王树林，刘好宝，史万华，宋 俊，邢小军，王 勇，杨云高，张文友，焦 蓉，王全贞，侯 娜,

（1.农业部烟草类作物质量控制重点开放实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.四川省烟草公司凉山州公司，四川 西昌 615000；4.西昌学院，四川 西昌 615013）

烟草是我国重要的经济作物之一，烟草种植已成为烟区农民增收的重要组成部分，对我国社会经济发展起着举足轻重的作用。但进入21世纪以来，烟草生产布局“北烟南移”和大批农民进城务工的现象，造成了烟叶生产中长期存在诸多难题，如生产环节复杂、劳动强度大、劳动力相对不足等日益突出，致使我国烟草农业发展的深层次矛盾更加激化。种烟生产成本日益增高，比较效益逐年下降，已成为制约烟叶可持续发展的瓶颈。因此，研究并开展烟草轻简栽培，优化资源配置，实现烟叶生产节本增效，对提高我国科学种烟水平，促进农村产业结构调整、推进农村生态环境改善以及加快中西部地区农民脱贫致富等具有重要意义。

1 轻简栽培的内涵及其发展历程

1.1 轻简栽培的形成背景

自20世纪80年代以来，随着农业生产投入的逐渐增加，就农作物生产而言，增产不增效的现象越来越明显，传统的生产模式已极不适应现代农业的发展需求，减少用工量和降低劳动强度，改革传统的费时、耗力的种植方式，发展一种能集成高产、优质与节本、增效的技术，已成为社会普遍关注的焦点。在这种背景下，轻简栽培也随之应运而生。

轻简栽培作为农业生产一种新的发展方向[1]，一方面可以有效减少生产环节，简化操作程序，降低劳动强度，解决农村部分富余劳动力外出务工和缓解城镇企业“用工荒”的难题；另一方面可以节能降耗、减本增效，实现农民种田务工两不误，对于促进农村区域经济的发展，提高农民生产的积极性，满足当前我国现代农业发展需要，有效解决“三农”问题等具有重要的意义。

1.2 轻简栽培的内涵

轻简栽培以“节本降耗、提质增效”为目标，是依靠先进高效的装备，综合运用现代科学技术，简化现有繁杂的作业程序，优化传统的种植技术，节省劳动用工，降低劳动强度，减少或优化物资投入，提高生产效率，从而达到优质、丰产、高效、低耗的一种新型栽培技术。“轻”指实行轻型化栽培，包括集约化育苗、机械化作业、全程化学调控等；“简”是指在现代生产技术与装备下，对生产用工较多的环节进行简化、改进，并进一步减轻劳动强度和物资投入。高效是建立在优质丰产的基础上，进一步优化作物生产的资源配置和技术措施，实现作物生产的节本降耗和提质增效。

1.3 轻简栽培的发展历程

轻简栽培是我国农业专家根据中国国情及栽培现状提出的，国外没有这一概念，取而代之的是精准农业，即最大限度地挖掘和发挥土壤和作物的生产潜力，优化资源配置，减少生产投入，从而达到节本降耗、提高效益，实现农业可持续发展的目的。

轻简栽培最早可追溯到20世纪70年代末，首先是李璞在研究棉田化学除草和密植控草时所运用的免耕技术，该技术对控制草害、保护土壤结构、减少劳力投入等发挥了重要作用。其后在 1981年刘凤仪开展了棉花简化高效栽培研究，通过简化追肥程序、粗整枝、免（少）中耕等技术，使棉花栽培程序大大简化，田间管理用工量减少了1/2～2/3，平均增产14.5%[2]。随后1983年上海市郊国营农场又进行了油菜轻型栽培和稻茬直播油菜技术研究。至此轻简栽培为国内大多数学者所倡导，并成为作物栽培的研究热点。

轻简栽培的研究与发展大致可分为3个阶段。（1）萌芽阶段：提出了简化栽培技术程序、降低劳动强度的轻简概念，并进行了套播、免耕直播技术研究；（2）迅速发展阶段：从品种选择、育苗、施肥、病虫害综防等方面开展了单项轻简栽培技术研究。推广了机械化播种、收获和抛秧等技术，机械化作业成为轻简栽培技术的重要组成部分。（3）技术体系的初步形成阶段：主要包括集约化育苗、配方施肥技术、化学调控技术、化学除草技术、机械化作业等技术，并集成建立了节本省工、丰产高效的轻简栽培技术体系。

2 轻简高效栽培研究进展

目前轻简栽培的研究主要集中在粮棉油等大宗农作物上，主要包括集约化育苗、免耕抛秧、免耕直播、机械化作业及化学调控等技术。相信随着研究的不断深入，轻简栽培技术将更趋于简单化、实用化和高效化，其优势会越来越明显，必将在粮食安全和作物生产上发挥重要的作用。

