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烤烟是我国重要的经济作物[1]。近年来，随着烤烟种植规模扩大和连作年限增加，长期大量的化肥施用，引起肥料效应强但持续时间短，难以供应烟株后期生长，与烟株养分吸收规律不匹配，造成烤烟产质量下降，化肥利用效率低，同时还存在较高的环境污染风险[2-5]。作为一种叶用经济作物，烤烟烟叶产量和品质受施肥措施的影响最大，肥料类型、施肥量及施肥时间能显著影响烤烟田间生物性状、经济化学性状和初烤后烟叶感官特征等[6]。张翔等[7]对河南烤烟施肥研究的结果表明，烤烟生产上氮、磷、钾利用率仅分别为30%～40%、 10%～25%、40%～50%，施肥措施和方法不当是导致化肥利用效率低、烟叶品质低的主要原因[6-9]。李静等[10]、马国雄[11]在烤烟肥料平衡和运筹管理研究中提出，烤烟产量等经济性状随肥料用量先升高后降低，增施氮、磷、钾肥类型不同，烤烟各项化学品质呈现不同的变化趋势。由此可见，烤烟生产中肥料高投入并不一定高产出或高效益，而平衡烤烟施肥水平与烤烟产出效益是实现烤烟合理施肥、优质特色烟叶生产的保障。前人关于施肥调查和肥料养分投入的研究较多，但主要集中于粮食和果蔬作物[12-15]，而从肥料养分投入产出角度对烤烟进行深入分析鲜有报道。攀枝花作为四川主要植烟区，具备优越的自然条件，是全国典型烟叶生产基地。本文以攀枝花烟区为研究对象，调查分析攀枝花不同烟区烤烟施肥状况，分析烤烟种植中单位肥料养分投入及产出效益，深入剖析土壤类型、田块类型、前茬作物等对烤烟肥料养分投入及产出效益的影响，并提出烤烟生产中的施肥管理建议，以期为烟叶生产可持续发展提供科学依据和实践指导。
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1 材料与方法
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1.1 研究区概况
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攀枝花地处四川西南部，川滇中部高原，境内阳光充足，气候温暖，雨量充沛，且多为昼晴夜雨，无霜期长，地形地貌以中山、低山、丘陵和宽谷河坝为主，平均海拔1156m，但全市海拔高度差达3258m，植烟土壤类型主要为红壤、紫色土，水稻土面积较少。本文在对历年统计资料进行分析基础上，根据烤烟种植历史、管理方式和种植面积等选取攀枝花两县一区（米易县、盐边县和仁和区） 具有代表性的烤烟生产区域（米易县普威镇、新山乡、麻陇彝族乡；盐边县红格镇、红果乡、爱彝族乡；仁和区平地镇、大龙潭彝族乡）开展土壤环境、烤烟施肥、烤烟产质量等方面的调查分析。
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1.2 调查方法与内容
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采用随机抽样方法，每个乡/镇选择3～5个村，每个村选择3～5个农户进行调查，本次调查共涉及176个农户，采用实地调查与面访式调查方法[16]。调查内容包括地块基本情况（土壤类型、田块类型、地块面积等）、施肥情况（肥料类型、肥料养分含量、施肥次数、肥料用量、施肥时间等）以及茬口信息（前茬作物、经济总产量、总产值等）。所调查烤烟品种均为攀枝花烟区具有代表性的云烟85、云烟87。
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1.3 数据统计及分析方法
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采用Excel 2010对调查及试验数据进行处理，包括对异常数据的剔除和有效数据的统计制表分析。化肥养分氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）含量按照化肥包装袋上养分含量计算得出，有机肥的氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）含量按照参考文献[17]测定。肥料养分投入量计算公式为：化肥氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）量（kg）=化肥氮 （N）、磷（P2O5）、钾（K2O）质量分数 × 化肥质量；有机肥氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）含量 （kg）=有机肥氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）质量分数 × 有机肥质量；肥料总氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）=化肥氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O） 含量 + 有机肥氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）含量。根据变异系数确定变异程度[18]。
