穆 青，劉 洋，展彬華，費川江，丁 峰

(貴州省煙草公司黔西南州公司，貴州興義 562400)

我國是世界煙葉生產大國[1]，也是優(yōu)質煙葉生產潛力最大的地方。煙草作為一種重要的經濟作物，提高其品質、使其無公害生產一直是煙草行業(yè)關注的重點[2-3]，良好農業(yè)規(guī)范生產(good agricultural practices，GAP)管理是中國煙葉生產的必由之路[4]。良好的植煙土壤環(huán)境是煙草生態(tài)、良好生產的前提[5]，當前我國主要煙區(qū)長期連作、大量使用化肥等不良耕作措施，造成土壤有機質含量下降、土壤板結、土壤微生物活性降低、土壤酸化、土壤養(yǎng)分供應失衡，嚴重影響了煙葉的可持續(xù)生產。煙區(qū)規(guī)劃不合理、工業(yè)污染、肥料的大量使用導致煙地重金屬污染嚴重，嚴重影響了煙葉生產的安全性[6-7]。同時由于農藥的大量施用，也增加了煙葉中的農藥殘留[8-9]。長期大量使用農用地膜，不僅會造成白色污染，土壤中的殘膜也會影響土壤吸濕性，降低土壤通透性，影響土壤微生物活動、土壤肥力水平[10]，纏繞農機具妨礙耕作活動[11-12]。國家煙草專賣局提出行業(yè)將啟動煙田土壤保育重大專項，研究提出了相應的技術措施和解決方案，做到分類研究、分區(qū)治理，深化生物修復、酸化治理、重金屬阻控、有機質提升等煙田土壤保育關鍵技術研發(fā)，著力植煙土壤保育創(chuàng)新突破[13-14]。近年來，眾多煙草科技工作者圍繞植煙土壤連作、酸化、重金屬污染、農膜殘留污染土壤等問題及其防控措施，進行了大量研究工作。這些研究豐富了植煙土壤保育技術措施，推動了植煙土壤可持續(xù)利用。本文對我國植煙土壤主要問題及其防控措施研究進行綜述，以期為同類基礎研究及優(yōu)質煙葉生產應用提供參考。

1 連作障礙

全國煙區(qū)70%以上分布于山區(qū)、半山區(qū)[15]。由于耕地有限和經濟利益的驅動，多數煙農有連作種植習慣，連作成了煙

草的主要種植制度[16-17]。

1.1 連作危害

煙草屬茄科忌連作作物[18]。張長華等研究表明，隨著連作年限增加，煙莖、煙根、煙葉重量都呈明顯降低趨勢[19]。Yu等研究發(fā)現，長期連作導致煙株產質量下降，煙葉含鉀量和含糖量也下降[20]，而煙堿量上升，香氣質變差，加劇了煙葉評吸質量的負效應，并隨年限的增加，有逐年惡化的趨勢[21]。連作為根系病害提供了生存、繁殖場所[18]，也是地下害蟲大量繁殖的原因[17]。煙草病蟲害率(煙草黑脛病[22]、根結線蟲病[23]、赤星病[24]、青枯病[25])和連作年限具有一定的正相關關系。

1.2 連作條件下土壤保育與修復主要技術措施

1.2.1 前作種植綠肥 前作種植綠肥，其根系等能加厚耕層、疏松土壤，有效改善土壤物理結構；綠肥在生長過程中產生的分泌物能提高土壤中有效磷、鉀的含量，有效改善土壤的理化性質。綠肥壓入土壤后，分解產生的有機酸以及形成的腐殖酸等物質，能有效地改善土壤微生物群落結構。崔鳴等研究發(fā)現，植煙地塊種植紫花苜宿前作后，土壤有機質、全氮含量顯著增加，土壤中堿解氮、速效磷、有效銅、有效鋅、有效硼含量均有一定程度的提高[26]。

