不同肥力植煙土壤上施氮水平對烤煙氮代謝的影響

李明 梁曉紅 熊德中

摘 要 通過盆栽試驗研究了不同肥力植煙土壤上施氮水平對烤煙氮代謝的影響。結(jié)果表明：在不同肥力植煙土壤上，隨著施氮水平的增加，煙葉硝酸還原酶活性呈上升趨勢，可溶性蛋白質(zhì)與游離氨基酸含量也升高。在潮砂田、灰黃泥田和灰泥田中，施氮量分別為1.90、1.35～1.90、0.90 g/盆時，烤煙生長發(fā)育較好，正常成熟落黃，有利于碳氮代謝的轉(zhuǎn)化和協(xié)調(diào)。

關(guān)鍵詞 烤煙；氮代謝；硝酸還原酶；可溶性蛋白質(zhì)；游離氨基酸

中圖分類號 S147.22 文獻標識碼 A

氮代謝既是烤煙植株最基本的代謝過程，也是煙葉品質(zhì)形成的核心過程，其強度、協(xié)調(diào)程度及其動態(tài)變化都直接或間接地影響煙葉化學成分含量、組成比例、煙葉香吃味和安全性等，對煙葉品質(zhì)產(chǎn)生重大影響[1]。已有研究表明[2]，隨著氮素水平的提高，煙葉硝酸還原酶活性呈上升趨勢。低氮水平下由氮代謝轉(zhuǎn)化為碳代謝的時間提前，高氮水平下由氮代謝轉(zhuǎn)向碳代謝的時間推后。但未能根據(jù)植煙土壤的不同肥力水平提出合適的氮肥施用量。由于中國不同煙區(qū)的成土母質(zhì)、氣候條件、土壤的理化性狀、年度間降雨量及其分布等差異較大，造成煙株對土壤中的氮素養(yǎng)分吸收利用情況不同，給正確指導施用肥料增加了難度。目前，福建煙區(qū)在不同肥力水平植煙土壤上的氮肥施用量基本相同，導致出現(xiàn)煙葉碳氮代謝不協(xié)調(diào)、上部煙葉偏厚、有近80%的上部煙葉煙堿含量偏高和工業(yè)可用性較差等問題[3-4]。因此，探討不同肥力水平植煙土壤施氮水平對烤煙氮代謝的影響，明確氮代謝與氮素供應(yīng)狀況的關(guān)系，可為氮肥的合理分配、施用及提高煙葉品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在福建農(nóng)林大學溫室大棚內(nèi)進行。供試煙草品種為云煙85。采集福建煙區(qū)有代表性的植煙土壤樣品，供試土壤為潮砂田、灰黃泥田、灰泥田3種不同肥力的土壤。土樣采集后風干、搗碎、剔除雜草石塊等雜物。供試土壤的基本理化性狀見表1。

1.2 方法

每盆裝風干土10 kg。每種土壤設(shè)置5個施氮水平，分別施純N量 0、0.45、0.90、1.35 、1.90 g/盆，標記為N1、N2、N3、N4、N5，氮肥施用硝酸銨；每盆施磷（P2O5）0.6 g，磷鉀比例為P2O5 ∶ K2O=0.6 ∶ 2.5，磷肥用磷酸二氫鉀，鉀肥用硫酸鉀。每一處理重復(fù)4次，3種土壤共60盆，各處理澆水時間統(tǒng)一，澆水量差別不大。在煙苗移栽30、55、75 d后分別取從頂端展開葉往下數(shù)第4～5片葉，用于烤煙葉片氮代謝指標的測定。待煙葉生理成熟后便采摘，烘干，用于測定煙葉干重。

硝酸還原酶采用活體法[5]測定，游離氨基酸的測定采用茚三酮比色法[5]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)的測定采用考馬斯亮藍G-250法，以牛血清蛋白做標準曲線[5]。土壤理化性狀的測定按土壤農(nóng)化分析常規(guī)方法進行[6]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、圖表制作應(yīng)用Microsoft Excel 2007、SPSS軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮水平對烤煙葉片游離氨基酸含量的影響

游離氨基酸在烤煙生長、調(diào)制、加工直至抽吸過程中都起著十分重要的作用。在葉片發(fā)育初期，游離氨基酸含量高，說明蛋白質(zhì)合成強度大，葉面積擴展速度快。但當葉片基本定型之后，若游離氨基酸含量高，蛋白質(zhì)仍保持較強的合成能力，則會影響煙葉品質(zhì) [7-8]。

在潮砂田中，煙株移栽后30 d，N2～N5處理煙葉游離氨基酸的含量都高于N1（0 g/盆）處理（圖1），大小為N3>N5>N2>N4>N1；在移栽后55 d，N4處理（1.35 g/盆）游離氨基酸含量最高，其次是N5處理（1.90 g/盆）；在移栽后75 d，N5處理下的游離氨基酸含量略高。可見，施氮1.35～1.90 g/盆有利于煙葉游離氨基酸含量的增加，且N4處理煙株葉片的游離氨基酸含量下降幅度較其它處理小，有利于煙株煙葉的游離氨基酸合成蛋白質(zhì)。