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2 结果与分析
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2.1 攀枝花烟区烤烟肥料投入量
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从表1可以看出，攀枝花烟区烤烟化肥平均投入量基追比接近1∶1，基肥化肥投入变异程度略高。盐边县基肥和追肥中化肥投入量均高于米易县，仁和区最低。有机肥投入量在6000kg/hm2 左右，仁和区投入量变化幅度小，投入量高；米易县有施用有机肥的习惯，但投入水平略低。整个烟区基肥有机肥投入量属于中等变异程度。
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2.2 攀枝花烟区烤烟肥料N、P2O5、K2O养分投入
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从表2可以看出，攀枝花烟区肥料养分总投入量差异较小，各区县肥料养分N、K2O投入量表现为盐边县> 米易县> 仁和区，P2O5 投入量为米易县> 盐边县> 仁和区。化肥养分总投入量表现为盐边县> 米易县> 仁和区，有机肥养分总投入量为米易县> 仁和区> 盐边县。全市化肥养分总投入量占肥料总投入量的87%左右，化肥N、 P2O5、K2O投入量分别是有机肥的2.85、12.13、 9.06倍。
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从肥料养分N、P2O5、K2O投入比例来看 （ 表3），攀枝花烟区烤烟肥料N∶P2O5∶K2O为1∶1.34∶2.83，化肥养分N、P2O5、K2O投入量占比分别达到74.02%、92.38%、90.09%。全市有机肥N∶P2O5∶K2O为1∶0.39∶1.08，化肥P2O5 和K2O投入比例分别为有机肥的4和3倍以上。3个区县化肥P2O5、K2O投入比例均以米易县最高，盐边县最低，但肥料总养分投入比例呈不同变化趋势，这与有机肥养分投入比例差异有关。此外，米易县各种肥料K2O投入比例均为最高，且化肥K2O投入量占比略少，有机肥K2O投入量占比略高。
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2.3 攀枝花烟区烤烟肥料产出效益
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从表4可知，攀枝花烟区烤烟产量平均为2803.60kg/hm2，其中米易县最高2998.50kg/hm2，盐边县最低2623.69kg/hm2。从烤烟产值来看，仅米易县产值超过50000元/hm2，盐边县最低，比全市平均水平低5613.19元/hm2。攀枝花烟区烤烟产量和产值变异系数均以盐边县最高，米易县最低。全市烤烟中上等烟比例均值为71.50%，其中仁和区中上等烟比例较高，达到73.50%，且变异系数最低，盐边县则反之。
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综合肥料养分投入和产出效益来看，攀枝花各植烟区烤烟产量、产值并不随化肥和肥料总投入量增加而增加，但呈现随有机肥总投入量尤其是N投入量增加而增加的趋势。肥料P2O5、K2O投入比例可能显著影响烤烟产出效益，表现出化肥P2O5、K2O投入比例增加可能增加烤烟产量、产值的趋势，但肥料K2O投入比例过高可能限制烤烟中上等烟比例。
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2.4 烤烟养分投入产出影响因素分析
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2.4.1 土壤类型
