李柘錦， 黃 坤， 張加研， 朱文橋， 王 成，尚志偉， 趙 濤， 陳俊鴻， 葉興奎， 呂元澤， 潘義宏， 冀新威*

(1.云南省煙草公司 紅河州公司， 云南 彌勒 652300； 2.西南林業(yè)大學， 云南 昆明 650214)

0 引言

【研究意義】烤煙屬于茄科作物，忌連作。囿于適宜植煙環(huán)境條件及耕地面積有限性等因素，導致主要煙區(qū)存在烤煙連作現(xiàn)象[1]。云南是全國最大的煙區(qū)之一，由于地理位置和地形地貌的限制，烤煙生產(chǎn)中存在連作現(xiàn)象[1]，且連作年限呈現(xiàn)分布不一的規(guī)律。尤其近年來，蔬菜、花卉、藥材及水果等產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大，基礎(chǔ)設施配套好的基本煙田逐年被擠占，烤煙連作成為較普遍的現(xiàn)象[2-3]?！厩叭搜芯窟M展】烤煙連作造成連作障礙的發(fā)生，進而導致煙草的產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益等受到不同程度的負面影響[3]；同時也增加煙草病蟲的危害[4-5]，嚴重威脅我國煙草農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，針對烤煙連作對煙葉品質(zhì)的影響研究多集中在某一連作年限對烤煙部分品質(zhì)指標的影響。晉艷等[6]對比研究輪作和連作對煙葉品質(zhì)的影響。付仲毅等[7]研究連作5年和10年對煙葉化學成分和致香物質(zhì)的影響。尤垂淮等[1]研究連作2年和5年對煙葉化學成分和經(jīng)濟效益的影響。【研究切入點】尚未見不同連作年限對煙葉外觀質(zhì)量、物理特性、化學成分、感官質(zhì)量及經(jīng)濟效益影響的系統(tǒng)研究報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】針對云南煙區(qū)連作現(xiàn)狀，采用對比分析法系統(tǒng)研究主要連作年限及輪作對紅河瀘西煙區(qū)烤煙綜合品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響，以期為類似煙區(qū)烤煙的合理規(guī)劃種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試烤煙品種為云煙87，種子資源來自中國煙草育種研究(南方中心)。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 根據(jù)連作年限試驗設4個處理：T1，連作2年；T2，連作3年；T3，連作4年；T4，連作5年；以輪作作對照(CK)。每個處理3次重復，隨機排列，每個小區(qū)種植1 100株烤煙。試驗于2019年在瀘西煙區(qū)開展，試驗地植煙土壤為紅壤，海拔1 803 m，輪作和不同連作年限植煙地塊均選擇肥力中等地塊開展試驗。各小區(qū)烤煙統(tǒng)一采用烤煙膜下小苗移栽技術(shù)，統(tǒng)一移栽時間，按105 kg/hm2純氮進行施用，肥料為煙草專用肥(N∶P2O5∶K2O=12∶8∶25)，基肥和追肥用量比例為6∶4，煙葉成熟后進行掛牌烘烤，其他生產(chǎn)管理措施參照紅河州優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)進行。

1.2.2 材料預處理 樣品采用YC/T 31—1996煙草及煙草制品試樣的制備和水分測定烘箱法[8]進行制備。

1.2.3 煙葉指標測定 煙葉烘烤回潮后，按照GB 2635—1992烤煙[9]進行分級測產(chǎn)，調(diào)查單葉重、均價、產(chǎn)量、中上等煙比例及產(chǎn)值等經(jīng)濟效益。分別選取各處理B2F和C3F煙葉3.0 kg作為煙葉樣品用于綜合品質(zhì)的檢測分析。煙葉物理特性、綜合品質(zhì)、外觀質(zhì)量及感官評吸質(zhì)量均參照《中國煙草種植區(qū)劃》采用賦值權(quán)重指數(shù)和法(1分制)進行評價[10]。

