附 录 B
（资料性附录）【paperrater】
系统开发类论文示例
B.1 中文题名
接装纸涂胶在线检测及剔除系统的设计应用
B.2 中文署名【论文查重】
叶XX
XX烟草机械有限责任公司，XX省XX市工农路南段 461000
B.3 中文摘要
摘要：为实时监测并剔除因接装纸涂胶不均、位置偏移等产生的缺陷烟支，根据接装纸涂胶量对微波电磁场能量参数造成不同的变化，设计了接装纸涂胶在线检测及剔除系统。该系统利用微波介质谐振器振荡器产生的微波信号，通过微波PIN单刀多掷开关将微波信号分时发送到微波谐振腔作为检测信号，根据谐振腔输出信号幅度值的变化可判断出接装纸涂胶质量是否有缺陷。实际应用效果表明，该系统实现了在线检测并剔除烟支接嘴端、搭口端未涂胶，接装纸涂胶量太少，位置发生偏移的缺陷烟支，检测最小缺胶面积2㎜×2㎜，有效剔除率达到96%，从而保证了接装纸涂胶质量及控制精度，提高了烟支外观质量。
B.4 中文关键词
关键词：接装纸；涂胶；微波介质谐振器振荡器；在线检测；烟支剔除#p#分页标题#e#
B.5 中图分类号
中图分类号：TS433
B.6 英文题名
Design and application of online detecting and rejecting system for tipping paper gluing
B.7 英文署名
YE XX
XX Tobacco Machinery Co., Ltd., XX 461000, China
B.8 英文摘要
Abstract: In order to real-timely detect and reject the defective cigarettes caused by tipping paper with uneven gluing or misalignment, an online detecting and rejecting system was designed basing on the variations of electromagnetic energy parameter of microwave versus glue amount. The microwave signal generated by a microwave media resonator was time-sharingly sent to a microwave resonant cavity by a single-pole multiple-throw microwave PIN switch. The variation of output signal from the resonant cavity would indicate that whether the tipping paper was properly glued. The application results showed that the system could online detect and reject the cigarettes with tipping paper gluing defects, the smallest detectable area of glue missing was 2 mm × 2 mm, and the effective rejecting rate was up to 96%. The quality of tipping paper gluing was well controlled and appearance quality of cigarette was improved.#p#分页标题#e#
B.9 英文关键词
Keywords: tipping paper; gluing; microwave media resonator; online detection; cigarette rejecting
B.10 引言
