周文， 郭笑恒， 徐銳， 王曉麗， 牛慧偉， 韓丹， 邵惠芳

（1.河南農業(yè)大學煙草學院，鄭州 450002； 2.湖北省煙草公司襄陽市公司，湖北 襄陽 441003；3.中國煙草總公司職工進修學院，鄭州 450003）

烤煙是禁忌連作的農作物，我國也一直提倡間作和輪作。然而，近年來，我國烤煙種植區(qū)域不斷壓縮，烤煙連作現象愈發(fā)嚴重[1?2]，已成為制約我國煙草產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素[2?3]。

連作是指在同一塊土地上一年或者多年連續(xù)種植同種作物的種植方式。連作后，即使正常的種植管理，植株仍然會出現長勢變弱、產量和品質下降的現象，這一現象被稱為連作障礙[4]。長期連作導致煙田內有害物質累積，土壤肥力下降，有效成分減少，土壤酶活性降低，影響作物正常生長[3]。連作使土壤環(huán)境不利于有益微生物生長，而一些有害微生物迅速繁殖，誘使病蟲害發(fā)病率增高[5]，導致烤煙產量和品質降低，影響煙農經濟收益[6]。在作物生長初期，連作障礙尤為明顯，嚴重時會造成局部死苗、不發(fā)苗或者發(fā)苗不旺。連作導致土傳病蟲害發(fā)生嚴重，影響植物對土壤水分和有效養(yǎng)分的吸收利用，導致植株發(fā)育不良甚至死亡，嚴重影響產量和品質[7]。

近年來，連作障礙的修復已成為生產上亟待解決的熱點問題之一。當前，在生產中主要采用合理的種植制度、生物防治、土壤改良等方法以達到減少農作物連作障礙的目的。研究表明，間作一方面可以充分利用水、氣、熱條件和土壤養(yǎng)分，還可以起到改善植物根際環(huán)境的作用[8]；另一方面，作物間作可以降解自毒物質，減輕土傳病害，緩解作物連作障礙，以達到保護作物多樣性、減少農藥過量施用給生態(tài)環(huán)境造成污染的目的；合理間作還可提高主作物的營養(yǎng)抗性[9]，提高寄主作物的生理抗性[10]。

為解決烤煙種植中的連作問題，本研究設置半夏與烤煙不同比例間作處理，研究不同處理下烤煙的農藝性狀和煙葉中化學成分、香氣物質及產量等關鍵指標變化，為提高煙田復種指數和實現助農增收提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

本試驗在湖北襄陽保康縣馬良鎮(zhèn)（31°53′06″N、111°32′41″E）進行。該區(qū)屬于亞熱帶季風氣候，平均海拔900 m 以上，年平均氣溫9.1~17.8 ℃，年均降雨量900 mm以上，年均無霜期240 d。試驗地地勢平坦，土壤為黃棕壤，肥力均勻，前茬作物為烤煙，連作5年以上。土壤基本理化性狀：有機質27.44 g·kg?1，堿解氮131.24 mg·kg?1，速效磷31.55 mg·kg?1，速效鉀263.92 mg·kg?1，pH 7.3，能代表當地大部分煙田的肥力水平。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種為K326；半夏為旱半夏，均由湖北省襄陽市煙草公司提供。

1.3 試驗設計

設置4 個不同種植模式處理，如圖1 所示，分別為：烤煙單作（CK）；半夏與烤煙1∶2 間作，即種植2行烤煙間種1畦半夏（C1）；半夏與烤煙1∶3間作，即種植3 行烤煙間種1 畦半夏（C2）；半夏與烤煙1∶4 間作，即種植4 行烤煙間種1 畦半夏（C3）。每個處理3 次重復，每重復小區(qū)面積333.35 m2。各處理N、P、K 肥用量均按照當地常規(guī)施肥，保持各個小區(qū)土壤肥力一致。