各煙區(qū)可根據當地實際情況，根據不同海拔確定不同綠肥品種、播種量、播種時期和翻壓時期。在海拔1 200 m以下區(qū)域一般種植紫花苕子或箭舌豌豆，播種量為30～37.5 kg/hm2；海拔1 200 m 以上區(qū)域一般種植油菜(播種量15～22.5 kg/hm2)或小麥(播種量37.5～45 kg/hm2)等耐寒品種。在海拔800 m以下區(qū)域，于8月下旬土壤翻耕后播撒，于12月中下旬結合冬耕伐土整體翻壓綠肥；在海拔800～1 200 m 區(qū)域，于9月中下旬土壤翻耕后撒播，第2年3月中旬進行整體綠肥翻壓；在海拔1 200 m以上區(qū)域，于9月下旬至10月上旬，完全清除地膜和煙草秸稈后，沿壟溝垡土或松動煙壟后進行條播，于第2年4月，將綠肥壓到壟體內，深度距壟面20 cm以上[27]。

1.2.2 秸稈還田 秸稈還田通過增加土壤有機質含量以及膠結作用，使土壤中的粉粒或黏粒形成水穩(wěn)定性團聚體，從而改善土壤通透性。秸稈還田后能夠增加土壤有機質含量和礦物營養(yǎng)，改善土壤物理性狀，秸稈降解產生的有機酸類物質可以溶解、保持土壤的礦質養(yǎng)分，提高其生物有效性。秸稈還田后，土壤中的堿性磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶等都有不同程度增加。秸稈還田可促進土壤呼吸作用，增進土壤生物活性，增加土壤微生物數量[28]。

當前煙區(qū)主要采取稻草、玉米、小麥秸稈還田。湖北省恩施州煙草公司成功利用煙草秸稈研制出了生物有機肥，通過還田在連作條件下連續(xù)試驗4年，觀察發(fā)現與對照組比較，生物有機肥顯著提高了土壤pH值、有機質含量、陽離子交換量，顯著降低了土壤青枯病菌數量；土壤容重呈下降趨勢，總孔隙度呈升高趨勢；土壤通透性得以改善，土壤水、肥、氣、熱調節(jié)能力得以優(yōu)化；土壤酶活性增強[27]。

1.2.3 建立合理的耕作制度 合理輪作是解決土壤退化的重要途徑[29]。合理輪作可均衡利用土壤養(yǎng)分，提高肥效，改善土壤理化性狀，減輕病蟲害，并且能取得較高的經濟效益。周興華研究表明，稻煙輪作對土傳病害的防治效果特別顯著[30]；對赤星病、蛙眼病等其他病害也能起到減少初侵染源、降低危害的作用[31]。

通過建立合理的輪作、套種、間種、復種等種植制度，能促進煙田生態(tài)系統良性循環(huán)，調節(jié)利用植煙土壤肥力，減輕部分病蟲危害，能夠充分利用有限的土地資源獲得較高的種植效益。

2 土壤酸化

土壤酸化是指土壤中鹽基離子被淋洗而氫離子增加、酸度增加的過程，此過程主要由自然因素和人為因素引起；但近幾十年來，人為因素(二氧化硫和含氮化合物等的排放，以及不恰當的農業(yè)措施[32-34])造成的土壤酸化問題日趨嚴峻，嚴重危害了土壤環(huán)境質量和作物的生長發(fā)育，造成巨大的經濟損失。近年來，我國產煙地區(qū)土壤酸化日趨嚴重。煙草生長同樣對植煙土壤pH值有嚴格的要求，一般pH值在5.5～6.5的土壤較為宜。

2.1 植煙土壤酸化危害

煙草工作者研究發(fā)現，土壤pH值過低，則不利于煙草生長發(fā)育和煙葉品質的形成[35-36]。較低的土壤pH值不利于煙草根系生長發(fā)育，抑制了煙株的生長[35]。土壤酸化會抑制土壤中的微生物活性[37-38]，降低土壤-礦質元素含量[39]。土壤酸化影響煙株氮素的吸收[40]，降低土壤磷的有效性[40]，降低土壤硼含量[41]，加劇病害的發(fā)生[42]，最終降低煙草產量。植煙土壤酸化，使煙葉中的煙堿含量增加，糖堿比不協調，影響了煙葉品質[43-44]。同時，植煙土壤酸化時，土壤中重金屬離子活化，造成煙株中重金屬含量增加，容易形成“黑色煙草”和“灰色煙草”[45]。