1) 常規(guī)化學成分。采用連續(xù)流動法測定煙葉鉀離子[11]、總糖和還原糖[12]、總植物堿[13]、總氮[14]和氯離子[15]等6項常規(guī)化學成分指標的含量。煙葉常規(guī)化學成分采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)的數(shù)據(jù)模型進行評價，煙葉常規(guī)化學成分的綜合得分(I)劃分為5個等級，即：高(I≥0.75)、較高(0.65≤I<0.75)、中(0.55≤I<0.65)、較低(0.45≤I<0.55)和低(I<0.45)[16]。

2) 感官評吸。將各處理煙葉切絲后卷制成單料煙，經(jīng)過48 h水分平衡后，由7名持證評吸專家按照YC/T 138—1998標準中“九分制”的方法對煙氣的刺激性、濃度、余味、燃燒性、香氣質(zhì)、香氣量、灰色、雜氣和勁頭等指標進行打分。

3) 外觀質(zhì)量評價。包括煙葉的身份、顏色、色度、成熟度、油分、組織結(jié)構(gòu)等6項指標，依據(jù)GB 2635—92標準進行打分評價。

4) 物理特性。包括煙葉抗張力、厚度、平衡含水率、葉面密度和含梗率等5項指標，依據(jù)GB/T 12914—2008、GB/T 451.3—2002和YC/T 142—2010標準進行測定。

5) 經(jīng)濟性狀。依據(jù)GB 2635—1992，分別調(diào)查和統(tǒng)計各處理煙葉的等級，計算等級結(jié)構(gòu)。同時統(tǒng)計單葉重、均價和產(chǎn)值。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SPSS 21.0和Excel 2010進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理煙葉物理特性

從表1看出，不同連作年限處理在一定程度上影響上部和中部煙葉的物理特性，綜合得分呈先降后升趨勢。

表1 不同處理煙葉的物理特性

2.1.1 C3F 各處理葉面密度為54.23～60.57 g/m2，均低于CK(62.52 g/m2)；抗張力為1.04～1.48 N，T1和T4高于CK(1.08 N)，其余處理較CK低；平衡含水率為15.64%～16.14%，均較CK(13.55%)高；含梗率為34.05%～36.15%，除T3外均較CK(34.41%)高；煙葉厚度為0.18～0.22 mm，均較CK(0.23 mm)??；物理特性綜合得分為0.74～0.78分，T2和T3較CK(0.77分)低，其余處理較CK高；但各處理間差異不顯著。

2.1.2 B2F 各處理葉面密度為56.22～62.31 g/m2，均低于CK(72.27 g/m2)；抗張力為1.12～1.58 N，T4高于CK(1.57 N)，其余處理較CK低；平衡含水率為16.04%～16.89%，均較CK(15.39%)高；含梗率為33.86%～36.78%，均較CK(33.38%)高；煙葉厚度均為0.20 mm，均較CK(0.24 mm)薄；物理特性綜合得分為0.76～0.79分，均較CK(0.85分)低，T3顯著低于CK，較CK下降10.6%；其余各處理間差異不顯著。

2.2 不同處理煙葉外觀質(zhì)量

從表2看出，不同連作年限處理在一定程度上影響上部和中部煙葉的外觀質(zhì)量，綜合得分隨連作年限增加呈下降趨勢。

表2 不同處理煙葉的外觀質(zhì)量

2.2.1 C3F 各處理顏色得分為6.5～7.5分，除T1外均較CK(7.5分)低；成熟度得分為6.5～7.0分，均較CK(7.5分)低；葉片結(jié)構(gòu)得分為6.5～7.0分，除T3外均較CK(7.0分)低；身份得分為6.5～7.0分，除T4較CK(6.5分)高外，其余處理均與CK相等；油份得分為6.5～7.0分，T3和T4均低于CK(7.0分)，其余處理與CK相等；色度得分為6.5～7.0分，除T4較CK(6.5分)高外，其余處理均與CK相等；綜合得分為0.66～0.70分，均低于CK(0.72分)，T3和T4顯著低于CK，較CK均下降8.3%，其余處理間差異不顯著。

