不同光質(zhì)對烤煙旺長期生長發(fā)育和光合特性的影響

石盼盼，宋朝鵬，賀 帆，王文超，霍開玲，董艷輝，宮長榮

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州450002；2.陜西渭南澄城卷煙廠，陜西澄城715200）

對于收獲葉片的煙葉，光對其產(chǎn)量的影響至關(guān)重要，因?yàn)闊煵萑~片中96%的干物質(zhì)形成直接或間接來自于光合作用，而光強(qiáng)和光質(zhì)對光合作用有決定作用[1]。旺長期是煙葉生長和進(jìn)行光合作用的關(guān)鍵時(shí)期，因此，研究旺長期光質(zhì)對烤煙煙葉的生長發(fā)育和光合特性的影響極為重要。喬新榮等[2]、云菲等[3]分別研究了光強(qiáng)對烤煙生長發(fā)育及品質(zhì)的影響和光氮互作對烤煙葉片光合色素及熒光特性的影響。光質(zhì)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用在小麥、綠豆、水稻[4-6]等方面已有報(bào)道，并初見成效。史宏志等[7]研究了光質(zhì)對煙葉生長、碳氮代謝和品質(zhì)的影響。目前，關(guān)于不同光質(zhì)對旺長期烤煙植物學(xué)特性和光合特性的研究鮮有報(bào)道，光質(zhì)在烤煙實(shí)際生產(chǎn)中的研究還處于探索階段。

本試驗(yàn)采用人工遮蓋有色薄膜，模擬不同光質(zhì)條件，探討了相同光強(qiáng)下不同光質(zhì)對烤煙在旺長期植物學(xué)性狀、色素含量變化及光合特性的影響，旨在為優(yōu)質(zhì)烤煙栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2011年5—9月在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教示范園塑料溫室內(nèi)進(jìn)行，溫室頂高3.6 m，寬6 m，長15 m。供試煙草品種為K326，行株距為100 cm×45 cm，塑料盆高50 cm，盆口直徑為40 cm，盆底直徑為35 cm。試驗(yàn)所用土壤用消毒劑熏蒸消毒過篩后裝入盆中，土壤pH值為7.64，堿解氮為48.53 mg/kg，速效磷為10.62 mg/kg，速效鉀含量為96.88 mg/kg，每盆裝土25 kg，試驗(yàn)中將有機(jī)肥作為底肥與土壤混勻后裝入盆中，每盆施入有機(jī)肥0.25 kg。于5月17日進(jìn)行移栽，移栽后進(jìn)行定期定量澆水，其他管理均按大田優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)設(shè)4個處理，即CK.自然光下生長；T1.遮藍(lán)膜；T2.遮綠膜；T3.遮紅膜。試驗(yàn)所用膜均為上海偉康有色薄膜廠生產(chǎn)。通過太陽光透過不同顏色的濾光膜得到不同的光質(zhì)。在烤煙進(jìn)入旺長期（移栽后第40天）進(jìn)行遮膜，移栽后第70天終止遮膜。不同處理上方均用竹竿搭成1.8 m高的架子，架子頂部均有膜覆蓋，四周分別用膜封住，底部留80 cm高（以利于通風(fēng)）。對照自然通風(fēng)，各個處理的位置每周隨機(jī)調(diào)換一次。每個處理30盆，直至旺長期結(jié)束后除去有色膜。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 葉綠素與類胡蘿卜素含量的測定 其采用乙醇提取法[8-9]。

1.3.2 光合參數(shù)測定 煙株遮膜后每隔10 d用LI-6400便攜式光合儀（美國LI-COR公司）于當(dāng)日9：00—11：00以受光良好的中部葉片（第10～12位葉）作為測定目標(biāo)，每個處理測定10株，每株重復(fù)3次，最后取其平均值。測量標(biāo)記煙葉葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度。測定時(shí)光強(qiáng)設(shè)置為1 000μmol/（m2·s），CO2濃度為410μL/L，測定點(diǎn)均為葉片中部主脈右側(cè)。