2.2 植煙土壤酸化的主要改良技術

2.2.1 合理施肥 煙地選擇應減少酸性或者生理酸性的肥料，避免肥料的單一使用，應選擇對土壤酸化影響小的尿素、碳酸氫銨類肥料，注重鉀肥的使用，注意微量元素的補充，做到土壤養(yǎng)分均衡；此外，應增加有機肥，有機肥施入土壤后，分解慢，肥效長，養(yǎng)分不易流失，能提高土壤酸堿緩沖性[46]；同時，應做到測土配方施肥、精準施肥、滴灌施肥，提高肥料利用率，減少化學肥料的使用。

2.2.2 選擇土壤改良劑 對酸化嚴重的地塊，可以選擇施用石灰。同時，沸石、白云石、粉煤灰等也在酸化土壤修復中有應用。新型改良劑石灰炭、輕燒粉、微生物菌劑等都有良好的效果。

3 重金屬污染

重金屬是指原子密度大于5.0 g/cm3的金屬元素。它們在土壤中的降解性較低、遷移性較差，易于被植物累積吸收。過量的重金屬會影響植物生長發(fā)育，煙草中許多重金屬易以氧化物的形式通過煙氣進入人體，對人體造成傷害[47]。有研究表明，云貴地區(qū)煙葉中鎘(Cd)含量明顯高于其他省份[48]。在世界范圍內越來越關注煙草安全的形勢下，加強烤煙重金屬問題的深入研究、提出切實可行的烤煙重金屬治理技術勢在必行。

3.1 重金屬污染的危害

植煙土壤被重金屬污染后，重金屬被煙株吸收，影響烤煙產量與質量，同時影響煙葉安全性。煙葉吸收重金屬會使葉綠素含量、葉片數量、地上地下部分生物積累量降低[49-51]。Cd、鉛(Pb)是2種煙草吸收過多重金屬，會降低煙堿、可溶性糖含量，提高煙葉中蛋白質、氨基酸含量[52]。重金屬會使煙葉中糖堿比、氮堿比升高，煙葉內在品質下降，化學協調性下降[53]。

3.2 影響重金屬積累的因素

3.2.1 土壤背景值 我國主要植煙區(qū)是云貴高原，在近十億年的發(fā)育過程中，劇烈的皺褶運動和緩慢的升降運動使該地區(qū)具有良好的成礦條件，同時也造成該地區(qū)土壤重金屬背景值較高[54]。煙葉中重金屬含量與植煙土壤中的有效態(tài)重金屬含量密切相關[55]。

3.2.2 人為活動 隨著經濟發(fā)展，人類活動對環(huán)境的影響越來越大。工業(yè)生產、汽車排放的氣體、尾塵含有大量重金屬，經過自然沉降、雨淋沉降到土壤或者植株葉面。礦業(yè)企業(yè)排放的不達標工業(yè)廢水污染了植煙土壤。磷肥的施入會增加土壤重金屬含量，其對主要重金屬的貢獻率甚至達50%以上[56]；煙草專用肥則含有較多的是鉻(Cr)和砷(As)；餅肥則是銅(Cu)和鋅(Zn)的主要攜帶者；天然硫酸鉀鎂肥和磷肥中Cd含量相對較高[57]。