圖1 各處理種植模式示意圖Fig. 1 Schematic diagram of different planting patterns

1.4 指標測定方法

1.4.1農藝性狀 分別于烤煙成熟期（移栽后80 d）及采烤前按照 YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查方法》[10]測量煙株的株高、莖圍、節(jié)間距和最大葉面積，計算葉面積指數，每個處理3 次重復，每重復調查10株。

1.4.2葉片SPAD 值 分別于烤煙移栽后7、14、21、28、35、42 和49 d，用葉綠素儀(SPAD-502)在9:00—11:00 陽光充足時測定葉片SPAD 值。每小區(qū)隨機選取10 株，每株選取中上部有代表性的1 片煙葉進行測量，并選取鮮煙葉主脈對稱兩側的葉尖、葉中、葉基 6 個點為測定位置，每個點重復測量3次。

1.4.3冠層形態(tài)指標 在烤煙成熟期（移栽后80 d）以及采烤前，選取生長一致、受光一致的煙株在自然條件下用LI-6400 便攜式光合測定系統(tǒng)測定煙葉的凈光合速率，測定時，光量子通量密度（photo flux density，PFD）為800 μmol·m?2·s?1，葉室中環(huán)境CO2濃度為 360 μmol·mol?1，葉室溫度為28 ℃。用量角器測定莖葉夾角，并計算葉向值（leaf orientation value，LOV）。每小區(qū)3次重復，每重復5株。

式中，θ為葉傾角（°），Lf為葉基部到葉片最高處的長度（cm），L為葉片全長（cm），n為葉片數。

1.4.4品質性狀 煙葉成熟采收后，每小區(qū)分別隨機選取B2F、C3F 和X2F 共3個等級烤后煙葉樣品各1 kg，65 ℃烘箱烘至恒重后研磨成粉，過60目篩處理后于自封袋陰涼通風處常溫保存，用于烤煙理化性質及其香味物質含量的測定。

采用連續(xù)流動化學分析儀（AA Ⅲ 型，德國BRAN+LUEBBE 公司），按照YC/Z 240—2008 煙草及煙草制品標準體系[12]測定烤后煙葉總糖、還原糖、鉀、氯及煙堿含量，并計算兩糖比和糖堿比。

采用內標法測定中性致香物質含量，以硝基苯為內標，儀器為HP 5890-5972 氣質聯用儀（美國Agilent 公司），前處理及GC/MS 分析條件參照韋鳳杰等[13]的方法進行，由GC/MS 鑒定結果和NIST庫檢索定性。

1.4.5病害情況 于煙苗移栽后45、60 和75 d，按照《煙草病蟲害分級及調查方法》[12]調查各小區(qū)烤煙赤星病的發(fā)生情況（病株株數及每病株病級），并計算病情指數和防治效果。

1.4.6經濟效益 按照湖北省烤煙收購價格為標準，由湖北襄陽煙草公司采集統(tǒng)計。

1.5 數據分析

采用Excel 2010 和SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件進行數據的整理和分析。

2 結果與分析

2.1 間作半夏對烤煙農藝性狀的影響

由表1可知，與CK 相比，C1和C2處理顯著提高了烤煙的株高和最大葉面積，但對莖圍和節(jié)間距無顯著影響，C1和C2處理間無顯著差異；C3處理的株高、莖圍、節(jié)間距和最大葉面積與對照和C1、C2 處理均無顯著差異。由此表明，C1 處理和C2 處理可顯著提高烤煙農藝性狀，促進烤煙生長，而C3處理則無明顯促進作用。

表1 不同處理下烤煙成熟期田間農藝性狀指標Table 1 Field agronomic traits of flue?cured tobacco at maturity stage under different treatments

2.2 間作半夏對烤煙葉片SPAD值的影響

由圖2 可知，隨著移栽天數的增加，烤煙葉片SPAD值呈現上升趨勢。烤煙移栽后7~49 d，在同一時間，間作半夏處理的烤煙葉片SPAD 值均顯著高于烤煙單作（P<0.05）。由此表明，烤煙間作半夏可提高烤煙葉片的SPAD 值，對烤煙葉片光合性能有顯著促進作用。