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攀枝花烟区以紫色土烤烟肥料总投入量最高，达到611.54kg/hm2，水稻土最低，为597.6kg/hm2。其中紫色土肥料N、K2O投入量最高，水稻土最低，肥料P2O5 则以水稻土投入量最高。水稻土烤烟产量（>2900kg/hm2）、产值（>53000元/hm2） 和中上等烟比例（>75%） 明显高于红壤和紫色土。据表5可知，紫色土化肥N、P2O5、K2O投入量最高，但其化肥P2O5 和K2O投入比例较低；水稻土有机肥总投入量最高，且有机肥P2O5 投入量是N的1.56倍，明显高于红壤（1.26）和紫色土 （1.36），故肥料P2O5 投入比例较高；而红壤有机肥和肥料P2O5、K2O投入量和投入比例分别低、高于其他两种土壤类型。综上，紫色土肥料投入量较高但其烤烟产量、产值要低于水稻土，水稻土肥料投入量最低但产出效益最高，而有机肥投入量，尤其是有机肥N投入可能是产生这一状况的重要原因；红壤烤烟产量、产值略高于紫色土但中上等烟比例较低的原因可能与有机肥和肥料P2O5 投入量及投入比例有关。
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2.4.2 田块类型
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不同田块类型烤烟肥料总投入量由高到低依次为坡地605.1kg/hm2、平坝593.10kg/hm2、塝田591.15kg/hm2 （表6）。以坡地肥料N、K2O投入量最高，平坝田最低，但后者肥料P2O5 投入量最高，肥料N与P2O5 投入比为1∶1.24。从表6可以看出，化肥P2O5、K2O与N的投入比例均为平坝最高（1.03、 3.56倍），坡地最低（1.02、3.45倍）；有机肥和肥料P2O5 投入量、投入比例均为平坝最高，塝田最低；塝田有机肥K2O和肥料K2O投入比例最高，分别达到N投入量的2.13和3.11倍；坡地除了有机肥和肥料P2O5 外其他养分投入量均为最高。不同田块类型烤烟产量、产值和中上等烟比例均表现为平坝> 塝田> 坡地。综合肥料养分投入分析可以看出，坡地烤烟产质量明显低于平坝田的原因可能是化肥养分投入量过高而忽略了P2O5、K2O投入比例，而平坝田产出效益高于其他田块类型可能是化肥P2O5、K2O投入比例以及有机肥投入量较高。
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2.4.3 前茬作物
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不同前茬作物烤烟肥料总投入量以冬小麦最高，分别较豌豆、油菜和胡豆高5.1、14.24、21.89kg/hm2 （表7）。除肥料P2O5 外，不同前茬作物间烤烟肥料养分投入量差值均未超过6kg/hm2，总体差异较小；肥料K2O投入量表现为豌豆和冬小麦前茬投入量高，而油菜和胡豆前茬较低；化肥N、P2O5 投入量以豌豆和油菜前茬较高，冬小麦次之，胡豆最低，而化肥K2O投入量特征与N、P2O5 相似。从养分投入比例来看，肥料P2O5 投入量和投入比例均为冬小麦前茬最高，胡豆最低，而有机肥K2O则表现相反。油菜和豌豆前茬N∶P2O5∶K2O均为1∶1.23∶3.08，其中油菜化肥P2O5、K2O投入比例最低。
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豌豆前茬时烤烟产量和产值较高，分别为2818.59kg/hm2 和52353.82元/hm2，而产量和产值最低分别是胡豆和油菜前茬烤烟。从表7可以看出，豌豆前茬烤烟产量、产值最高，但其烤烟中上等烟比例较低，低于74.00%，而胡豆前茬产量虽低，但中上等烟比例为74.73%，达到最高。通过比较发现，化肥养分总投入量增加可能是豌豆前茬烤烟产量、产值略高但中上等烟比例较低的原因，而胡豆化肥养分投入量最小，其烟叶质量较高。
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3 讨论
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3.1 烤烟肥料养分投入和产出效益