接装纸涂胶是接装机生产过程中的重要工序，接装纸涂胶层的厚度、均匀性、形状及位置的正确性，会直接影响卷接机组的生产效率和烟支的搓接质量 [1]。如果烟支接嘴端涂胶量过少，会造成滤嘴搓接不良或掉嘴；如果接装纸搭口端涂胶量过少，会使成品烟支的接装纸翘边。另外，花胶辊上应该有胶的较小区域如果无胶或胶量不足同样会出现搓接不良现象；对于离线激光打孔的接装纸，如果在激光打孔处涂上了胶水，则会影响烟支径向气流量和稀释度；如果接装纸在运行过程中发生偏移，则会引起涂胶层的形状及位置变化。对接装纸涂胶层进行质量检测与控制，可以在接装纸供给位置分别加装一个对射式光纤检测传感器检测接装纸的透光度，并根据透光度的变化输出信号判别涂胶质量[2]，也可以加装视觉成像系统对接装纸进行在线图像检测[3]，但这两种方法不能很好地检测出接装纸在运行过程中是否发生偏移和离线激光打孔的接装纸打孔区是否涂胶。为此，根据接装纸不同涂胶量会对微波电磁场能量参数造成变化的原理，设计了接装纸涂胶在线检测及剔除系统，以进一步解决上述问题，提高烟支外观质量。
B.11 #p#分页标题#e#正文
B.11.1 系统结构
1 系统结构
接装纸涂胶在线检测及剔除系统利用微波介质谐振器振荡器(DRO，Dielectric Resonator Oscillator)产生微波信号，通过微波PIN单刀多掷开关将其分成3路或5路，分时发送到各个微波谐振腔作为检测信号，照射到接装纸上，见图1。由于接装纸涂胶层的厚度不同，导致涂胶层水分子的介电常数有差异，使微波谐振腔的终端电容发生变化，从而使谐振频率及谐振幅度也发生变化。微波谐振腔的输出信号经过微波PIN单刀多掷开关将3路或5路合为一路传送到检波放大器，检波放大器根据不同的微波信号检出直流电平，将其放大并将所需波动幅度范围内的电压值传送到信号处理电路。
图1 接装纸涂胶在线检测及剔除系统结构示意图
微波是一种高频电磁波，当其在介电材料内部传播时，介质材料将发生极化现象[4]。含有涂胶层的接装纸通过微波同轴谐振腔时，一方面电磁能被水分子吸收而使微波强度有所衰减；另一方面电磁对涂胶层中水分子的氧离子、氢离子正反转化会影响谐振频率[5]。基于微波的这种特性，设计了接装纸涂胶在线检测及剔除系统。当接装纸在距离微波同轴谐振腔的底面一定距离的位置移动时，由于涂胶层和接装纸的介电常数不同，接装纸涂胶层的水分子介电常数较大，因此会对微波检测头的谐振频率和谐振幅度产生较大影响。利用通过检波放大后输出的反映接装纸涂胶量的直流电压信号，在信号处理单元处理后可计算出接装纸的涂胶量，当不符合要求时利用原机剔除系统可在线将缺陷烟支剔除。
#p#分页标题#e#B.11.2 技术实现
2 技术实现
2.1 微波介质谐振器振荡器
微波介质谐振器振荡器(DRO)产生单一频率的微波信号。当微波谐振腔内没有接装纸(或放置无胶接装纸)时，输出信号幅度达到最大值；当微波谐振腔下方涂有胶水的接装纸通过时，由于微波谐振腔的谐振频率降低以及水分对微波能量的吸收，使输出信号幅度减小。因此根据谐振腔输出信号幅度值的变化可分辨出接装纸表面涂胶质量是否有缺陷。
2.2 检测系统的安装
接装纸涂胶在线检测系统安装在接装机的上胶器与胶后加热器之间，见图2。微波检测探头安装在经上胶器涂胶后的接装纸下方，共有5个检测区，其中T1和T5检测烟支接嘴端涂胶状况，T2和T4检测激光预打孔区涂胶状况，T3检测搭口端涂胶状况，见图3(以激光打孔接装纸为例)。
2.3 微波单刀多掷PIN开关
将3～5个微波谐振探头并排安置在一起，如果同时工作，相互之间会产生干扰，所以必须采取分时工作的方法。微波PIN开关的作用在于由外加TTL控制信号控制各个通道微波信号的工作周期，实现几个微波谐振探头的分时工作。微波单刀三掷开关（SP3T）或微波单刀五掷开关（SP5T）可将微波信号在3个或5个通道内切换，并将微波信号输送到需要工作的通道内[6]。微波PIN开关的导通或切断由TTL电平控制，由于采用单一频率源工作，必须使5个谐振腔的谐振频率调节到基本一致，并使空腔的输出幅度也尽可能接近。
2.4 数据处理电路#p#分页标题#e#
检测到的输出信号通过A/D转换为数字信号后，传送到数据处理器对数据进行处理。定时采样电路用于控制采样速度和采样周期、PIN开关的通断状态。
2.5 接装纸与谐振腔表面不同距离时的输出电压
由于接装纸与谐振腔表面距离不同，对于无接装纸、涂胶接装纸及涂胶不均匀接装纸，微波通道探头的输出电压也不相同。由表1和表2可见，当接装纸与谐振腔表面之间的距离一定时，对于同一个微波通道，涂胶量不同，输出的直流电压值也不相同；对于同一个微波通道，介质相同时，输出的直流电压值随接装纸与谐振腔表面之间的距离减小而增大。
表1 接装纸与谐振腔表面不同距离时的输出电压
|
微波 通道 |
无纸时输出电压/V |
