摘要 氯是調(diào)控?zé)煵萆砉δ艿闹匾?。在豫中產(chǎn)區(qū)自然地理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)共同影響下，豫中烤煙氯離子含量相對較高，影響烤后煙葉燃燒性，已經(jīng)對豫中濃香型煙葉的工業(yè)可利用性產(chǎn)生影響。雖然豫中產(chǎn)區(qū)通過嚴(yán)格限制含氯肥料輸入、煙田布局優(yōu)化等手段對煙葉氯離子含量進(jìn)行針對性調(diào)控，但是煙葉氯離子含量控制效果仍不容樂觀。從大農(nóng)業(yè)系統(tǒng)出發(fā)，以豫中烤煙氯離子調(diào)控為目標(biāo)，通過對已有烤煙氯離子調(diào)控試驗和相關(guān)理論進(jìn)行總結(jié)歸納整理，討論不同控氯方案的可行性和控氯效果，提出具有推廣價值的豫中產(chǎn)區(qū)氯離子調(diào)控方案。

關(guān)鍵詞 土壤化學(xué)；氯離子；大農(nóng)業(yè)；區(qū)域評價；反饋調(diào)控；烤煙質(zhì)量

中圖分類號 S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）22-0008-12

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.22.002

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research on Regulation of Flue-Cured Tobacco Chloride Ion Concentration in Central Henan Area as a Part of Large Agricultural System

YU Xue-yang1，ZUO Wei-biao2，LI Yi-qiang1 et al （1.Tobacco Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences，Qingdao，Shandong 266101;2.Huahuan International Tobacco Co.，Ltd.，Chuzhou，Anhui 233121）

Abstract Chlorine is an important element to regulate the physiological function of tobacco.Under the influence of natural geography and agricultural production in central Henan Province，the chloride ion content of flue-cured tobacco is relatively high，which affects its combustibility，and has affected the industrial availability of enriched flavour flue-cured tobacco in the middle of Henan.Although the central Henan Province have carried out targeted regulation and control on the chloride content of tobacco leaves by strictly restricting the input of chlorine containing fertilizers and optimizing the location of tobacco fields，the effect of controlling the chloride content of tobacco leaves is still not optimistic.Based on the large agricultural system，this paper aims on the chloride regulation of flue-cured tobacco in central Henan Province.By summarizing the existing chloride ion regulation experiments and relevant theories of flue-cured tobacco，the feasibility and effect of different chloride control schemes were discussed，which helps to put forward the chloride ion regulation scheme with popularization value in the central area of Henan Province.

Key words Soil chemistry;Chloride ions;Large agriculture;Regional evaluation;Feedback regulation;Flue-cured tobacco quality

基金項目 上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司科技項目（202131000040790）；山東省自然科學(xué)基金青年項目（ZR2021QC231）。

作者簡介 余雪洋（1989—），男，浙江余姚人，助理研究員，博士，從事土壤改良工作。*通信作者，經(jīng)濟(jì)師，從事煙葉原料研究。

收稿日期 2023-12-07

氯是所有植物生長必不可少的元素，氯離子是細(xì)胞保持細(xì)胞滲透壓的重要離子，此外，氯離子能夠在葉綠體中作為氧化劑參與水的光解，也能夠作為光合作用輔酶成分參與二氧化碳的固定^［1-2］。但是在煙葉生產(chǎn)中，過高的煙葉氯離子含量導(dǎo)致葉片厚而脆，無彈性，燃燒性下降、灰呈黑色，香氣減少，品質(zhì)變劣，影響工業(yè)可利用性^［3］。煙葉中氯離子含量在0.3%～0.8%范圍內(nèi)較為適宜，然而，河南產(chǎn)區(qū)煙葉氯離子平均含量為1.02%，為全國煙區(qū)之最，而豫中是烤煙氯離子含量矛盾最為突出的一個產(chǎn)區(qū)，一些工業(yè)公司給河南煙葉氯離子含量標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)提高到1.0%^［4］。盡管如此，氯離子含量超標(biāo)的情況仍時有發(fā)生。

一直以來，許多高校和科研機(jī)構(gòu)致力于研究烤煙生產(chǎn)中氯離子的調(diào)控技術(shù)。對于氯離子在煙草中的遷移轉(zhuǎn)化過程及其生理功能有了詳盡的認(rèn)識，進(jìn)行了一系列田間控氯試驗，取得了一定的效果。其中，有對豫中產(chǎn)區(qū)土壤、灌溉水氯離子含量的區(qū)域調(diào)查^［5-6］，有將煙葉氯離子含量與氣候、地形等地理特征相聯(lián)系的分析^［7］，有土壤、灌溉水氯離子含量影響煙葉氯含量的定量盆栽試驗^［8］，有利用不同耕作栽培技術(shù)控制煙葉氯離子含量的田間研究^［9-12］，也有對土壤進(jìn)行針對性改良的控氯研究^［13-14］。這些研究為氯離子的調(diào)控提供了科學(xué)依據(jù)和控氯技術(shù)引導(dǎo)。目前，豫中產(chǎn)區(qū)積極進(jìn)行煙田優(yōu)化調(diào)整，煙田分布逐漸向土壤和灌溉水含量合適的地區(qū)傾斜，也通過專用肥料嚴(yán)控植煙季氯離子的輸入，這些措施雖然具有一定成效，但是豫中產(chǎn)區(qū)煙葉氯離子含量情況依舊不容樂觀。