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施肥是优质烟叶生产中除采收时间外最重要的人为因素，烤烟生产中施肥量、肥料种类、施肥时间和方法对烤烟产质量有十分重要的影响，科学、合理的施肥对生产优质适产的烟叶具有重要意义[19-20]。但在资金密集和技术密集的烟叶生产中，实现科学合理的肥料投入与效益产出的最佳平衡十分困难，尤其在不同植烟环境下[6，20]。通过对比不同植烟环境下烤烟施肥和产出效益的研究发现，不同地区达到最佳产出效益的推荐施肥模式差异较大[21-22]。在本研究中，攀枝花3个县区中盐边县肥料总投入量高于米易县，但盐边县烤烟产质量远低于米易县；仁和区烤烟中上等烟比例略高于米易县，但其产量、产值也远小于米易县。而产生上述情况的重要原因便是肥料的不合理投入。张福锁等[5]表示高产出不是高投入的理由，高投入也不是高产出的必备条件；肥料的大量投入不一定增加烤烟产量、产值，甚至导致产量、产值下降，并且严重影响烤烟品质[23-24]。而适宜的氮磷钾投入比例在土壤中表现出协同促进作用，而过量或高比例养分投入可能产生元素间的拮抗作用[25-27]；代晓燕等[28]通过不同钾肥投入试验表明高钾肥投入对提高烟叶产量、产值非常有利，但烤烟中上等烟比例随K2O投入水平增加而降低；这与本研究中米易县肥料养分投入产出状况一致，其各种肥料K2O投入比例和烤烟产量、产值显著较高，但中上等烟比例未随之增加。合理地施用有机肥不仅可以直接提升土壤肥力，有机肥和无机肥配合施用可以提高无机肥利用率和利用效率[3，29]。在本研究中，各植烟区县有机N占总施N量的26%左右；这与唐莉娜等[29]研究结论相似，当有机N施肥比例占总施N量的25%时，烤烟各方面性状表现较优，烟叶产质量均有所上升； 但通过攀枝花烤烟施肥调查发现（表3），3个区县有机肥投入量变异系数达45.62%～53.69%，相较而言，化肥投入量变异系数为6.28%～17.37%，由此可推断对有机肥施用的随意性、盲目性可能是导致盐边县烤烟产量、产值、中上等烟比例整体幅度和平均值较低的原因之一。
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3.2 烤烟肥料养分投入产出影响因素
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不同土壤类型养分供应规律不同，对烤烟产质量尤其是品质影响不同[30-31]。在本研究中，水稻土烟叶产量、产值及中上等烟比例均优于红壤和紫色土，但水稻土化肥养分投入量最低。这与马二登等[32]研究结果一致，在同等施肥条件下，水稻土在农艺性状、产量、产值表现较优，并指出水稻土质地偏黏重，速效养分不易流失是主要原因；而陈若星等[31]在不同土壤类型对烤烟生长及品质特征研究中表明，紫色土在烤烟生育期内土壤生物学特征和供肥规律都利于烟叶生长和改善品质，但文中未涉及烟叶产量指标。据张宗锦等[33]对攀枝花6种植烟土壤养分调查显示，攀枝花烟区红壤和水稻土有机质含量较低，N、P2O5 含量均以红壤和紫色土较低，K2O含量则表现为红壤K2O含量低于150mg/kg的样本量超过了50%。在本研究中，肥料总N、 K2O均以紫色土投入量最高，这与攀枝花紫色土养分特征相匹配，但其P2O5、K2O投入比例较低，烤烟产量、产值也较低。究其原因，可能是紫色土多旱地和坡地烟，烤烟长势较水稻田和平坝田弱，农户在植烟中盲目追求烟株长势而增施N肥，忽略化肥P2O5、K2O投入比例提高和有机肥的投入，从而导致烤烟肥料投入量高但产量、产值较低[6]。而红壤烟地由于养分含量本身较低，但在烤烟时施肥投入量不足或投入比例不合理，加上红壤分布地形涉及平坝、坡地和塝田，从而导致红壤烤烟平均产量、产值较低。
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据报道，山坡地相比平坝而言保水保肥能力差、耕层浅、有机质含量低[34]；而塝田由于地势较高，灌溉条件差，不利于烟叶生产。李明海等[35] 研究也表明山坡地烤烟产量较山间平地低30%左右。本研究中平坝田烟叶产量、产值以及中上等烟比例均优于塝田和坡地，而平坝田肥料N、K2O投入量最低，坡地最高，但坡地有机肥投入量均偏低。同时攀枝花坡地、塝田主要为紫色土和红壤，平坝田以水稻土较多，红壤次之[36]；这也是坡地和塝田肥料投入高产出效益低的原因之一。综上所述，土壤类型和田块类型对烤烟产量、产值交互影响，而针对上述问题，攀枝花烤烟生产时也应考虑，以紫色土为主的坡地和塝田烟应在控制N素投入基础上提高P2O5、K2O的投入比例，同时增加有机肥投入，达到紫色土土层厚度的提高和土壤肥力的长效提升[37]。对植烟红壤来说，坡地和平坝田红壤都应控制化肥投入并减小化肥P2O5 的投入比例，增加有机肥尤其是有机肥P2O5 的投入，将有机肥P2O5 作为红壤烤烟P2O5 供应的重要来源，在维持P2O5 养分供应同时降低土壤P2O5 浓度，以期减少坡地P2O5 的流失和平坝田P2O5 的固定[38]。对平坝田水稻土而言，虽然肥料养分投入相对较少，但化肥投入量仍然较高，应在维持甚至提高当前产量、产值水平前提下尽量减少肥料尤其是化肥投入，提高肥料利用率，避免肥料浪费或长期积累影响烟叶质量。