接装纸未涂胶时输出电压/V |
接装纸涂胶时输出 电压/V |
有胶与无胶时输出 电压比 | ||||||||
|
1.5㎜ |
1.0㎜ |
0.5㎜ |
1.5㎜ |
【paperpass】
1.0㎜ |
0.5 ㎜ |
1.5㎜ |
1.0㎜ |
0.5㎜ |
1.5㎜ |
1.0㎜ |
0.5㎜ | |
|
1 |
2.46 |
2.33 |
2.83 |
1.85 |
1.58 |
1.41 |
0.92 |
0.78 |
0.39 |
0.50 |
0.49 |
0.28 |
|
2 |
2.44 |
2.13 |
2.53 |
1.78 |
1.70 |
1.58 |
1.13 |
0.95 |
0.47 |
0.63 |
0.56 |
0.30 |
|
3 |
1.40 |
1.49 |
1.82 |
1.12 |
0.92 |
0.97 |
0.65 |
0.48 |
0.25 |
0.58 |
0.52 |
0.26 |
|
4 |
1.50 |
1.49 |
1.77 |
1.13 |
1.02 |
0.99 |
0.74 |
0.39 |
0.29 |
0.65 |
0.38 |
0.29 |
|
5 |
1.20 |
1.37 |
1.66 |
0.89 |
0.98 |
0.79 |
0.65 |
0.46 |
0.23 |
0.73 |
0.47 |
0.29 |
表2 接装纸有胶区偏离微波探头边缘不同距离时的输出电压
|
微波通道 |
无纸时输出电压/V |
接装纸未涂胶时输出电压/V |
接装纸涂胶时输出电压/V |
接装纸有胶区偏离微波探头不同距离时对应的输出电压/V | |||
|
1㎜ |
2㎜ |
3㎜ |
4㎜ | ||||
|
1 |
2.67 |
1.24 |
0.19 |
0.23 |
0.29 |
0.33 |
0.42 |
|
5 |
1.66 |
0.96 |
0.23 |
0.36 |
0.49 |
0.57 |
0.67 |
2.6 缺陷烟支的剔除
根据定标实验，该系统能够在线检测接装纸烟支接嘴端、搭口端和激光打孔处最小缺胶面积为2㎜×2㎜的缺陷烟支，并根据“步距”跟踪原理，准确地将涂胶缺陷烟支在剔除鼓轮处剔除。另外，还具有检测接装纸切刀切割位置是否正确、接装纸运行过程中是否发生向内或向外偏移、对所有检测及剔除缺陷烟支分类计数等功能。在连续检测到缺陷烟支时，该系统可发出报警信息并控制停机。
#p#分页标题#e#B.11.3 应用效果
3 应用效果
该检测系统已应用于PASSIM 7000 卷接机组，实现了接装纸烟支接嘴端、搭口端未涂胶，涂胶量太少等缺陷烟支的在线检测及剔除，检测最小缺胶面积可精确到2㎜×2㎜，同时能够准确剔除接装纸运行过程中向内或向外偏移量超出一定范围的缺陷烟支，有效剔除率达到96%，保证了接装纸涂胶质量及控制精度，提高了烟支外观质量。
该检测系统的微波发射功率小于10 mW。按GB5959.6-2008《工业微波加热设备的安全规范》和GB10436-89《作业场所微波辐射卫生标准》分别进行了检测，在距离设备外壳5 cm处使用RCO－1A微波漏能仪测量的漏能均值为0.01 mW／cm2，小于国家标准规定的微波泄露功率密度应不大于50 W/m2 (5 mW/cm2 )要求；在工作人员各作业点也分别进行了测量（以工作人员胸部为准），其平均功率密度均小于GB12638-1990《微波和超短波通信设备辐射安全要求》规定的小于50μW／cm2要求。因此，工作时的散射微波辐射对环境及人体基本无污染，安全性较高，适用于在工业现场使用。
B.12 参考文献
参考文献
[#p#分页标题#e#1] 李新光，李德法，彭峋，等.YJ15-YJ25-YJ35卷接机组安装调试手册［G］.许昌：许昌烟草工业机械厂，1993.
[2] 罗彩丽,王桂铝. 接装纸、卷烟纸接头检测系统的设计［J］.烟草科技，2005（10）:26-27.
[3] 杨国荣,杨煜文,苏剑云,等.卷烟机接装纸在线识别系统［J］.烟草科技，2003（10）:20-21.
[4] 牛中奇，朱满座，卢智远.电磁场理论基础[M]．北京：电子工业出版社，2001．
[5] 邱晔，彭金辉.微波谐振腔微扰技术快速检测含水率［J］. 烟草科技，2008(6):38-40.
[6] 李玉忠.微波水分测量技术发展历史及微波水分计制造现状[J]. 分析仪器，2006(3):40-52.
