適宜冬閑煙田種植的菜肥兩用油菜基因型篩選

吳照輝，孫計平，郭芳陽，王 典，李 倩，李建華

（1. 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所，河南 許昌 461000；2. 許昌市煙草公司，河南 許昌 461000；3. 南陽市煙草公司，河南 南陽 473000）

煙草是世界上廣泛種植的葉用經(jīng)濟(jì)作物，在我國國民經(jīng)濟(jì)中有著舉足輕重的地位，是農(nóng)民增收、財政增稅的主要來源[1]。河南煙區(qū)地少人多，尤其在豫中煙區(qū)，糧煙爭地矛盾突出，烤煙輪作困難，大量施用化肥和常年連作導(dǎo)致土壤環(huán)境變差[2]，影響煙株生長發(fā)育，致使煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量下降、病蟲害增加[3]。綠肥是農(nóng)作物生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是綠色農(nóng)業(yè)的有效技術(shù)支撐[4?6]，利用冬閑煙田種植綠肥并翻壓還田可以提高土壤有機(jī)質(zhì)、降低土壤容重和pH 值、增加土壤微生物數(shù)量[7]。豫中煙區(qū)烤煙大田期一般在4—9 月，10 月到次年3 月有近7 個月的冬閑期，煙草不能與小麥等常規(guī)越冬作物接茬種植，多數(shù)煙田冬季閑置或種植大麥等綠肥掩青，大麥掩青可以改良土壤[8]，但不能帶來額外收益，近幾年由于種煙成本增加，如何增加煙農(nóng)收益是穩(wěn)定煙葉發(fā)展的關(guān)鍵。

油菜是河南省重要的油料作物[9]，油菜茬口適宜種煙[10]。豫中地區(qū)油菜成熟期一般在5 月，油菜收獲后種植的烤煙因生育期縮短，煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降。油菜除油用外，還有菜用、花用、蜜用、飼用和肥用等多種功能。近年來，一些地方結(jié)合區(qū)位優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和市場需求，因地制宜總結(jié)出多套油菜高效利用開發(fā)模式，如“花用+油用”“菜用+油用”“菜用+花用+油用”等模式[11?12]。目前，油菜薹專用型、薹油兩用型油菜新品種選育較多，如油菜薹專用型油菜有獅山油菜薹、硒滋圓1 號、硒滋圓2 號、嘉友菜心1 號、油苔929 等，薹油兩用型油菜有浙雙72、豐油10號、大地199、中油112、薹油1號、華油雜62R等，但專用的綠肥油菜品種較少，農(nóng)民種植的綠肥油菜主要是普通油菜品種，專供的菜肥兩用油菜品種未見報道，因此，菜肥兩用油菜品種篩選需要進(jìn)一步研究[12]。利用冬閑煙田種植油菜作為綠肥兼蔬菜使用，既可以增加農(nóng)民收入，又可以通過油菜殘茬掩青改良煙田土壤，同時還能增加冬閑煙田覆蓋度，減少土壤被侵蝕的風(fēng)險，是一種一舉多得的種植技術(shù)[13]。其中，選擇菜薹產(chǎn)量高且有利于后茬烤煙生產(chǎn)的油菜品種是關(guān)鍵。鑒于此，選擇菜薹可以食用的不同油菜基因型作為試驗材料在豫中冬閑煙田種植，比較不同油菜品種的生育期、菜薹產(chǎn)量以及殘茬還田后對煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的影響，為在豫中冬閑煙田推廣種植菜肥兩用油菜提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試煙草品種為豫中煙區(qū)主栽烤煙品種中煙100。供試9 個油菜基因型均為甘藍(lán)型雙低雜交油菜，分別為雙油195、豐油9 號、雙油092、雙油8 號、雜雙5 號、雜雙7 號、雙油123、豐油10 號和雜雙6號，均由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所張書芬課題組提供。

1.2 試驗地點(diǎn)及概況

試驗于2018 年10 月—2019 年9 月在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所試驗地（河南省許昌市魏都區(qū)俎莊）進(jìn)行。試驗地為豫中典型的平原區(qū)域，地勢開闊，前茬作物為大豆，年平均降水量700 mm 左右，試驗地土壤類型為褐土，質(zhì)地為砂壤土。