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有研究表明[39-40]，适宜的前茬作物对提升烟叶产质量具有重要影响，不同前作的施肥状况、根系分泌物及残留物会影响茬口土壤质量，进而影响烤烟生产。本研究中调查了冬小麦、胡豆、油菜和豌豆4种前作，4种前作烤烟产量为豌豆> 油菜> 冬小麦> 胡豆，烤烟产值为豌豆> 胡豆> 冬小麦> 油菜。这与李江舟等[41]研究结论有差异，其在研究中发现油菜前茬烤烟产量最高，其次是小麦和豌豆，产值状况为小麦> 豌豆> 油菜；彭云等[42]对5种前茬作物烤烟产量、产值研究中发现两个不同生态区油菜和小麦前茬产量、产值对比结果相反。由此可见，不同前茬作物烤烟产量、产值与地区气候、土壤等条件有关，与前作施肥习惯也密切相关。在本研究中，4种前茬烤烟肥料N、P2O5、K2O的投入量均以胡豆最低，油菜第3位；N、P2O5 的投入以冬小麦最高，豌豆次之，K2O投入则相反。研究表明，小麦等是耗地作物，油菜、豆类属于养地作物[43]，室内培养和田间试验也表明，种植十字花科作物（油菜）后土壤比非十字花科作物（小麦）矿化更多无机N[44]。而攀枝花烟区冬小麦前茬烤烟肥料投入高、产量低的原因可能是冬小麦消耗更多的土壤养分，因此，在小麦前茬时烤烟季肥料投入可小幅增加N、K2O投入比例，相对减小P2O5 投入比例。油菜前茬时烤烟需减少前期N肥施用量，豆科作物考虑其固氮作用，对后茬烤烟生长具有一定促进作用，但要控制N素投入[40，45]。
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4 结论
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攀枝花烟区烤烟肥料氮投入水平为116.74kg/hm2，N、P2O5、K2O投入比为1∶1.34∶2.83，有机肥N、P2O5、K2O投入量约占肥料总投入量的26%、8%、12%，且其投入量变异系数高达45.62%～53.69%，有机肥施用随意性较高。有机肥和肥料投入比例对攀枝花不同植烟县区烤烟产量、产值影响较大，其中以有机肥投入尤其是有机肥N投入以及化肥P2O5、K2O投入比例最为显著； 化肥P2O5、K2O投入比例过高可能增加烤烟产量、产值，但肥料K2O投入比例过高可能影响烤烟中上等烟比例。
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土壤类型和田块类型对烤烟肥料养分投入和产出影响较显著，以水稻土和平坝田肥料养分投入量最少，但产量、产值分别比其他两种土壤和田块类型高1.07～1.08、1.06～1.3倍，不同前茬作物烤烟肥料投入和产出效益差异较小，以胡豆和豌豆前作烤烟产出效益较优。
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总体来看，攀枝花烟区应在控制肥料养分投入总量基础上，降低化肥投入量和投入占比，增施有机肥，重视有机肥对肥料养分投入的协调作用，并重点针对紫色土和红壤坡地，调整化肥P2O5、K2O投入比例；合理调节不同前作模式下烤烟肥料养分投入，推广豆科作物前作的烤烟轮作模式。
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摘要
为明确烤烟生产中合理施肥量，产出优质特色烟叶，以攀枝花烟区为例，基于肥料养分投入与烟叶产质量分析，探究了单位肥料投入与产出效益间的关系，剖析了土壤类型、田块类型、前茬作物等对肥料养分投入及产出效益的影响。结果表明：攀枝花烟区烤烟肥料氮投入水平为 116.74 kg/hm2 ，N、P2O5、K2O 投入比为 1∶1.34∶2.83，有机肥 N、P2O5、K2O 投入量仅占肥料总投入量的 26%、8%、12%，且其投入量变异系数高达 45.62% ～ 53.69%，有机肥随意性较高；化肥 P2O5、K2O 投入比例可能是影响烤烟产出效益的重要因子；水稻土烤烟肥料养分投入少，但产出效益优于红壤和紫色土；坡地烤烟肥料投入高但产出效益低，平坝田烤烟肥料投入水平居于中等但产出效益高；前茬作物对烤烟产质量影响较小，以胡豆和豌豆前作烤烟产出效益较优。综上，攀枝花烟区应在控制肥料养分投入总量基础上，减施化肥增施有机肥，重点针对红壤、紫色土区域坡地，调整化肥 P2O5、K2O 养分投入比例，前作豆科作物等途径提高烤烟肥料养分投入产出效益。
Abstract