B.13 注释
#p#分页标题#e#作者简介：叶XX（1965—），学士，工程师，主要从事卷接机组的开发研究工作，E-mail: xwrshn-001@163.com
A
B
附 录 C
（资料性附录）
技术改造类论文示例
C.1 中文题名
YJ212接装机最终分切鼓轮切割机构的改进
C.2 中文署名
姜XX，孙XX
XX中烟工业有限责任公司XX卷烟厂，XX市高新区XX路2006号 250104
C.3 中文摘要
摘要：为解决YJ212接装机最终分切鼓轮切割机构构件损坏率高，以及烟支滤嘴毛边、拉丝、变形等问题，对其切割机构进行了改进。将最终分切鼓轮的切割圆刀更换为YG8硬质合金材质，以提高切割圆刀的锋利性和持久性，并取消了原切割圆刀磨刀砂轮；设计了切割圆刀胶垢清洁装置，利用三刃刮刀有效清除切割圆刀上的胶垢。应用效果表明，最终切割机构的切割圆刀更换周期由原来的8～10 h 延长到170 h左右，由最终切割圆刀引起的滤嘴挤压、变形、拉丝等问题烟支由5%～7%降低到1.0 %以下。改进后YJ212接装机最终切割机构，结构简单，运行可靠，减少了维护工作量。#p#分页标题#e#
C.4 中文关键词
关键词：YJ212接装机；分切鼓轮；切割圆刀；胶垢；三刃刮刀
C.5 中图分类号
中图分类号：TS433
C.6 英文题名
Improvement of Cutting Mechanism in Final Cutting Drum in YJ212 Plug Assembler
C.7 英文署名
JIANG XX, SUN XX
XX Cigarette Factory,China Tobacco XX Industrial Co., Ltd., XX 250104, China
C.8 英文摘要#p#分页标题#e#
Abstract: The cutting mechanism in final cutting drum in YJ212 plug assembler was improved to solve the problems of frequent parts damage in cutting mechanism and filter cut end defects, including rough edge, distortion, and fiber protrusion. Carbide cutting disk was used in final cutting drum to improve its sharpness and endurance and dispense with the sharpener wheel. A cleaning device was designed to clean the glue build-up on the disk with a three-square scraper. The results of application showed that the life of the cutting disk increased from 8-10 to about 170 hours, and the percentage of cigarettes with defects caused by final cutting disk decreased from 5%-7% to under 1%. The improved final cutting drum is simple in structure, reliable in operation, and less in maintenance work.
C.9 英文关键词
Keywords: YJ212 plug assembler; cutting drum; cutting disk; glue build-up; three-square scraper
C.10 引言
YJ212接装机是ZJ112型卷接机组的核心设备，是消化吸收德国HAUNI公司PROTOS 90E卷接机组专有技术基础上研制的国产高速机型［1］。YJ212接装机最终分切鼓轮附属的切割结构（以下简称最终切割机构），采用了与YJ27接装机相同的“分切圆刀与磨刀砂轮相结合”的构造[2]。但由于YJ212的运转速度更快，其最终切割机构各构件间冲击增大，损坏频率明显增加，并且出现了YJ27接装机很少出现的烟支滤嘴端切口毛边、拉丝、端面轻微变形等质量瑕疵，影响了ZJ112型卷接机组的整机运转效率和质量水平。由于ZJ112型卷接机组在国内应用时间较短[2]，装备数量有限，因此尚未发现解决上述问题的相关文献[3-4#p#分页标题#e#]。为此，通过对YJ212接装机最终切割机构的机械原理分析，对其最终切割机构进行了改进，以提高该机型的运转效率和质量水平。
