烤烟是中国最主要的经济作物之一，也是当前中式卷烟的重要原料基础^[1-2]。在特定的生态气候和品种条件下，施肥量和留叶数均是烟株营养调控的基础手段，与烤烟的生长发育、经济性状、品质性状密切相关^[3-6]。施肥量过高，特别是氮肥过量施用会造成中、上部烟叶的烟碱、蛋白质等含氮化合物积累，叶片不易成熟，烟叶外观品质和主要化学成分协调性降低^[7-9]；而施肥不足则会导致种植收益下降，直接影响烟农生产积极性。留叶数是影响烤烟株形发育、烟叶外观质量、化学成分协调性的另一重要因素。随着留叶数降低，叶面积增加，中部叶单叶重、身份、叶面密度、填充值显著增加，含梗率降低，烟碱含量逐渐增加，糖碱比逐渐降低，品质性状趋于劣化^[10-11]。因此，适宜的施肥量、留叶数不仅是优质卷烟原料的关键保障措施，也是烟叶生产供需平衡的基础。

为寻求合理的烤烟施肥量与留叶数，科研人员通过多种途径开展了相关研究。刁朝强等^[12]分别以施肥量、留叶数为变量，田间试验研究发现，随着施氮量由 75 kg·hm^-2 增加至 135 kg·hm^-2，烟叶产量由 2353.5 kg·hm^-2 增加至 2553.0 kg·hm^-2，而产值呈先升高后降低的变化趋势；可采叶片数由每株 22 片降低至 16 片，产值、产量、中部和上部烟叶主要化学成分协调性评价总分均逐渐降低^[11]。赵会纳等^[7]与刘碧荣等^[13]通过正交试验设计的方式研究施氮量与留叶数对烤烟产量和质量的影响，发现高施氮量有利于提高烤烟产量，但不利于提升上部叶感官质量，与烟叶含氮化合物呈正相关关系，而留叶数则与之呈负相关关系。虽然众多研究解析了施肥量、留叶数与烟叶经济性状、品质性状间的关系，但对烤烟株形、烟农净收益以及烟叶化学成分协调性的综合分析研究较少。此外，插值分析法能有效描述自变量与因变量的动态变化，该方法在烟草种植区划领域研究中广泛应用^[14-17]，但在田间试验烤烟群体内的研究鲜有报道。为此，本文采用插值分析的方法，探究施肥量与留叶数对烤烟农艺性状、经济性状、品质性状的影响，旨在探索新的烟叶生产形势下，适于优质烟叶原料供需协同发展的烟叶生产技术，为优化烟叶生产中施肥量与留叶数提供理论借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料及土壤性状

1.1.1 试验地点

试验于 2021 年在贵州省烟草科学研究院安顺市平坝试验基地（海拔 1248.3 m，26°26′2.1″N， 106°14′13.5″E）进行。该地区处于中国喀斯特地貌典型区，属亚热带湿润型季风气候区，年平均日照时数约 1100.0 h，年平均温度 14.8℃，无霜期 310 d，年降水量 1030～1100 mm。

1.1.2 试验材料

供试烤烟品种为云烟 87，由贵州省烟草科学研究院提供。供试肥料原料采用硝酸钾、硫酸钾、尿素、氯化钾、硝酸铵、过磷酸钙、磷酸一铵，均由贵州科泰金福农业发展有限公司提供。供试土壤为黄壤，质地为黏壤土，土壤基本理化性状见表1。

1.2 试验设计

试验采用完全正交设计，设施氮量和留叶数 2 个因子，分别设置 3 个梯度（表2），共 9 个处理。每个处理 3 次重复，共 27 个小区，按照随机区组排列，每个小区种植 4 行，每行种植烤烟 20 株，行距 1.10 m，株距 0.55 m。氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）养分按照 1∶1∶3 进行施用，其中 67% 的氮肥和 70% 的钾肥作基肥，剩余氮肥、钾肥和全部的磷肥均作追肥，在烤烟移栽后 20 d 以窝施的方式施用；在烤烟移栽后 40 d 时清除烟株脚叶 2 片，并于中心化开放 50% 时按照相应留叶数进行打顶。其他农事操作均按照当地优质烟叶生产技术规范进行。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 烤烟农艺性状调查