烤煙種植中，大田期氯離子的吸收和累積是一個同時與土壤、肥力、灌溉、氣候、作物相關(guān)的長期作用結(jié)果。氯元素在植物體內(nèi)不同器官內(nèi)具有顯著差異，由高到低分別為葉、莖、根^［15-16］，烤煙在不同時期吸收氯離子量從高到低分別是旺長期、成熟期和還田期^［17-19］。這些規(guī)律都與煙草生長發(fā)育過程和氯離子的生理功能相對應(yīng)。在同樣的土壤條件下，旺長期煙草生物量、需水量均迅速增高，造成氯離子的大量累積，成熟期煙草生長速率逐漸降低，但是經(jīng)過旺長期，生物量基數(shù)較大，蒸騰作用顯著，因此對水分的需求也大于還田期，造成相對較多的氯離子累積^［20-22］。土壤是氯離子的載體，土壤水的運(yùn)動造成土壤氯離子含量的時空差異性，在烤煙生長大田期，灌溉、降水的因素導(dǎo)致的氯離子垂向淋溶是土壤中氯離子遷移的主要方向^［23-24］。土壤質(zhì)地影響氯離子隨水遷移效率，同樣條件下，煙草在沙壤土中的累積量較黏壤土中低。煙草的生長也是一個動態(tài)過程，隨著生物量的提升，根區(qū)范圍的擴(kuò)大，煙草對根區(qū)土壤孔隙水中氯離子的吸收能力也在不斷升高^［8］。因此，在土壤和灌溉水氯離子背景含量較高的條件下，對煙葉氯離子含量進(jìn)行針對性調(diào)控的難度巨大，投入成效比不佳，尋求低成本且有效的控氯技術(shù)方法就成為豫中產(chǎn)區(qū)煙葉氯離子調(diào)控的當(dāng)務(wù)之急。

在大農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，不同的輪作制度、灌溉方法和策略、耕作方式方法、土壤肥力管理等與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的實(shí)踐活動，對作物的產(chǎn)量、質(zhì)量具有很大程度的影響。將煙草種植放到整個大農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中進(jìn)行考慮，可以避免煙葉氯離子含量當(dāng)季調(diào)控的局限性，通過大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的綜合調(diào)控，針對性改良高氯煙田，既能避免高昂的成本，又能提升煙葉控氯效果，是豫中產(chǎn)區(qū)煙葉氯離子調(diào)控的有效出路?；诖?，該研究整合分析烤煙氯離子調(diào)控的相關(guān)研究結(jié)果，從大農(nóng)業(yè)的角度梳理豫中氯離子含量居高不下的地理原因和人為因素，從源匯角度分析農(nóng)田氯離子遷移轉(zhuǎn)化過程，對已有的控氯方法措施進(jìn)行評價，在合理的成本控制下篩選控氯成效較好的技術(shù)方法。

1 豫中產(chǎn)區(qū)環(huán)境氯離子概況與煙葉氯離子之間的相關(guān)性

1.1 豫中產(chǎn)區(qū)土壤氯離子含量

倫錦等^［25］對豫中13個植煙縣區(qū)117個樣本的調(diào)查結(jié)果顯示，整體土壤氯離子含量為34.2（7.1～84.8）mg/kg。毛家偉等^［26］在2007年10月對豫中5個植煙大縣374個土壤樣品的分析結(jié)果顯示，整個豫中產(chǎn)區(qū)土壤水溶性氯離子含量為19.0 mg/kg。何景福等^［27］在河南12個產(chǎn)煙市423個土壤調(diào)查樣點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)，豫中產(chǎn)區(qū)91個樣本土壤氯含量平均值為33.1 mg/kg。張翔等^［28］在2007年10月對河南省12個植煙市農(nóng)田土壤調(diào)查的1 145個樣品中，得到土壤氯離子平均含量約為21.3 mg/kg。米金華^［29］2002—2003年在河南“四山五區(qū)”520個土壤樣品分析結(jié)果顯示，平均土壤氯離子含量22.17 mg/kg。范藝寬等^［30］在2001年10月對河南省2 116個土壤樣品分析結(jié)果顯示，土壤氯離子含量平均值為30.13 mg/kg，其中豫中煙區(qū)土壤平均含量為28.24（7.06～156.12）mg/kg。

雖然從均值上看，豫中煙區(qū)氯離子含量多數(shù)符合或略高于植煙土壤適宜氯離子含量30 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)，但是，土壤氯離子含量變異程度高，變異系數(shù)通常大于40%，說明土壤氯離子含量的空間差異大。土壤氯離子含量隨作物種植過程不斷發(fā)生變化，一般來說，農(nóng)田土壤氯離子含量在整個生長季逐漸降低^［24］，也就是說，在生長季末期表層土壤氯離子含量相對較低。而上述研究中，有采樣時間的研究中，土壤采樣多數(shù)是在10月作物收獲后進(jìn)行的表層取樣，有可能低估了土壤整體的氯離子含量。

1.2 豫中產(chǎn)區(qū)灌溉水氯離子含量

對豫中產(chǎn)區(qū)灌溉水氯離子含量的研究相對較少，范藝寬等^［30］在2001年10月對河南省768個水樣的檢測中發(fā)現(xiàn)，河南省灌溉水氯離子濃度為31.98（1.97～390.81）mg/kg，而豫中產(chǎn)區(qū)灌溉水氯離子濃度平均為35.87（5.10～254.45）mg/kg，全省和豫中產(chǎn)區(qū)的變異系數(shù)分別達(dá)到了103.3%和87.3%，說明灌溉水氯離子含量的空間分布相對土壤來說更加不均。武小凈等^［5］發(fā)現(xiàn)，黃淮煙區(qū)灌溉水氯離子超標(biāo)情況為全國煙區(qū)之最，河南河渠灌溉水氯離子濃度平均為41.79（1.56～239.69）mg/kg，變異系數(shù)146.5%，低于30 mg/L灌溉水樣品僅占總樣品的46.2%。河南煙區(qū)部分灌溉水超過中國煙草總公司30 mg/L的氯離子含量適宜標(biāo)準(zhǔn)，而張翔等^［19］的研究表明，河南省地下水的氯離子含量較地表水普遍偏高，因此河南省地下水氯離子含量情況不容樂觀。

與土壤氯相似，灌溉水中氯離子含量也是處于動態(tài)變化的過程，這與不同地區(qū)地下水來源和補(bǔ)給情況有直接的關(guān)系，而這方面的文獻(xiàn)資料相對較少。不同研究調(diào)查取樣的樣本數(shù)量也有所差異，但是從總體來看，豫中產(chǎn)區(qū)乃至河南省的灌溉水氯離子含量在全國偏高。

