烤煙生物量發(fā)生潛能對干旱脅迫的響應機制

陸星星，龔蘭芳，李明福，林莉

(玉溪農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，云南 玉溪 653106)

烤煙生物量發(fā)生潛能對干旱脅迫的響應機制

陸星星，龔蘭芳，李明福，林莉

(玉溪農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院，云南 玉溪 653106)

應用生物量潛能概念代表烤煙栽培初期煙株生物量發(fā)生能力，通過盆栽試驗，研究烤煙生物量發(fā)生潛能對干旱脅迫的響應機制。結果表明，干旱脅迫條件下，煙株生物量的發(fā)生隨著干旱脅迫程度的加深而明顯受到抑制，一定的干旱脅迫有利于根比重的形成，但脅迫程度加深，根比重將受到嚴重影響。復水后，煙株地下部生物量發(fā)生潛能明顯提高，一定程度上彌補了干旱脅迫對生物量抑制的影響，當干旱脅迫嚴重時，煙株生物量潛能是很難恢復到最佳狀態(tài)的。

烤煙；控水；復水；生物量；根比重

長期以來，干旱脅迫一直是烤煙研究的熱點話題，我國在干旱脅迫對烤煙的影響方面做了大量的基礎理論研究。梁太波、王鵬翔等研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫嚴重影響烤煙植株生長發(fā)育，導致植株生物量降低[1-2]。汪耀富、孫國榮等均研究表明，伸根期輕度干旱，可促進煙株根系發(fā)育，干物質在根中的分配比例顯著增加，可控水蹲苗[3-5]。彭國華[6]在研究土壤水分狀況和打頂時期對烤煙產(chǎn)質量的影響時認為，干旱對煙株葉片生長的影響大于根和莖，作為煙株對干旱脅迫的一種適應性反應，烤煙干物質在根和莖中的分配比例增加，在葉片中的分配比例減少。劉吉利[7]等研究認為，作物在遭受干旱脅迫后生長發(fā)育受到抑制，但復水能夠產(chǎn)生一定的補償效應。黃婷[8]等研究發(fā)現(xiàn)，復水處理雖然有助于緩解干旱脅迫對煙株造成的傷害，同時恢復烤煙的正常生長發(fā)育；但是，隨著干旱程度的加劇，煙株的生長恢復效果變差，所需復水處理的時間變長?？v觀國內(nèi)外的研究報道，我國煙草干旱脅迫研究多集中在耕作和栽培措施、施肥方法以及生化調控等[9-10]方面。

煙株生物量是烤煙收獲物形成的物質基礎，烤煙經(jīng)濟產(chǎn)量的大小和品質的優(yōu)劣，均依賴于生物量的大小和質量。生物量潛能強，反映在相同栽培背景下，移栽初期煙株生物量發(fā)生能力強；反之，說明生物量發(fā)生能力弱。我國西南煙區(qū)如貴州、四川、云南等地秋冬春三季嚴重干旱，特別是烤煙移栽季節(jié)正值冬春干旱最為嚴重的時期，抗旱移栽成為烤煙生產(chǎn)面臨的一個首要問題，抗旱保苗也是烤煙栽培的重要技術關鍵。因此，烤煙移栽初期的干旱脅迫是烤煙栽培中一個經(jīng)常面臨的環(huán)境因子。采用煙株生物量潛能這一指標反映煙株生長初期生長能力和煙苗質量，從生態(tài)產(chǎn)能的角度來研究烤煙生物量發(fā)生潛能對干旱脅迫的響應機制，不僅對抗旱保苗技術的研究和集成具有重要意義，也為烤煙初期生長發(fā)育調控提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗于2014年在玉溪農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院防雨大棚內(nèi)進行。供試土壤為山地紅壤土，有機質含量0.60%；堿解氮31.4mg/kg；有效磷0.1mg/kg；速效鉀93.4mg/kg；pH7.60。供試品種為K326。供試盆為聚乙烯塑料盆缽，盆缽規(guī)格為35cm×35cm(盆口內(nèi)徑28cm，盆底內(nèi)徑16cm)。

1.2 試驗設計

煙苗采取漂浮育苗的方式取得，2月8日播種，3月25日移栽，育苗期間的管理措施完全一致。采用盆栽試驗，選取長勢良好、形態(tài)一致的貓耳期煙苗(五葉一心)移栽到盆缽中，每盆裝土10kg，加入烤煙專用復合肥(12-6-24)42g/盆，鈣鎂磷肥(18%)26g/盆，硫酸鉀(50%)7g/盆。每個盆缽栽種1株煙苗，設5個處理，每個處理重復15次，總移栽量為75株。在還苗期保持土壤相對含水量75%～85%。還苗期后(移栽第10天)進行控水處理，設置5個不同處理，即：