烤烟打顶后 14 d，选择各小区典型代表烟株 5 株，依据《烟草农艺性状调查测量方法》（YC/T142—2010）^[18]测量株高、茎围、最大叶长度和宽度、倒 3 叶（打顶端向下第 3 片有效叶）长度和宽度，并按照公式（1）计算叶面积。

式中，L 为叶片长度，W 为叶片宽度。

1.3.2 烟叶主要经济性状指标分析

依据《烤烟》（GB 2635—1992）^[19]对各试验小区烤后烟叶进行分级，并计算各小区烟叶主要经济性状。烤烟种植净收益计算以种植大户烟叶生产成本为基础，参照陈紫帅^[20]的方法，每千克初烤烟叶的成本组成如下：购苗费为 0.46 元、机械化作业费用 0.51 元、化学肥料费用 1.68 元、地膜费用 0.36 元、农药费 0.10 元、煤电费 2.32 元、农机维修费 0.35 元、人工费 5.08 元，合计 10.86 元。单位面积烤烟种植净收益按公式（2）计算：

式中，A 为单位面积烟叶产值，Y 为单位面积烟叶产量。

1.3.3 烟叶化学成分及相关计算公式

每个处理选取C₃F、B₂F等级烟叶样品1 kg，去梗后样品用于测定烟碱、还原糖、钾、总氮、总糖和氯的含量^[21-26]，并计算糖碱比（还原糖含量与烟碱含量比值）、氮碱比（总氮含量与烟碱含量比值）和钾氯比（钾含量与氯含量比值），中部烟叶与上部烟叶主要化学成分协调性评价总分均参照 《中国烟草种植区划》^[27]按公式（3）计算，同时计算对应处理的中部叶与上部叶化学成分协调性评价总分平均值与差值。

式中，C_i 为烟叶主要化学成分协调性指标赋值得分，赋值方法参照表3；P_i 为烟叶主要化学成分协调性指标权重，各指标权重参照表4。

1.4 数据处理

采用 Sigmaplot 12.0 中的克里金方法进行插值分析；Excel 2013 和 SAS 9.1 进行数据处理和正交分析，并利用 Duncan’s 法进行差异显著性比较， Image color summarizer 进行等高线区域面积测算。

2 结果与分析

2.1 施肥量与留叶数对烤烟农艺性状与株形的影响

施氮量与留叶数对烤烟成熟期农艺性状的影响如表5 所示。随着施肥量逐渐增加，烤烟的株高、最大叶面积、倒 3 叶面积均有不同程度的增加，当施肥量达到 600 kg·hm^-2 时，烤烟的最大叶面积、倒 3 叶面积分别为 1234.3、959.0 cm²，较其余施氮量处理显著增加；随着留叶数增加，烤烟的最大叶面积由 979.5 cm² 逐渐提高至 1095.8 cm²，倒 3 叶面积则由 955.1 cm² 降低至 686.1 cm²。说明施肥量的提高促进烤烟成熟期农艺性状的提升，增加留叶数，最大叶面积增加，倒 3 叶面积减少。

注：同列数据不同小写字母表示差异达到显著水平（P<0.05）。下同。

在施肥量为 450～600 kg·hm^-2、留叶数为每株 16～20 片范围内，烤烟最大叶面积与倒 3 叶面积的差值分布如图1 所示。当施氮量在 525 kg·hm^-2 时，留叶数低于每株 17 片，最大叶面积小于倒 3 叶面积，株形呈“倒塔形”；当留叶数在每株 17～18 片时，最大叶面积与倒 3 叶面积的差值集中在 100～200 cm²，株形呈“筒形”；当留叶数在每株 18～20 片、施氮量达到 525 kg·hm^-2 时，烤烟最大叶面积与倒 3 叶面积的差值集中在 300～400 cm²，达 25.2% （图1），株形近似“塔形”。因此，施氮量为 525 kg·hm^-2，留叶数低于每株 18 片时，对株形影响较为显著，高于每株 18 片时，对株形影响不显著。与之相比，在更高或更低的施氮水平下，烤烟最大叶面积与倒 3 叶面积的差值会随着留叶数增加而急剧升高，导致烤烟株形向“塔形”发育。