2.2.2 B2F 各處理顏色和成熟度得分均較CK(8.0分)低，分別均為6.5～7.0分；葉片結(jié)構(gòu)和身份得分分別為6.5～7.0分和6.0～7.0分，均除T1與CK(7.0分)相等外，其余處理均較CK低；油份得分為6.0～6.5分，除T4與CK(6.0分)相等外，其余處理均較CK高；色度得分為6.0～6.5分，除T1和T4較CK(6.5分)低外，其余處理均與CK相等；綜合得分為0.63～0.69分，均低于CK(0.74分)，其中，T2、T3和T4顯著低于CK，分別較CK下降10.8%、10.8%和14.9%，其余處理間差異不顯著。

2.3 不同處理煙葉常規(guī)化學成分含量

從表3看出，烤煙連作導致煙葉化學成分產(chǎn)生差異。

表3 不同處理煙葉的常規(guī)化學成分含量及綜合得分

2.3.1 C3F 各處理總糖和還原糖含量分別為22.66%～34.00%和17.25%～28.28%，均表現(xiàn)為T1和T3低于CK(29.40%和24.73%)，其余處理較CK高；總氮含量2.22%～3.23%，除T1外均低于CK(2.95%)；煙堿含量2.31%～3.78%，除T2外均高于CK(3.00%)；K+含量1.56%～2.28%，T3和T4低于CK(1.85%)，其余處理較CK高；Cl-含量0.10%～0.47%，除T2外均低于CK(0.28%)；糖堿比和氮堿比分別為6.14～14.13和0.59～1.11，二者均表現(xiàn)為除T2外均低于CK(9.79和0.98)；鉀氯比為4.83～19.60，除T2外均高于CK(6.58)；綜合得分為0.48～0.66分，均較CK(0.72分)低，CK顯著高于其余處理，T4顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著。就中部葉而言，輪作CK的中部煙葉化學成分綜合得分為0.72，為“較高”水平，而T1、T2、T3和T4煙葉綜合得分分別為0.62分、0.66分、0.59分和0.62分，為“中等”水平。

2.3.2 B2F 各處理總糖含量為22.68%～27.18%，T3和T4低于CK(24.08%)，其余處理較CK高；還原糖含量為16.89%～22.73%，除T3外均高于CK(17.62%)；總氮含量2.73%～3.86%，T2和T4低于CK(3.76%)，其余處理較CK高；煙堿含量3.54%～4.23%，除T2外均高于CK(3.94%)；K+含量1.42%～1.82%，均低于CK(2.38%)；Cl-含量0.06%～0.50%，除T4外均低于CK(0.47%)；糖堿比為5.36～7.18，除T1和T2均高于CK(6.11)，其余處理較CK低；氮堿比為0.77～0.92，均低于CK(0.95)；鉀氯比為3.45～28.47，除T4外均高于CK(5.08)；綜合得分為0.54～0.61分，均較CK(0.69分)低，CK顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著。就上部葉而言，CK煙葉化學協(xié)調(diào)性顯著優(yōu)于其他處理，其中，CK煙葉在“較高”水平，T3煙葉在“較低”水平，其他處理上部煙葉在“中等水平”。

綜上看，烤煙連作導致各處理煙葉化學成分綜合得分均顯著低于輪作對照，化學協(xié)調(diào)性變差。

2.4 不同處理煙葉的感官質(zhì)量評價

從表4看出，不同處理C3F和B2F煙葉的感官質(zhì)量指標與CK存在差異，不同連作年限處理使煙葉香氣質(zhì)、香氣量、余味、燃燒性和勁頭變差。

表4 不同處理煙葉的感官質(zhì)量得分

2.4.1 C3F 各處理香氣質(zhì)、香氣量、濃度、刺激性、雜氣、余味和勁頭的得分均較CK低，依次為6.3～6.8分，6.0～6.5分，6.0～6.3分，6.3～6.5分，6.3～6.5分，均6.3分和6.0～6.3分；燃燒性得分為6.3～6.5分，T3和T4與CK(6.5分)相等，其余處理均低于CK；灰色得分為6.5～7.0分，T3和T4均為7.0分，高于CK(6.5分)，T1和T2與CK相等；各處理總得分為57.1～57.7分，均低于CK(61.3分)；綜合得分為0.69～0.73分，均顯著低于CK(0.78分)，T4顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著。

