大农业系统豫中烤烟氯离子调控研究

摘要 氯是调控烟草生理功能的重要元素。在豫中产区自然地理和农业生产共同影响下，豫中烤烟氯离子含量相对较高，影响烤后烟叶燃烧性，已经对豫中浓香型烟叶的工业可利用性产生影响。虽然豫中产区通过严格限制含氯肥料输入、烟田布局优化等手段对烟叶氯离子含量进行针对性调控，但是烟叶氯离子含量控制效果仍不容乐观。从大农业系统出发，以豫中烤烟氯离子调控为目标，通过对已有烤烟氯离子调控试验和相关理论进行总结归纳整理，讨论不同控氯方案的可行性和控氯效果，提出具有推广价值的豫中产区氯离子调控方案。

关键词 土壤化学；氯离子；大农业；区域评价；反馈调控；烤烟质量

中图分类号 S572  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）22-0008-12

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.22.002

开放科学（资源服务）标识码（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

基金项目 上海烟草集团有限责任公司科技项目（202131000040790）；山东省自然科学基金青年项目（ZR2021QC231）。

作者简介 余雪洋（1989—），男，浙江余姚人，助理研究员，博士，从事土壤改良工作。*通信作者，经济师，从事烟叶原料研究。

收稿日期 2023-12-07

氯是所有植物生长必不可少的元素，氯离子是细胞保持细胞渗透压的重要离子，此外，氯离子能够在叶绿体中作为氧化剂参与水的光解，也能够作为光合作用辅酶成分参与二氧化碳的固定^［1-2］。但是在烟叶生产中，过高的烟叶氯离子含量导致叶片厚而脆，无弹性，燃烧性下降、灰呈黑色，香气减少，品质变劣，影响工业可利用性^［3］。烟叶中氯离子含量在0.3%～0.8%范围内较为适宜，然而，河南产区烟叶氯离子平均含量为1.02%，为全国烟区之最，而豫中是烤烟氯离子含量矛盾最为突出的一个产区，一些工业公司给河南烟叶氯离子含量标准单独提高到1.0%^［4］。尽管如此，氯离子含量超标的情况仍时有发生。

一直以来，许多高校和科研机构致力于研究烤烟生产中氯离子的调控技术。对于氯离子在烟草中的迁移转化过程及其生理功能有了详尽的认识，进行了一系列田间控氯试验，取得了一定的效果。其中，有对豫中产区土壤、灌溉水氯离子含量的区域调查^［5-6］，有将烟叶氯离子含量与气候、地形等地理特征相联系的分析^［7］，有土壤、灌溉水氯离子含量影响烟叶氯含量的定量盆栽试验^［8］，有利用不同耕作栽培技术控制烟叶氯离子含量的田间研究^［9-12］，也有对土壤进行针对性改良的控氯研究^［13-14］。这些研究为氯离子的调控提供了科学依据和控氯技术引导。目前，豫中产区积极进行烟田优化调整，烟田分布逐渐向土壤和灌溉水含量合适的地区倾斜，也通过专用肥料严控植烟季氯离子的输入，这些措施虽然具有一定成效，但是豫中产区烟叶氯离子含量情况依旧不容乐观。

烤烟种植中，大田期氯离子的吸收和累积是一个同时与土壤、肥力、灌溉、气候、作物相关的长期作用结果。氯元素在植物体内不同器官内具有显著差异，由高到低分别为叶、茎、根^［15-16］，烤烟在不同时期吸收氯离子量从高到低分别是旺长期、成熟期和还田期^［17-19］。这些规律都与烟草生长发育过程和氯离子的生理功能相对应。在同样的土壤条件下，旺长期烟草生物量、需水量均迅速增高，造成氯离子的大量累积，成熟期烟草生长速率逐渐降低，但是经过旺长期，生物量基数较大，蒸腾作用显著，因此对水分的需求也大于还田期，造成相对较多的氯离子累积^［20-22］。土壤是氯离子的载体，土壤水的运动造成土壤氯离子含量的时空差异性，在烤烟生长大田期，灌溉、降水的因素导致的氯离子垂向淋溶是土壤中氯离子迁移的主要方向^［23-24］。土壤质地影响氯离子随水迁移效率，同样条件下，烟草在沙壤土中的累积量较黏壤土中低。烟草的生长也是一个动态过程，随着生物量的提升，根区范围的扩大，烟草对根区土壤孔隙水中氯离子的吸收能力也在不断升高^［8］。因此，在土壤和灌溉水氯离子背景含量较高的条件下，对烟叶氯离子含量进行针对性调控的难度巨大，投入成效比不佳，寻求低成本且有效的控氯技术方法就成为豫中产区烟叶氯离子调控的当务之急。

