不同蕓薹屬綠肥對烤煙生長及產(chǎn)量的影響

劉 領(lǐng)，李繼偉，任 鵬，趙世民，王 慧，李友軍*

(1.河南科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，河南 洛陽 471023； 2.洛陽市煙草公司，河南 洛陽 471000)

不同蕓薹屬綠肥對烤煙生長及產(chǎn)量的影響

劉 領(lǐng)1，李繼偉1，任 鵬1，趙世民2，王 慧2，李友軍1*

(1.河南科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，河南 洛陽 471023； 2.洛陽市煙草公司，河南 洛陽 471000)

為了探討蕓薹屬綠肥在豫西煙區(qū)烤煙生產(chǎn)中的效應(yīng)，采用大田試驗，以休閑期不播種綠肥的烤煙常規(guī)栽培為對照，研究了烤煙生產(chǎn)休閑期播種3種蕓薹屬綠肥(蕪菁、芥菜和油菜)翻壓后對烤煙生長、主要病害發(fā)生狀況及經(jīng)濟性狀的影響。結(jié)果表明：與對照相比，3種蕓薹屬綠肥翻壓均顯著增加了煙株的株高和最大葉面積，提高了葉片中葉綠素的含量，增強了葉片的光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，促進了煙株的生長。3種蕓薹屬綠肥對煙草花葉病發(fā)病率的影響無顯著差異，但均顯著降低了煙草根結(jié)線蟲病和黑脛病的發(fā)病率。與對照相比，蕪菁、芥菜、油菜翻壓處理煙草根結(jié)線蟲病的發(fā)病率分別下降了38.5%、27.5%、50.5%，煙草黑脛病的發(fā)病率分別下降了47.5%、53.5%、56.4%。與對照相比，蕪菁、芥菜、油菜3種蕓薹屬綠肥翻壓顯著提高了烤后煙葉的產(chǎn)量、均價和產(chǎn)值，其中，烤后煙葉產(chǎn)量較對照分別提高了8.7%、15.5%、24.7%。綜上，豫西煙區(qū)田閑期3種蕓薹屬綠肥翻壓效應(yīng)相比，以蕓薹屬油菜作為綠肥翻壓更有利于煙株的生長，增產(chǎn)效益最佳。

蕓薹屬植物； 綠肥； 烤煙； 光合特性； 抗病性； 產(chǎn)量

煙草是我國一種重要的特種經(jīng)濟作物，也是煙區(qū)農(nóng)民經(jīng)濟收入、地方財政和國家貿(mào)易稅收的重要來源之一[1]。然而，隨著煙草的連年種植和煙田化肥、農(nóng)藥的大量使用，我國多數(shù)煙區(qū)土壤微生態(tài)環(huán)境惡化，土傳病害加重，煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)開始下降，已經(jīng)影響了煙區(qū)煙葉的可持續(xù)發(fā)展[2]。綠肥作為一種養(yǎng)分全面的優(yōu)質(zhì)生物肥源，在我國農(nóng)作物輪作倒茬種植制度中具有重要作用，也是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓[3]。研究表明，煙田冬季休閑期間種植綠肥，翻壓后不僅可增加土壤有機質(zhì)含量，降低土壤容重，而且在綠肥生長過程中還能通過養(yǎng)分吸收、產(chǎn)生根系分泌物和細胞脫落等方式起到調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分平衡、活化和富集土壤養(yǎng)分、增加土壤微生物活性的作用[4-5]。然而，不同的綠肥品種通常具有不同的生態(tài)適應(yīng)性，不適宜當?shù)貧夂虻木G肥品種往往生長緩慢、生物量小，從而影響施用效果[6]。因此，如何根據(jù)當?shù)責焻^(qū)生態(tài)氣候條件，篩選出適宜的綠肥品種，是合理利用綠肥資源的一項重要措施。