1.3 試驗設(shè)計

每個油菜基因型為1個處理，編號A1—A9分別對應(yīng)冬閑煙田種植油菜基因型雙油195、豐油9 號、雙油092、雙油8 號、雜雙5 號、雜雙7 號、雙油123、豐油10 號和雜雙6 號后再種植烤煙的處理，同時以不種植油菜為對照（CK）。每個小區(qū)面積為48 m2，重復(fù)3次，隨機(jī)排列。油菜播種時間為2018年10月17 日，種植密度為30 000 株/hm2，整個生育期不施肥、不用農(nóng)藥，于2019年3月18日在距離地面10 cm處采集油菜薹，此時采集油菜薹長度約為20 cm，2019 年4 月1 日先粉碎油菜殘株地上部，然后翻壓掩青。

烤煙大田移栽時間為2019 年5 月1 日，行距為1.2 m、株距為0.55 m。施氮量45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶1.5∶4，肥 料品種為腐熟芝麻餅肥（300 kg/hm2）、烤煙專用復(fù)合肥（15-15-15）、硝酸鉀、重鈣和硫酸鉀，其中腐熟芝麻餅肥、烤煙專用復(fù)合肥和重鈣基施，硝酸鉀在移栽后30 d 追施，硫酸鉀分別在移栽后30、50 d 追施。灌溉采用滴灌方式進(jìn)行，盛花期打頂，打頂前優(yōu)化5片下部葉，適時采收。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 油菜菜薹產(chǎn)量及營養(yǎng)成分 分別調(diào)查參試油菜基因型食用菜薹的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量、油菜殘株地上部干質(zhì)量；測定菜薹營養(yǎng)成分，包括粗纖維、β-胡蘿卜素、維生素C和可溶性總糖含量。

1.4.2 土壤氯含量 在油菜翻壓后，烤煙季施肥前，于2019 年4 月25 日采用“S”形取土法，取0～20 cm 土壤樣品用于分析土壤氯含量。土壤氯含量測定參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1378—2007，采用電位滴定法進(jìn)行測定。

1.4.3 烤煙農(nóng)藝性狀 參考煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 142—2010 的農(nóng)藝性狀調(diào)查方法，分別在烤煙移栽后30、60、90 d 測量株高、最大葉長、最大葉寬、葉數(shù)和SPAD值，移栽后60 d和90 d測定莖圍。

1.4.4 烤煙光合特性及煙田土壤呼吸速率 在烤煙移栽后90 d，采用CIRAS-3 便攜式光合儀測定各處理烤煙頂三葉的光合特征，采用CIRAS-3 土壤碳解系統(tǒng)測定土壤呼吸速率。

1.4.5 烤煙經(jīng)濟(jì)性狀及煙葉品質(zhì) 烤煙收獲后，統(tǒng)計產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀。各處理選取C3F 樣品，采用隨機(jī)抽樣的方式將3 個重復(fù)樣品混合為一個測試樣，采用AA3 流動分析儀測定煙葉化學(xué)成分；各處理煙葉樣品（C3F）采用“九分制”單料煙檢驗標(biāo)準(zhǔn)，由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所評吸委員會進(jìn)行評吸，評吸指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、濃度、刺激性、雜氣、勁頭、余味、燃燒性、灰色等9 項指標(biāo)，各項指標(biāo)均采用“九分制”標(biāo)準(zhǔn)。評吸結(jié)果采用不同專家對各項指標(biāo)打分的加權(quán)平均值表示，加權(quán)方法：（香氣質(zhì)×0.25+香氣量×0.15+濃度×0.1+雜氣×0.12+勁頭×0.1+刺激性×0.13+余味×0.1+燃燒性×0.025+灰色×0.025）/9×100[14]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用WPS Office XLSX 工作表進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，IBM SPSS Statistics 19.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析與多重比較（Duncan’s法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基因型油菜的地上部生物量、菜薹產(chǎn)量和營養(yǎng)成分