2.1 集约化轻简育苗

集约化轻简育苗是集中人力、物力等生产要素，进行统一配置、科学管理，以节本降耗、实现壮苗批量生产的育苗技术。我国从20世纪90年代末开始在中国烟叶公司的主持下研究烟草集约化育苗，集约化育苗技术所育烟苗根系活力明显高于传统所育成的烟苗，返苗期缩短7～10 d[6-7]。

目前，集约化轻简育苗以托盘育苗、漂浮育苗等技术为主，其育苗设施从小拱棚发展到今天的塑料大棚、日光温室等。各烟区也根据当地气候和生产实际，发展了适合本地的育苗方式，其中长江以南以漂浮育苗为主，长江以北以托盘育苗为主。集约化育苗不仅改变了传统千家万户分散育苗的局面，便于机械化作业以及集中管理，适宜于工厂化育苗和规模化生产；而且省去整地、浇水、拔草等生产环节，进一步降低了育苗成本，同时还提高了育苗水平，使烟农从事烟叶生产的周期缩短了1/3[3]，为培育高素质无病壮苗奠定了基础[4-5]，集约化育苗虽比常规育苗有了很大进步，但在生产中也存在出苗不整齐、机械化程度低、壮苗标准不明确等诸多问题，有待于进一步深入研究。

2.2 机械化作业

机械化作业是轻简栽培中一项重要技术。其作用是通过机械操作来代替人工劳作，降低劳动强度，节省生产用工，提高工作效率，实现农机和农艺的有机结合，是促进农业增效、农民增收的重要途径。

国外机械化研究最早出现在20世纪40年代，首先由美国、日本等世界烟草生产先进国家在起垄、施肥、移栽及采收等项作业上应用，目前从育苗、移栽、覆膜、打顶、采收和烘烤等生产环节已基本实现了机械化，极大地提高了生产效率。如日本研制的 AP-1H型专用烟草移栽机一次作业可完成移栽、施肥、浇水、覆土等操作，还可以进行机械喷雾，生产效率比人工移栽提高了3～4倍。

国内烟草机械化研究最早可追溯到20世纪60年代，首先是中国农业科学院烟草研究所研制的烟棉移栽机，其移栽质量和效率比人工有所提高。其后报道较早的是 1999年山东省诸城市研制的烟草双条施肥和覆膜机[8]，能进行施肥、起垄、喷施除草剂、覆膜联合作业，使繁琐的田间操作得以简化。机械化移栽不仅提高了移栽质量，而且有利于烟苗早发快长，成为今后烟草生产发展的重点。

采收和编烟也是烟草生产中比较费工费时的环节，针对这一难题，美国率先从20世纪70年代始进行了烟叶机械采收研究，津巴布韦等国在 20世纪80年代又研发了编烟机，编烟质量和效率[9-10]显著提高。进入20世纪90年代以来，我国也相继开展了编烟机、烟夹等相关研究[11]。

目前烟草机械化作业效率低、规范性差及缺乏配套设备是限制烟草机械化发展的主要障碍因素，尤其在偏远山区表现更为明显，今后重点应研究小型作业机、统一机架及其配套机械设备。

2.3 精准施肥与灌溉

精准农业是依靠先进技术和科学管理实现资源的优化配置，实现低耗、优质、高效、安全生产的重要途径。精准农业技术在施肥和灌溉上应用最为成熟[12-13]。

20世纪80年代，欧美等国家开始研究精准施肥，其后以AT89c52为中心的“精准农业自动变量施肥机控制系统”[14]、“气力式变量施肥播种机”[15]等相继问世，使其对作物增产的贡献率达到了40%～60%。目前已发展到利用遥感技术[17]和光谱辐射技术来判断和控制作物需肥数量，从而实现对作物的精准施肥。如在 1994年美国明尼苏达洲农场用 GPS指导施肥的作物产量比传统施肥方式产量提高了30%左右[16]。

进入20世纪90年代后期，国内精准农业研究成为热点，平衡施肥就是精准农业在我国作物施肥的具体体现，在烟草上也取得较好的效果[18]。控释肥作为精准施肥的一种物质载体，其养分的释放动态与烟草的营养需肥规律相吻合，在烟草上实现了一次性施肥，不仅节省了施肥用工，而且有利于提高肥料利用率，可以节约 1/3～2/3的肥料资源[19]。但精准施肥在烟草的应用也存在问题，由于我国烟草种植较为分散，加之所用仪器价格昂贵，采集土壤数据困难、结果准确性差等问题限制了精准施肥技术的应用。