C.11 正文
C.11.1 存在问题
1 存在问题
YJ212接装机最终切割机构主要是将已实现滤嘴搓接的双倍长烟支切割为等长的成品烟支[5]，主要有切割圆刀、磨刀砂轮、砂轮调节机构、传动装置等，见图1。我厂的5台YJ212接装机，其最终切割机构一年共需更换各种备件2399次，每机台每工作日平均更换2.5次。主要存在问题是：
(1)YJ212接装机最终切割机构的切割圆刀为锋钢刀，韧性好，价格低，但在高速旋转切割过程中容易钝化而失去锋利性，使用寿命较短[6]。尽管为最终切割圆刀配置了磨刀砂轮以提高切割圆刀的使用寿命，但仍需8～10 h更换1次。
(2)磨刀砂轮由两片砂轮叠合而成，通过调整磨刀砂轮的转轴架，将最终切割圆刀放在两个砂轮中间径向重叠8～10 mm。由于磨刀过程是在切割圆刀高速旋转情况下进行，径向冲击力较大，因此经常造成磨刀砂轮轴、轴承损坏，并导致磨刀机构与固定套的联接松动等问题。
(3)YJ212接装机生产中出现的滤嘴端切口毛边、变形及拉丝等问题烟支比例为5%～7%。与YJ27接装机相比，由于切割圆刀的额定切割能力由7000支/min提高到10000支/min，切割时切割圆刀与滤棒、砂轮的摩擦增大，刀盘温度升高，在加剧切割圆刀的钝化效应的同时，也会造成滤棒热熔胶、卷烟接嘴胶、增塑剂等熔融，在刀盘两侧形成大量胶垢，导致烟支出现滤嘴端切口毛边、变形及拉丝等现象。
1.最终切割圆刀 2.磨刀砂轮 3.砂轮轴(联接调节装置)#p#分页标题#e#
图1 YJ212接装机最终切割机构示意图
C.11.2 改进方法
2 改进方法
2.1 更换圆刀材质
改用硬质合金材质刀片是目前提高切割圆刀锋利性和持久性的通用选择。为此切割圆刀选用了超细颗粒硬质合金YG8材质[7]，刀片厚度0.2 mm。由于硬质合金具有超硬、耐磨、强度好、耐热、耐腐蚀等性能 [6]，可以将最终切割圆刀配置的磨刀砂轮拆除。
2.2 设计胶垢清洁装置
为防止生产过程中烟支中胶体成分溢出在最终切割圆刀表面形成胶垢，设计一套由2个L形摇臂、2个三刃刮刀、2个拉簧、1个拉簧支架和固定座组成的最终切割圆刀胶垢清洁装置，见图2。其中，底座固定在接装机上，拉簧支架固定在固定座上，置于最终切割圆刀两侧的2个L形摇臂通过转动轴与固定座架联接。2个边长20 mm材质为T12A合金的三刃刮刀，通过转动轴分别联接在L形摇臂的顶端，可360°自由旋转。L形摇臂的另一端设有拉簧挂钩，可在手动情况下90°转动。在拉簧作用下，通过L形摇臂的转动实现三刃刮刀与最终切割圆刀的紧密贴合和有效分离。在生产过程中，三刃刮刀的一个刀刃紧贴在最终切割圆刀上，可有效清除切割圆刀上的胶垢。通过三刃刮刀的手动旋转，可快速变换刀刃，使其更换周期延长3倍。
1.最终切割圆刀 2.三刃刮刀 3.刮刀轴 4.L形摇臂 5.固定座 6.摇臂轴 7.拉簧支架#p#分页标题#e#
图2 最终切割圆刀胶垢清洁装置示意图
C.11.3 改进效果
3 改进效果
YJ212接装机最终切割机构改进后，其切割圆刀的更换周期由原来的8～10 h 延长到170 h左右，切割圆刀胶垢清洁装置的构件（包括三刃刮刀、拉簧等）很少损坏，由最终切割圆刀引起的滤嘴挤压、变形、拉丝等问题烟支由5%～7%降低到1.0 %以下。改进后YJ212接装机切割机构，除清洁装置采用手动方式实现三刃刮刀与切割圆刀的贴合和分离外，无传动、校准、调节和电控装置，结构简单，运行可靠，减少了维护工作量。
C.12 参考文献
参考文献
[1] 董祥云，黄德良，杜国锋，等. ZJ112/ZB47型卷接包装生产线[G].北京：中烟机械技术中心有限责任公司，2006.
[2] 董祥云，杜国锋，王建法，等. ZJ112型卷接机组[G].北京：中烟机械技术中心有限责任公司，2006.
#p#分页标题#e#[3] 刘国平.AF12滤嘴接装机滤棒分切形式转换的设计研究[J].烟草科技，2010(8)：22-25.
[4] 王英，李爱敏.YJ24 接装机供胶装置的改造[J].烟草科技，2005(10)：24-25.
[5] 董祥云，张惠敏，高同启，等.YJ17-YJ27卷接机组培训教材[M].北京:中国科学技术出版社，2001.
[6] 高培明，尹涛，薛卫.硬质合金类烟机配件的性能改善[J].中国材料科技与设备，2009 (6): 75-77.