1.3 豫中產(chǎn)區(qū)煙葉氯含量與土壤氯、灌溉水氯含量的相關(guān)性

煙葉中氯離子含量的適宜范圍為0.3%～0.8%，煙葉中氯離子含量與土壤、灌溉水氯離子含量理論上呈正相關(guān)。倫錦等^［25］研究表明，土壤中氯離子含量與煙葉中氯離子含量呈線性正相關(guān)，擬合曲線的R2達(dá)到了0.95，線性擬合度極好。劉巧真等^［31］進(jìn)行了一項田間試驗，對比高土壤水溶性氯（25.00 mg/kg）和低土壤水溶性氯（8.52 mg/kg）在灌溉用水氯離子含量相似的生產(chǎn)條件下（高10.36 mg/kg，低9.86 mg/kg）煙葉氯含量，結(jié)果顯示，高氯和低氯農(nóng)田煙葉中氯離子含量分別為0.773%和0.358%。

但是，并非所有的研究都有一致的結(jié)論，何景福等^［27］的研究表明，煙葉中氯離子含量與土壤中氯離子含量并無顯著線性相關(guān)性。一些定量研究試驗也得到了相似的結(jié)論，張翔等^［19］進(jìn)行的盆栽試驗中，對比不同組合處理條件下（土壤氯55 mg/kg、灌水氯70.3 mg/kg、肥料氯78.5 mg/kg）不同部位煙葉氯離子含量，探究氯離子在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移和轉(zhuǎn)化，結(jié)果表明，利用無氯水灌溉生產(chǎn)的煙葉，氯離子含量顯著低于高氯地下水灌溉條件下的煙葉，灌溉用水的差異能夠掩蓋施肥導(dǎo)致的土壤氯離子含量差異。

對多個相關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)（表1、2），結(jié)合2021年底在襄城縣進(jìn)行的灌溉水和對應(yīng)煙田出產(chǎn)煙葉氯離子含量的調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)煙葉氯離子含量與灌溉水的氯離子濃度呈線性正相關(guān)趨勢，但是相關(guān)系數(shù)較低（R2=0.465）（圖1）。這意味著雖然土壤和灌溉水中的氯離子濃度在煙葉氯離子含量的積累中起主導(dǎo)作用，但是，灌溉強(qiáng)度、耕作和栽培方式等多種因素能夠在較大程度上影響煙葉氯離子含量。

2 氯離子在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的源匯分析

2.1 氯離子的來源

含氯肥料施用是農(nóng)田中氯離子的一個主要來源，氯化鉀是一種極具性價比的常用鉀肥，氯含量占總質(zhì)量的47.6%，氯化銨可以作為氮肥使用，其中氯占總質(zhì)量的67.6%，二者均為復(fù)合肥中常見原料。一般小麥種植過程中三元復(fù)合肥用量為450～750 kg/hm2，如果復(fù)合肥氯離子含量在15%～30%，那么每季小麥種植能夠使耕層（20 cm深，容重1.3 g/cm3）土壤氯離子含量增加約25.9～86.5 mg/kg，對土壤氯離子含量具有可觀的提升。

降水中的氯可以忽略不計^［5］。有機(jī)肥中的氯元素含量差異顯著，相關(guān)研究表明，有機(jī)肥含氯量在0.1%～4.0%，與有機(jī)肥本身的原料直接相關(guān)，糞肥、廄肥的氯含量相對較高，而一般植物來源的餅肥含氯量相對較低^［34-35］。我國化肥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 15063—2020）規(guī)定，氯離子含量在3%以下的，就可以不標(biāo)注氯離子含量，因此，化肥中可能有一定的氯離子存在。如果按照施用化肥900 kg/hm2計算，化肥中的氯離子含量每上升1%，折合20 cm深耕層土壤（按容重1.3 g/cm3計算），氯離子含量上升3.5 mg/kg。如果有機(jī)肥中氯離子含量為1%，按照1 500 kg/hm2計算，20 cm深耕層土壤上升5.8 mg/kg。可見控制肥料中氯離子含量對于土壤氯離子調(diào)控具有重要的意義。

灌溉水是農(nóng)田中氯離子的另一個主要來源，大田條件下，煙葉一生的總需水量約為400～600 mm，受產(chǎn)量水平、栽培方式、降雨量、灌水方式等多種因素的影響，如在地膜覆蓋和其他旱作栽培條件下，由于有效減少了土壤水分的無效損失，提高了土壤水分的生產(chǎn)率，煙葉需水量可降至400 mm。豫中產(chǎn)區(qū)一般在還苗期采用覆膜栽培方式，能夠有效提供煙草生長所需熱量，減少水分蒸發(fā)，還苗期灌水量能夠降低到45 m3/hm2以下。灌溉水帶入農(nóng)田中的氯離子量與灌溉水本身氯離子濃度、灌溉方式和灌溉量直接相關(guān)。

2.2 氯離子在土壤中的遷移

受降水和灌溉的影響，生長季中一般農(nóng)田土壤氯離子呈現(xiàn)強(qiáng)烈的淋溶過程。王東旭等^［23］的研究表明，不同質(zhì)地的土壤在煙草種植大田期均有氯離子的淋溶現(xiàn)象，氯離子在40～60 cm土壤深度聚集，與孫慧敏^［24］的研究結(jié)果一致。這就意味著，強(qiáng)降水過程對土壤氯離子的淋溶具有更大的作用，而低強(qiáng)度降水過程由于濕潤鋒深度較小，對土壤氯離子淋溶作用有限。同理，灌溉強(qiáng)度也會對土壤氯離子淋溶造成影響，相對于溝灌和噴灌，滴灌對于土壤氯離子淋溶作用較弱。然而，在灌溉水氯離子含量較高的前提下，溝灌和噴灌會將額外的氯離子帶入農(nóng)田。因此，需要對不同氯離子濃度水灌溉效果進(jìn)行估算和分析。

