烟草是我国重要的经济作物，常年栽培面积和总产量分别为1.2×10⁶ hm²和2.2×10⁵ kg/hm²，均居世界首位^[1]。但长期以来，烟农为了追求烟叶产量与经济效益最大化，大量施用化肥^[2]，对土壤、烤烟和环境造成了一定的负面影响^[3-4]。大量研究表明，増施有机肥可提高植烟土壤综合肥力、烟株抗病性、烟叶综合品质、上中等烟比例等^[5-6]，但有机肥本身养分释放缓慢，单施有机肥无法满足作物对养分的需求^[7]，配施适量的无机肥可满足烟株对养分的需求，并促进烟株生长发育，提高烟叶产量、产值和品质^[8-9]。我国在烤烟有机无机肥料配施方面开展了大量研究，较多研究认为有机无机肥料配施比单施化肥的改土、增产和提质效果明显^[10-12]，但也有研究表明两者之间差异没有达到显著水平^[13-14]。

一定程度上，不同植烟区有机无机肥料配施田间试验体现了该区域烤烟增产提质效果，但难以全面认识全国尺度上有机无机配施对烤烟产量和品质的综合效应，以及田间试验存在很多不确定的因素对有机无机配施增产提质产生影响。文献整合分析方法可对同类主题下多个研究结果进行系统定量统计及综合评价其影响因素^[15]。目前国内还没有关于有机无机配施对烤烟产量与品质影响的文献整合分析报道。因此，本研究采用整合分析方法，以中国知网已发表文献数据为基础，系统分析了有机无机配施对烤烟产量与品质的综合效应，并探究了植烟区土壤性状、无机氮施用量、种植密度、试验时间以及植烟区域等因素下有机无机配施对烤烟产量的影响，以为烤烟绿色生产中科学合理施肥提供参考。

通过中国知网数据库(https://www.cnki.net/)，以“烤烟”“有机肥”和“产量”为主要关键词检索大田试验期刊文献。文献中试验数据筛选标准如下：①试验区域位于中国；②以田间试验为准，同一研究中必须包含有机无机配施处理和单施化肥处理；③文中须明确试验处理的产量和品质均值及标准差，或者列出不同处理每个重复的产量和品质数据(重复数至少3次)；④文中要明确试验时间、植烟区域、种植密度、有机肥种类、施肥量、土壤类型、土壤理化性质及其他研究背景方法等信息。基于以上标准，筛选出193篇文献，共收集673组数据。收集的文献数据时间跨度为1987—2019年，地理跨度包含了我国17个省市及自治区。在提取数据过程中，如果数据以图的形式呈现，则采用GetData Graph Digitizer软件进行数字化转换后再提取。

基于文献数据分布情况，从土壤性状、试验时间、植烟区域、土壤类型、种植密度和无机氮施用量等方面进行亚组分析。无机氮(N)施用量(kg/hm²)划分为：≤30、30 ~ 60、60 ~ 90和 > 90；种植密度(株/hm²)划分为：≤15 000、15 000 ~ 18 000和 > 18 000；土壤类型划分为水稻土、红壤、棕壤、紫色土、潮土和褐土；土壤pH划分为≤6.5、6.5 ~ 7.5和 > 7.5；土壤有机质(g/kg)划分为≤20、20 ~ 30和 > 30；土壤速效钾(mg/kg)划分为≤50、50 ~ 150和 > 150；土壤有效磷(mg/kg)划分为≤10、10 ~ 20和 > 20；土壤碱解氮(mg/kg)划分为≤60、60 ~ 120和 > 120；试验时间划分为2000年以前、2001—2010年和2011—2019年；植烟区域划分为南方烟区和北方烟区，各烟区数据量及其区域分布信息详见表 1。

表 1 Table 1

表 1 各个地区的数据量分布 Table 1 Distribution of data volumes in various regions 烟区 省(直辖市、自治区) 南方烟区(548) 云南(201)、四川(36)、湖南(76)、福建(29)、贵州(95)、江西(13)、湖北(20)、安徽(7)、重庆(36)、广东(3)、广西(30)、浙江(2) 北方烟区(122) 河南(53)、山东(23)、陕西(42)、黑龙江(3)、甘肃(1) 注：()内数字为数据量。

表 1 各个地区的数据量分布 Table 1 Distribution of data volumes in various regions

在整合分析中，标准偏差是计算研究权重的重要参数。根据文献提供的信息，若文献列出标准偏差，则直接录入数据库中；若文献没有列出标准偏差但提供多个重复试验的数据，直接在Excel中计算；如果文献中没有列出标准偏差与试验重复值，但进行了多年的试验，可将多年数据视为试验重复，在Excel中计算标准偏差。