注：左图为最大叶面积与倒 3 叶面积差值在不同施肥量与留叶数水平的插值图；右图为不同最大叶面积与倒 3 叶面积差值水平在插值图中所占的面积比例。

2.2 施肥量与留叶数对烤烟经济性状的影响

随着施肥量的提高，烤烟的产量、产值、中上等烟率和均价逐渐升高，上等烟率则逐渐降低，结果如表6 所示。与施肥量为 450 kg·hm^-2 处理相比，当施肥量达到 600 kg·hm^-2 时，烤烟产量、均价的提高达到显著水平，上等烟率则显著降低，说明提高肥料用量有利于提高烤烟的产量和中上等烟的比例；留叶数对烤烟产量、产值、中上等烟率的改善均有促进作用，与每株 16 片的留叶数水平相比，留叶数为每株 20 片处理的产量、产值分别显著提高 20.8%、18.8%，上等烟率、均价分别降低 7.6%、1.5%。

施肥量与留叶数对烤烟种植净收益的插值分布图以施肥量 525.0 kg·hm^-2、留叶数每株 17 片为中心呈环状分布，如图2 所示。当施肥量在 480～525.0 kg·hm^-2，留叶数不超过 18 片· 株^-1，烤烟的净收益整体稳定在 1.4 万元·hm^-2 以内，且在试验因子梯度范围内的比例达到 37.9%；随着施氮量增加、留叶数减少或施氮量降低、留叶数增加，烤烟种植净收益呈递增趋势，其中净收益为 1.4 万～1.6 万元·hm^-2 占比 35.9%，净收益为 1.6 万～1.8 万元·hm^-2 占比 16.1%，净收益为 1.8 万～2.0 万元·hm^-2 占比 7.1%，净收益大于 2.0 万元·hm^-2 占比 3.0%。综上所述，在高施肥量、低留叶数，或者低施肥量、高留叶数水平下，烤烟种植的净收益较高。

注：左图为烤烟种植净收益在不同施肥量与留叶数水平下的插值图；右图为不同烤烟种植净收益水平在插值图中所占的面积比例。

2.3 施肥量与留叶数对烟叶品质性状的影响

施肥量与留叶数对中部烟叶化学成分协调性的影响如表7 所示。随着施肥量由 450.0 kg·hm^-2 增加至 600.0 kg·hm^-2，烟叶中的还原糖含量逐渐降低，总氮、糖碱比、氮碱比、钾氯比的变化趋势不明显，而烟碱、总钾以及协调性评价得分随着施肥量增加呈先降低后升高的变化趋势，当施肥量达到 600.0 kg·hm^-2 时，中部烟叶化学成分协调性评价总分最高，达 80.47 分；留叶数在每株 16～20 片范围内，中部烟叶的烟碱、总钾、糖碱比无显著影响，但随着留叶数的增加，还原糖、钾氯比逐渐降低，氮碱比逐渐升高，当留叶数为每株 20 片时，中部叶化学成分协调性评价总分显著高于其他两个水平处理，总分为 80.91 分。适宜地提高烤烟施氮量、增加留叶数有利于提升中部叶化学成分的协调性。

施肥量对烤烟上部叶化学成分的影响较留叶数更为显著，结果如表8 所示。随着施肥量的增加，上部叶总氮和总钾含量、氮碱比、钾氯比以及协调性评价总分均呈现显著的上升趋势，与 450.0 kg·hm^-2 施肥量处理相比，600.0 kg·hm^-2 施肥量处理的上部烟叶协调性评价得分显著提高 4.78分；留叶数则对上部叶的烟碱、总氮、总钾含量以及糖碱比、氮碱比和协调性评价总分无显著影响。综上所述，在试验因子所设水平范围内，烤烟上部叶化学成分协调性对施肥量较留叶数更为敏感，适宜的施肥量是提升上部烟叶品质的关键手段之一。