圖2 不同處理下烤煙移栽后葉片的SPAD值Fig. 2 SPAD value of tobacco leaves after transplanting under different treatments

2.3 間作半夏對烤煙冠層形態(tài)指標的影響

由表2 可知，C2 和C3 處理烤煙的莖葉夾角、葉向值和凈光合速率顯著大于CK；而C1 處理與CK差異不顯著。C1和C2處理烤煙的葉面積指數顯著低于CK，C3 處理與CK 差異不顯著。由此表明，間作半夏提高了烤煙莖葉夾角、葉向值和凈光合速率，改善了烤煙冠層形態(tài)，以C2（半夏和烤煙1∶3間作）處理效果最優(yōu)。

表2 不同處理下成熟期烤煙的冠狀形態(tài)指標Table 2 Coronal morphology indexes of flue?cured tobacco at maturity under different treatments

2.4 間作半夏對烤煙赤星病害的影響

由表3 可知， C1、C2 和C3 處理烤煙的發(fā)病率均較CK 顯著降低，表現為CK>C2>C3>C1，其中，C1處理的發(fā)病率又顯著低于C2和C3處理；與CK相比，C1 處理的發(fā)病率降低49.9%。C1、C2 和C3處理烤煙的病情指數也較CK 顯著降低，表現為CK>C2>C3>C1，其中，C1處理的病情指數最低，較CK 顯著降低45.02%。間作半夏對烤煙赤星病害的相對防治效果為45.02%（C1）、30.72%（C2）和38.12%（C3）。綜上所述，烤煙間作半夏可顯著減少赤星病害的發(fā)生，且C1處理的防治效果最好。

表3 不同處理下成熟期烤煙田間赤星病害情況Table 3 Situation of red star disease in flue?cured tobacco at mature stage under different treatments

2.5 間作半夏對烤煙化學成分的影響

比較不同處理烤后煙葉化學物質含量，結果（表4）表明，間作半夏影響烤后煙葉化學成分含量。對于上部葉，C1處理較CK顯著提高了總糖含量，降低了氯含量；C2處理較CK 顯著提高了總糖和還原糖含量及兩糖比和糖堿比，降低了氯含量；C3 處理顯著提高了還原糖含量和糖堿比。C1 和C2 處理上部葉總糖含量分別較CK 顯著增加18.0%和8.4%；氯含量分別較CK 顯著減少54.2%和43.4%。對于中部葉，C1、C2 和C3 處理均較CK顯著提高了總糖和鉀含量及糖堿比；C1處理較CK顯著提高了還原糖含量；C1 和C2 處理均較CK 顯著降低了煙堿和氯含量；C2和C3處理的煙堿和氯含量顯著降低，較CK分別降低了15.7%、27.6%和27.4%和47.6%。對于下部葉，C1 處理的總糖、煙堿、氯和還原糖含量較CK 顯著降低；C2處理的鉀含量較CK 顯著提高，氯含量顯著降低；C3處理的煙堿含量較CK顯著提高，兩糖比顯著降低。綜上所述，烤煙間作半夏提高了烤煙上部葉和中部葉的總糖、還原糖含量以及下部葉的鉀含量，降低了全株葉中的氯含量，提高了烤煙中上部葉片中化學成分的協調性，從而改善了煙葉的品質，其中C1（半夏與烤煙1∶2間作）處理效果最好。

表4 不同處理下烤煙各部位煙葉的化學成分Table 4 Chemical composition indexes of flue-cured tobacco leaves under different treatments