假設(shè)一般煙田為壤土，容重1.3 g/cm3，孔隙率為52%，土壤比重2.72，田間持水量為土壤重量的20%。在這種條件下，灌水之后土壤達(dá)到飽和，假設(shè)原始土壤中有50%的氯離子留存，那么灌水后土壤氯離子含量與灌水前土壤氯離子的含量如下所示（圖2）。

在上述條件下，如果土壤中不含任何氯離子，那么將一定濃度的灌溉水加入土壤達(dá)到田間持水量，則其轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.26，即氯離子濃度100 mg/L的灌溉水加入無氯土壤達(dá)到田間含水量，得到的土壤氯離子含量為26 mg/kg。這說明，高氯離子灌溉水灌后有可能會增加土壤離子含量。但利用氯離子濃度不高的灌溉水，將表層土壤氯離子淋溶到深層從而創(chuàng)造低氯根區(qū)具有理論基礎(chǔ)。因此實(shí)際生產(chǎn)中，大量灌水淋溶洗脫土壤氯離子仍需根據(jù)當(dāng)?shù)毓喔人入x子含量情況進(jìn)行分析。此外，在土壤鹽漬化的條件下，土壤表層毛管孔隙發(fā)達(dá)，土壤懸著水在土壤蒸發(fā)的驅(qū)動下向上遷移，將土壤水中的鹽分富集在土壤表面，該過程也會造成氯離子的富集。

2.3 氯離子的吸收

由于氯離子主要溶解在土壤水中再被植物吸收，因此作物吸收氯離子的速率與其生理特征具有密切聯(lián)系，大田期煙草根區(qū)范圍在三維空間中不斷拓展，隨著作物生物量的提高，蒸騰能力不斷強(qiáng)化，作物對土壤水的吸收能力也在不斷提升，這與作物吸收氯離子的規(guī)律一致^［31］。劉巧真等^［31］研究表明，旺長期煙葉中累積的氯離子量是整個生育期內(nèi)總累積量的50%～70%，土壤氯離子含量越高，旺長期累積量占總累積量的比例越大。

不同部位煙葉的氯離子含量也有差異，但是并沒有一致的分布規(guī)律。有的研究結(jié)果顯示，上部葉氯離子含量高于中部和下部，也有的研究結(jié)果顯示沒有顯著區(qū)別^［15］。推測可能與氯離子的空間分布隨季節(jié)性淋溶規(guī)律所導(dǎo)致。例如，深耕模式下，土壤氯淋溶作用強(qiáng)，氯離子集中分布在土壤下層，上部煙葉生長過程吸收的下層土壤水中氯離子含量較高，因此上部葉中氯離子含量高于其他部位^［34］；王東旭等^［23］的研究表明，在施用含氯肥料、農(nóng)田表層始終保持較高氯離子含量的條件下，煙葉氯離子含量由下到上不斷降低，此時氯離子在葉片中的累積占主導(dǎo)作用。而在另一項成熟期滴灌定額對煙葉氯離子含量影響的試驗中，全生育期和成熟期提高灌溉定額對于中部葉氯離子含量具有顯著降低作用，從1.01%下降到0.65%^［35］。因此，靈活利用煙草生長過程中對氯離子的累積規(guī)律，調(diào)控氯離子淋溶過程，對于氯離子調(diào)控具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2.4 煙草體內(nèi)氯離子的遷移和轉(zhuǎn)化

目前，對于氯元素在植物體內(nèi)的遷移有2種觀點(diǎn)，其中一種觀點(diǎn)認(rèn)為氯元素可以在煙草體內(nèi)運(yùn)移，由下部葉片向上部生長旺盛的部位運(yùn)輸^［3］；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為hmKoeUdMIE8d6uTrhh7E8Q==氯元素不易在煙草體內(nèi)遷移，煙葉內(nèi)氯離子主要來源是氯離子的不斷累積^［36］。2種觀點(diǎn)各有試驗佐證。

由氯離子的作用可以得知，煙草中氯離子存在于細(xì)胞液中維持滲透壓，也存在于葉綠體中參與光合作用。因此，與土壤中氯離子的遷移規(guī)律類似，煙草中氯離子的遷移也是與其體內(nèi)水分運(yùn)移有密切的關(guān)系。研究認(rèn)為，在植株氯元素供應(yīng)充足的條件下，一般不發(fā)生氯離子遷移，氯元素的累積主要決定于器官生長過程中的耗水量和水中氯離子濃度，這也符合物質(zhì)守恒，而在植株缺氯的條件下，尤其是新生部位氯離子供給存在限制的條件下，煙草通過回收下部葉中的水分和氯離子優(yōu)先供給上部葉的生長和發(fā)育，因此，氯離子在煙草體內(nèi)存在一定的遷移性。

由于豫中產(chǎn)區(qū)少有煙田缺氯的情況，因此氯在煙草體內(nèi)的運(yùn)移可以忽略，為了控制煙葉中氯離子的含量，在旺長期降低根區(qū)土壤孔隙水氯離子濃度，保證充足的供水更具有實(shí)際意義。

3 烤煙控氯技術(shù)效果及評價

3.1 典型間作套種模式對煙葉氯離子含量的影響

在豫中產(chǎn)區(qū)，間作套種是一種常見的大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，能夠有效提高土地復(fù)種指數(shù)，對提高農(nóng)民收入具有重要的意義。與煙草進(jìn)行間作套種的常見模式主要是麥-煙-薯套種，秋季翻耕寬行種植冬小麥，春季待小麥灌漿時在行間移栽煙草，夏季在煙草壟側(cè)移栽甘薯，也可以視情況僅套種小麥和甘薯中的一種，是一種比較成熟和靈活的煙草套種模式^［37］。一些高校和科研機(jī)構(gòu)也嘗試?yán)枚诡?、生姜等其他作物與煙草進(jìn)行套種栽培。不同的間作套種模式對煙葉氯離子含量的潛在影響需要進(jìn)行深入的分析與探討。