2.4.2 B2F 各處理香氣質(zhì)得分除T4為5.8分外，其余處理和CK均為6.5分；香氣量得分為6.3～7.0分，除T1外其余處理均低于CK(6.8分)；濃度得分為6.3～6.8分，僅T3低于CK(6.5分)；刺激性得分均為6.5分，低于CK(6.8分)；雜氣得分均為6.5分，與CK相等；余味得分為6.0～6.5分，除T1外其余處理均低于CK(6.5分)；燃燒性得分為6.0～6.5分，T2和T4與CK(6.5分)相等，其余處理均低于CK；灰色得分為6.0～7.0分，T3和T4均為7.0分，高于CK(6.5分)，T1與CK相等，T2低于CK；勁頭得分為6.0～6.3分，T2和T3與CK(6.3分)相等，其余處理均低于CK；各處理總得分為57.1～58.0分，均低于CK(58.9分)；綜合得分為0.68～0.74分，T4顯著低于CK和其余處理，其余處理間差異不顯著。就總分和綜合得分而言，二者均隨連作年限增加呈下降趨勢。

2.5 不同處理煙葉的綜合品質(zhì)評價

從表5可見，不同處理C3F和B2F各品質(zhì)指標存在一定差異。

表5 不同處理煙葉的綜合品質(zhì)得分

2.5.1 C3F 各處理化學成分得分為0.48～0.66分，感官質(zhì)量得分為0.69～0.73分，均低于CK(0.72分和0.78分)，二者均表現(xiàn)為CK顯著高于其余處理，T4顯著低于其余處理，其余處理差異不顯著。外觀質(zhì)量得分為0.66～0.70分，均低于CK(0.72分)，其中，CK和T1顯著高于T3和T4，其余處理間差異不顯著。物理特性得分為0.74～0.78分，其中，CK(0.77分)和T1高于T2和T3，各處理間差異不顯著。煙葉品質(zhì)綜合得分為0.65～0.71，均較CK(0.76分)低，CK顯著高于T3和T4，其余處理間差異不顯著。

2.5.2 B2F 各處理化學成分得分為0.54～0.61分，均低于CK(0.69分)，其中，CK顯著高于各處理，各處理間差異不顯著。感官質(zhì)量得分為0.68～0.74分，除T1外均低于CK(0.73分)，T4顯著低于CK及其余處理，其余處理與CK無顯著差異。外觀質(zhì)量得分為0.63～0.69分，均低于CK(0.74分)，CK顯著高于除T1外的其余處理，各處理間差異不顯著。物理特性得分為0.76～0.79分，均低于CK(0.85分)，其中，CK顯著高于T3，其余處理間差異不顯著。煙葉品質(zhì)綜合得分為0.67～0.71，均低于CK(0.73分)，CK顯著高于T3和T4，其余處理間差異不顯著。

綜上說明，不同連作年限處理均在一定程度上降低煙葉的綜合質(zhì)量，隨著連作年限的增加，煙葉質(zhì)量綜合得分呈下降趨勢，基本至連作第4年達顯著水平。

2.6 不同處理煙葉的經(jīng)濟效益

從表6可見，不同處理烤煙各項經(jīng)濟指標均低于CK，均以CK表現(xiàn)最優(yōu)，其次為T1、T4和T2，T3處理煙葉表現(xiàn)最差。

表6 不同處理煙葉的主要經(jīng)濟性狀

2.6.1 上等煙比例 各處理上等煙比例為45.97%～51.56%，依次為T1>T4>T2>T3，較CK下降2.35%～12.94%；其中，CK與除T1外的其余處理差異顯著，T1與其余處理差異不顯著。