2.1.1 生物量 由表1 可見，不同基因型油菜菜薹產(chǎn)量差異較大，油菜菜薹產(chǎn)量以雜雙6 號最高，達(dá)27 727.80 kg/hm2，豐油10 號（27 529.05 kg/hm2）略低于雜雙6 號，雜雙7 號再次之（25 740.15 kg/hm2），這3 個基因型油菜菜薹產(chǎn)量差異不顯著，但均顯著高于其他基因型；雙油092油菜菜薹產(chǎn)量最低，僅為雜雙6號的69.18%；雙油123由于耐寒性較差，返青延遲，其他基因型取薹時其未抽薹，因此未進(jìn)行菜薹產(chǎn)量統(tǒng)計，僅在4 月1 日收獲地上部。供試各油菜基因型油菜薹干質(zhì)量以雜雙6 號最高，顯著高于其他基因型，雜雙5 號、雙油092 和雙油8 號菜薹干質(zhì)量較低，其中雙雜5 號菜薹干質(zhì)量較雜雙6 號降低31.70%。豐油10 號菜薹鮮質(zhì)量雖與雜雙6 號、雜雙7號差異不顯著，但菜薹干質(zhì)量卻顯著低于后二者。除雙油123未收薹情況特殊外，至掩青前，供試油菜殘株地上部干質(zhì)量以雙油8 號最大，雜雙6 號次之，雜雙7 號最低且顯著低于雙油8 號和雜雙6 號。油菜薹和收獲菜薹后殘株合計地上部總干質(zhì)量以雜雙6 號最高，除與雙油8 號差異不顯著外，顯著高于其他基因型。

表1 冬閑煙田種植不同基因型油菜地上部生物量比較Tab.1 Comparison of above ground biomass of different rapeseed genotypes in winter fallow tobacco field kg/hm2

2.1.2 營養(yǎng)成分 由表2 可見，供試油菜基因型以雙油195 油菜薹的粗纖維含量最高，達(dá)1.44%，雙油8號次之，而雜雙7號和豐油10號粗纖維含量較低；雜雙5 號油菜薹的β-胡蘿卜素含量最高，而豐油10號和雜雙7 號則較低；雜雙5 號和豐油10 號油菜薹的維生素C 含量較高，分別為1.06 g/kg 和1.04 g/kg，雜雙6 號最低；豐油9 號和雙油195 油菜薹的可溶性總糖含量較高，而雜雙5 號顯著低于其他基因型。與其他蔬菜比較來看，油菜薹粗纖維含量明顯低于上海青、香菜和芹菜，明顯高于大白菜和油麥菜，與空心菜、茼蒿和萵筍葉相當(dāng)；β-胡蘿卜素含量明顯低于芹菜、香菜、空心菜和茼蒿，明顯高于上海青、大白菜和油麥菜；維生素C含量均較表列其他蔬菜高。綜合而言，油菜薹營養(yǎng)價值較高。

表2 冬閑煙田種植不同基因型油菜菜薹營養(yǎng)成分含量比較Tab.2 Comparison of nutritional components in different genotypes of brassica flowering stalk planted in winter fallowtobacco field

2.2 冬閑煙田種植不同基因型油菜對煙葉生長和品質(zhì)的影響

2.2.1 煙葉農(nóng)藝性狀 由表3 可知，烤煙移栽后30 d，與未種植油菜的CK 相比，種植油菜處理烤煙葉數(shù)均有不同程度提高，其中A1、A3、A4、A6、A7 和A8處理達(dá)顯著水平；除A9處理外，種植油菜處理均增加了烤煙的株高和最大葉長，其中A7 處理烤煙株高最高，葉長最大；種植不同基因型油菜對移栽后30 d 烤煙的最大葉寬和SPAD 值影響不同，與CK相比，A5、A6 和A9 處理葉寬降低，其他處理葉寬增加；A1、A2、A4 和A9 處理SPAD 值降低，其他處理SPAD 值增加。除A9 處理外，種植菜肥兩用油菜可以促進(jìn)后茬烤煙移栽后30 d的生長。

表3 冬閑煙田種植不同基因型油菜對烤煙移栽后30 d農(nóng)藝性狀的影響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，烤煙移栽后60 d，A2 和A4 處理烤煙株高略高于CK，其他處理烤煙株高均低于CK，A7、A8 和A9 處理株高顯著低于CK；A4 處理莖圍最大，顯著高于CK，A8 處理莖圍小于CK，差異不顯著；A1 處理葉數(shù)最多，顯著高于CK，A7 和A8 處理葉數(shù)低于CK，差異不顯著；與CK 相比，種植油菜會使烤煙最大葉寬降低，其中A1和A8處理降幅最大；各處理最大葉長和SPAD 值差異未達(dá)到顯著水平?？傮w而言，移栽后60 d，A9、A8 和A1 處理烤煙長勢弱于CK，其他處理烤煙長勢與CK相當(dāng)。