A(對照)：每隔1天供水400mL/株；

B：每隔2天供水400mL/株；

C：每隔3天供水400mL/株；

D：每隔4天供水400mL/株；

E：每隔5天供水400mL/株。

1.3 測定項目及方法

用煙株受干旱脅迫30天后，恢復統(tǒng)一供水20天內(nèi)的生物增長實測量來表示烤煙受干旱脅迫后的生物量潛能。

生物量潛能測定：控水30天后，各處理分別取5株煙苗進行煙株基礎生物量觀測；剩余煙苗恢復正常供水(統(tǒng)一為每隔1天澆水600mL/株)，20天后結束試驗，并對余下的煙株生物量增加值進行觀測。

根比重=根干重/總干重×100%

絕對增量=復水20天后生物總干重實測量-控水30天的基礎量絕對值

相對增量=新增生物量絕對值/基礎生物量×100%

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0和Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 控水條件下煙株地上、地下部生物量變化比較

隨著干旱脅迫程度的加深，地上和地下部分生物量均呈下降態(tài)勢，但地上部生物量受抑制作用比地下部生物量明顯，而根比重則呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢。由圖1所示分析可得，各處理控水30天后，地上部分莖葉的生長速度隨控水處理的程度加深而迅速變慢，莖葉干重從A處理的18.49g降至E處理的1.84g，其下降曲線與相應的指數(shù)趨勢線高度擬合，存在明顯的先快后慢趨勢；地下部分根系的生長速度隨控水處理的程度加深而有所減緩，但根干重的下降速率明顯慢于前者，從A處理的3.30g降至E處理的0.23g，其曲線與相應的線性趨勢線高度擬合，呈平穩(wěn)的下降趨勢。從根比重這一指標分析來看，控水30天后，以每隔3天供水1次的C處理根比重是最大的，達到22.68%；每隔2天供水1次的B處理次之，為18.00%；每隔5天供水1次的E處理根比重最低，僅為10.74%。

圖1 控水條件下煙株地上、地下部生物量擬合趨勢

從表1的數(shù)據(jù)分析進一步顯示，在間隔1天至間隔5天的不同干旱脅迫環(huán)境中，煙株地上部分生物量的發(fā)生隨著脅迫程度加深受抑制的平均速率為37.0%，明顯低于地下部分41.3%的平均速率。

表1 控水條件下煙株地上、地下部生物量變化比較

2.2 復水后煙株地下部生物量潛能相對增量變化

煙株經(jīng)歷干旱脅迫后，恢復統(tǒng)一供水20天后，根生物量潛能相對增長率明顯快于總生物量潛能的增長速率。從圖2可以看出，根干重的相對增量大于總干重相對增量，并且隨干旱脅迫程度加深，兩者之間的相對增量值和差異度均逐步加大，當干旱脅迫深度達到E處理時，根干重相對增量達到3191.3%，總干重相對增量為1185.5%，根干重的相對增量達基礎量的3.19倍，是總生物相對增量的2.69倍。如果將各處理看做一個脅迫程度等差系列，以各處理復水20天后的相對增量做相應趨勢線，則隨著干旱脅迫程度的加深，煙株新增生物量相對于基礎生物量比重曲線與其相對應的指數(shù)趨勢線擬合度很高，煙株恢復供水后的相對生物量潛能呈現(xiàn)較為典型的指數(shù)增長模型。

圖2 復水后煙株干重相對增量指數(shù)趨勢

2.3 復水后煙株地下部生物量潛能絕對增量變化

不同處理干旱脅迫30天后，復水20天的煙株總干重新增量存在明顯差異，且生物增量的絕對值隨干旱脅迫程度的加深呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢。從圖3分析來看，經(jīng)歷干旱脅迫程度最低的A處理，煙株總干重新增量最低，僅為19.74g；B處理的煙株總干重新增量最高，達到34.23g。在供水間隔時間長于2天后，煙株生物量增加值隨脅迫深度的變化表現(xiàn)為下降趨勢。煙株根干重也表現(xiàn)出相近的變化態(tài)勢：經(jīng)歷干旱脅迫程度最低的A處理根干重新增量最低，僅為4.39g；C處理的根干重新增量最高，達到7.50g。在供水的間隔時間長于3天后，生物量增加值隨脅迫深度的變化表現(xiàn)為一種波動狀態(tài)。

圖3 復水后煙株地下部生物量潛能比較

2.4 復水后煙株生物量變化分析

用供試煙株在經(jīng)歷30天的控水處理并恢復正常供水20天后的生物總干重、根干重和根比重實測值來觀察和分析隨干旱脅迫程度加深的變化趨勢?？傮w來看(見圖4)，生物總干重和根干重2個指標變化趨勢大體一致，均表現(xiàn)為先升后降，最大值均出現(xiàn)在間隔2天供1次水的B處理，最小值出現(xiàn)在間隔5天澆1次水的E處理。

圖4 干脅迫后復水條件下煙株生物量變化比較

進一步分析地上部分(莖葉)干重和地下部分(根)干重的變異程度，從表2可以看出，在上升階段，地下部分的上升速度為19.77%，是地上部分上升速度的近2倍；下降階段則相反，地上部分的下降速度是地下部分的2.57倍。