在灰黃泥田中，煙株移栽后30 d，N2與N4處理游離氨基酸含量較高（圖2），大小為N2>N4>N1>N3>N5；在移栽后55 d，N1處理含量最低，大小為N2>N3>N5>N4>N1；在移栽后75 d，N4、N5處理的游離氨基酸含量較其他處理高。說明對于灰黃泥田，N4處理游離氨基酸含量的變化趨勢較有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。

在灰泥田中，煙株移栽后30 d，N3處理（0.90 g/盆）煙葉游離氨基酸含量最高（圖3）；在煙株移栽后55 d，除N2處理含量偏低外，其它處理的烤煙葉片游離氨基酸含量相差不大；煙株移栽后75 d，隨著土壤氮肥用量的增加，煙葉的游離氨基酸含量逐漸增加，其中N5處理含量顯著高于其它處理。表明對于灰泥田，N3處理的游離氨基酸含量變化趨勢較有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。

2.2 不同施氮水平對烤煙葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

在潮砂田中，煙株移栽后30 d（圖4），各處理煙葉可溶性蛋白質(zhì)含量普遍低于另外2種土壤，這可能是由于烤煙在移栽后30 d內(nèi)對肥料的吸收量不大，主要來自于土壤[9]，而潮砂田的肥力水平較低。N1（0 g/盆）、N2（0.45 g/盆）處理煙葉可溶性蛋白質(zhì)含量在整個生長時期都較低，說明施氮量為0～0.45 g/盆時，煙株葉片內(nèi)的蛋白質(zhì)合成緩慢。各處理煙葉含量從煙株移栽后30 d到55 d有所上升，此時煙株從團棵期進入旺長期；而從煙株移栽后55 d到75 d其含量有所下降，說明此過程中煙葉的氮代謝逐漸減弱。

在灰黃泥田中，煙株移栽后55、75 d，N1（0 g/盆）處理煙株葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量顯著低于其它處理（圖5）；在煙株移栽后55 d，N4、N5處理煙株葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量高于其它處理；在煙株移栽后75 d，N4處理的可溶性蛋白質(zhì)含量較高，其次是N2處理。僅有N3（施氮0.90 g/盆）處理的煙葉可溶性蛋白質(zhì)含量先緩慢上升后下降，其它處理的煙葉可溶性蛋白質(zhì)含量均呈下降趨勢，且隨著土壤氮肥用量的增加，變化趨勢有所減緩。

在灰泥田中，N5（1.90 g/盆）處理煙株葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量在整個生育期都顯著高于其它處理（圖6），如果煙葉中蛋白質(zhì)含量過高，在燃燒時會發(fā)出難聞的氣味，降低煙氣質(zhì)量[10]。在煙株移栽后55 d至75 d，煙葉的氮代謝逐漸減弱，各處理煙葉可溶性蛋白質(zhì)含量均下降。

2.3 不同施氮水平對烤煙葉片硝酸還原酶活性的影響

從表2可以看出，烤煙葉片的硝酸還原酶（NR）活性隨著土壤供氮水平的提高而升高，在煙株移栽后55 d時表現(xiàn)得尤為明顯。在潮砂田和灰黃泥田上，N1處理（不施氮）煙株葉片的NR活性在整個生育期均呈較低水平，顯著低于其它處理，說明不施氮肥對NR酶活性有抑制作用。在煙株移栽后75 d，灰黃泥田N5（1.90 g/盆）和灰泥田N4（1.35 g/盆）、N5處理煙葉的NR活性仍然大于30 μg/（g FW·h），酶活性維持在較高水平，上部煙葉的氮代謝依然旺盛，影響上部煙葉的正常落黃，這與試驗觀察記錄的相一致。

在潮砂田、灰黃泥田、灰泥田中，煙株葉片的NR活性以移栽后55 d最高，煙株移栽后30 d次之，移栽后75 d其活性急劇下降，說明煙株移栽后55 d時煙株葉片的氮代謝旺盛，有助于煙株合成較多的蛋白質(zhì)以滿足烤煙旺長的需要，移栽后75 d NR活性急劇下降有利于煙株及時轉(zhuǎn)向碳積累代謝。

2.4 不同供氮水平對烤煙葉片干物質(zhì)積累量的影響

盆栽試驗結(jié)果表明（圖7），在3種不同肥力的土壤上，隨著施氮量的增加，烤煙葉片干物質(zhì)積累量總體呈上升趨勢。潮砂田N1（0 g/盆）、 N2（0.45 g/盆）處理及灰黃泥田N1處理煙株的煙葉干重顯著低于其它處理，這與煙株采收時的長勢情況，即出現(xiàn)早衰的現(xiàn)象一致。在灰泥田中，N4（1.35 g/盆）與N5（1.90 g/盆）處理煙株的煙葉干重顯著高于其它處理，這是由于其煙株中、上部煙葉的落黃偏晚，生育期長?？梢?，氮肥的施用量與煙株的生物量呈正相關(guān)，過高的氮肥施用量將會提高煙株的生物產(chǎn)量，但不利于煙株葉片的正常落黃及煙葉品質(zhì)的形成。