煙田傳統(tǒng)綠肥主要為豆科固氮作物[7-8]，如紫云英、野豌豆等。研究表明，十字花科蕓薹屬植物組織中含有大量的硫苷(硫代葡萄糖苷)類物質(zhì)，在腐爛過程中可被自身植物組織產(chǎn)生的黑芥子酶水解而形成揮發(fā)性和殺生性很強的異硫氰酸脂類物質(zhì)，對作物土傳病害具有較強的抑制作用[9-10]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十字花科蕓薹屬植物作為綠肥，不僅能夠改良土壤和提高肥力，還可增強作物的抗病性。王丹英等[11]比較了豆科綠肥紫云英和蕓薹屬綠肥油菜對下茬作物水稻生長的影響，結(jié)果表明，油菜作為綠肥還田不僅具有營養(yǎng)成分均衡、干物質(zhì)積累量大的特點，而且油菜的碳氮比更有利于其植株被分解，其營養(yǎng)成分更易被下茬水稻吸收，另外，油菜作為綠肥還田還能夠為稻田土壤消毒，有效殺死有害細菌、蟲卵、雜草，有利于克服稻田連作障礙，實現(xiàn)水稻可持續(xù)超高產(chǎn)。然而，十字花科蕓薹屬植物作為綠肥在烤煙生產(chǎn)中的效應(yīng)尚不清楚。

烤煙是豫西丘陵旱作區(qū)重要的經(jīng)濟作物之一。但該地區(qū)年降雨量少，土壤較瘠薄，加之常年煙葉生產(chǎn)造成了煙區(qū)土壤結(jié)構(gòu)和土壤微生物生態(tài)環(huán)境惡化，致使近年來煙葉產(chǎn)量低而不穩(wěn)，影響了豫西煙區(qū)煙葉的可持續(xù)發(fā)展[12]。豫西煙區(qū)烤煙生產(chǎn)具有較長的空閑期(10月中下旬至翌年4月下旬)，煙田利用率較低。因此，在烤煙生產(chǎn)休閑期種植適宜的綠肥，以培育土壤肥力，增強煙株的抗逆性，提高煙葉產(chǎn)量，這對保障煙區(qū)煙葉原料的持續(xù)供給具有重要意義。鑒于此，依據(jù)豫西煙區(qū)烤煙生產(chǎn)的現(xiàn)狀，研究了不同蕓薹屬綠肥材料對烤煙生長、病害發(fā)生及產(chǎn)量的影響，以期篩選出適宜豫西煙區(qū)烤煙生產(chǎn)的綠肥資源，同時也為蕓薹屬植物作為綠肥在烤煙生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014年10月—2015年10月在河南科技大學(xué)開元校區(qū)試驗農(nóng)場(34°61′N,112°42′E)進行。該地區(qū)年均氣溫13.7 ℃，年均無霜期216 d，年降水量600～800 mm，土壤質(zhì)地為褐土。土壤基本理化性質(zhì)為：pH值7.4，有機質(zhì)含量12.6 g/kg、總氮含量1.0 g/kg、堿解氮含量58.6 mg/kg、速效磷含量8.9 mg/kg、速效鉀含量118.5 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗選用的十字花科蕓薹屬綠肥材料為：蕪菁(菜籽蕪菁)、芥菜(雪里蕻)、油菜(雜雙6號)。試驗綠肥種子購買于洛陽市關(guān)林種子市場。供試烤煙(NicotianatabacumL.)品種為豫煙6號，由洛陽市煙草公司統(tǒng)一育苗提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4個處理，即烤煙常規(guī)栽培(CK)：休閑期不播種綠肥；芥菜：休閑期播種蕓薹屬芥菜作為綠肥；蕪菁：休閑期播種蕓薹屬蕪菁作為綠肥；油菜：休閑期播種蕓薹屬油菜作為綠肥。小區(qū)面積15 m2，每處理隨機排列，重復(fù)3次。

2014年秋季煙葉收獲結(jié)束后，拔除莖稈，精細整地，做到廂平土碎，上松下實。于10月20日統(tǒng)一撒播綠肥種子，播種量為22.5 kg/hm2。次年4月初于綠肥盛花期翻壓，翻壓方法：先用旋耕機將綠肥打碎，然后進行翻耕，翻耕后應(yīng)達到綠肥植株不外露。同時，施用煙草專用復(fù)合肥300 kg/hm2(有機質(zhì)25%、N 8%、P2O58%、K2O 8%)，然后起壟。煙苗于2015年5月6日統(tǒng)一移栽，行距1.2 m、株距0.55 m。其他田間管理措施與當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)規(guī)程相同。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 主要農(nóng)藝性狀 于煙株團棵期(移栽后30 d)、旺長期(移栽后60 d)、打頂期(移栽后90 d)，每小區(qū)隨機選擇大小均勻一致的煙株6株掛牌標記，各生育時期分別測量煙株的最大葉長、最大葉寬、株高，并計算煙株的最大葉面積，煙葉最大葉面積=最大葉長×最大葉寬×修正系數(shù)(0.634 5)。