3.2.3 品種差異 由于基因型的差異，不同品種煙株的不同部位對不同重金屬的積累能力不同[58-59]。

3.3 治理技術

3.3.1 生物修復 生物修復是指利用特定的生物吸收、轉化、清除或降解環(huán)境污染物，實現環(huán)境凈化、生態(tài)效應恢復的生物措施，主要包括植物修復、微生物修復、動物修復。該修復技術成本低、操作簡單、無二次污染、修復效果好、易于大面積推廣[60]。植物修復包含植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)、植物提取3種方式。植物穩(wěn)定是利用對重金屬具有耐性的植物降低有毒重金屬在土壤中的移動性，從而降低重金屬進入植物的可能性[61]。植物揮發(fā)是利用植物根系吸收金屬，將其轉化為氣態(tài)使其揮發(fā)，以降低土壤污染，但容易造成二次污染[62]。植物提取是利用植物從土壤中吸收1種或幾種重金屬污染物，并將其轉移、儲存到地上部分，然后收割地上部分進行集中處理，達到降低或者去除土壤重金屬污染的目的[63]。微生物修復是利用活性微生物使重金屬被吸附或轉化為低毒產物，從而降低重金屬的污染程度[64]。動物修復是利用土壤中某些低等動物(蚯蚓、鼠類等)吸收土壤中重金屬這一特性，通過習居土壤動物或投放高富集動物使土壤重金屬被吸收和轉移，隨后采用電激、灌水等方法從土壤中驅趕出這些動物，從而降低土壤重金屬污染的方法。

3.3.2 物理修復 物理修復主要包括工程措施(客土、換土、深翻耕土)和熱脫附等，需要投入大量人力、物力、財力，并且易破壞土體結構[65-66]。

3.3.3 化學修復 化學修復主要包括電動修復、淋洗技術、原位固定技術。電動修復是指通過在污染土壤兩側施加直流電壓形成電場梯度，土壤中重金屬污染物在電場的作用下通過電遷移、電滲流或者電泳的方式被帶到電極兩端，然后進行集中收集處理，從而清潔土壤[67]。土壤淋洗技術是將水或者含有沖洗助劑的螯合劑、酸堿溶液、絡合劑、表面活性劑等淋洗劑注入污染土壤或者沉積物中，洗脫、清洗土壤中污染物的過程[68]。原位固定技術是指運用物理、化學方法將土壤中有害污染物固定，或者將污染物轉化成化學性質不活潑的形態(tài)，阻止重金屬在環(huán)境中遷移、擴散等活動，從而降低重金屬毒害程度的修復技術[69]。

3.3.4 農藝措施 施肥、灌溉、農藥等農藝措施都可影響煙葉對重金屬的吸收和積累。使用硅肥能夠抑制煙草對鎘、砷的吸收，其作用機理包括提高土壤對重金屬的固定作用，提高細胞壁硅質化，阻止重金屬侵入及與重金屬在細胞壁形成沉淀[70]。通過深耕土地、調節(jié)施肥與灌水量等農藝措施可調節(jié)土壤理化性質，實現植煙土壤環(huán)境介質的調控，減少總金屬的污染。

4 地膜污染及其防控措施

地膜覆蓋技術在烤煙生產上廣泛使用。地膜覆蓋的基本原理是利用地膜的隔離作用，膜下植煙土壤和膜上近地表空間特殊生態(tài)環(huán)境，從而對煙草的生長、發(fā)育、養(yǎng)分吸收與代謝規(guī)律、煙葉成熟產生復合影響效應，集成關鍵管理技術，促進地膜覆蓋栽培的煙葉生長、成熟，使主要化學成分及其含量符合或接近優(yōu)質烤煙生產的品質標準和產量指標，實現定向培育優(yōu)質煙葉目標。我國主要煙區(qū)在西南，地膜覆蓋使煙草種植的海拔高度大幅度升高，有效解決了高原地區(qū)春遲秋早、積溫不足、無霜期短等限制因素，實現了煙草的優(yōu)質高產高效[71]。與此同時，地膜覆蓋技術也給許多煙區(qū)帶來了一系列的環(huán)境問題。