在Microsoft Excel 2017中分别建立烤烟产量和品质指标的数据库，根据卡方分布检验(Chi-square test)，明确不同处理间及各试验结果是否存在异质性(处理间或各试验结果间的变异是否由随机误差引起)。如果纳入的各研究结果无异质性(P > 0.05)，则采用固定效应模型进行分析(fixed effect model，FEM)，相反，则采用随机效应模型(random effect model，REM)^[16]。本研究文献中数据来源于全国不同植烟区域，存在不同的烟株管理模式、烤烟品种、土壤理化性质和生态气候条件等，不同研究之间变异大，且研究数据通过卡方分布检验符合REM(P < 0.05)，因此采用平衡权重的REM计算其效应值，选择反应比(response ratio)作为效应量，反应比计算公式：

式中：X₁为有机无机配施处理的烤烟产量或品质均值；X₂为单施化肥处理的烤烟产量或品质均值。采用自然对数反应比(lnR)衡量有机无机配施对烤烟产量的影响程度，其计算公式为：

根据Excel中整理好的每一组数据，在Metawin 2.1软件中计算效应值权重加权平均值后得到lnR的95% 置信区间，如果lnR的95% 置信区间均大于0，则说明有机无机配施对烤烟产量有显著的正效应；若置信区间均小于0，则说明有机无机配施对烤烟产量具有显著的负效应；若置信区间包含0，则说明有机无机配施对烤烟产量无显著影响。

为了便于解释有机无机配施对烤烟产量与品质的影响，将R转化为增长幅度E(E为负值时表示负增长)，其计算公式为：

采用Microsoft Excel 2017进行数据处理和部分图形制作，采用IBM Statistics SPSS 22.0和Metawin 2.1软件进行计算和统计分析，采用Origin 2018软件进行绘图。

采用平衡权重的REM模型对烤烟产量和品质的平均效应值进行计算，结果(图 1)表明，与单施化肥相比，有机无机配施对烤烟产量达到显著的正效应，增产幅度E为4.68%。从烟叶等级结构(下等、中等和上等)来看，有机无机配施显著提高了烤烟上等烟叶比例，增长幅度E为13.55%。在品质方面，有机无机配施对烟叶各个化学成分的影响不同。与单施化肥相比，有机无机配施对烟叶水溶性氯离子效应没有达到显著水平，但其效应值表现为正效应，增长幅度E为0.55%；有机无机配施对烟叶烟碱和总氮含量均表现为显著的负效应，增长幅度E分别为–3.9%和–1.37%；而有机无机配施对烟叶还原糖和钾离子含量均表现为显著的正效应，增长幅度E分别为3.69%和6.77%。

图 1 有机无机配施对烤烟产量与品质的综合效应 Fig. 1 Comprehensive effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on yield and quality of flue-cured tobacco

以优质烤烟各个化学成分的适宜范围量为参考，通过统计分析各个化学成分数据样本量(表 2)可知，有机无机配施处理的烟碱、还原糖、总氮和钾离子在优质烤烟化学成分适宜范围中的样本占比均高于单施化肥处理，而水溶性氯离子则低于单施化肥处理。这表明，有机无机配施处理较单施化肥处理，总体上有利于改善烤烟各个化学成分的协调性。

表 2 Table 2

表 2 烤烟各个化学成分统计分析 Table 2 Statistical analysis of various chemical components of flue-cured tobacco 化学成分 处理 总样本量 优质烤烟适宜范围样本 优质烤烟适宜范围(%)[17-20] 样本数量 比例(%) 烟碱 单施 423 350 82.74 1.5 ~ 3.5 配施 423 375 88.65 总氮 单施 390 361 92.56 1.5 ~ 3.0 配施 390 365 93.59 还原糖 单施 400 96 24.00 18 ~ 22 配施 400 98 24.50 钾 单施 393 180 45.80 2.0 ~ 3.5 配施 393 188 47.84 氯 单施 366 221 60.38 0.2 ~ 0.6 配施 366 214 58.47 注：单施，单施化肥；配施，有机无机配施。

表 2 烤烟各个化学成分统计分析 Table 2 Statistical analysis of various chemical components of flue-cured tobacco