精准灌溉伴随着精准农业的发展而产生。美国是研发精准灌溉最早的国家之一，1993年开始试行数字化精准灌溉的模式。目前欧美以及以色列等国家已深入到将气象因素、蒸腾量和土壤含水量相结合的综合灌溉控制[22]研究，并向自动化、智能化迈进。20世纪末，我国新疆棉区开始采用精准农业战略，以管道灌溉、喷灌、滴灌和渗灌等方式取代大水漫灌，为我国实施精准灌溉奠定了基础。精准灌溉是根据作物需水规律以及土壤墒情，通过无线传感器网络进行实时动态监测，实施的定位、定时、定量灌溉，可有效解决农田信息的获取与即时灌溉问题[20-21]，是发展节水农业的重要措施。

2.4 轻简植保技术

现代植保技术和先进植保器械为开展轻简植保提供了技术支撑。目前国外发达国家植保技术已进入“机械化＋电子化”的时代，形成了以大型植保器械与航空植保器械为主体的植保技术体系。20世纪 80年代末，美国佐治亚大学首先将静电喷雾技术应用于液体农药的喷洒，静电微量喷雾技术使农药利用率提高了20%～30%[23]。进入21世纪后，自动对靶喷药技术、药液回收技术得以迅速发展，加强了药液的循环利用，提高了农药在农作物上的附着率，有效降低了施药成本和对生态环境的破坏[24-25]。Richard等[26]利用模拟模型对烟蚜进行了研究，Main等[27]对烟草霜霉病孢子的传播也进行了预测，提供了可靠的病虫草害发生的相关信息，为精准施药提供了理论指导与技术支撑。进入20世纪80年代，我国开始进行精准施药技术的研究，目前变量施药、按需施药[28]已成为精准施药的核心。结合我国的基本国情，借鉴国外现代植保经验，转变施药观念，创新先进植保技术已成为轻简植保技术体系建设的重点。

2.5 全程化学调控技术

全程化学调控技术是在作物生长发育的不同阶段，根据气候及作物长势等，合理利用化控物质，调控作物的生长发育，使其向着生产目标或预期方向变化的技术。其中化学抑芽和化学除草技术在烟叶生产上应用最多。

2.5.1 化学抑芽技术 植物生长调节剂抑制腋芽生长在棉花、马铃薯等作物应用较多，已成为农业生产的一项重要措施。烟草化学抑芽剂的研究最早始于20世纪40年代，目前在烟草生产上已得到广泛应用，常用的抑芽剂主要有3大类：即内吸剂、触杀剂和局部内吸剂。利用植物生长调节剂可有效抑制腋芽的生长，降低烟草人工抹芽的劳动强度，避免频繁的田间操作感染病害，同时还能提高烟叶的产量和品质[29]。如邓海滨[30]等研究表明，化学抑芽比人工抹杈每667 m2的用工降低74～133.5元。科学选用安全性高的抑芽剂至关重要，特别是抑芽剂与某些营养元素的复配组合，对烟叶的产质和安全性影响较大[31]，应作为今后化学抑芽研究的重点。化学抑芽中也存在施药强度大、用量大、抑芽效果差等问题，对人畜也有一定的危害，尤其是施药方式有待进一步改进。

2.5.2 化学除草技术 我国农田化学除草始于 20世纪 50年代后期，目前在农作物生产上已得到广泛使用。烟田人工除草在整个生育期要进行3～5次，不仅费力耗时，且除草效果不理想，造成杂草对烤烟的危害在10%以上，利用化学除草可以较好的解决这一难题。研究表明，烟稻轮作田化学除草后期杂草少，杂草防治率在90%以上，每667 m2可节省人工除草用工12.25个[32]。化学除草也存在除草不彻底、破坏土壤结构和影响后作生长等问题。因此，研发安全高效、低残留的新型药剂是今后搞好烟田除草的关键。

除化学除草外，地膜或地面覆盖对减少烟田杂草效果明显，不仅可以抑制草害和地下害虫的发生，还可改善烟株生长的环境条件。相信随着多功能地膜的问世，起垄覆膜并结合化学除草其抑制杂草生长的优势将会越来越明显[33-34]。

2.6 简约化烘烤技术

传统烤房因装烟容量小，烘烤技术不易掌握，热能利用率低，限制了烟叶烘烤质量的提高；密集烤房以其装烟容量大，并配有温湿度自控系统，具有热能利用率高、节省燃料等优点，备受烟农青睐，符合烤烟生产可持续发展的要求。