3 討論與結(jié)論

在潮砂田中，煙株移栽后30 d到55 d內(nèi)，各處理煙草植株可溶性蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢，這與灰黃泥田和灰泥田可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨勢相反?？赡苁怯捎谠谝圃院?0 d內(nèi)，煙株對肥料的吸收量不大，主要來自于土壤，而潮砂田的肥力水平較低，因此在移栽后30 d，潮砂田各處理可溶性蛋白質(zhì)含量明顯低于灰黃泥田與灰泥田各處理。在移栽后30 d到55 d，煙株對肥料的吸收量加大，潮砂田各處理的可溶性蛋白質(zhì)含量逐漸增加，而灰黃泥田與灰泥田各處理的可溶性蛋白質(zhì)含量在達到一定的值后開始下降。

由于自身肥力水平較低，N1處理時，潮砂田與灰黃泥田的絕大部分煙株在整個生育期煙葉硝酸還原酶活性、可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸的含量均呈較低水平，這將導致葉片內(nèi)蛋白質(zhì)合成緩慢，烤煙生長發(fā)育遲緩，葉片早熟。趙憲鳳等[11]試驗結(jié)果也表明，與氮磷鉀正常供應(yīng)的對照處理相比，缺氮處理嚴重影響了煙葉氮代謝強度，嚴重地阻礙了煙株正常的生理代謝，影響頗大。而對于灰泥田，由于自身肥力水平較高，在高氮處理時，煙株在整個生育期都能得到較多肥料供應(yīng)，煙株在移栽后75 d，煙葉的硝酸還原酶活性仍然很大，游離氨基酸的含量仍然很高，可見此時煙株氮代謝依然旺盛，不利于煙葉的氮代謝向碳的積累代謝轉(zhuǎn)化，影響煙葉的正常落黃。在正常情況下，烤煙氮代謝及其關(guān)鍵酶NR活性于移栽后60 d左右快速下降并趨于穩(wěn)定狀態(tài)，才有利于煙葉香吃味及品質(zhì)的形成[3，12]。

綜上所述，潮砂田在施氮1.90 g/盆時，灰黃泥田在施氮1.35～1.90 g/盆時，灰泥田在施氮量為0.90 g/盆時，烤煙生長發(fā)育較好，有利于碳氮代謝的轉(zhuǎn)化和協(xié)調(diào)。本研究結(jié)果為福建不同土壤煙草的合理施肥提供了依據(jù)。

參考文獻

[1]尚志強. 施氮量對白肋煙生長發(fā)育及產(chǎn)量質(zhì)量的影響[J]. 中國農(nóng)學通報， 2007， 23（1）： 299-301.

[2]岳紅賓. 不同氮素水平對煙草碳氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響[J]. 中國煙草科學， 2007， 28（1）： 18-20， 24.

[3]李章海， 徐曉燕， 季學軍， 等. 不同栽培條件對烤煙上部煙葉煙堿和總氮含量的影響[J]. 中國煙草科學， 2005（1）： 28-30. [4]劉 泓， 熊德中， 許 茜. 氮肥用量與留葉數(shù)對烤煙氮吸收及煙堿含量的影響研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報， 2006， 14（2）： 85-87.

[5] 李合生. 植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2000： 127-128， 184-185，192-194， 197-199.

[6] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)科技出版社， 1999： 1-292.

[7] 左天覺， 朱尊權(quán)譯. 煙草的生產(chǎn)、生理與生物化學[M]. 上海： 上海遠東出版社， 1990： 306-325， 200-206.

[8]韓錦峰. 煙草栽培生理[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 1986： 161-163.

[9]劉紅日. 淺談湘南烤煙平衡施肥[J]. 中國煙草科學， 2004（4）： 38-40.

[10]張新要， 李天福， 劉衛(wèi)群， 等. 配施餅肥對烤煙葉片含氮化合物代謝及酶活性的影響[J]. 中國煙草科學， 2004， 25（3）： 31-34.

[11]趙憲鳳， 劉衛(wèi)群， 王樹會. 氮、磷、鉀對烤煙碳氮代謝關(guān)鍵酶活性及其經(jīng)濟效益的影響[J]. 華北農(nóng)學報， 2012， 27（4）： 181-185.

[12] 史宏志， 韓錦峰， 劉國順， 等. 烤煙碳氮代謝與煙葉香吃味關(guān)系的研究[J]. 中國煙草學報，1998，4（2）：56-63.