湘西州煙草與半夏復合套種的產(chǎn)量與效益分析

熊紹軍， 雷艷， 馬幸幸， 左小義， 劉昱卉， 劉釗， 張麗

(1.湘西土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學研究院，湖南 吉首416000；2.湖南省中藥材產(chǎn)業(yè)技術體系湘西試驗站，湖南 吉首416000)

煙草(Nicotianatabacum)是我國十分重要的一種忌連作經(jīng)濟作物。隨著煙葉規(guī)?；图s化的發(fā)展，受耕地面積和栽培條件的制約，連作成為當前湘西州乃至全國大部份主產(chǎn)煙區(qū)煙葉的主要種植模式[1]。煙葉重茬種植會導致植株生育狀況變差、煙葉產(chǎn)量和品質下降、病蟲害發(fā)生加重的現(xiàn)象，同時會造成投入增加、效益下滑，嚴重影響煙葉的生產(chǎn)和區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展[2]。研究表明，煙草與其他糧、油、菜等作物進行輪(套)作可改良土壤，降低病蟲害發(fā)生率，提升烤煙產(chǎn)量及煙葉品質，實現(xiàn)煙田(地)長久保護利用[3-7]。

半夏(Pinellaternate)是天南星科中一種名貴的中草藥，號稱“三步倒”，具有燥濕化痰、降逆止嘔、抗腫瘤等作用[8]，臨床用量極大。近年來，由于其生長周期短、收購價格上漲、種植效益高而受到廣大農(nóng)戶的親睞，人工種植面積不斷攀升，但半夏的種植同樣存在連作障礙。半夏與其他作物套種可以有效調節(jié)土壤微生物區(qū)系結構，有利于克服土壤連作障[9-10]。有研究表明，煙草與半夏套種可減輕煙草連作障礙，降低煙草常見病害發(fā)生率[11]，二者的套作模式理論上應是一種有助于農(nóng)戶增產(chǎn)增收的種植模式，但由于缺乏對該套種技術的科學探索，并未形成一套成熟可靠的種植技術。通過調查走訪發(fā)現(xiàn)，有部分農(nóng)戶采用該種植模式進行生產(chǎn)，但由于沒有科學的種植技術指導，增收效益并不明顯，打擊了農(nóng)戶的種植積極性，阻礙了該種植模式在湘西地區(qū)的推廣。本研究在湘西州兩個不同海拔地區(qū)開展半夏套種密度試驗，探索煙草和半夏套作模式在湘西州不同區(qū)域的種植可行性及最佳半夏套種密度，分析了不同處理的種植經(jīng)濟效益，以期為煙農(nóng)增產(chǎn)增收及套種模式在湘西地區(qū)的推廣提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

2020—2021年試驗地位于湖南省湘西自治州瀘溪縣洗溪鎮(zhèn)紅巖村和龍山縣洛塔鄉(xiāng)熱家村，兩地海拔分別300 m和1 100 m，分別為中低海拔和高海拔地區(qū)，種植地塊均為坡地。本試驗半夏種源由湘西自治州宏盛生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游開發(fā)有限公司提供的旱半夏品種，煙草種源為湖南省煙草公司湘西分公司提供的烤煙品種“湘煙7號”品種。

本試驗所用有機肥由長沙綠豐源生物有機肥料有限公司提供，總養(yǎng)分≥5%，有機質≥45%。所用餅肥為當?shù)刭徺I的發(fā)酵腐熟的豆餅肥，過磷酸鈣肥料有效磷含量≥12%，尿素總氮含量≥46%。煙草專用肥為當?shù)責煵莨芾聿块T提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

采用雙因素(Double factor)及單因素(Single Factor)隨機區(qū)組試驗設計，設置A、B兩個不同海拔地區(qū)試驗點，A為海拔300 m(瀘溪縣基地)，B為海拔1 100 m(龍山縣基地)；每個地區(qū)設置3個半夏套種密度試驗處理，Ⅰ：煙地套種半夏1 500 kg/hm2，Ⅱ：煙地套種半夏2 250 kg/hm2；Ⅲ：煙地套種半夏3 000 kg/hm2。半夏和煙草單作為對照，CK1：煙草單作模式；CK2：半夏單作模式(半夏播種量3 000 kg/hm2)。煙草定植密度統(tǒng)一為每公頃13 890株，每個試驗點各5個處理，每個處理設3次重復，共15個小區(qū)，每個小區(qū)面積100 m2。