通過對不同煙草間作套種模式對煙葉氯離子含量的影響相關(guān)研究試驗結(jié)果進(jìn)行整合，發(fā)現(xiàn)雖然結(jié)果的復(fù)雜性高，但是多數(shù)研究中，套種有助于煙葉氯離子含量的降低或者是對其作用不明顯（表3）。而這是建立在一致的施肥條件下，即煙草種植前茬并未添加或等量添加含有氯離子的肥料。小麥作為一種喜氯作物，需要氯離子為小麥的抗倒伏功能提供支持，因此小麥種植中普遍施用含氯復(fù)合肥。農(nóng)田輸入的氯化鉀當(dāng)季并不能充分被小麥吸收，導(dǎo)致土壤中氯離子累積，對煙草氯離子含量具有潛在的作用，被認(rèn)為是豫中產(chǎn)區(qū)煙葉高氯離子含量的主因^［31］。

篩選研究結(jié)果中氯離子含量升高超過0.1%（1 mg/kg）的案例可以發(fā)現(xiàn)，麥煙套種模式對煙葉氯離子含量升高起主導(dǎo)作用（圖3）。麥煙和麥煙薯模式下，煙葉氯離子平均含量分別升高了0.27%（2.7 g/kg）和0.59%（5.9 g/kg）。施守杰^［42］指出，許昌市襄城縣麥煙套種地塊煙草移栽前氯離子含量較單作地塊高。其調(diào)查若按照每個等級中間含量為平均值（>30 mg/kg組平均為40 mg/kg），依據(jù)每個等級所占比例進(jìn)行加權(quán)，估計不同模式下移栽前氯離子的平均含量，那么煙草連作土壤氯離子含量23.4 mg/kg，煙薯套組平均土壤氯離子含量29.4 mg/kg，麥煙套種組38.5 mg/kg，麥煙薯套作組29.4 mg/kg。這說明，麥煙套種地塊中氯離子含量偏高，與烤后煙葉中氯離子含量偏高具有直接的關(guān)系。相比之下，由于煙薯套作與對照組的土壤在移栽前氯離子含量較一致，因此這種煙草種植模式下，煙葉氯離子含量呈現(xiàn)降低的趨勢，平均降低量為0.2%（2 g/kg）。

總體上，套種能夠提升土地復(fù)種指數(shù)，提升農(nóng)田利用效率，增加農(nóng)民收入，然而，諸多研究和生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)為，套種煙草的質(zhì)量與單作相比有明顯差距，也有研究認(rèn)為，煙草套作有助于防止病蟲害，提升作物質(zhì)量^［39］。綜合來看，煙草套作模式不能一概而論，煙草套作對田間管理和土壤肥力調(diào)控具有更高的要求，在前茬和當(dāng)季含氯肥料嚴(yán)格控制下，針對性改善土壤肥力條件，實(shí)行套種的種植模式有利于降低煙葉中氯離子的含量。

3.2 典型輪作倒茬對煙葉氯離子含量的影響

輪作是避免連作障礙的有效途徑，在大農(nóng)業(yè)背景下，豫中產(chǎn)區(qū)煙田實(shí)行3～5年的輪作制度^［54］。豫中產(chǎn)區(qū)與煙草輪作的作物種類較多，小麥、玉米、芝麻、大豆、辣椒、蘿卜等作物較為常見^［55］，但是在南方煙區(qū)較多的煙草-水稻種植模式在豫中產(chǎn)區(qū)比較罕見^［56］。有些前茬作物與煙草大田期在時間上沒有重合，例如辣椒、蘿卜、芝麻、大豆、玉米、煙田冬閑；

有些作物與煙草大田期相鄰，主要涉及麥草、油菜等綠肥作物的翻壓；還有些作物與煙草大田期時間上有所重合，例如油菜、冬小麥等，形成套種模式。在大農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，輪作作物對煙草中氯離子含量的影響作用尚不明確，少有針對性的數(shù)據(jù)分析，將不同作物輪作對煙葉氯離子含量的影響進(jìn)行分析和歸納（表4），為豫中產(chǎn)區(qū)氯離子調(diào)控提供參考依據(jù)。

在所有煙葉氯離子含量變化幅度超過0.1%（1 g/kg）的案例中（圖4），增幅最大的是以糧食作物為主的輪作制度，對煙葉氯離子降低作用較為明顯的有芝麻、辣椒、甘薯與煙草的輪作制度。但是仍有很大比例的文獻(xiàn)中，作物輪作，包括綠肥的種植對煙葉氯離子影響程度不顯著。抽取有關(guān)小

麥的輪作制度統(tǒng)計案例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要分2類，一類對煙葉氯離子影響不顯著，一類是對煙葉氯離子的升高具有顯著作用（圖5）。對煙葉氯離子影響不顯著的案例中，以定量試驗為主，對照組和試驗組施肥和灌溉方式一致，試驗區(qū)域位于南方煙區(qū)；而煙葉氯離子含量升高的案例與輪作過程中不一致的土壤肥力管理相關(guān)。

在輪作模式對煙葉氯離子含量的影響研究中，郭芳陽等^［55］對輪作模式和煙葉氯離子含量的關(guān)系研究相對詳盡，兩季含氯復(fù)合肥施用后，煙草移栽前土壤氯離子含量超過了30 mg/kg，煙葉氯離子含量達(dá)到了1.12%。而在一季含氯復(fù)合肥施用種植小麥之后，種植大豆和花生對下一季烤煙降氯效果不如種植甘薯和芝麻，種植甘薯和芝麻與煙草連作（對照模式無氯肥添加）控氯效果一致。

張翔等^［68］研究發(fā)現(xiàn)，河南省不同茬口煙田的土壤氯離子含量由高到低依次為玉米、豆類、其他作物、烤煙和甘薯。玉米茬平均氯含量為 42.5 mg/kg，大豆茬平均為 32.2 mg/kg，其他作物茬口平均為29.4 mg/kg，烤煙茬口平均為27.3 mg/kg，甘薯茬口平均為19.2 mg/kg。不同茬口煙田土壤氯含量差異較大，其中玉米茬土壤氯含量水平較高，不宜種植煙草，而約為95%的甘薯和烤煙茬土壤氯含量在適宜范圍。因此，對于輪作制度來說，前茬施肥是否含氯、施肥量多少可能是決定當(dāng)季煙田土壤氯離子含量的決定因素。