4.1 地膜殘留危害

在云南曲靖煙區(qū)，地膜的覆蓋有效解決了煙葉生產兩頭低溫和節(jié)令、抗旱、移栽的問題。地膜回收難度大，尤其是超薄地膜因韌性差、易破碎、回收率低，導致土壤中地膜殘留量大。以往當地煙農處理農用薄膜方式粗放，大多直接在冬耕時打碎混入土壤，少數收集地膜，在田間地頭燒掉。地膜作為石油化工產品，不易降解，給土壤環(huán)境帶來了極大的危害。土壤中殘留的地膜，破壞土壤生態(tài)和團粒結構，影響作物根系發(fā)育，導致產量下降，土地利用的可持續(xù)性下降。同時，土壤中殘留的農膜也影響農業(yè)機械設備的使用效率。

4.2 地膜殘留防控技術

4.2.1 生物降解膜 生物降解膜能在田間完全降解，環(huán)境友好、清潔生產，可優(yōu)化生物降解膜組分和配比、實現地膜降解和煙草生長需求同步，可以代替普通地膜。有研究表明，生物降解膜和普通地膜，在保溫增熵、促進根須生長發(fā)育、提高根系鮮質量干質量和上中等煙比例、產量方面均無顯著差異[72]。

4.2.2 殘留地膜機械化回收技術 目前廣大煙區(qū)使用的地膜很薄，清理時容易破碎，不易回收。根據我國地膜殘留污染的特殊國情，現已開發(fā)出滾筒式、彈齒式、齒鏈式、滾輪纏繞式、氣力式等殘膜回收機械。但是，回收機械將會加大成本、增加用工，并且部分機械的適用性有待提高[12]。

4.2.3 修訂完善的地膜標準 地膜質量是影響地膜回收率的重要因素。當前煙葉生產所用的地膜厚度均超過 0.01 mm，回收較為方便。但在我國大農業(yè)領域，仍在使用 0.008 mm 甚至0.005 mm厚度的超薄地膜，如果植煙土壤實現輪作，地膜回收效率將難以保障。美國和歐洲國家地膜厚度一般在0.20 mm左右，日本為0.015 mm，回收效率高，殘留地膜污染輕[73]。因此需要修訂完善的地膜標準、加強質量監(jiān)管、提高回收率。

4.2.4 形成地膜回收機制 只有充分調動煙農積極性，才能有效回收地膜。2013—2015年，貴州省遵義市煙草公司自組組裝廢舊農用地膜流水線加工生產線，形成了“煙草公司組織，回收補貼引導、分類回收利用”的工作機制，以及“合作社運作、訂單式生產、多元化利用”的運行模式。

5 討論與展望

良好的植煙土壤是煙葉生產的首要環(huán)境因素和條件[74]。當前大農業(yè)生產發(fā)展趨勢，已由以前的粗放式生產向環(huán)境友好型可持續(xù)生產方向發(fā)展。同時，植煙土壤保育已成為現代煙草農業(yè)建設的瓶頸問題。針對當前植煙土壤問題以及應對措施需要從以下進行更多的研究：(1)需要科學合理地規(guī)劃煙地，避開重金屬污染區(qū)域，同時要做好煙田的基本保護工作。(2)要做到精準化施肥。測土配方施肥是以肥料田間試驗、土壤測試為基礎，根據作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應，在合理施用有機肥料的基礎上，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用品種、數量、施肥時期和施用方法。煙草測土施肥開展得較少，可以結合互聯網+項目，開展互聯網+煙草測土施肥，實現植煙土壤信息網格化。同時，開展水肥耦合、水溶性肥料、滴灌等烤煙生產示范，做到科學精準施肥，提高水、肥的利用率，優(yōu)化植煙土壤環(huán)境。(3)當前有關于煙草農藥安全使用研究主要集中于對煙葉安全性的研究，對于土壤中殘留農藥的普查及影響的研究很少，解決措施很少涉及。關于綠色植保與土壤保育的研究需要更多人涉及。(4)植煙土壤保育政策的制定。各煙區(qū)要和政府相關部門主動聯系，制定切實可行的政策，同時要采取多種方式確保政策落實。