表4 冬閑煙田種植不同基因型油菜對烤煙移栽后60 d農(nóng)藝性狀的影響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，烤煙移栽后90 d，與CK相比較，A8處理烤煙株高、莖圍、最大葉長和SPAD 值顯著低于CK，其他處理烤煙農(nóng)藝性狀與CK差異不顯著，但種植油菜處理烤煙葉片的SPAD 值在生育后期與CK相比呈下降趨勢，說明種植菜肥兩用油菜促進(jìn)了后茬烤煙煙葉的成熟落黃，其中A8 處理表現(xiàn)最為明顯。

表5 冬閑煙田種植不同基因型油菜對烤煙移栽后90 d農(nóng)藝性狀的影響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 煙葉光合特性和煙田土壤呼吸速率 由表6可知，烤煙移栽后90 d，與CK相比，除A8處理外，種植其他基因型菜肥兩用油菜可以提高煙草葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度；種植所有基因型油菜均能提高煙草葉片胞間CO2濃度，其中A8處理提高幅度最??；各處理蒸騰速率和土壤呼吸速率比較來看，A9處理最高，A8 處理最低；A1 處理水分利用率最高，A9處理最低。

表6 冬閑煙田種植不同基因型油菜對烤煙移栽90 d光合特征和土壤呼吸速率的影響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 烤煙經(jīng)濟(jì)性狀 由表7 可知，冬閑期種植油菜后，煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例均較CK有所提升，其中A6處理煙葉產(chǎn)量提升最為明顯，顯著提高67.62%；A8 處理煙葉產(chǎn)值提升最為明顯，顯著提高了82.82%；A2 處理均價提升最多，顯著提高了21.97%。綜合比較各處理經(jīng)濟(jì)性狀，A8 處理對煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的提升效果最好。

表7 冬閑煙田種植不同基因型油菜對煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響Tab.7 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on economic characters of flue-cured tobacco

2.2.4 煙葉品質(zhì) 由表8可知，冬閑期種植油菜后，煙葉的總糖、還原糖和鉀含量均有不同程度增加，其中A9、A8、A4 和A5 處理烤后煙葉總糖和還原糖增加幅度較大，A9、A5 和A7 處理烤后煙葉鉀含量提升幅度較大。冬閑期種植油菜后，煙葉的煙堿和氯含量總體呈降低趨勢，其中A9 和A5 處理烤后煙葉煙堿含量降幅較大，分別下降了45.45% 和43.53%；A8 處理烤后煙葉氯含量下降幅度最大，降低了23.58%。綜合來看，冬閑煙田種植油菜可以使后茬烤煙煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)，以A9、A8、A5 和A7處理煙葉化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)。

表8 冬閑煙田種植不同基因型油菜對煙葉化學(xué)成分的影響Tab.8 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on chemical constituents of flue-cured tobacco

冬閑煙田種植不同基因型油菜對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響見表9。與CK 相比，冬閑煙田種植油菜處理能提高烤后煙葉感官評吸總分，其中A8 處理烤后煙葉感官質(zhì)量最好。冬閑煙田種植油菜能提高煙葉香氣質(zhì)、降低烤后煙葉刺激性、提升煙葉的燃燒性；除A3 處理外，其他處理煙葉香氣量明顯增加、雜氣降低、余味更舒適。

表9 冬閑煙田種植不同基因型油菜對煙葉感官質(zhì)量的影響Tab.9 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on sensory quality of flue-cured tobacco

續(xù)表9 冬閑煙田種植不同基因型油菜對煙葉感官質(zhì)量的影響Tab.9（Continued） Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on sensory quality of flue-cured tobacco

2.3 冬閑煙田種植不同基因型油菜對耕層土壤氯含量的影響

由圖1 可以看出，種植不同基因型油菜并粉碎翻壓掩青對0～20 cm 土壤氯含量的影響差異較大，其中A9和A3處理土壤耕層氯含量比CK增加，其中A9 處理達(dá)顯著水平；而其他處理0～20 cm 土層土壤氯含量比CK 降低，其中A4 和A8 處理與CK 差異達(dá)到顯著水平，A8處理土壤耕層氯含量最低。

圖1 冬閑煙田種植不同基因型油菜對土壤（0～20 cm）氯含量的影響Fig.1 Effects of planting different genotypes of rapeseed in winter fallow tobacco field on chlorine content in soil（0—20 cm）