C.13 注释
作者简介：姜XX（19XX—），硕士，工程师，主要从事卷包设备运行与维护工作，E-mail：XXXXX@126.com
通讯作者：孙XX(19XX—)，学士，高级工程师，主要从事卷烟工艺技术研究，E-mail：XX@sohu.com
C
#p#分页标题#e#附 录 D
（资料性附录）
综述类论文示例
D.1 中文题名
烟草连作障碍研究进展
D.2 中文署名
张XX，申XX
中国农业科学院烟草研究所，青岛市崂山区科苑经四路11号 266101
D.3 中文摘要
摘要：烟草生产中的连作种植导致产量和品质的下降已引起广泛关注。从烟田土壤营养失调、烟草根系分泌物积累、土壤微环境及微生物区系变化等角度阐述了烟草连作障碍的产生机理，介绍了当前治理烟草连作障碍的各项调控措施，并对烟草连作障碍领域的研究发展方向进行了展望。
D.4 中文关键词
关键词：烟草；连作障碍；营养失调；根系分泌物；土壤微生物区系；调控措施
D.5 中图分类号
中图分类号：S572
#p#分页标题#e#D.6 英文题名
Advance in Continuous Cropping Problems of Tobacco
D.7 英文署名
ZHANG XX, SHEN XX
Tobacco Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qingdao 266101, China
D.8 英文摘要
Abstract: Much attention has been paid to the decrease of tobacco quantities and qualities through the continuous cropping. The mechanism of continuous cropping obstacles was reviewed with regards to soil nutrient unbalance, accumulation of roots exudates, and change of soil micro-environment and soil microbial flora. The counter-measures were also reviewed in controlling the obstacles of tobacco continuous cropping. Possible future researches were also proposed in this paper.
D.9 英文关键词
Keywords: tobacco; continuous cropping problem; soil nutrient unbalance; root exudates; soil microbial flora; controlling measure
D.10 #p#分页标题#e#引言
当前，我国烟草农业不断向规模化和集约化方向发展，由于受经济利益的驱动、耕地的有限性及生产栽培条件的制约，烟草连作已成为一种不可避免的现象。而烟草本身是一种忌连作作物，连作能导致烟草土传病虫害危害程度的增加，烟田有害物质的逐年积累；而且，连作还能造成土壤养分失调，抑制土壤生物化学过程，影响烟草正常的生长发育，最终造成其产量和品质的显著降低[1]。目前，我国烟草生产中尚存在较大面积的连作种植，据统计每年由于烟草连作带来的直接及间接经济损失高达40亿元，这已经严重威胁到我国烟草农业的可持续发展，引起了农业相关部门和学术界的高度重视。
当前，国内外众多学者在烟草连作障碍的产生及调控方面进行了大量探讨。笔者从土壤营养失调、根系分泌物积累、土壤微生物区系变化和连作障碍的调控措施等角度，综述了烟草连作障碍方面的最新研究成果，为推动我国烟草栽培学学科发展和特色优质烟叶开发提供理论和实践指导。
D.11 正文
1 烟草连作障碍的产生机制
即使在正常的栽培管理情况下，作物连作也会使植株长势变弱、产量下降和品质变劣，这种现象被称为连作障碍[2]。连作障碍已经成为制约包括烟草在内多种农作物产量和品质提高的重要因素。而连作造成土壤营养失调、根系分泌物积累、土壤微环境及微生物区系变化等被认为是障碍产生的重要机制。