1.4.2 葉綠素含量 于煙株團棵期、旺長期和打頂期，采用SPAD-502葉綠素測定儀分別測定每小區(qū)掛牌標記的煙株倒5葉位的SPAD值。

1.4.3 光合指標 于煙株旺長期和打頂期，每小區(qū)選擇代表性煙株6株，利用Li-6400便攜式光合測定系統(tǒng)，在9:00—11:00測定功能盛期煙葉(倒5位葉)的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)，每個葉片測定3次取其平均值。Li-6400儀器使用開放式氣路，內(nèi)置光源，光強為1 500 μmol/(m2·s)。

1.4.4 煙葉主要病害 于煙葉打頂期，每處理選擇煙壟上連續(xù)種植的煙株25株，分別調(diào)查煙草根結(jié)線蟲病、黑脛病和花葉病的發(fā)病株數(shù)，計算發(fā)病率。煙葉主要病害的發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%。

1.4.5 烤后煙葉經(jīng)濟性狀 按烤煙42級分級標準對全部初烤煙葉進行分級和統(tǒng)計。烤后煙葉產(chǎn)量、均價、產(chǎn)值按小區(qū)計算，然后折合出最終產(chǎn)量和產(chǎn)值。

1.5 數(shù)據(jù)處理和分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007、DPS 6.55和Origin 9.0進行統(tǒng)計分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蕓薹屬綠肥翻壓對烤煙主要農(nóng)藝性狀的影響

由圖1可知，隨著烤煙生育進程的推進，烤煙的株高和最大葉面積均逐漸增加，表現(xiàn)為打頂期>旺長期>團棵期。與CK相比，不同蕓薹屬綠肥翻壓處理均顯著增加團棵期和旺長期烤煙的株高和最大葉面積以及打頂期的最大葉面積，表明田閑期蕓薹屬綠肥翻壓能夠改善土壤性能，促進煙株地上部分的生長。就不同蕓薹屬綠肥材料翻壓處理的煙株株高來看，團棵期表現(xiàn)為芥菜﹥油菜﹥蕪菁，旺長期表現(xiàn)為油菜﹥芥菜﹥蕪菁，打頂期表現(xiàn)為油菜﹥蕪菁﹥芥菜，其中，團棵期和旺長期3種蕓薹屬綠肥品種翻壓對株高的影響效應(yīng)無顯著差異。不同蕓薹屬綠肥材料翻壓處理的煙株最大葉面積在3個生育時期均表現(xiàn)為油菜﹥蕪菁﹥芥菜，其中，團棵期3種蕓薹屬綠肥品種翻壓對最大葉面積的影響效應(yīng)無顯著差異，旺長期和打頂期蕪菁翻壓與油菜翻壓處理無顯著差異，但均顯著高于芥菜翻壓處理 (P<0.05)，表明豫西煙區(qū)翻壓蕓薹屬油菜和蕪菁綠肥更有利于促進煙株的營養(yǎng)生長。

不同小寫字母表示同一時期不同處理間在0.05水平上差異顯著，下同圖1 不同蕓薹屬綠肥對烤煙株高和最大葉面積的影響

2.2 不同蕓薹屬綠肥翻壓對烤煙葉綠素含量的影響

由圖2可知，從團棵期到打頂期，烤煙的葉綠素含量逐漸增加，表現(xiàn)為打頂期>旺長期>團棵期。相比于CK，不同蕓薹屬綠肥翻壓均顯著增加了不同生育時期烤煙的葉綠素含量，但不同蕓薹屬綠肥品種翻壓對煙株葉綠素含量的影響效應(yīng)存在差異，旺長期和打頂期均表現(xiàn)為油菜>芥菜>蕪菁，表明蕓薹屬油菜綠肥翻壓更有利于增加葉片的葉綠素含量，促進煙株生長。

圖2 不同蕓薹屬綠肥對烤煙葉綠素含量的影響

2.3 不同蕓薹屬綠肥翻壓對烤煙光合特性的影響

由圖3可知，不同處理打頂期煙株葉片的Pn、Tr和Gs均低于旺長期，表明打頂期煙株的光合性能減弱。相比于CK，不同蕓薹屬綠肥翻壓均顯著增加了不同生育時期烤煙的Pn、Tr和Gs，表明蕓薹屬綠肥翻壓有利于增強煙株的光合性能，促進煙株生長。不同蕓薹屬綠肥翻壓對烤煙Pn、Tr和Gs的影響效應(yīng)不同，以蕓薹屬油菜綠肥翻壓更有利于提高煙株的Pn。