2.6.2 中上等煙比例 各處理中上等煙比例為65.10%～73.82%，依次為T1>T2>T4>T3，較CK下降2.51%～14.03%；其中，CK與T1差異不顯著，二者均與其余處理差異顯著，其余處理間差異不顯著。

2.6.3 產(chǎn)量 各處理產(chǎn)量為2 083.5～2 221.5 kg/hm2，依次為T1>T4>T2>T3，較CK下降6.68%～12.48%；其中，CK與除T1外的其余處理差異顯著，T1與其余處理差異不顯著。

2.6.4 單葉重 各處理單葉重為7.93～8.50 g，依次為T1>T2>T4>T3，較CK下降4.49%～10.90%；其中，CK與T3差異顯著，與其余處理差異不顯著；T3與除T4外的其余處理差異顯著；其余處理差異不顯著。

2.6.5 均價 各處理均價為27.49～29.27元/kg，依次為T1>T4>T2>T3，較CK下降3.94%～9.78%；各處理間、CK與各處理差異不顯著。

2.6.6 產(chǎn)值 各處理產(chǎn)值為57 282.3～65 024.85元/hm2，依次為T1>T4>T2>T3，較CK下降10.35%～21.02%；其中，CK與除T1外的其余處理差異顯著，T1與其余處理差異不顯著。

3 討論

不同質(zhì)量指標在同一連作年限下的表現(xiàn)存在差異。煙葉物理特性在連作第4年顯著降低；外觀質(zhì)量在連作第3年顯著降低；化學成分綜合得分和感官質(zhì)量均在連作第2年顯著降低；綜合化學成分、感官質(zhì)量、外觀質(zhì)量和物理特性4項指標看，烤煙綜合品質(zhì)在連作第4年開始顯著降低，而經(jīng)濟效益在連作第3年顯著降低。因此，假設第3年為連作障礙發(fā)生的臨界年限，在第3年之前，連作對烤煙產(chǎn)質(zhì)量影響較小，臨界年限之后，連作障礙開始顯著影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量，對連作4～5年烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響極為突出。說明，研究區(qū)烤煙連作不宜超過3年。趙凱等[17]對遼寧連作煙區(qū)進行調(diào)查研究認為，當連作年限在3年以上時即會對烤煙中上等煙比例和內(nèi)在質(zhì)量等產(chǎn)生顯著不良影響。與該研究結(jié)果較為一致。目前，連續(xù)設置連作年限的研究較為少見，鮮有對連作臨界年限的報道，而對此的深入研究有利于合理設置烤煙輪作周期，在當前煙田被逐年擠占、連作現(xiàn)象普遍的背景下具有重要意義。

相比其他質(zhì)量指標，該研究中化學成分的協(xié)調(diào)性變化最為突出?；瘜W成分是形成煙葉風格及品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)[18]。大量研究表明，煙葉中的總氮、總糖、還原糖、煙堿、鉀及氯等化學指標與生理強度及燃燒性等呈顯著相關(guān)性[19-21]，可見化學成分的協(xié)調(diào)性最能直觀體現(xiàn)煙葉的綜合品質(zhì)?？緹熁瘜W成分的影響因素眾多，其中，土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資料和作物生長的重要環(huán)境條件[22]，與煙葉化學協(xié)調(diào)性密切相關(guān)。在連作下，土壤板結(jié)、酸化、養(yǎng)分比例失調(diào)和微生物群落失衡，致使煙株對養(yǎng)分的吸收和積累受到影響[23]，進而導致煙株生長發(fā)育受阻。目前該課題組正在開展連作與土壤養(yǎng)分、微環(huán)境間的關(guān)系研究，期望為制定削減連作障礙的調(diào)控措施提供參考。