1.1 连作造成土壤养分失调
由于作物对土壤养分具有特定的选择性吸收规律，特别是对其中某些中、微量元素有着特殊需求，长期连作往往造成施肥具有相对固定性，易造成土壤养分的不均衡，从而致使作物体内各种养分比例失调而出现生理和功能性障碍。连作还能够使土壤中多种有效养分的比例发生变化，引起土壤养分失调，从而影响烟株生长，造成烟叶明显减产[3]。同时，烤烟多年连作后，肥料利用率会不断下降，其中氮肥利用率平均每年下降4.8%、磷肥利用率下降0.7%，钾肥利用率下降#p#分页标题#e#3.2%[4]。王连君等[5]的研究表明，烟草连作2年后土壤中全氮、速效钾含量减少，全磷、碱解氮和速效磷含量增加，有机质含量下降。连作土壤的pH、有机质、全钾、速效硼、速效锌、CEC、交换性镁等均低于轮作土壤[1,6]。娄翼来等[7]的研究表明，随着植烟年限的延长，表层土壤酸化明显。由于连作造成土壤酸碱度下降与根系分泌物和根际微生物有着直接关系，所以会对土壤酶活性产生不良效应，这将影响到烟田土壤有机质的矿化和养分形态的转化[8]，从而影响烟草的正常生长发育，对优质烟叶生产不利。
1.2 连作造成根系分泌物等积累
由次生代谢产生的根系分泌物很大部分具有自毒作用。单一作物连作多年后其根系、叶片、植物残体会造成土壤有毒物质的大量积累，如有机酸和萜烯类物质的积累，从而抑制作物的生长发育[9]。
在根系分泌物及前茬残体腐解物中，酚酸类物质（如苹果酸、肉桂酸）及其转化产物被认为是连作作物致毒物的主要成分。它们的抑制作用表现在：1）抑制土壤硝化过程，影响氮素形态的转化；2）抑制作物根系对土壤养分的吸收；3）抑制过氧化氢酶、过氧化物酶的活性，破坏细胞的完整性；4）减少作物光合产物，降低叶绿素含量。郭亚利等[10]研究了烤烟根系分泌物对烤烟幼苗生长和根系养分吸收的影响。结果表明，烤烟根系分泌物显著抑制幼苗的生长，降低根系活力，其中中性组分的根系分泌物对幼苗根系活力的抑制程度最强；三种不同组分的根系分泌物均显著降低根系对NO3-#p#分页标题#e#、H2PO4-和K+离子的吸收，其中中性组分对H2PO4-吸收的影响最大，而酸溶性组分对K+的吸收抑制作用较强。烟草根系分泌物中存在多种抑制烟草生长和养分吸收的自毒作用物质，自毒物质的积累使根际微生态失调，病原物增加，病虫害加重，最终致使烟叶产质量下降。
1.3 连作造成土壤微环境及微生物区系变化
土壤微生物群落结构失衡是连作产生的普遍现象。许多研究都认为，随着连作年限的增加，土壤从细菌型向真菌型转化，细菌型土壤是土壤质量良好的一个生物指标，而真菌型土壤则是地力衰竭的标志[11-13]。但费颖恒等[14]在蔬菜不同种植年限的土壤中却未发现类似规律。可见不同连作年限对土壤微生物的影响比较复杂。Smalla等[15]研究发现，果蔬类作物连作的根际土壤微生物群落结构变化因作物（马铃薯、草莓和油菜）而异，这种变化均在连作一年后表现更为突出。Olssen等[16]比较了大麦连作和轮作土壤细菌的群落结构，结果表明连作导致了土壤微生物群落结构的明显改变。胡元森等[17]采用PCR-DGGE技术对根际土壤微生物区系的研究发现，随黄瓜连作茬次增加，几种主要微生物类群出现富集或消失，微生物种群趋于单一化。长期连作能够导致土壤中微生物群落多样性降低及有害微生物种群的增加#p#分页标题#e#[18-19]，而微生物多样性的降低能够引起土壤微生物群落对外界抵抗力的下降[20-22]。同时有研究发现在微生物多样性高的土壤中病原菌很难滋生[23]。因而，合理的土壤微生物群落结构、富的多样性和较高的微生物活性不丰仅能缓解或消除连作障碍，同时也是维持土壤系统稳定性和可持续性的重要保证[24-25]。
总之，作物连作障碍的产生机理极为复杂，是作物-土壤系统内部诸多因素综合作用的外在表现[26]。作物连作障碍的产生与土壤微生物群落结构失衡存在必然联系已经得到国内外学者的广泛认同，但烟草连作障碍的发生与土壤微环境及微生物区系变化之间的确切关系及内在规律还需要进一步研究。
2 烟草连作障碍的调控措施
连作障碍给烟草等经济作物生产带来严重损失，因此，人们在不断寻求缓解或消除连作障碍的各种措施。