試驗田間布局：A、B兩地試驗田均分為上、中、下三塊，呈梯田長方形狀分布，每個地塊為1次重復，周邊種植保護行，中間隨機放置3個套種密度及2個對照處理。

1.2.2 種植方法

半夏及煙草定植：2020年11月，進行冬翻整地，每公頃撒施有機肥22.5 t作基肥，過磷酸鈣750 kg，翻入土中作基肥。并按煙葉標準種植行距1.2 m開廂起壟，壟寬0.7 m、溝寬0.5 m、溝深0.25 m。播種前3～5 d攤曬種子1～2 d，播種前1天用70%多菌靈1 000倍稀釋液浸種0.5 h，自然濾干備用。按照煙苗定植株行距60 cm×120 cm預留出煙草定植穴位，2021年1月初進行播種，在煙草定植穴周邊撒播種子，播后覆蓋一層由腐熟堆肥和廄肥加人畜肥、草土灰等混拌均勻而成的混合肥土，最后覆土少許。半夏播種完成后，馬上噴灑專用除草劑，覆蓋黑色地膜。3月上旬揭開地膜，4月初在預留的定植穴中添加煙草專用肥750 kg/hm2，覆蓋5 cm左右土層后定植煙苗，每公頃定植13 890株。

1.2.3 田間管理

半夏培管及采收：半夏于3月20日開始出苗，至3月30日出苗基本完成。由于半夏植株矮小，4月在移栽煙苗的同時進行第一次人工除草，5月進行第二次人工除草。生長期追肥4次。第一次于3月下旬齊苗后；第二次在5月下旬珠芽形成期(結合煙葉追肥)；第三次于8月倒苗后，當子半夏露出新芽，母半夏脫殼重新長出新根時；第四次于9月，半夏全苗齊苗時。每公頃施入腐熟餅肥375 kg，過磷酸鈣300 kg，尿素150 kg。6—8月，有成熟的珠芽和種子陸續(xù)落于地上，此時進行培土，從畦溝取細土均勻地撒在畦面上，厚約1～2 cm。如追肥培土后無雨，應及時澆水。11月中旬，半夏葉片開始變成黃綠色，進行刨收。

煙草培管及采收：煙草培土及追肥措施與半夏同步，5月份打掉底葉，6月上旬打頂，6月20日—21日開始采收下部煙葉進行烘烤；6月23日開始分3次采收中部煙葉進行烘烤；7月3日開始分5次采收上部煙葉進行烘烤；7月21日、24日、30日，分3次采完剩下的煙葉。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 半夏及煙草的產(chǎn)量測定

半夏產(chǎn)量測定：11月份采收后，一次性測定半夏鮮重產(chǎn)量。

煙草產(chǎn)量測定：分別采收下部、中部及上部煙葉，在烤煙房烘干后分別統(tǒng)計重量。

1.3.2 種植經(jīng)濟效益分析

生產(chǎn)成本計算：根據(jù)實際開支估算人工種植成本，包括種苗費用、人工費用及生產(chǎn)資料費用。

產(chǎn)值計算：根據(jù)當年收獲市場價計算產(chǎn)值，進一步測算單位面積產(chǎn)值。

純收益計算：使用單位面積產(chǎn)值減去生產(chǎn)成本即為單位面積純收益。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

以上所有數(shù)據(jù)在Excel 2007中整理，利用IBM SPSS Statistics 23.0進行單因素方差分析(ANOVA)和Duncan法多重驗后比較。

2 結果與分析

2.1 不同海拔對煙草和半夏套作產(chǎn)量的影響

A、B不同海拔地區(qū)的煙葉及半夏產(chǎn)量如表1所示，B海拔所有處理的煙葉及半夏產(chǎn)量均高于A海拔。對海拔和套種密度兩因素的煙草及半夏產(chǎn)量分別進行雙重方差分析，通過主體間效應檢驗結果顯示，海拔對煙草產(chǎn)量的P值為0.000，海拔和套種密度兩因素對煙草產(chǎn)量的P值為0.461，海拔對煙草產(chǎn)量具有顯著性影響，海拔和套種密度兩因素對煙草產(chǎn)量沒有交互效應；海拔對半夏產(chǎn)量的P值為0.001，海拔和套種密度兩因素對煙草產(chǎn)量的P值為0.018，海拔對半夏產(chǎn)量具有顯著性影響，海拔和套種密度兩因素對煙草產(chǎn)量具有交互效應。

表1 不同海拔地區(qū)的煙葉及半夏產(chǎn)量Table 1. Yield of tobacco leaf and Pinella ternate in different altitude areas