此外，目前豫中產(chǎn)區(qū)煙葉生產(chǎn)中常采用綠肥掩青的方式，秋季旋耕種植綠肥，春季深翻掩青，掩青的綠肥中含有的氯離子可能對土壤氯有一定程度的影響。假設(shè)土壤容重1.3 g/cm3，掩青量1.3 t/hm2，綠肥中氯離子含量0.6%，綠肥中的氯離子對表層20 cm耕作層氯含量提升量為5 mg/kg，考慮到綠肥中的氯不可能完全釋放到土壤中，因此，理論上，綠肥中的氯元素含量對土壤總水溶氯的影響較小。但是，如果掩青量巨大，例如郭芳陽等^［69］采用的4.5 t/hm2掩青量，不能排除大量掩青造成土壤氯升高的風(fēng)險，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

3.3 耕作、灌溉和栽培方式對煙葉氯離子的潛在影響

耕作是農(nóng)業(yè)種植的基礎(chǔ)，深翻能夠使土壤疏松，促進(jìn)烤煙根系發(fā)育，提高水肥利用效率。同時，深翻對土壤氯離子含量的垂向分布具有重塑作用，翻耕會使下層約30 cm土壤翻到地表，隨著旋耕混合均勻，如果下層土壤中有較多的氯離子累積，那么翻耕起壟對于壟體土壤氯離子含量具有潛在的提升作用，從而影響煙草控氯效果。在豫中產(chǎn)區(qū)，深翻之后移栽被認(rèn)為是煙葉增效高產(chǎn)的必要條件而被廣大煙農(nóng)普遍采用，因此，需要討論的不是是否深翻，而是深翻的時機(jī)。冬閑田可以采用秋季深翻，冬季凍垡，春季旋耕起壟的耕作方式；也可以采用秋季旋耕，春季深翻，旋耕起壟。后者在秋季旋耕后可能會牽扯到綠肥種植、冬灌等農(nóng)業(yè)活動，與灌溉、輪作等大農(nóng)業(yè)背景下氯離子調(diào)控的其他方面因素向重疊。因此，難以從實(shí)際生產(chǎn)的角度出發(fā)去收集數(shù)據(jù)驗證深翻對煙葉氯離子調(diào)控的潛在作用。

灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的核心要素之一，對氯離子在土壤中遷移和轉(zhuǎn)化具有重要作用。綜上對不同氯離子含量的灌溉水洗脫土壤氯離子的估計，中低濃度氯離子灌溉水對耕層土壤氯離子的洗脫具有一定作用。由于煙草種植主要用到地表30 cm的土層，因此在起壟之前將土壤中的氯離子洗脫到30 cm以下對土壤控氯更具實(shí)際意義。假定“2.2”的土壤條件下，飽水狀態(tài)土壤中約50%的孔隙被灌溉水填充，占單位土壤總體積的26%，這說明，等效100 mm（1 000 m3/hm2）的灌溉量能夠使地表約40 cm的土壤飽和。如果需要考慮表層30 cm的氯離子含量，那么灌溉量750 m3/hm2可滿足需求。灌溉量較低的條件下，灌溉水仍然停留在耕層，不僅起不到淋洗氯離子的作用，水中溶解的氯離子反而會額外增加土壤中的氯濃度。因此，在灌溉水中低氯離子含量的條件下，對高氯土壤進(jìn)行高強(qiáng)度集中灌溉有利于煙葉氯離子調(diào)控。一般集中灌溉的時機(jī)為冬灌和春灌，且應(yīng)當(dāng)盡早進(jìn)行，秋季盡早冬灌可以在充分洗脫的同時，利用秋冬降水進(jìn)一步降低表層土壤氯離子含量；早春盡早春灌，灌后盡快旋耕可以在補(bǔ)墑保墑的同時限制下層水分向上運(yùn)移，保證表層土壤具有較低氯離子含量，同時，與冬灌相似的是，也可以利用早春降水對表層氯離子含量進(jìn)行進(jìn)一步洗脫。此外，滴灌、噴灌等灌溉方式也能夠提高水分利用效率，避免大量氯離子的輸入。

不同栽培方式的煙草對土壤水分利用上有較大區(qū)別。目前，豫中產(chǎn)區(qū)的主流栽培方式是覆膜滴灌，這種栽培方式有助于前期提高地溫，保證煙草生長的熱量需求，也有助于保濕，降低土壤蒸發(fā)量，提高水分利用效率^{［40，70］}。前膜后秸技術(shù)是針對河南煙區(qū)氣候和土地狀況的一種栽培方式，被認(rèn)為能夠有效降低煙葉中氯離子含量，但是由于成本和效果等原因并未在豫中產(chǎn)區(qū)大面積推廣^{［42，71］}。郭麟翔^［72］發(fā)現(xiàn)，前膜后秸栽培方式能夠降低40%的煙葉氯離子含量。但是，也有結(jié)果顯示前膜后秸的降氯效果并不顯著，秸稈覆蓋對控氯有反作用，介曉磊等^［71］指出，秸稈覆蓋對煙葉中氯離子提升幅度達(dá)到20%～27%，應(yīng)用前膜后秸技術(shù)后，煙葉氯離子降幅為5%。總體上，塑料地膜覆蓋對于降氯有積極的作用，但是對于秸稈覆蓋的作用效果有待進(jìn)一步研究。而且，作物秸稈中有一定的氯離子含量，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，作物秸稈灰分中氯離子含量在0.1%左右，一般作物中氯離子含量在0.2%～2.0%^［70］，大量秸稈還田在豫中產(chǎn)區(qū)可能造成土壤氯離子含量的提升，對于煙葉控氯產(chǎn)生不利作用，但目前的研究沒有引起重視。除了覆蓋栽培，移栽時機(jī)、打頂時機(jī)、底腳葉優(yōu)化、采收時機(jī)等其他栽培措施對于煙葉氯離子含量的影響較為少見，有待進(jìn)一步研究。