在大农业系统中，不同的轮作制度、灌溉方法和策略、耕作方式方法、土壤肥力管理等与农业生产相关的实践活动，对作物的产量、质量具有很大程度的影响。将烟草种植放到整个大农业系统中进行考虑，可以避免烟叶氯离子含量当季调控的局限性，通过大农业生产实践的综合调控，针对性改良高氯烟田，既能避免高昂的成本，又能提升烟叶控氯效果，是豫中产区烟叶氯离子调控的有效出路。基于此，该研究整合分析烤烟氯离子调控的相关研究结果，从大农业的角度梳理豫中氯离子含量居高不下的地理原因和人为因素，从源汇角度分析农田氯离子迁移转化过程，对已有的控氯方法措施进行评价，在合理的成本控制下筛选控氯成效较好的技术方法。

1 豫中产区环境氯离子概况与烟叶氯离子之间的相关性

1.1 豫中产区土壤氯离子含量

伦锦等^［25］对豫中13个植烟县区117个样本的调查结果显示，整体土壤氯离子含量为34.2（7.1～84.8）mg/kg。毛家伟等^［26］在2007年10月对豫中5个植烟大县374个土壤样品的分析结果显示，整个豫中产区土壤水溶性氯离子含量为19.0 mg/kg。何景福等^［27］在河南12个产烟市423个土壤调查样点中发现，豫中产区91个样本土壤氯含量平均值为33.1 mg/kg。张翔等^［28］在2007年10月对河南省12个植烟市农田土壤调查的1 145个样品中，得到土壤氯离子平均含量约为21.3 mg/kg。米金华^［29］2002—2003年在河南“四山五区”520个土壤样品分析结果显示，平均土壤氯离子含量22.17 mg/kg。范艺宽等^［30］在2001年10月对河南省2 116个土壤样品分析结果显示，土壤氯离子含量平均值为30.13 mg/kg，其中豫中烟区土壤平均含量为28.24（7.06～156.12）mg/kg。

虽然从均值上看，豫中烟区氯离子含量多数符合或略高于植烟土壤适宜氯离子含量30 mg/kg的标准，但是，土壤氯离子含量变异程度高，变异系数通常大于40%，说明土壤氯离子含量的空间差异大。土壤氯离子含量随作物种植过程不断发生变化，一般来说，农田土壤氯离子含量在整个生长季逐渐降低^［24］，也就是说，在生长季末期表层土壤氯离子含量相对较低。而上述研究中，有采样时间的研究中，土壤采样多数是在10月作物收获后进行的表层取样，有可能低估了土壤整体的氯离子含量。

1.2 豫中产区灌溉水氯离子含量

对豫中产区灌溉水氯离子含量的研究相对较少，范艺宽等^［30］在2001年10月对河南省768个水样的检测中发现，河南省灌溉水氯离子浓度为31.98（1.97～390.81）mg/kg，而豫中产区灌溉水氯离子浓度平均为35.87（5.10～254.45）mg/kg，全省和豫中产区的变异系数分别达到了103.3%和87.3%，说明灌溉水氯离子含量的空间分布相对土壤来说更加不均。武小净等^［5］发现，黄淮烟区灌溉水氯离子超标情况为全国烟区之最，河南河渠灌溉水氯离子浓度平均为41.79（1.56～239.69）mg/kg，变异系数146.5%，低于30 mg/L灌溉水样品仅占总样品的46.2%。河南烟区部分灌溉水超过中国烟草总公司30 mg/L的氯离子含量适宜标准，而张翔等^［19］的研究表明，河南省地下水的氯离子含量较地表水普遍偏高，因此河南省地下水氯离子含量情况不容乐观。