2.2 半夏套種密度對煙草和半夏產(chǎn)量的影響

套種密度對半夏及煙草產(chǎn)量影響如圖1所示。圖1A和圖1B結果顯示，兩個試驗點的結果略有不同，在海拔300 m試驗點中，CK1和Ⅰ處理無顯著性差異，當半夏套種密度增大時，處理Ⅱ和處理Ⅲ出現(xiàn)了顯著性差異，隨著半夏套種密度的增大，煙葉產(chǎn)量逐漸降低；在海拔1 100 m試驗點中，各處理間顯著性差異比較結果顯示，處理CK1、Ⅰ和Ⅱ之間均無顯著性差異，只有當半夏套種密度達3 000 kg/hm2時，處理Ⅲ出現(xiàn)了顯著性差異，但半夏套種密度的增大導致煙葉產(chǎn)量的減產(chǎn)結果與圖1A一致。圖1C和圖1D顯示兩地試驗顯著性差異結果一致，各處理結果之間均存在顯著性差異，半夏套種密度對半夏產(chǎn)量具有顯著性影響，半夏套種密度越大，產(chǎn)量相對越高。從處理CK2和處理Ⅲ的結果來看，當半夏播種密度相同時，半夏單作模式下的產(chǎn)量高于套作模式。綜合來說，半夏套種密度對煙草和半夏產(chǎn)量具有顯著性影響，當半夏套種密度增大時，煙葉產(chǎn)量逐漸降低，半夏產(chǎn)量增加；當半夏套種密度相同時，半夏單作產(chǎn)量高于套作模式。

圖1 套種密度對半夏及煙草產(chǎn)量的影響Figure 1. The effect of interplanting density on the yield of Pinella ternate and tobacco注：A、C為海拔300 m試驗點種植結果，B、D為海拔1 100 m試驗點種植結果。不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

2.3 半夏套種密度對不同部位煙葉產(chǎn)量的影響

本試驗僅在海拔1 100 m的龍山試驗點進行。如圖2A結果顯示，下部煙葉產(chǎn)量隨著半夏套種密度的增大而降低，但處理CK1、Ⅰ和Ⅱ之間無顯著性差異，當半夏套種密度繼續(xù)增大時，處理Ⅲ出現(xiàn)了顯著性差異；圖2B結果顯示，中部煙葉產(chǎn)量隨著半夏套種密度的增大而降低，半夏套種密度對試驗各處理均存在顯著性差異，半夏套種密度對中部煙葉產(chǎn)量存在顯著性影響；圖2C結果顯示，上部煙葉產(chǎn)量隨著半夏套種密度的增大而降低，但處理CK1、Ⅰ和Ⅱ之間無顯著性差異，處理Ⅲ出現(xiàn)了顯著性差異。綜合來看，半夏套種密度對各部分煙葉產(chǎn)量存在顯著性影響，上部煙葉和下部煙葉受半夏套種密度影響相對較小，只有當半夏套種密度為3 000 kg/hm2時，其產(chǎn)量才呈現(xiàn)顯著性下降；中部煙葉產(chǎn)量受半夏套種密度影響較大，當半夏套種密度增大時，各處理產(chǎn)量都呈現(xiàn)顯著性降低。從產(chǎn)量總值來看，中部煙葉產(chǎn)量占比最高，且上中部煙葉為優(yōu)質煙葉，收購價格也高于下部煙葉，半夏套種密度對煙葉品質存在顯著性影響，綜合各部分結果，本試驗中Ⅰ為最優(yōu)處理。

圖2 套種密度對不同部位煙葉產(chǎn)量的影響Figure 2. Effects of interplanting density on yield of tobacco leaves in different parts