植煙土壤是煙株賴以生存的環(huán)境，對植煙土壤的研究有利于從本質(zhì)上探究連作障礙發(fā)生的誘因。王峰吉等[24]研究發(fā)現(xiàn)，隨著連作年限增加，硝酸還原酶和過氧化氫酶活性均降低，進而影響煙株正常生長，導致化學成分失調(diào)，品質(zhì)降低。硝酸還原酶參與煙株的氮代謝，氮代謝是煙草重要的代謝途徑之一[25]，對煙堿的合成極為重要。該研究包括輪作在內(nèi)的所有處理上部葉煙堿含量均高于優(yōu)質(zhì)煙葉標準[26]，與目前國內(nèi)煙葉上部葉煙堿含量普遍過高的基本情況一致，連作4～5年的中部葉煙堿含量明顯高于優(yōu)質(zhì)煙葉標準。有研究認為，增施鉀肥可以提高硝酸還原酶活性，磷素營養(yǎng)通過影響生物堿合成酶的活性和根系發(fā)育進而影響硝酸還原過程[27]，從而改善煙堿含量過高的問題。但關(guān)于磷、鉀元素對煙堿合成機制的研究眾說紛紜，尚未統(tǒng)一，可能是由于各地自然條件、栽培品種及栽培措施的差異造成，因此，探索適宜當?shù)氐乃收{(diào)控措施對消減連作障礙具有一定的可行性。

目前，在不同連作年限下對烤煙的研究多側(cè)重于對植煙土壤微生物群落變化、土壤酶活性變化及養(yǎng)分含量等方面的分析。許自成等[28]通過高通量測序從分子層面揭示連作對于烤煙根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，且認為連作年限越長對群落結(jié)構(gòu)的影響越大。岳冰冰等[29]認為，烤煙連作影響微生物種群多樣性及功能多樣性，且隨著年限增加種群多樣性更趨于單一，碳源利用能力下降。由此勢必造成代謝紊亂、化學成分失調(diào)的結(jié)果，在該試驗中也得以體現(xiàn)，中部烤煙連作至第5年，化學協(xié)調(diào)性下降33.3%，遠高于其他質(zhì)量指標。陳繼峰等[30-32]對連作年限下煙田土壤酶活性及養(yǎng)分含量的研究表明，隨著連作年限的增加，養(yǎng)分含量總體呈下降趨勢，土壤酸性磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶等的活性表現(xiàn)不盡相同。總之，不同連作年限下土壤酶活性的變化是一個復雜的過程，也導致了連作障礙的發(fā)生較為復雜，有待于進一步的探索。

4 結(jié)論

研究通過對輪作及不同連作年限下中、上部烤煙的物理特性、外觀質(zhì)量、感官評吸質(zhì)量、煙葉常規(guī)化學成分及經(jīng)濟效益進行對比分析，結(jié)果表明，連作處理對煙葉物理特性的影響相對不突出，但隨著連作年限的增加，煙葉外觀質(zhì)量、感官質(zhì)量和化學成分協(xié)調(diào)性均呈下降趨勢。其中，連作對煙葉化學成分的影響最為突出，各連作處理煙葉化學成分綜合得分均顯著低于對照，其中連作5年中部煙葉化學協(xié)調(diào)性最差，較對照下降33.3%。感官質(zhì)量綜合得分以連作5年處理最差，顯著低于對照和其他處理，較對照中部葉下降11.54%，上部葉下降6.85%。比較煙葉質(zhì)量綜合得分可知，與輪作煙葉相比，從連作4年開始，隨著連作年限增加，烤煙質(zhì)量綜合得分顯著變差，至連作第5年，中部煙葉綜合得分較對照下降14.47%，上部煙葉綜合得分下降8.22%；同時，連作年限增加使烤煙經(jīng)濟效益顯著降低，連作3年、4年和5年處理上等煙比例、中上等煙比例、產(chǎn)量和產(chǎn)值均顯著低于對照。因此，應合理規(guī)劃烤煙種植，實施輪作、間套作，合理開發(fā)利用微生物菌肥、土壤調(diào)理劑等措施削減連作障礙，同時加大對連作障礙機理的研究、尋找連作障礙削減措施，促進煙草農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。