程培軍，郝浩浩，張 翔，李 亮，司賢宗，索炎炎，吳俊林

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南鄭州450002；2.駐馬店市煙草公司，河南駐馬店463000）

煙葉是我國主要的經(jīng)濟作物之一，河南烤煙常年種植面積 8.41 萬 hm2，2019 年總產(chǎn)達 22.1 萬 t，占全國烤煙面積、總產(chǎn)比例分別達到8.7%和10.9%[1]。植煙中長期單施或過量施用化肥而忽視了有機肥的配合施用，導致土壤板結、有機質(zhì)減少、煙葉品質(zhì)下降等一系列問題[2-3]。綠肥作為一種重要的有機肥料，其掩青后在培肥土壤、增產(chǎn)等方面起著積極作用[4-5]。PIOTROWSKA 等[6]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥掩青能顯著提高土壤硝酸還原酶和酸性磷酸酶活性。關于綠肥掩青在煙葉上的施用效果，前人研究發(fā)現(xiàn)[7-8]，綠肥掩青能增加土壤田間持水量、總孔隙度、土壤通氣度及土壤水穩(wěn)性團聚體含量，并增加微生物多樣性指數(shù)；田峰等[9]研究認為，連續(xù)綠肥翻壓后提高了土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量；禚其翠等[10]研究表明，綠肥掩青能提高了煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值；光葉紫花苕子綠肥部分替代化肥后提高了烤煙品質(zhì)[11]。但關于不同綠肥品種部分替代化肥對烤煙質(zhì)量及土壤肥力影響的研究尚未見報道。

本研究通過田間試驗，研究不同綠肥品種（油菜、大麥、黑麥草、毛苕子）部分替代化肥對煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量及土壤肥力的影響，以期為土壤培肥和煙葉品質(zhì)提高提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020 年在泌陽縣盤古鄉(xiāng)小崗村開展，試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。供試土壤基礎肥力為：pH 值5.78，有機質(zhì)13.4 g/kg，全氮0.91 g/kg，全磷 0.36 g/kg，全鉀 16.8 g/kg，陽離子交換量9.7 cmol/kg，堿解氮85 mg/kg，有效磷18.0 mg/kg，速效鉀126 mg/kg。前茬作物均為煙草。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種為云煙87；供試肥料為煙草專用肥（10∶12∶18）、硝酸鉀（K2O 44.5%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3 試驗設計

試驗共設5 個處理，分別為不種植綠肥的冬閑處理（對照）和種植油菜、大麥、黑麥草和毛苕子4 個綠肥品種。試驗采取大區(qū)對比，不設重復，每個處理占地面積0.12 hm2。每年9 月中旬烤煙收獲后拔除煙稈和雜草，地塊翻耕后用條播方式播種綠肥。油菜、大麥、黑麥草和毛苕子播種量分別為7.5、135、135、75 kg/hm2，3 月 7 日綠肥掩青，掩青時干生物量分別為 2 750、6 120、3 770、1 710 kg/hm2。對照處理氮、磷和鉀用量分別為 60、90、210 kg/hm2，綠肥處理氮、磷和鉀用量比對照處理減少10%。4 月7 日移栽，8 月26 日采烤結束。其他各項田間生產(chǎn)管理統(tǒng)一按當?shù)匾?guī)范化措施進行。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分測定 于烤煙生長生育期（圓頂期，移栽后60 d；成熟期，移栽后90 d；采烤結束，移栽后140 d）采集不同處理煙壟上2 株煙正中位置0~20 cm 土層3 個重復的土壤樣品，所有樣品均為多點混合，用四分法留存1 kg 裝入無菌自封袋帶回實驗室，風干、去雜、細化土壤，用于有機質(zhì)、總氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量的測定[12]。

1.4.2 經(jīng)濟性狀測定 各小區(qū)單獨計產(chǎn)，并根據(jù)烤煙國標對烤后煙葉進行分級，確定烤煙的產(chǎn)值、均價、上等煙比例及中上等煙比例[13]。

1.4.3 烤后煙葉化學成分測定 總糖采用蒽酮比色法測定，還原糖采用DNS 比色法測定，煙堿采用提取脫色法測定，總氮采用凱氏定氮法測定，鉀采用火焰光度法測定，氯采用莫爾法測定[14]。

1.4.4 烤煙物理性狀測定 根據(jù)鄭州煙草研究院煙葉物理特性研究方法測定葉長、葉寬、葉質(zhì)量、抗拉強度、厚度、含梗率和單葉質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SPSS 22.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并進行Duncan 新復極差法多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同綠肥處理對煙葉經(jīng)濟性狀的影響