表2 不同干旱脅迫復水后地上、地下部生物量變化趨勢比較

同時，從圖4可以看出，與生物總干重和根干重兩個指標變化趨勢不同，在試驗的全過程中(包含控水和恢復供水兩個過程)，根比重的變化趨勢表現(xiàn)為隨干旱脅迫程度的加深而穩(wěn)定上升，脅迫程度最低的A處理，根比重最低，僅為18.52%；脅迫程度最高的E處理，根比重最高，達到28.45%。

3 結論與討論

3.1 干旱脅迫條件下，煙株生物量的發(fā)生隨著干旱脅迫程度的加深而明顯受到抑制，地上部和地下部生物量均呈現(xiàn)下降趨勢，莖、葉生長受抑制程度高于根系的生長。根比重以C處理最大，說明一定的干旱脅迫有利于根比重的形成，但脅迫程度過度，根比重將受到嚴重影響。

3.2 煙株復水后，根生物量潛能相對增長率明顯快于總生物量潛能的增長速率，控水時間間隔5天的E處理，根干重的相對增量達基礎量的3.19倍，說明干旱有利于提高煙株根系在整個生物量中的比重。

3.3 烤煙受干旱脅迫后獲得的再生潛能，雖然在脅迫過程完成后生物量潛能得到明顯提高，一定程度上彌補了干旱脅迫對生物量抑制的影響，但是過度脅迫不僅會嚴重阻礙脅迫期間生物量的形成，而且對解除脅迫后生物量潛能的獲得也有影響，當干旱脅迫嚴重時，煙株生物量潛能是很難恢復到最佳狀態(tài)的。

3.4 本研究僅對K326進行了盆栽試驗，盆栽結果與大田生產(chǎn)實際的一致性需要進一步驗證；同時，對其它品種的動態(tài)影響以及煙葉生理生化、內(nèi)在品質等方面尚需進行其它專題的深入研究。

[1]梁太波，王建偉，尹啟生，等. 水分脅迫對烤煙氨同化和生物量的影響[J]. 中國煙草學報，2012，18(3)：50-54.

[2]王鵬翔. 干旱脅迫對烤煙形態(tài)結構、主要生理指標及化學成分的影響[D]. 貴陽：貴州大學，2008.

[3]汪耀富，孫德梅，徐傳快，等. 干旱脅迫對烤煙養(yǎng)分吸收分配及產(chǎn)量品質的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2006，24(1)：65-69.

[4]汪耀富，孫德梅，徐傳快，等. 干旱脅迫下烤煙養(yǎng)分含量與干物質積累關系的研究[J]. 中國煙草學報，2004，10(3)：29-33.

[5]孫國榮，趙光偉. 烤煙伸根期的光合特性及其對土壤水分的研究[J]. 植物研究, 2002，22(1)：46-50.

[6]彭國華. 土壤水分狀況和打頂時期對烤煙產(chǎn)質量的影響[D]. 長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學，2009.

[7]劉吉利，趙長星，吳娜，等. 苗期干旱及復水對花生光合特性及水分利用效率的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學，2011，44(3)：469-476.

[8]黃婷，周冀衡，張卓，等. 干旱脅迫后復水對烤煙的農(nóng)藝性狀及內(nèi)源保護酶活性的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學：上半月，2014(1)：24-27.

[9]王軍，王益奎，李鴻莉，等. 水分脅迫對煙草生長發(fā)育的影響研究進展[J]. 廣西農(nóng)業(yè)科學，2004，35(6),440-442.

[10]王益奎，李鴻莉，王軍，等. 煙草水分脅迫研究進展[J]. 中國煙草科學，2005(4):33-36.

Flue-cured Tobacco Biomass Potential Response to Drought Stress

Lu Xingxing，Gong Lanfang，Li Mingfu，Lin Li

(Yuxi Agriculture Vocation-Technical College，Yuxi ,Yunnan 653106)

Application of biomass potential concept on behalf of the tobacco plant biomass generating capacity at the beginning of flue-cured tobacco cultivation，through pot experiment research flue-cured tobacco biomass potential response to drought stress. The results showed that the occurrence of tobacco plant biomass significantly suppressed with the degree of drought stress under the condition of drought stress，drought stress is beneficial to the formation of root proportion，but drought stress level increases，the root proportion will be severely affected. After re-watering，tobacco plant below ground biomass potential increased significantly，to some extent compensate for the effects of drought stress on biomass suppression，when drought stress severe，tobacco plant biomass potential is difficult to return to the best.

Tobacco；Water controlling；Re-watering；Biomass；Root Proportion

2015-09-08

陸星星(1976-)，女，碩士，副教授，主要從事煙草栽培與生理教學及研究工作，E-mail:67632687@qq.com。

S572

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.06.006