圖3 不同蕓薹屬綠肥對烤煙光合特性的影響

2.4 不同蕓薹屬綠肥翻壓對烤煙抗病性的影響

由表1可知，相比于CK，3種蕓薹屬綠肥翻壓均顯著降低了煙草根結(jié)線蟲病和煙草黑脛病的發(fā)病率，其中,油菜綠肥翻壓對2種病害的發(fā)病率抑制效應(yīng)最好。蕪菁、芥菜、油菜3種綠肥處理煙草根結(jié)線蟲病的發(fā)病率較CK分別下降38.5%、27.5%、50.5%，煙草黑脛病的發(fā)病率較CK分別下降47.5%、53.5%、56.4%。3種蕓薹屬綠肥翻壓也有利于減輕煙草花葉病的發(fā)生，但效果不顯著。

表1 不同蕓薹屬綠肥對烤煙主要病害發(fā)病率的影響 %

2.5 不同蕓薹屬綠肥翻壓對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

由表2可知，蕓薹屬綠肥翻壓影響烤后煙葉的經(jīng)濟學(xué)性狀。相比于CK，3種蕓薹屬綠肥翻壓處理均顯著提高烤后煙葉的產(chǎn)量、均價和產(chǎn)值。蕪菁、芥菜、油菜3種綠肥處理的烤后煙葉產(chǎn)量較CK分別顯著提高8.7%、15.5%、24.7%，產(chǎn)值分別顯著提高20.7%、28.8%、40.4%，均價分別顯著提高11.0%、11.5%、12.6%。蕪菁、芥菜、油菜3種綠肥處理間烤后煙葉的均價無顯著差異，而產(chǎn)量和產(chǎn)值則差異顯著，均以油菜綠肥翻壓處理更有利于提高烤后煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值。

表2 不同蕓薹屬綠肥對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

3 結(jié)論與討論

土壤是煙葉生產(chǎn)重要的生態(tài)因子之一，適宜的土壤環(huán)境條件是優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的基礎(chǔ)，土壤健康狀況在一定程度上影響著煙株的生長發(fā)育和產(chǎn)量構(gòu)成，決定著烤后煙葉的化學(xué)成分和內(nèi)在質(zhì)量[13-14]。研究表明，綠肥還田能夠改善土壤的理化特性和微生態(tài)環(huán)境，增強土壤保肥供肥能力，促進作物對養(yǎng)分的吸收，從而提高作物的產(chǎn)量。劉國順等[15]研究表明，油菜作為綠肥翻壓后可以有效地降低土壤的容重和pH值，提高土壤有機質(zhì)含量，促進土壤中微生物數(shù)量大量增加。黃平娜等[16]研究也表明，黑麥草和油菜綠肥還田能夠明顯提高土壤有效磷、鉀養(yǎng)分含量，對煙田土壤培肥和烤煙產(chǎn)量、品質(zhì)具有積極作用。佀國涵等[17]研究表明，連年翻壓綠肥能夠提高土壤中細菌、真菌和放線菌的數(shù)量以及土壤微生物量碳的含量，有利于土壤中脲酶、過氧化氫酶和酸性磷酸酶活性的提高。本研究結(jié)果表明，3種蕓薹屬綠肥翻壓均增強了煙株的光合性能，促進了煙株生長發(fā)育，提高了烤后煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值，與馬哲等[18]的研究結(jié)果一致，這可能與蕓薹屬綠肥返田后改善了植煙土壤性能和微生態(tài)環(huán)境有關(guān)。

煙草病害的防治措施主要有選用抗病品種、藥劑防治、輪作等，但這些措施均具有一定的局限性[19]?？共⌒云贩N更新緩慢，加之在生產(chǎn)上大面積連年連片單一種植抗病品種極易導(dǎo)致其抗性喪失；化學(xué)藥劑防治容易導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生抗藥性，造成環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留等問題；輪作是控制煙草病害的有效手段之一，但輪作中存在空閑期、煙田利用率低等問題。研究表明，綠肥可以通過化感作用控制土傳病害。十字花科蕓薹屬植物芥菜與白芥混種作為綠肥與馬鈴薯輪作，馬鈴薯黃萎病發(fā)病率降低25%，產(chǎn)量增加12%[20]。喬世佳等[21]研究表明，十字花科植物對黃瓜枯萎病菌、黃瓜灰霉病菌、黃瓜立枯病菌和水稻稻瘟病菌等4種病原菌具有較好的抑制作用。Larkin等[22]通過培養(yǎng)皿試驗、溫室試驗和田間試驗也發(fā)現(xiàn)，油菜、蘿卜、蕪菁和芥菜對辣椒絲核病菌、馬鈴薯疫霉緋腐病菌、根腐病菌、菌核病菌有較好的抑制作用。本研究結(jié)果也表明，蕓薹屬綠肥翻壓能夠增強煙株對根結(jié)線蟲病和黑脛病的抵抗性，降低發(fā)病率。這可能與蕓薹屬綠肥植物體內(nèi)的硫代葡萄糖苷水解產(chǎn)生異硫氰酸酯類物質(zhì)，從而對煙草土傳病蟲害具有較強的熏蒸和殺生作用有關(guān)[23-24]。