從表1 可以看出，不同綠肥處理較對照煙葉增產(chǎn)105～195 kg/hm2，增幅為5.0%～9.2%；與對照相比，油菜、大麥、黑麥草處理產(chǎn)值顯著提高，增幅分別為7.6%、13.3%、12.1%，表明綠肥掩青后有利于提高烤煙產(chǎn)值，對烤煙經(jīng)濟效益有積極的促進作用；不同處理間均價差異不顯著，黑麥草處理最高，大麥處理次之；與對照相比，油菜處理上等煙比例顯著性提高，增幅為8.0%，不同綠肥處理間上等煙比例差異不顯著。綜上，大麥處理最優(yōu)，黑麥草、油菜處理次之。

表1 不同綠肥處理對煙葉經(jīng)濟性狀的影響

2.2 不同綠肥處理對煙葉內(nèi)在化學成分的影響

煙葉化學成分是指煙葉內(nèi)有機物和無機物的含量及其之間的比例關系，是衡量煙葉品質(zhì)的重要參數(shù)。與對照相比，不同綠肥處理總糖、還原糖和總氮均有顯著增加；不同綠肥處理煙葉氮堿比在0.8%左右，鉀氯比≥2.34，還原糖與總糖的比值≥1.05（表2）。黑麥草處理的總糖、還原糖、糖堿比、鉀氯比均顯著高于大麥處理；大麥處理的總糖、還原糖、總氮、煙堿、兩糖比、糖堿比和氮堿比在適宜范圍內(nèi)，且較對照煙葉煙堿顯著提高10.2%，表明大麥綠肥掩青后能促使烤后煙葉化學品質(zhì)更加協(xié)調(diào)。

表2 不同綠肥處理對煙葉內(nèi)在化學成分的影響

2.3 不同綠肥處理對煙葉物理性狀的影響

烤煙物理性狀與煙葉品種和等級相關，是反映煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要指標，其中，葉長、葉寬和單葉質(zhì)量是表征煙葉產(chǎn)量的重要因子。由表3 可知，與對照相比，各綠肥處理烤后煙葉葉長、葉寬和單葉質(zhì)量分別增加 3.32～5.95、0.93～3.20 cm 和 1.70～3.40 g，增幅分別為5.8%～10.3%、4.0%～13.9%和13.9%～27.9%；黑麥草處理抗拉強度顯著大麥和毛苕子處理；油菜處理厚度顯著高于大麥和黑麥草處理；葉質(zhì)量是衡量單位面積煙葉質(zhì)量的指標，各綠肥處理葉質(zhì)量較對照顯著增加16.6%～37.0%，不同綠肥處理表現(xiàn)為毛苕子＞油菜＞大麥＞黑麥草。

表3 不同綠肥處理對煙葉物理性狀的影響

2.4 不同綠肥處理對生育期土壤養(yǎng)分變化的影響

由表4 可知，隨煙葉生育期推進，各處理土壤有機質(zhì)、全氮、全磷和有效磷含量呈一直降低的趨勢；而土壤堿解氮含量呈現(xiàn)一直增加的趨勢，在采烤結束時達到峰值，不同綠肥處理的堿解氮較對照增加，增幅為5.5%～24.8%。在3 個生育期內(nèi)，大麥處理土壤全磷含量顯著高于毛苕子處理，增幅分別為26.8%、19.5%、18.4%；不同綠肥處理土壤全鉀差異不顯著，在15.2%左右且變化浮動較小。

表4 不同綠肥處理對生育期土壤養(yǎng)分變化的影響

由表4 可知，移栽后60、90 d，黑麥草處理土壤有效磷和土壤全氮含量顯著高于油菜、大麥和毛苕子處理；采烤結束，油菜、大麥和黑麥草處理土壤全氮高于毛苕子處理，增幅分別為12.3%、9.6%和17.8%。移栽后90 d，土壤有機質(zhì)含量為黑麥草顯著高于油菜、大麥和毛苕子，且各綠肥處理較對照分別顯著增加12.7%、15.6%、26.1%和10.0%。移栽后90 d 和采烤結束，不同綠肥處理速效鉀含量顯著高于對照。綜上，綠肥掩青后顯著提高土壤有機質(zhì)、全氮、全鉀和堿解氮含量，以黑麥草最優(yōu)，大麥次之。