3.4 土壤改良對煙葉氯離子含量的調(diào)控作用

向煙田中添加土壤調(diào)理劑能夠有效改善土壤O38Bm6dJ0Dx8dxRepMIyWdSqmhFmouFF0HOAgD6qUpQ=質(zhì)地，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低容重，增強(qiáng)土壤通氣透水性^［14］，有機(jī)肥和土壤調(diào)理劑對煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響研究并不少見，但是，以煙葉氯離子調(diào)控為目的的調(diào)理劑卻很罕見，大多數(shù)產(chǎn)品都處于盆栽試驗或小試階段。李亮等^［13］的研究中提到土壤中1%的多糖納米脫氯劑添加能夠降低12.6%～89.3%的煙葉氯離子含量，目前仍缺乏大規(guī)模驗證的數(shù)據(jù)。王日俊等^［73］將我國有機(jī)肥施用對煙葉質(zhì)量影響的673組數(shù)據(jù)整合分析后指出，與單施化肥相比，有機(jī)無機(jī)肥配施對煙葉水溶性氯離子效應(yīng)雖然沒有達(dá)到顯著水平，但其效應(yīng)值表現(xiàn)為正效應(yīng)。可見，土壤調(diào)理劑的施用對于煙葉氯離子調(diào)控效果存在巨大的差異性，這種差異不止來源于調(diào)理劑的成分、用量，也來自于耕作、栽培、氣候的相互配合。在沒有穩(wěn)定控氯效果的前提下，施用土壤調(diào)理劑顯著提高種煙成本，因此在豫中產(chǎn)區(qū)沒有進(jìn)行大面積推廣，成熟的低成本高效控氯調(diào)理劑產(chǎn)品有待進(jìn)一步開發(fā)。

4 豫中產(chǎn)區(qū)氯離子調(diào)控技術(shù)體系

4.1 豫中產(chǎn)區(qū)實(shí)用控氯方法評價

通過對氯離子遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和機(jī)理的理解和認(rèn)識，總結(jié)相關(guān)文獻(xiàn)和試驗結(jié)果，總結(jié)了控氯的主要思路是“雙控”，即控水和控土，以限增量、去存量為主要手段。對現(xiàn)有控氯的措施進(jìn)行總結(jié)可知（表5），其中，對作為備用煙田的農(nóng)田情況進(jìn)行掌握是控氯工作的基礎(chǔ)，建檔記錄肥料施用和輪作情況，是煙田控氯的基礎(chǔ)工作。施肥是農(nóng)田氯離子輸入的重要方面，在保證作物氯元素供給的前提下通過低氯和無氯肥料施用，可降低土壤氯離子本底含量。并且，作物輪作和間作調(diào)控也是大農(nóng)業(yè)系統(tǒng)煙葉氯離子調(diào)控的重要手段，與肥料控氯進(jìn)行相互補(bǔ)充，能夠持續(xù)降低土壤中氯元素含量，達(dá)到宜栽標(biāo)準(zhǔn)。從灌溉方面來說，移栽前進(jìn)行高強(qiáng)度灌溉洗氯在灌溉水氯離子含量適宜的前提下具有應(yīng)用價值，滴灌能夠有效降低灌溉水氯元素的輸入量。此外，覆膜栽培對控制地表無效蒸發(fā)、降低灌溉水氯離子輸入量具有顯著的效果，但是秸稈覆蓋對于氯離子調(diào)控的作用則相對不明顯，施用土壤調(diào)理劑控氯的技術(shù)方法暫時還不成熟。除了表5所述的氯離子調(diào)控技術(shù)方案，還有研究提出其他烤煙種植方案，例如移栽時間先后、肥料施用配比、覆膜時間長短、移栽方式、壟栽方式等，缺乏相關(guān)試驗數(shù)據(jù)驗證。

4.2 豫中產(chǎn)區(qū)氯離子調(diào)控策略

煙草氯離子調(diào)控是豫中產(chǎn)區(qū)煙葉生產(chǎn)面臨的主要問題之一，一直以來，除了當(dāng)季禁止含氯肥料施用之外沒有進(jìn)一步調(diào)控措施?，F(xiàn)有研究也多以籠統(tǒng)的描述來提出降氯措施。例如，增施有機(jī)肥、合理灌溉、增施菌劑、改良土壤、秸稈覆蓋等，并沒有形成切實(shí)有效的氯離子調(diào)控體系。綜合相關(guān)研究，提出以下調(diào)控策略。

4.2.1 動態(tài)評價，分區(qū)調(diào)控。由于空間異質(zhì)性的存在，豫中煙區(qū)并不是所有的煙田都需要采取額外措施以調(diào)控烤煙中氯離子含量，因此，有必要借助遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，整合已有煙田土壤背景調(diào)查數(shù)據(jù)，根據(jù)土壤耕作層氯離子含量、灌溉水氯離子濃度等指標(biāo)對豫中產(chǎn)區(qū)煙田進(jìn)行控氯等級評價，針對不同等級的煙田，采取針對性分級控氯措施，做到統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。氯離子調(diào)控的必要性和采取的措施不應(yīng)以單點(diǎn)、單次的土壤氯離子含量檢測指標(biāo)作為評價依據(jù)，而應(yīng)當(dāng)以建立動態(tài)的評價體系，至少進(jìn)行烤煙前茬的規(guī)劃和調(diào)控。

而且在豫中產(chǎn)區(qū)，嚴(yán)格遵守土壤和灌溉水氯離子含量的煙田選擇標(biāo)準(zhǔn)不符合實(shí)際生產(chǎn)情況，因此，根據(jù)已經(jīng)獲取的調(diào)查結(jié)果、灌溉水與氯離子含量關(guān)系的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，擬定土壤氯和灌溉水氯共同決定的分級調(diào)控策略（表6），為豫中產(chǎn)區(qū)的氯離子調(diào)控提供參考。具體調(diào)控方式如下：