To clarify the rational fertilization in the production of flue-cured tobacco and produce high-quality characteristic tobacco leave，the Panzhihua tobacco growing area as an example and analyzed the relationship between unit fertilizer inputs and output benefits based on fertilizer nutrient inputs and tobacco leaf outputs，and the effects of soil types，field types，and preceding crops on the fertilizer inputs and output benefits were analyzed. The results showed that the fertilizer N input for flue-cured tobacco in Panzhihua tobacco growing area reached 116.74 kg/hm2 ，and the fertilizer N，P2O5，K2O input ratio was 1∶1.34∶2.83. The input of organic fertilizer N，P2O5 and K2O accounted for about 26%，8%，12% of the total fertilizer input，and the variation coefficient of organic fertilizer input reached 45.62% ～ 53.69%，which indicated that organic fertilizer application had strong randomness. Fertilizers P2O5，K2O input proportion could be an important factor affecting the level of output efficiency of flue-cured tobacco. Soil types and field types had a greater impact on the fertilizer inputs and output benefits for flue-cured tobacco. Paddy soil had fewer fertilizer inputs but had significantly better output benefits than red soil and purple soil. Slope flue-cured tobacco had high fertilizer inputs but low output benefits，and the output efficiency of flue-cured tobacco and fertilizer input level in flat dam fields were in the middle level. The previous crop had little effect on the output value of flue-cured tobacco，and the yields of flue-cured tobacco with favabeans or peas as preceding crop were better. In summary，the Panzhihua tobacco growing area should reduce the application of chemical fertilizers and increase the application of organic fertilizer on the basis of controlling the total fertilizer input，focusing on slope farmland in red soil and purple soil area，adjusting the chemical fertilizer input ratio for P2O5 and K2O，and use legume crops as the preceding crop， to improve the efficiency of fertilizer input and output benefits of flue-cured tobacco.