2.5 不同綠肥處理下土壤養(yǎng)分與煙葉產(chǎn)量、化學成分和物理性狀的相關性分析

不同綠肥處理下土壤養(yǎng)分與煙葉產(chǎn)量、化學成分及物理性狀的相關性分析如表5 所示。

量產(chǎn)**70 0.6*34 0.6*17 0.5**07 0.8**18 0.8**59 0.6*57 0.5**53 0.7*27 0.6**36 0.8**78 0.6**61 0.8**65 0.7**21 0.8*97 0.5*49 0.7 1鉀效速**6.89 0*4.58 0*8.58 0**5.80 0*5.60 0**6.92 0**1.91 0**8.93 0**9.84 0**6.87 0 1磷效有**9.76 0*9.51 0**6.70 0**8.79 0**2.86 0**5.84 0 1氮解堿**84 0.6*57 0.5*07 0.6*61 0.5**44 0.6**41 0.8 1鉀全*40 0.5*49 0.5*24 0.6 1磷全**3.79 0*0.55 0**2.85 0*3.58 0*4.57 0*7.55 0**2.74 0*6.60 0-**5.82 0**3.75 0 1氮全*8*.90 0*50 0.5*5*.82 0*84 0.5*3*.91 0*37 0.5-*4*.91 0 1析分性關相的狀質(zhì)機有 度厚**45 0.8*29 0.5**0.783**0.855**59 0.6**0.674**61 0.6**0.700**94 0.7**0.770*89 0.5**0.667**92 0.8*0.572**0.8721 1性理物及分成學量質(zhì)葉 率梗含**9.76 0-**5.94 0**6.98 0*5.51 0-**7.68 0**7.76 0-*0.62 0*1.53 0-**6.71 0-*5.54 0-*9.59 0-1 1化、量產(chǎn)葉量質(zhì)葉單**8.94 0*7.62 0**5.77 0**1.90 0**4.81 0 1煙與分養(yǎng)度強拉抗**41 0.8**3.64 0-**08 0.7**12 0.8**20 0.7 1壤土5表寬葉 長葉**40 0.8**5.64 0*31 0.6*23 0.5*54 0.5**7.66 0**66 0.6 1 1。著顯極異差平氯 鉀化氧 堿煙**25 0.7**82 0.6**40 0.9**87 0.6 1 1 1.01 水0＜P示表*；*著顯氮總1異差平糖 1原還糖 1總糖 糖指標 總 原還氮 煙堿總鉀氯葉長 葉化寬氧度強拉抗量質(zhì)葉單率梗含量質(zhì)葉度厚質(zhì)機有氮 全鉀全磷 全氮解堿磷效有鉀效速量產(chǎn)水0.05＜P示表:*注

從表5 可以看出，烤煙總糖與氧化鉀、葉長、葉寬、抗拉強度、單葉質(zhì)量、含梗率、有機質(zhì)、土壤全氮、速效鉀、產(chǎn)量呈極顯著相關性，與厚度呈顯著相關性；烤煙還原糖與抗拉強度呈顯著相關性；烤煙總氮與煙堿、氧化鉀、葉質(zhì)量、厚度、土壤堿解氮呈極顯著相關性，與葉寬、產(chǎn)量呈顯著相關性；烤煙煙堿與氧化鉀、葉質(zhì)重、厚度呈極顯著相關性，與葉寬、含梗率、堿解氮、產(chǎn)量呈顯著相關性；烤煙氧化鉀與葉長、抗拉強度、含梗率、葉質(zhì)量、厚度、有機質(zhì)、產(chǎn)量呈極顯著相關性，與葉寬、單葉質(zhì)量、土壤全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀呈顯著相關性；葉長與單葉質(zhì)量、厚度、有機質(zhì)、產(chǎn)量呈極顯著相關性，與全磷、全鉀、速效鉀呈著相關性；葉寬與單葉質(zhì)量、厚度、全氮、速效鉀、產(chǎn)量呈極顯著相關性，與含梗率、葉質(zhì)重、全磷呈顯著相關性；單葉質(zhì)量與全氮、全磷、速效鉀、產(chǎn)量呈極顯著相關性，與厚度呈顯著相關性；有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀與產(chǎn)量呈極顯著相關性，有效磷、速效鉀與產(chǎn)量呈顯著相關性。綜上，土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀與煙葉產(chǎn)量、化學成分和物理性狀密切相關。