由图 2知，与单施化肥处理相比，有机无机配施处理的烤烟产量在不同土壤pH条件下均达到显著的正效应，但各pH间增产效应差异不显著，其中在pH > 7.5时产量增幅较高(E=8.81%)，其次是pH为6.5 ~ 7.5(E=5.32%)和pH≤6.5(E=5.25%)。随着土壤有机质含量的增加，有机无机配施对烤烟增产效应逐渐降低，其中有机质含量≤20 g/kg时烤烟增产幅度为5.41%，有机质含量 > 20 g/kg时烤烟增产幅度为4.02% ~ 4.52%，但差异不显著。不同土壤碱解氮和速效钾水平下，有机无机配施处理的烤烟产量增幅无显著差异。当土壤有效磷含量≤10 mg/kg时，有机无机配施对烤烟产量没有显著影响，但表现为正效应，增产幅度E为2.82%；其余有效磷水平下，均达到显著的正效应，土壤有效磷含量为10 ~ 20 mg/kg时烤烟增产幅度最高(E=7.41%)。总体来看，在土壤肥力较低的地区，有机无机配施对烤烟增产效应较明显。

图 2 土壤性状对有机无机配施增产效果的影响 Fig. 2 Effects of soil properties on yield-increase effect of combined application of organic and inorganic fertilizers

将土壤类型和无机氮投入量划分为不同水平进行分析，结果(图 3)表明，与单施化肥相比，有机无机配施在褐土、石灰性紫色土、棕壤、红壤和水稻土上对烤烟产量均表现为显著的正效应，增产幅度分别为6.12%、13.85%、10.33%、4.55% 和4.4%，而在潮土上的效应没有达到显著水平，但也表现为正效应(E=9.18%)。根据有机无机配施处理中无机氮施用量划分为4个水平，当无机氮施用量≤60 kg/hm²时，有机无机配施对烤烟产量没有显著效应；当无机氮施用量 > 60 kg/hm²时，有机无机配施对烤烟产量表现为显著的正效应，两个无机氮施用量之间增产效应差异显著(P < 0.05)，且当无机氮施用量 > 90 kg/hm²时，烤烟增产幅度最高(E=4.1%)。

图 3 其他因素对有机无机配施增产效果的影响 Fig. 3 Effects of other factors on yield-increase effect of combined application of organic and inorganic fertilizers

将种植密度、试验时间和植烟区域等因素划分为不同水平进行分析。统计结果(图 3)显示，与单施化肥相比，有机无机配施对3种种植密度水平的烤烟增产效应均达到显著水平，但种植密度高低不影响有机无机配施对烤烟的增产效应。从试验时间来看，与单施化肥相比，有机无机配施在不同年份间的烤烟增产效应均表现为显著的正效应，其中2000年以前有机无机配施处理的烤烟产量增幅最高，E为6.79%。从图 4可知，随着年份的增大，有机无机配施处理的烤烟产量处于线性增加趋势(y=76.404x+2101.5，R²= 0.5735，n=673)，且不同年份间有机无机配施处理的烤烟产量存在显著性差异(P < 0.05)。将烤烟种植区域划分为南方烟区和北方烟区，与单施化肥处理相比，有机无机配施处理的烤烟产量在南北烟区均表现为显著的正效应，其中南方烟区的烤烟增产幅度为4.27%，北方烟区的烤烟增产幅度为6.63%，但南北烟区之间无显著差异。

图 4 不同年份间有机无机配施烤烟产量的差异 Fig. 4 Differences in yields of flue-cured tobacco in different years

有机肥部分替代化肥是实现我国农业绿色发展的重要举措。本研究表明，与单施化肥相比，有机无机配施显著提高了烤烟产量和上等烟叶比例，平均增幅分别为4.68% 和13.55%。究其原因可能是化肥是一种速效养分，易随土壤水移动从而被淋洗与挥发，单施化肥的养分不易被烟株根系及时吸收，而有机肥具有缓效养分，含有多种中微量元素，且能够促进土壤微生物繁殖，快速活化土壤养分。当有机肥与化肥配施后使植烟区土壤的养分趋于平衡，促进烤烟正常生长发育，增加烟叶的干物质积累量，从而提高烤烟产量和上等烟叶比例^[21-22]。烟叶化学成分分析显示，与单施化肥相比，有机无机配施提高了烟叶还原糖、钾离子和水溶性氯离子含量，降低总氮和烟碱含量(图 1)，使烟叶化学成分更加协调(表 2)，从而改善烟叶内在品质。这可能是化肥配施有机肥后提高了烟株根系酶活性，加快了土壤有机营养转化和碳氮代谢^[23-24]，并使土壤中养分释放速率与烟株根系对养分吸收规律较一致^[25-26]，促进烟叶各物质转化，从而改善烟叶品质。但不同植烟区有机无机配施对烤烟产量影响的效果存在较大差异^{[6, 27-28]}，可能受植烟区土壤类型、试验时间、植烟区域、土壤性状、种植密度以及施肥量等因素的影响较大。因此，本研究以单施化肥为对照，系统整合分析了不同因素下烤烟有机无机配施的产量效应，为今后的相关研究提供参考。