以施肥量、留叶数为自变量，以相应处理的烤烟中部叶、上部叶主要化学成分协调性评价总分平均值为因变量，进行插值分析和占比计算，结果如图3 所示。当施肥量超过 525.0 kg·hm^-2、留叶数大于每株 18 片时，中、上部烟叶主要化学成分协调性评价得分平均值随施氮量、留叶数逐渐增加 （图3 左），说明提高烤烟施肥量、增加留叶数有利于提高烤烟整株烟叶主要化学成分的协调性；在试验因子梯度范围内，中部叶、上部叶主要化学成分协调性评价总分平均值范围在 78～80 分的占比为 64.6%，主要分布在各施肥量水平中，留叶数低于每株 18 片的水平区域，中、上部烟叶主要化学成分协调性评价总分平均值大于 80 分的集中在高施肥量、多留叶数的水平区域，占比 11.1%。综上所述，提高施肥量并增加留叶数有利于改善中部、上部烟叶的整体品质。

注：左图为中、上部烟叶主要化学成分协调性评价总分平均值在不同施肥量与留叶数水平的插值图；右图为不同中、上部烟叶主要化学成分协调性评价总分平均值水平在插值图中所占的面积比例。

施肥量、留叶数对烤烟中部、上部烟叶主要化学成分协调性评价总分差值的影响如图4 所示。在试验因子所设水平范围内，中部、上部烟叶主要化学成分协调性评价总分差值呈环状分布，随着施肥量的增加，留叶数的降低，差值由 4.0 分以下增加至 8.0 分以上，中部叶和上部叶间的主要化学成分协调性差距加大，其中，差值达 8.0 分以上的占比 20.5%；当施肥量和留叶数均处于较高或较低水平时，差值相对较小，差值在 2.0～4.0 分的占比为 19.4%，小于 2.0 分的占比为 7.3%。

注：左图为中、上部烟叶主要化学成分协调性评价总分差值在不同施肥量与留叶数水平的插值图；右图为不同中、上部烟叶主要化学成分协调性评价总分差值水平在插值图中所占的面积比例。

3 讨论

烤烟的农艺性状、经济性状、品质性状与施肥和打顶留叶关系密切，两者均是对烟株养分调控的关键途径。本研究采用克里金插值方法，将施肥量与打顶留叶数作为自变量进行分析，与以地理坐标作为自变量插值分析评价烟草种植适宜性评价的用途不同^[28-29]；从研究结果来看，留叶数或施肥量增加均会使烤烟成熟期株形由“桶形”趋向“塔形”，与黄敏^[30]对云烟 99 的研究结果相似，且留叶数较施肥量对成熟期株形影响更大，即留叶数是烤烟成熟期株型的关键影响因素。

从种植净收益分析，高净收益区域集中于“多施肥少留叶”或“少施肥多留叶”两种生产模式，插值预测的“多施肥少留叶”模式增加净收益是因为留叶数减少降低了采收、调制等成本，“少施肥多留叶”模式增加净收益是因为减少了肥料投入并增加烟叶产值。虽然两种生产模式均能够促进烟农种植的积极性，但是在实际的烟叶生产中，由于劳动资源的匮乏和多年种植习惯，“多施肥少留叶”的种植模式更常见，该模式下，中、上部烟叶化学成分协调性评价总分范围为 78.0～80.0 分，两者总分插值达到 8 分以上，即中、上部烟叶品质差异显著，整体协调性偏低。与之相比，“多施肥多留叶”的种植模式更有利于提升中、上部烟叶的整体化学成分评价总分水平，且两者间的差距较小，即中、上部烟叶品质趋于一致，该种植模式烤烟种植净收益在 1.4 万～1.6 万元·hm^-2 的范围内，能够保障烟农的种植利益。因此，在烟叶生产过程中，生产模式的选择应兼顾工业企业对原料的需求以及烟农利益。

4 结论

通过采用差值法分析施肥量和留叶数对烤烟的农艺、经济、品质性状以及株形的影响规律，认为与施肥量相比，烤烟株形发育状态对留叶数更为敏感，适度地提高养分供给强度，并增加留叶数，能提高烟叶品质，且有较高的种植净收益。

参考文献