1.3.3 化學(xué)成分測定 取有代表性的煙株中部葉在移栽后第70天分別取樣，在105℃殺青15 min，60℃烘干，將樣品磨碎，過0.25 mm篩。煙株總氮測定用凱氏定氮法[10]，蛋白質(zhì)的測定用考馬斯亮藍(lán)G-250法[10]，煙堿的測定用紫外分光光度法[10]，還原糖的測定用3，5-二硝基水楊酸法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濾光膜光質(zhì)特性分析

從表1可以看出，紅膜中光譜成分所占比例表現(xiàn)為近紅外光＞紅橙光＞紫外光＞綠光＞藍(lán)紫光，藍(lán)膜中光譜成分所占比例表現(xiàn)為近紅外光＞藍(lán)紫光＞紅橙光＞綠光＞紫外光，綠膜中光譜成分所占比例表現(xiàn)為近紅外光＞紅橙光＞綠光＞藍(lán)紫光＞紫外光，光譜成分總輻射表現(xiàn)為紅膜＞藍(lán)膜＞綠膜。紅膜中綠光所占比例與藍(lán)紫光、紫外光所占比例之間無差異，與紅橙光、近紅外光所占比例之間差異極顯著。藍(lán)膜中紫外光所占比例與綠光所占比例之間無差異，與藍(lán)紫光、紅橙光和近紅外光所占比例之間差異極顯著。綠膜中藍(lán)紫光所占比例與紅橙光所占比例之間無差異，與紫外光、綠光、近紅外光所占比例之間差異極顯著。

表1 不同濾光膜內(nèi)透射光光譜成分比較 W/m2

2.2 不同處理對烤煙植物學(xué)特性的影響

由表2可知，烤煙移栽后70 d，葉長、鮮質(zhì)量均以處理T1最大，干質(zhì)量和比葉質(zhì)量均以CK最大；處理T1葉面積最大，與干質(zhì)量并不成正比，可能是由于葉片變薄，內(nèi)含物減少的原因。處理T1鮮質(zhì)量與CK之間差異極顯著，處理T3鮮質(zhì)量與CK之間差異顯著。干質(zhì)量、比葉質(zhì)量均表現(xiàn)為T2處理與T1，T3，CK處理之間呈極顯著差異，其他處理之間差異不顯著。

表2 各處理煙株植物學(xué)性狀比較

2.3 不同處理對烤煙葉片化學(xué)成分的影響

從表3可以看出，各個處理總氮含量表現(xiàn)為CK＞T2＞T3＞T1；T2，T3，T1處理總氮含量與CK相比，分別降低了0.40，0.62，0.73百分點(diǎn)，且各個處理間總氮含量達(dá)極顯著差異。CK煙堿含量與其他3個處理間呈極顯著差異，CK煙堿含量較高，有可能影響烤煙感官評吸質(zhì)量，刺激性強(qiáng)，產(chǎn)生辛辣感，不利于煙葉品質(zhì)。3個不同光質(zhì)處理的淀粉、總糖和還原糖含量之間差異均達(dá)極顯著，其中，總糖和還原糖含量均表現(xiàn)為T1＞T3＞T2＞CK，這為后期煙葉生長過程中淀粉的合成提供了碳源。

表3 不同處理對烤煙葉片化學(xué)成分的影響 %

2.4 不同處理對烤煙光合作用的影響

2.4.1 不同處理對烤煙葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響 葉綠素和類胡蘿卜素是植物進(jìn)行光合作用的主要光合色素，可以吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能，其含量多少與組成成分直接影響葉片的光合速率，從而間接影響植物的光合能力[11-14]。不同光質(zhì)處理下，烤煙葉綠素和類胡蘿卜素含量不同。從表4可以看出，在烤煙移栽后40～70 d進(jìn)行光質(zhì)處理后，藍(lán)膜處理和綠膜處理中總?cè)~綠素、類胡蘿卜素含量較對照有所增加，這是藍(lán)膜和綠膜所含藍(lán)紫光成分較多的原因，藍(lán)紫光在一定程度上可促進(jìn)葉綠素含量的增加。

表4 不同處理對烤煙質(zhì)體色素含量的影響

2.4.2 不同處理對烤煙旺長期光合特性的影響 凈光合速率是研究植物光合作用調(diào)節(jié)控制機(jī)理的一個重要手段，通過凈光合速率可以判斷植物光合功能和光合機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況[15]。CO2是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，胞間CO2濃度是烤煙葉片進(jìn)行光合作用的反應(yīng)底物，其值越低同化能力越強(qiáng)[16]。

