)土壤中氮素過(guò)量吸收，從而導(dǎo)致氮代謝旺盛，對(duì)煙葉品質(zhì)的形成產(chǎn)生不利影響[25]。

在實(shí)際生產(chǎn)中，烤后煙葉的等級(jí)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)效益對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉原料的有效供給具有重要影響，同時(shí)也是煙農(nóng)及煙草工業(yè)最為關(guān)心的問(wèn)題[26-27]?？竞鬅熑~的均價(jià)在一定程度上反映其外觀品質(zhì)，而上、中等煙比例則能夠直接反映外觀品質(zhì)的好壞[28]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，降低種植密度，烤煙的產(chǎn)量有所降低，但均價(jià)及上中等煙比例均顯著提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯提升；前茬為大豆和玉米的烤煙產(chǎn)量、均價(jià)和上中等煙比例均顯著高于煙草茬口。說(shuō)明適當(dāng)降低烤煙種植密度和選擇合適的前作茬口能夠有效擴(kuò)展葉片生長(zhǎng)空間，增加葉片有效截光面積，促進(jìn)光合作用，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體形成，改善土壤理化性質(zhì)，從而使各部位煙葉充分發(fā)育并正常成熟，使煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。

在煙葉生產(chǎn)中，合理的輪作倒茬是優(yōu)質(zhì)煙葉原料生產(chǎn)和煙區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。然而，前茬作物如何影響后茬煙株的生長(zhǎng)發(fā)育及烤后煙葉產(chǎn)量品質(zhì)涉及諸多方面的因素，其過(guò)程較為復(fù)雜。一方面由于不同前茬作物在生長(zhǎng)發(fā)育期間對(duì)水肥需求特性存在較大的生物學(xué)差異，生產(chǎn)中也往往依據(jù)其需肥特性采用不同施肥類型和施肥量，從而造成后作煙田土壤養(yǎng)分類型和數(shù)量、土壤水分條件及微生物特性存在差異[29]，進(jìn)而影響后作煙株的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)；另一方面后作煙田的施肥類型和施肥量以及田間的群體布局狀況也是影響自身生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)的重要因素。同時(shí)，由于本試驗(yàn)過(guò)程中年際間的氣候存在的差異，可能會(huì)影響個(gè)別試驗(yàn)結(jié)果的年際間穩(wěn)定性，后續(xù)還有待進(jìn)一步開(kāi)展長(zhǎng)期定點(diǎn)試驗(yàn)來(lái)研究不同種植模式對(duì)土壤氮、磷、鉀、深層含水量及微生物活性等的影響。

4 結(jié)論

不同前作茬口和種植密度及其互作對(duì)烤煙生長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益、化學(xué)成分和感官品質(zhì)有顯著影響。適當(dāng)降低種植密度和采用合理的輪作模式能夠有效促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，提高煙葉感官品質(zhì)，增加烤后煙葉上中等煙比例，提升經(jīng)濟(jì)效益。在牡丹江東寧煙區(qū)環(huán)境下，以玉米為前作，烤煙種植密度以14 500株/hm2為宜，可使烤后煙葉化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，烤煙種植效益最優(yōu)，達(dá)到卷煙工業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉原料的需求，建議在牡丹江地區(qū)大面積推廣應(yīng)用。