2.6 間作半夏對烤煙香氣物質的影響

煙葉的品質與葉片中性致香物質的含量、種類和組成等因素密切相關。分析不同處理上、中、下部葉中性致香物質含量，結果（表5）表明，不同處理葉片中性致香物質含量存在差異。上、中和下部葉片中均以新植二烯在不同處理中占比最高，類胡蘿卜素降解產物含量次之。對于上部葉，新植二烯含量由高到低依次為C2>C1>C3>CK；C2處理葉片中類胡蘿卜素降解產物含量顯著高于C3和CK 處理，其他處理間差異不顯著；C1、C2 和C3處理葉片中香氣物質總量顯著高于CK，其中，C1和C2處理又顯著高于C3處理。對于中部葉，各處理間葉片新植二烯含量均存在顯著差異，表現為C3>C2>C1>CK；且不同處理葉片類胡蘿卜素降解產物含量也存在顯著差異，表現為C3>C1>CK>C2；間作半夏處理葉片中香氣物質總量顯著高于CK，其中，C1、C2 和C3 處理葉片中香氣物質總量分別為701.66、856.97和910.00 μg·g?1。對于下部葉，C1、C2 和C3 處理葉片中新植二烯含量顯著高于CK，其中，C1和C2處理又顯著高于C3處理；且C1 和C2 處理的香氣物質總量顯著高于C3 和CK處理。由此表明，間作半夏有利于提高烤煙上、中和下部葉片中性致香物質含量，改善煙葉品質。

表5 不同處理下烤煙不同部位葉片中性致香物質的含量Table 5 Content of neutral aromatic substances in leaves of different positions under different treatments （μg·g?1）

2.7 間作半夏對經濟性狀和綜合效益的影響

由表6 可知，與烤煙單作相比，烤煙間作半夏提高了上等煙比例，其中，C2 處理上等煙比例最高，較CK 提高9.41%。間作降低了烤煙種植密度，因此，間作半夏的烤煙產量隨著烤煙比例的減少而降低。但間作作物半夏的市場價格較高，因此，C1 和C2 處理的綜合效益較CK 顯著提高，其中，C1 處理的綜合效益最高，較CK 顯著增加6.36%。C3 處理的綜合效益顯著低于CK，可能是由于C3 處理的半夏產量較低，而管理成本較高，影響了綜合效益。

表6 烤煙間作半夏的經濟性狀Table 6 Economic characters of intercropping pinellia in flue?cured tobacco

3 討論

本研究表明，相比于烤煙單作，間作半夏對烤煙生長發(fā)育有一定影響。半夏與烤煙按1∶2 和1∶3 間作顯著提高了烤煙的株高和最大葉面積，促進了烤煙的生長，與張宗錦等[15]研究結果一致。間作半夏改善了烤煙的冠層形態(tài)，其中，以半夏與烤煙按1∶3 間作處理的效果最優(yōu)?？緹熼g作半夏的種植模式改善了莖葉夾角和葉向值，顯著提高了烤煙葉片的凈光合速率。間作可有效減輕田間病害對烤煙的危害。間作模式中適當的作物豐富度增加了農田生態(tài)系統(tǒng)的生物控害功能[16]，本研究中，烤煙間作半夏顯著降低了烤煙赤星病的發(fā)病率和病情指數，與張宗錦等[15]和薛超群等[17]的研究結果一致。不同間作處理相比，半夏與烤煙按1∶2 間作對赤星病的防治效果最好，病情指數降低45.0%，可能是較高比例的半夏改善了煙株的生長空間，提高了光能利用率，且對田間小氣候起到了一定的改善作用，與彭晟等[18]的研究結論一致。與間作草木犀[19]相比，烤煙間作半夏的上等煙比例較高，且煙葉中總糖和還原糖含量及糖堿比等均優(yōu)于間作草木犀?？緹熼g作半夏還可提高了農民當年的經濟收入。并且，半夏為多年生植物，次年可減少成本，綜合效益將明顯增加，與小麥間作半夏的研究結果[20]一致。綜上所述，半夏與烤煙間作不僅促進了植株發(fā)育，還可增強植株對病蟲害的抗性，提高烤煙產量和品質，增加煙農經濟效益，其中，半夏與烤煙按1∶2 比例種植效果最佳。