土壤是烤烟吸收营养和水分的场所。与单施化肥相比，土壤越“瘦”，如有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量越低，有机无机配施的增产效果越显著，其原因是在高肥力植烟土壤区，有机无机配施虽然可以提高土壤中有机质和速效养分的含量，维持土壤肥力，但进一步提升烤烟产量的空间较小。总体来看，在土壤肥力较低的烟区，化肥配施有机肥后烤烟产量的增幅较高，可能是因为对于低肥力土壤，有机肥提供的各种养分更有效地起到了提高土壤综合肥力并及时供给烤烟养分吸收的作用。有机肥对产量的提升作用在不同pH植烟土壤上没有显著差异，可能是有机肥是一种完全肥料，具有较强的缓冲能力，均可创造适宜烟株生长发育的土壤pH条件。不同土壤类型下有机无机配施所生产的烟叶产量和品质也存在差异。有机无机配施处理的烤烟产量在紫色土上表现为显著的正效应，且增产幅度最高，可能是紫色土土壤有机质含量较低，氮磷含量也低，锌硼缺乏严重，保水抗旱能力差，而有机肥具有内在优势，能够及时有效地培肥土壤与供给烟株吸收不同的养分。

研究表明，在土壤中有机氮释放速率与烤烟对氮素需求规律不相一致，可能会导致前期供氮不足、后期供氮过多，从而降低烟株根系对氮素的吸收利用^[26]，因此有机氮需与无机氮合理配施，以提高土壤微生物活性并促进氮素转化^[23]。当无机氮施用量≤60 kg/hm²和 > 60 kg/hm²时，有机无机配施对烤烟增产效应存在显著性差异(P < 0.05)，且当无机氮施用量 > 90 kg/hm²时烤烟增产幅度最高(E=4.1%)。而有机肥与无机肥的配比也会影响烤烟产量与品质。徐刚等^[13]研究发现，当化肥与有机肥配比为3∶1时，可显著提高烟叶的产值和上中等烟比例，更能改善烟叶化学成分的协调性。李文科等^[29]研究表明，当化肥与有机肥配比为7∶3时，烟叶产量、产值、上等烟比例和化学成分均达到最佳。但也有研究表明，化肥与有机肥配比为7∶3的烤烟产量与其他配比的烤烟产量没有显著性差异^[30]。基于文献数据的局限性，本文对于不同有机无机配施比例的增产效应没有进行具体分析，还需进一步研究。

与单施化肥相比，在2000年以前有机无机配施处理的烤烟产量增幅最高，可能是随着时间的推移，烟农为了追求产量与经济效益最大化，连年大量施用肥料，导致土壤综合肥力普遍提高，从而降低有机无机配施的增产幅度。但有机无机配施处理的烤烟产量在逐年呈线性增加趋势，且在P < 0.05水平上，不同年份间有机无机配施处理的烤烟产量差异显著(图 4)，可能是随着时间的推移，科研工作者对烤烟有机无机配施技术研究的不断深入和优化以及各种新型高效有机肥料的广泛应用，如生物有机肥，供肥稳定，肥效持久，与适量的化肥配施后，不仅能促进烤烟对大量元素的营养需求，还能满足烟株对中微量元素的平衡吸收，使营养成分更加协调。此外，还可能与植烟区土壤质量不断改善有关。从种植区域来看，与单施化肥相比，有机无机配施在南北烟区产量增幅差异不显著，北方烟区产量增幅高于南方烟区，主要原因可能是南方烟区高温多雨造成的氮素损失比例较高，除了残留在土壤中以外，还可能通过淋洗、径流、反硝化等途径损失。北方烟区的降水少，投入的氮素以及土壤中残留和矿化的氮素利用率较高，并且南方烟区收获烟株带走的磷量占肥料投入磷量的平均比例低于北方烟区^[31]。从种植密度来看，与单施化肥相比，种植密度高低不影响有机无机配施对烤烟的增产效应，均达到显著水平。

本研究通过烤烟有机无机配施相关文献的整合分析，揭示了与单施化肥相比，有机无机配施可显著提高烤烟产量和上等烟叶比例，显著降低烟碱和总氮含量，显著提高还原糖和钾离子含量，但对水解性氯离子含量没有显著影响，总体上可改善烟叶化学成分的协调性。有机无机配施对烤烟的增产效应受时间、种植密度与种植区域的影响显著，且有机无机配施下随着时间的推移，烤烟产量呈线性增加趋势。肥力越低，有机无机配施的增产效果越显著。当无机氮施用量 > 60 kg/hm²时，有机无机配施对烤烟存在显著的增产效应，且当无机氮施用量 > 90 kg/hm²时，增产幅度最高。不同有机无机配施比例的增产效应还需进一步研究。