3 結(jié)論與討論

煙葉是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要經(jīng)濟(jì)作物，與其他經(jīng)濟(jì)作物相比較，煙葉生產(chǎn)技術(shù)性強(qiáng)、勞動強(qiáng)度大、精細(xì)化程度高、產(chǎn)量產(chǎn)值不穩(wěn)定。由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，煙葉比較效益下降，農(nóng)民種煙積極性不高，如何在保證煙葉優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)的前提下實現(xiàn)輪作和煙農(nóng)增收是亟待解決的問題[14]。煙草對前茬要求高，要求前茬作物收獲后土壤中不能殘留過多的氮素[15]，且前茬作物應(yīng)具有較短的生育期，為煙草留出足夠的時間準(zhǔn)備移栽[16]，此外，前茬作物不能與煙草有同源病蟲害[17]，不能與煙葉爭奪微量元素。我國南方煙區(qū)一般是一年兩熟或三年五熟，但是北方煙區(qū)由于自然條件限制，多數(shù)為一年一熟，煙草長期連作，導(dǎo)致病蟲害嚴(yán)重，土壤養(yǎng)分失調(diào)，煙葉品質(zhì)下降[18]。吳元華[19]研究認(rèn)為，冬牧70 是山東煙區(qū)適宜與煙草輪作的綠肥品種。河南煙田土壤肥力普遍偏高，玉米茬口氮素殘留過高，煙葉存在大、深、厚等問題。賈保順等[20]對河南煙區(qū)利用冬閑煙田種植牧草的可行性進(jìn)行了探討，認(rèn)為冬閑煙田種植牧草可以提高煙葉質(zhì)量，促進(jìn)煙農(nóng)增收。油菜作為綠肥，可以減少螟蟲越冬基數(shù)，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]試驗表明，油菜盛花期翻壓還田能培肥地力，改善土壤物理性質(zhì)，提高水稻產(chǎn)量。油菜摘薹能帶來非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益，收獲菜薹后殘枝作為綠肥又能取得良好的生態(tài)效益，同時，能夠提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。劉忠松[23]研究認(rèn)為，菜薹用油菜品種應(yīng)具有耐寒性強(qiáng)、對溫度不敏感，營養(yǎng)生長勢強(qiáng)、菜薹生物產(chǎn)量高，木質(zhì)化速度慢、口感好，富含蛋白質(zhì)和維生素等特征。本研究利用冬閑煙田種植9 個油菜基因型，比較不同油菜基因型生育期、菜薹產(chǎn)量和菜薹品質(zhì)，結(jié)果表明，雙油123 耐寒性差、生育期長，不適合豫中冬閑煙田種植，其他基因型油菜生育期均適宜，所有基因型菜薹營養(yǎng)價值均較高，其中菜薹產(chǎn)量以雜雙6號最高，其次為豐油10 號和雜雙7 號，菜薹產(chǎn)量均超過25 500 kg/hm2，作為菜用能夠帶來可觀的收益。

崔學(xué)林[24]研究不同前作對煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響，認(rèn)為前茬種植油菜的煙田長勢平緩，后期正常落黃，煙葉協(xié)調(diào)性好，前作油菜能明顯增加煙葉香氣質(zhì)和香氣量，減少雜氣和刺激性。本研究結(jié)果表明，利用冬閑煙田種植菜肥兩用油菜，可以促進(jìn)后茬烤煙前期生長、抑制烤煙中后期生長，促進(jìn)煙葉落黃；提高后茬煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例，以種植豐油10 號和雜雙7 號處理煙葉產(chǎn)值較高；提高后茬煙葉的總糖、還原糖、鉀含量以及兩糖比、糖堿比和鉀氯比，降低煙葉煙堿和氯含量，其中種植雜雙6 號、豐油10 號、雜雙5 號和雙油123 的處理烤后煙葉化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)。

綜合不同基因型油菜的菜薹產(chǎn)量、營養(yǎng)成分以及對后茬烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、品質(zhì)的影響等分析，豐油10 號作為菜肥兩用油菜基因型最適宜在豫中煙區(qū)冬閑煙田種植。

利用冬閑煙田種植菜肥兩用油菜不僅可以提高煙葉質(zhì)量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還可以促進(jìn)煙農(nóng)增收，具有廣闊的應(yīng)用前景，本研究僅對冬閑煙田適宜種植的油菜基因型進(jìn)行了初步篩選，菜薹收獲后油菜殘枝還田的礦化機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究，冬閑煙田種植油菜對不同煙區(qū)煙葉生產(chǎn)及病蟲害的影響還需多年重復(fù)試驗驗證。