2.1 培肥改良土壤
施用化肥过多是土壤发生酸化、盐渍化及各种功能退化的重要原因。合理施用化肥，并加大有机肥的施用量，这样不仅可以直接提高土壤有效养分含量，还可以通过影响土壤生物活动促进良好土壤结构的形成。因此，做到有机无机配施，氮、磷、钾及各种微量元素合理搭配，同时研发适合烟草需肥特点的专用肥及缓控肥料等，是烟草生产上培肥改良土壤，提高土壤质量及生产力的重要方式。
2.2 合理的轮作和间、套作
轮作对烤烟土壤结构的改良、土壤肥力的提高和烤烟生长小环境的改善具有重要作用[28]。通过与病原菌非寄主植物轮作，使土壤中的病原菌数量显著降低，能减轻土传病害的发生。董艳等[29]发现轮作种植显著增加了细菌和放线菌数量、微生物总量和细菌#p#分页标题#e#/真菌的比值，但显著降低了土壤真菌数量，这有利于克服连作障碍。采用间、套作的种植模式也是防治连作障碍有效方式，通过间、套作不仅可以提高土壤养分有效性、增加土壤微生物的多样性[30]，而且对于控制烟草病虫害也具有良好效果[31]。
2.3 物理化学调控
当前化学调控仍是防治连作障碍的重要手段。有学者采用化学灭菌来消除生物因素的影响，但该方法环境风险大，易使土传病害的抗药性增加[32]；也有利用蒸汽及太阳辐射对连作土壤消毒或进行客土改良，但防治费用高，费时费力，且难以控制深层土壤中的病原菌。采用土壤改良剂（粉煤灰、聚丙烯酰胺及丛枝菌根等）或根系调理剂（硫酸镁、黄腐酸及生根粉等）进行退化及连作土壤的改良，通过趋利避害的方式可以扩大物化调控的应用范围及效果[33-34]。
2.4 选用抗病品种
对克服连作障碍而言，选育抗性品种具有重要意义。产生化感物质是植物的遗传特性，而不同品种间具有较大差别。有研究发现，同为葫芦科的西瓜、甜瓜、黄瓜、蛇瓜和西葫芦的自毒作用存在很大差别[27]。充分利用自然界中丰富的抗性种质资源进行有针对性的抗病育种，特别是利用品种（品系）间化感作用差异进行育种来克服自毒作用，这有望成为解决烟草连作障碍的有效途径。
2.5 生物防治措施
生物防治是目前国内外学者的研究热点，并将逐步成为烟草病虫害防治的重要手段，其主要包含以下几个方面：通过引入有益微生物来提高烟田土壤中各种养分的供应能力和潜力，或与特定的病原菌竞争营养和空间来减少病原菌的数量及根系的感染，或者引入具分解自毒物质能力的微生物用于克服烟草自毒作用，这可以缓解或消除连作障碍的发生。但目前存在的主要问题是：土壤的复杂性致使很多因素都制约了拮抗菌或降解菌在土壤中的定殖和增殖，使其难以发挥应有效果。因此，连作障碍中生物防治措施的作用还需要进一步研究和发掘。
D.11 结论或结语#p#分页标题#e#
3 烟草连作障碍的研究发展方向
连作障碍是制约烟草产量和质量提升的关键因素之一。虽然在烟草连作对土壤质量性状变化方面已取得显著进展，但各土壤组分在连作障碍产生中的具体作用还不确定，而且不同治理措施对改善烟草根际微环境、减缓连作障碍的贡献及机制还需要进一步明确。此外，有关土壤养分、根系分泌物、土壤微生物和病原生物等连作障碍因子之间的相互关系也缺乏深入研究。下一步将加强不同土壤环境下烟草连作障碍的机理及其障碍因子间的关联研究。
当前，从土壤微生态调控角度开发出相应的微生物调控肥料、生物农药及土壤健康调理技术，并解决其效果难以持久的问题，是摆在烟田土壤系统稳定性和烟叶生产可持续性方面的重要议题。结合国家烟草专卖局实施的烟草基因组计划，大力开展抗逆育种是消除连作障碍的重要突破口。目前，合理施肥、耕作和病虫害防治等传统的防治方法虽然取得一定效果，但缺乏高效治理技术的综合集成。因此，通过深入研究明确烟草连作障碍的产生机理，研发出连作障碍的各项农艺、化学和生态调控措施，加快土壤综合治理技术的配套集成与推广力度，最终构建健康和谐的烟田土壤生态系统，这是克服烟草连作障碍的最终途径。
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D.13 注释
基金项目：#p#分页标题#e#山东省烟草专卖局（公司）项目（201002）
作者简介：张XX，男，博士，研究方向为烟草栽培及土壤生态，E-mail：jiguang8002@163.com