若灌溉水氯離子等級大于灌溉用水所屬等級Ⅰ級以內(nèi)或小于土壤氯離子對應(yīng)等級，則以土壤氯離子含量所屬等級為準(zhǔn)。若灌溉水氯離子等級大于土壤氯離子等級Ⅱ級以上，以比土壤氯離子含量對應(yīng)等級高一級確定最終等級。

避免在Ⅲ級和Ⅳ級區(qū)域種植煙草，結(jié)合實(shí)際條件通過低氯輪作（不施或少施含氯肥料）、灌水洗氯、土壤耕作等措施，控制土壤氯離子含量后，再進(jìn)行煙草種植。土壤控氯等級評價應(yīng)當(dāng)在植煙季前一年春耕時進(jìn)行評價，通過對預(yù)留煙田的前期評價決定前茬采取的控氯措施，以便在來年煙草移栽前達(dá)到有效的土壤氯離子控制效果。

針對灌溉水氯離子含量條件Ⅲ級及以上等級，采取覆膜滴灌、地表覆蓋等措施控制田間無效蒸發(fā)，提升降水利用效率，降低氯離子輸入量。

針對在控氯等級Ⅳ級土壤，當(dāng)季有烤煙種植需求的，需要額外考慮額外付出成本，添加有控氯效果的土壤調(diào)理劑進(jìn)行改良工作。

4.2.2 肥料優(yōu)選，酌情施用。開展煙草專用肥的優(yōu)選，將化肥和有機(jī)肥中水溶氯含量作物評價指標(biāo)，并賦予氯離子含量較高權(quán)重，使化肥和有機(jī)肥中氯離子含量盡可能降低。控制肥料使用量，根據(jù)煙草不同生育期肥力需求進(jìn)行基肥和追肥比例設(shè)定。

4.2.3 避氯巧種，引水洗氯。氯離子含量較高的煙田中種植煙草，需要進(jìn)一步采取控氯措施，包括春灌洗氯、集雨灌根等措施加強(qiáng)氯的淋溶，在旺長期這一煙葉氯離子累積的關(guān)鍵窗口期創(chuàng)建低氯根區(qū)。采用覆膜、秸稈覆蓋等形式進(jìn)行煙草種植，在水肥管理到位的條件下，可以采用套種紅薯的模式，降低土壤表面蒸發(fā)。

5 結(jié)語

烤煙煙葉氯離子含量超標(biāo)是豫中煙區(qū)面臨的主要問題之一，也是影響豫中濃香型煙葉的工業(yè)可利用性的制約因素之一。由于農(nóng)田土壤、灌溉水氯離子含量背景值相對較高，當(dāng)季禁施含氯肥料的措施不足以控制豫中產(chǎn)區(qū)煙葉氯離子含量。而添加土壤調(diào)理劑、調(diào)整耕作栽培方式、施用有機(jī)肥等直接調(diào)控措施不僅增加了生產(chǎn)成本，而且控氯效果具有很大不確定性。因此，將煙葉生產(chǎn)放在大農(nóng)業(yè)的背景下，利用的間作和輪作模式，結(jié)合長期肥力調(diào)控，在控制投入成本的前提下降低土壤、灌溉水氯離子含量，結(jié)合一定的耕作栽培措施，進(jìn)行煙葉氯離子調(diào)控是一種經(jīng)濟(jì)有效的策略。

水分要素是氯離子調(diào)控的主要方面，在灌溉水氯離子濃度較低的情況下，在移栽前利用灌溉或者降水淋洗土壤中氯元素具有理論基礎(chǔ)和實(shí)踐價值。但是灌水洗氯需要充分考慮不同煙田的實(shí)際情況，不能實(shí)行一刀切的方案。比起灌溉水，降水中氯元素含量可以忽略不計，因此，有效利用降水，避免地表無效蒸發(fā)在氯離子調(diào)控中也具有一定作用。覆膜栽培是有效的調(diào)控?zé)熑~氯離子含量的措施，由于其保水增溫的作用而被廣泛采用，但是秸稈覆蓋栽培對氯離子調(diào)控的作用不顯著。

大農(nóng)業(yè)背景下的肥料調(diào)控是煙葉氯離子調(diào)控的核心，在長期控制含氯肥料施用模式下，輪作和間作都被證明有利于煙葉氯離子含量的控制。然而，在不控制含氯肥料施用的條件下，玉米、小麥、花生、油菜、大豆等常見作物輪作模式對后茬煙葉氯離子累積具有促進(jìn)作用。相比之下，芝麻、辣椒、甘薯等作物對控制下茬煙葉氯離子含量具有一定作用。有機(jī)肥等土壤調(diào)理劑成分的施用對煙草控氯的作用尚無法確定，也沒有成熟的具有穩(wěn)定控氯作用的調(diào)理劑產(chǎn)品。因此，強(qiáng)化土壤水肥耦合的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究，探索地表覆蓋、灌溉方式、生育期控制調(diào)控氯離子含量的新方法和實(shí)用技術(shù)仍然具有必要性。

大農(nóng)業(yè)背景下的氯離子調(diào)控措施要求更加詳盡掌握煙田的農(nóng)業(yè)活動動態(tài)信息，而不僅局限于植煙季當(dāng)季的土壤肥力控制。這就對煙草公司和煙農(nóng)的協(xié)作模式提出了更高的要求，前者需要搭建良好的管理平臺，建立維護(hù)煙田動態(tài)電子檔案，及時更新備用煙田的農(nóng)業(yè)活動動態(tài)。而煙農(nóng)則需要及時反饋煙田輪作過程中的作物種植和肥力調(diào)控情況，輪作期間根據(jù)當(dāng)季作物類型控制農(nóng)田氯離子輸入量。二者通過協(xié)商，優(yōu)化兼顧成本和氯離子輸入量控制的土壤肥力調(diào)控方案。

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