不同綠肥材料通常具有不同的生態(tài)適應(yīng)性，而且不同綠肥材料翻壓后腐解和養(yǎng)分釋放特征也存在一定差異[25]，因此，不同綠肥材料返田對土壤微生態(tài)環(huán)境、土壤肥力及下茬作物的生長狀況產(chǎn)生不同影響。本試驗結(jié)果表明，3種蕓薹屬綠肥材料對烤煙生長和烤后煙葉產(chǎn)量的影響不同，以蕓薹屬油菜綠肥翻壓更有利于促進煙株生長、提升煙葉產(chǎn)量。這可能與油菜綠肥在豫西旱區(qū)具有較強的生態(tài)適應(yīng)性(前期研究表明，油菜綠肥生長狀況優(yōu)于其他蕓薹屬品種)[26]和富含磷、鉀特性有關(guān)[27]。

綜上所述，蕓薹屬綠肥翻壓可以增強烤煙對煙草根結(jié)線蟲病和黑脛病的抗性，促進煙株的生長，提高煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值，3種蕓薹屬綠肥中以油菜綠肥翻壓在豫西煙區(qū)的效果最佳。因此，蕓薹屬綠肥還田對豫西旱區(qū)植煙土壤的保育和烤煙生產(chǎn)具有積極作用，但蕓薹屬綠肥翻壓對烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分及評吸質(zhì)量的影響還有待于進一步研究。

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Effects of DifferentBrassicaGreen Manure on Growth and Yield of Tobacco

LIU Ling1,LI Jiwei1,REN Peng1,ZHAO Shimin2,WANG Hui2,LI Youjun1*

(1.College of Agriculture,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China; 2.Luoyang Tobacco Company,Luoyang 471000,China)

In order to investigate the effects ofBrassicagreen manure on flue-cured tobacco production in western Henan province,we conducted a field experiment with threeBrassicagreen manure(rappini,mustard and rape) applications during idle time of flue-cured tobacco production,and conventional cultivation(no green manure) as the control to study the differences of the growth,disease incidence and yield of flue-cured tobacco.The results showed that threeBrassicagreen manure applications significantly increased plant height and maximum leaf area of tobacco,remarkably enhanced the chlorophyll content,photosynthetic rate,transpiration rate,and stomatal conductance compared with the control.Compared with the control,Brassicagreen manure applications did not significantly affect disease incidence of tobacco mosaic virus,but significantly decreased disease incidence of tobacco root-knot nematode and black shank.The incidence rates of root-knot nematode with rappini,mustard and rape applications decreased by 38.5%,27.5% and 50.5%,respectively,and the incidence rates of black shank reduced by 47.5%,53.5% and 56.4%,respectively.Compared with the control,the applications of rappini,mustard and rape also significantly increased the yield,average price and output value of flue-cured tobacco,the yield increased by 8.7%,15.5% and 24.7% compared with the control,respectively.In general,compared the effects of threeBrassicagreen manure aplications,rape was the best in promoting the growth and yield of flue-cured tobacco.

Brassicaplants; green manure; flue-cured tobacco; photosynthetic characteristics; disease resistance; yield

2017-02-25

國家自然科學(xué)基金項目(31200332)；河南省煙草公司資助項目(HYKJM201307)；洛陽市煙草公司資助項目(201407)；河南科技大學(xué)人才基金項目(09001597)

劉 領(lǐng)(1978-)，男，河南項城人，副教授，博士，主要從事煙草栽培生理生態(tài)研究。E-mail：liulinghenan@126.com

*通訊作者：李友軍(1962-)，男，河南宜陽人，教授，博士，主要從事作物栽培生理研究。E-mail：lyj@mail.haust.edu.cn

S572

A

1004-3268(2017)08-0052-06