從表5可以看出，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度均以T3處理最高，其次依次是T1，CK和T2處理，各個處理的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)出一致性，均為T3＞T1＞CK＞T2；胞間CO2濃度卻與凈光合速率和氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)出相反的趨勢。Farqhar等[17-18]通過試驗(yàn)研究認(rèn)為，這是由于非氣孔因素是光合作用的主要限制因素。T2處理凈光合速率降幅較大是由非氣孔因素引起的，這是由于相對于T3和T1處理，T2處理中綠光成分較大、光強(qiáng)較低而引起光合碳同化能力不足所致。

表5 不同處理對烤煙凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2 濃度、蒸騰速率的影響

3 討論與結(jié)論

（1）光質(zhì)在不同時(shí)期對煙株的生長發(fā)育和光合特性影響不同。煙草在旺長期不同光質(zhì)處理下其植物學(xué)特性、葉綠素和類胡蘿卜素含量、光合特性及化學(xué)成分含量均不同。本試驗(yàn)結(jié)果表明，藍(lán)膜因含有較多的藍(lán)紫光使烤煙葉面積和鮮、干質(zhì)量增加；紅膜中紅橙光和近紅外光所占比例較大，使葉面積增大，但葉片變薄，內(nèi)含物減少，葉面積與干質(zhì)量不成正比，葉綠素、類胡蘿卜素含量降低，這與史宏志等[7]的研究一致；綠膜因所含綠光成分多于藍(lán)紫光，故葉面積和鮮、干質(zhì)量與對照相比有所降低，這與徐凱等[19]對草莓的研究結(jié)果不一致，可能是由于不同植物對光質(zhì)的感應(yīng)不同。

（2）淀粉、總糖、還原糖是烤煙通過光合作用形成的碳水化合物，其含量高低在一定程度上反映烤煙光合能力大小。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同光質(zhì)處理中，總糖和還原糖含量均較對照增加，總氮含量有所降低，淀粉含量過高可影響煙葉吃味和燃燒性，且各個光質(zhì)處理的淀粉、總糖和還原糖含量之間均達(dá)到極顯著差異，說明不同光質(zhì)處理可明顯改善煙葉碳氮代謝?；瘜W(xué)成分含量以藍(lán)膜處理較為協(xié)調(diào)。另外，本試驗(yàn)著重研究光質(zhì)對烤煙的影響，而烤煙在生長過程中接受光質(zhì)的改變同時(shí)還受遮光帶來的光強(qiáng)的影響，不同處理使烤煙處于不同光強(qiáng)下，植株生長的微環(huán)境因素如溫度、濕度等對烤煙生長影響也可能不同，其仍有待進(jìn)一步研究。

（3）煙葉產(chǎn)量的高低取決于光合速率、光合時(shí)間和光合產(chǎn)物的有效分配。通過不同光質(zhì)處理煙株葉片光合特性的相關(guān)分析表明，葉片凈光合速率與氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率呈正相關(guān)，與胞間CO2濃度呈負(fù)相關(guān)，以藍(lán)膜和紅膜處理的凈光合速率值較大，即所有處理在相同時(shí)間相同光強(qiáng)不同光質(zhì)下，藍(lán)膜和紅膜處理的煙葉可獲得更多的光合產(chǎn)物。綜上所述，以藍(lán)膜和紅膜處理的煙葉生長發(fā)育特性和光合特性表現(xiàn)較好。

（4）轉(zhuǎn)光膜和農(nóng)用塑料膜在蔬菜和瓜果[20-23]生產(chǎn)中已有大量應(yīng)用，并初步發(fā)展成熟。通過轉(zhuǎn)光膜可以調(diào)節(jié)植物生育期的溫度進(jìn)而改善煙葉質(zhì)量，轉(zhuǎn)光膜在煙草生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。光質(zhì)對煙葉生長發(fā)育的影響是綜合的，因此，關(guān)于光質(zhì)對煙葉影響還需進(jìn)行深層次的關(guān)于分子代謝、基因工程等方面的研究，為進(jìn)一步生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉提供理論依據(jù)。

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