20世纪50年代国外开始研究密集烘烤工艺，目前美国、巴西和津巴布韦等烟叶主产国已普遍采用。国内密集型烤房首先由中国农业科学院烟草研究所于20世纪60年代自巴西引进并研发成功，但由于建筑成本高等原因一直未在生产上得到应用与推广，之后至20世纪90年代，随着烘烤成本的增大和对外交流的增加，才成为研究热点。进入21世纪，各地又对其装烟方式、烘烤能源、烘烤工艺等做了大量研究，烘烤设备也从传统烤房、小改密烤房发展到当前的密集烤房。散叶烘烤省去了人工编烟的环节，能解放出更多的劳动力，平均烘烤1 kg干烟能耗及用工成本比传统烤房低1.10元，节省燃料40%以上[36]，是一种简约化密集烘烤的新技术。目前密集烘烤还存在烤后烟叶变僵、香气减少和颜色变淡等不足，也存在烤房使用成本偏高、寿命不长等问题，尤其是烘烤机制的研究还相对滞后，其烘烤的自动化程度也有待于进一步提高。

3 烟草轻简高效栽培发展对策

现代烟草农业建设离不开技术进步，其基本特征就是集约化、简约化、专业化和产业化，随着现代烟草农业的发展，建立和完善轻简栽培技术体系将是今后现代烟草农业发展的主要方向，应重点加强以下方面：

3.1 轻简全程化控育苗技术

重点开展全程化控育苗技术研究。通过化控减少剪叶次数或替代剪叶；建立轻简栽培的壮苗标准，培育根系发达的优质壮苗，以适应机械化移栽。

新型育苗基质研究也是轻简育苗的一个重要方向。草炭是不可再生资源，而秸秆、蔗渣等农田废弃物是来源丰富且可再生的廉价原料，可作为育苗新型基质的替代品。

3.2 M型区域轮作种植模式

M型区域轮作种植即宽垄双行栽培模式，是针对目前我国烟区连作现象严重和单垄栽培存在土壤水分和养分不稳的弊端，而发展起的一项新的种植模式。不仅能降低生产成本，便于机械化作业，实现农机与农艺的有机结合；而且还可在宽垄上间、套作绿肥或其他作物，提高单位土地面积的经济收益，做到用地和养地结合，实现同一烟田区域轮作种植，解决烟草连作种植的连作障碍，促进农业生产的可持续发展。

3.3 机械化技术

机械化作业是现代烟草农业发展的必由之路。研发适合山区作业的小型机械，提高设备的通用性，并向自动化、标准化、系列化方向发展是今后轻简栽培机械化研究的主要任务，利用GPS等高新技术，吸收同化国外大型喷雾机、烟叶采收机等先进装备，加强宽垄双行种植与地膜半幅覆盖配套的机械化设备研究，促进烟叶生产向精准农业迈进。

3.4 完善均衡营养施肥技术

均衡营养施肥就是根据烟草需肥规律，做到有机肥与无机肥、大量元素与微量元素、基肥与追肥合理配比，实现烟草地上部与地下部营养均衡供应。均衡营养是减少施肥数量和次数的基础，今后应重点研究兼具肥药双效的多功能生物有机肥，利用微生物降解土壤中被固定的养分，提高肥效，抑制病害发生，减少肥料与农药投入。

3.5 轻简高效植保技术

在做好病虫草害预测预报的基础上，加强先进植保器械开发，精准施药技术研究，高效低毒农药筛选和规范施药标准制定，特别是建立完善的轻简植保技术体系，将药雾防飘、静电微量喷雾等先进技术应用到烟叶生产中，是今后开展轻减植保研究的重点，以此进一步提高施药效果，减少农药用量和打药用工，降低施药强度和农药污染。

3.6 完善化学抑芽技术，发展精准打顶技术

重点开展筛选和开发安全高效和药效持久的抑芽剂研究，进一步降低施药成本，提高抑芽效果，破解烟草化学抑芽的烟叶残留难题。

根据烟株长势和长相，研究计算机视觉技术在烟草中的应用，加强烟草打顶高度自动识别与控制的研究与开发，是实现烟草精确打顶的发展趋势。

3.7 减少采收次数，推广集约化烘烤技术

在保证烟草均衡营养的前提下，提高烟田整齐度和烟叶耐熟性，减少采收次数，研究机械化采收设备和技术。

烟叶调制技术的发展趋势是在集约化烘烤的基础上，加强对秸秆等生物质能源、余热共享等设备和技术的研发；开展烤房集群的实时监控研究，优化配套工艺，提高密集烤房的自控水平，实现智能化烘烤，以此减少烘烤用工和提高烘烤效果，同时，借鉴晒黄烟的调制原理和技术，探讨烤烟低碳烘烤技术，进一步降低烘烤成本。

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