2.4 不同種植模式的經(jīng)濟效益分析

對不同種植模式的煙草及半夏進行經(jīng)濟效益分析，根據(jù)實際開支去除種苗、人工、肥料等各項生產(chǎn)成本，計算不同種植模式下的純收益。本試驗中半夏種子成本為18元/千克，人工及生產(chǎn)資料約分別為7 500元/公頃(播種量1 500 kg/hm2)、9 000元/公頃(播種量2 250 kg/hm2)、10 500元/公頃(播種量3 000 kg/hm2)。煙草種植成本根據(jù)地區(qū)種植習慣略有不同，瀘溪試驗點生產(chǎn)成本為40 620元/公頃，龍山試驗點生產(chǎn)成本為45 000元/公頃。2021年旱半夏(鮮重)收購市場價為20元/千克，瀘溪地區(qū)煙葉(干重)平均收購價格為32.4元/千克(含補貼)，龍山地區(qū)煙葉(干重)平均收購價格為36元/千克(含補貼)，根據(jù)試驗地產(chǎn)值測算單位面積產(chǎn)值。結果如表2及圖3所示。在A、B兩個試驗點中，煙草與半夏套作模式下的純收益均高于單作模式，B-Ⅰ處理的每公頃綜合收益達69 576元，相較其他處理，具有顯著性增收效應，為最優(yōu)處理。綜合來說，煙草與半夏套作模式的經(jīng)濟效益高于單作模式，在套作模式下，當半夏套種密度增加時，半夏生產(chǎn)成本增加，煙葉產(chǎn)量減少，半夏產(chǎn)量增加較少，導致收益降低，農(nóng)戶的純收益越低，因此，在本次試驗以在高海拔煙地套種半夏1 500 kg/hm2為最優(yōu)種植密度。

圖3 不同種植模式的綜合效益分析結果Figure 3. Comprehensive benefit analysis results of different planting modes

表2 不同種植模式經(jīng)濟效益分析Table 2 Economic benefit analysis of different planting modes

3 討 論

地勢海拔的高低與烤煙的生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質有著密切的關系，同一烤煙品種在不同海拔地區(qū)的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀也可能有所不同[12-15]。而選擇適宜的生態(tài)環(huán)境對半夏而言也是極其重要的，就常規(guī)半夏種植品種而言，在一定范圍內(nèi)，較高海拔地區(qū)生長的半夏產(chǎn)量更高[16-17]。所以在種植過程中需因地制宜地選擇優(yōu)質品種，可提高煙葉與半夏的產(chǎn)量與種植效益。湘西州的經(jīng)濟作物主產(chǎn)區(qū)海拔主要集中在200—1 500 m，本試驗選擇在海拔300 m和1 100 m的地區(qū)進行，用煙草及半夏品種均為常規(guī)種植品種，旨在探索煙草和半夏套作模式在湘西州不同海拔地區(qū)的種植可行性，發(fā)現(xiàn)煙草和半夏的套作模式更適宜在較高海拔地區(qū)種植，在低海拔種植會造成一定程度減產(chǎn)。

合理密植是實現(xiàn)作物高產(chǎn)的必要前提，過稀則浪費土地和肥料，產(chǎn)量低；過密易造成營養(yǎng)缺乏，通風透氣差，光照少，光合產(chǎn)物低，高溫雨水季節(jié)發(fā)病嚴重[18]。選擇合適的套作密度是保證套作模式增產(chǎn)增效的前提。在本試驗中，煙草與半夏套作模式下，二者的產(chǎn)量均低于單作模式，且半夏套種密度越大，煙葉產(chǎn)量越低，但半夏是一種高成本高收益作物，且一年播種，多年收獲，在與煙葉進行套種之后，當套種密度較小時，相比單作模式下，減產(chǎn)較少，且不會造成煙葉顯著性減產(chǎn)，其經(jīng)濟效益分析優(yōu)于單作模式；當套種密度較大時，半夏增產(chǎn)較少，煙葉產(chǎn)量顯著性降低，在除去半夏用種成本之后，其經(jīng)濟效益要低于套種密度較低模式?？偠灾啾葌鹘y(tǒng)的煙草及半夏單作模式，煙草與半夏套作可使農(nóng)民實現(xiàn)穩(wěn)定增收。但由于時間和條件的限制，對該種植模式未進行更深入的探索，在種植過程中肥料的使用和其他栽培措施等對套作模式的增產(chǎn)增效都有很大的影響。因此，套作模式下栽培技術的優(yōu)化、煙葉及半夏的品質分析、土壤微生物區(qū)系結構與功能的變化等都是需要進一步研究和探索的方向。

近年來，湘西州探索煙-稻連作(瀘溪)、煙-油-稻輪(連)作(永順萬坪)、煙—菜(大頭菜、荷蘭豆)、煙-麥(蕎麥)輪(連)作栽培，均較成功。但或因地理性突出、或因規(guī)模不夠、或因特色不顯、或因產(chǎn)業(yè)鏈不長，缺乏可復制可推廣的應用價值。因此，加強旱地煙葉與其它特色作物輪(連)作模式的探索，對改良土壤微生物群落結構、培肥地力、提高復種指數(shù)、增加煙農(nóng)綜合收入、實現(xiàn)煙與特色作物共同發(fā)展、促進鄉(xiāng)村振興，具有重要意義。