2.6 不同綠肥處理下土壤養(yǎng)分有效性分析

由表5 可知，土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量相關性系數(shù)大小為全磷（0.861）＞有機質(zhì)（0.836）＞堿解氮（0.821）＞全鉀（0.765）＞速效鉀（0.749）＞全氮（0.678）＞有效磷（0.597）。一般而言，土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量相關性可說明其有效性，而要判斷各土壤養(yǎng)分對產(chǎn)量貢獻的大小，需要通過土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量的通徑分析來評價土壤養(yǎng)分各組分對產(chǎn)量的綜合貢獻。將土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量通徑分析可知，通徑系數(shù)絕對值大小為全磷（1.106）＞有效磷（-0.604）＞全鉀（0.593）＞全氮（0.352）＞有機質(zhì)（-0.274）＞堿解氮（-0.183）＞速效鉀（0.101），直接通徑系數(shù)絕對值越大，說明土壤養(yǎng)分對產(chǎn)量的直接影響越大，而雖然有機質(zhì)、堿解氮與產(chǎn)量有極顯著性相關，但其通徑系數(shù)很低，說明這些土壤養(yǎng)分對產(chǎn)量的影響為間接作用。通過回歸分析組建產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量的線性回歸，方程為y＝928.66＋1 835.92x1＋44.80x2－5.70x3（R2＝0.956*）（y為產(chǎn)量，x1為全磷，x2為全鉀，x3為有效磷）。

3 結論與討論

綠肥掩青不僅能提高土壤微生物和酶活性，還可提高土壤養(yǎng)分含量，而綠肥種類，綠肥翻壓量及綠肥種植模式等產(chǎn)生的影響存在一定的差異[15-18]。前人研究表明，多年種植綠肥是增加土壤有機碳的重要措施，平均年固氮速率為0.32 mg/（hm2·a）[19]。胡曉珊等[20]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥翻壓較對照處理可溶性有機碳增加了11.1%。李集勤等[17]研究表明，黑麥草、毛苕子處理有機質(zhì)和速效磷含量均低于對照。本試驗中，移栽后60 d，黑麥草處理較油菜、毛苕子處理有機質(zhì)含量分別顯著增加了16.4%和22.7%，土壤全氮含量大小表現(xiàn)為黑麥草處理＞油菜處理＞大麥處理＞毛苕子處理，與譚英愛等[21]研究結果不同，可能與毛苕子掩青時干生物量小于黑麥草生物量有關。土壤全氮可反映出氮素儲備情況，而土壤堿解氮（銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和易水解的有機態(tài)氮）是作物最容易吸收利用的氮素形態(tài)，直接反映土壤的供氮特征。潘福霞等[18]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥掩青后硝態(tài)氮呈現(xiàn)“緩慢上升—迅速上升—平穩(wěn)”的變化趨勢。本試驗中，大麥、毛苕子處理的土壤堿解氮呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，而油菜、黑麥草處理的土壤堿解氮呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，說明不同綠肥掩青后提供速效養(yǎng)分及培肥效果存在差異。

綠肥掩青會對烤煙產(chǎn)量、主要經(jīng)濟性狀以及化學成分產(chǎn)生較大影響[22-23]。前人研究表明[11，24]，綠肥配施化肥可改善烤煙葉長、葉寬和葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀，促進煙葉生長，繼而提高煙葉產(chǎn)量。本試驗中，大麥、黑麥草處理較對照分別增產(chǎn)9.2%和7.3%，表明減施10%化肥綠肥掩青與對照相對達到增產(chǎn)效果；煙葉產(chǎn)量與土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀和堿解氮含量呈極顯著相關性；經(jīng)通徑分析和逐步回歸分析表明，綠肥掩青后提高了土壤全磷、全鉀和有效磷等化學養(yǎng)分，這與前人研究結果相一致[25-26]?？緹煹幕瘜W成分和物理性狀是表征煙葉質(zhì)量的重要指標[27]。劉智炫等[28]研究認為，煙葉化學成分與物理性狀之間存在顯著相關，總糖與葉長、葉寬呈正相關，與單葉質(zhì)量呈負相關。葉片厚度與總糖、還原糖、鉀呈弱相關，與煙堿，總氮呈中度相關[29]。本試驗認為，烤煙總糖與葉長、葉寬、抗拉強度等呈極顯著相關；烤煙煙堿與氧化鉀、葉質(zhì)量、厚度呈極顯著相關。表明綠肥掩青后烤煙的化學成分與物理特性有良好的相關性。有研究表明[16]，減少30%常規(guī)施肥量時翻壓22 500 kg/hm2光葉紫花苕子處理煙葉產(chǎn)量表現(xiàn)最好。本試驗中，大麥處理煙葉產(chǎn)量最高、黑麥草處理次之，但綠肥掩青時生物量不同，加之綠肥養(yǎng)分含量也不同，是否可以通過控制綠肥掩青生物量及減少化肥投入比例來提高煙葉質(zhì)量，這有待進一步研究。

綜上所述，不同綠肥掩青后均能提高土壤中氮、磷和鉀等含量，以大麥處理煙葉產(chǎn)量最高，黑麥草和油菜次之。煙葉產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分回歸方程為y＝928.66＋1 835.92x1＋44.80x2－5.70x3（R2＝0.956*）（y為產(chǎn)量，x1為全磷，x2為全鉀，x3為有效磷）。