枸溶性硅肥對烤煙生理指標和煙葉品質的影響

賈國濤，馬一瓊，陳芳泉，范藝寬，許自成*，邊 苗，劉冰洋

（1.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，鄭州 450002；2.河南省煙草公司煙草研究所，鄭州 472000）

枸溶性硅肥對烤煙生理指標和煙葉品質的影響

賈國濤1，馬一瓊1，陳芳泉1，范藝寬2，許自成1*，邊 苗1，劉冰洋1

（1.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，鄭州 450002；2.河南省煙草公司煙草研究所，鄭州 472000）

為探究施用枸溶性硅肥對烤煙生理指標和煙葉品質的影響，采用田間試驗研究了不同梯度枸溶性硅肥對烤煙抗氧化酶、質體色素、常規(guī)化學成分影響。結果表明：（1）施用硅肥對提高烤煙葉片SOD、POD活性和降低MDA含量具有顯著影響；（2）施用硅肥對烤煙葉片葉綠素含量存在先降低后升高的趨勢，移栽后45 d逐漸提高，移栽后60 d達到最大值，以50 kg /667 m2提高葉綠素含量的作用最為顯著；施用硅肥還提高了葉片類胡蘿卜素含量，在不同生育時期均與對照存在差異；（3）施用硅肥使烤后原煙總糖、還原糖、鉀含量提高，總氮、蛋白質、氯含量下降，改善了煙葉品質。綜合來看，以施用量50 kg/667 m2處理的綜合效果較好。

枸溶性硅肥；烤煙；生理指標；煙葉品質

早在1840年，德國就發(fā)現(xiàn)了硅元素在作物中的作用[1]。1926年，美國提出水稻是喜硅作物，并在甘蔗等作物上施用硅肥獲得了增產(chǎn)效果，此后硅肥的開發(fā)與應用研究受到關注[1]。研究認為，硅元素是植物細胞壁的組成成分，植物吸收后形成硅化細胞使細胞壁加厚、角質層增加，植物體挺拔、莖葉角度發(fā)生有益變化而起到調節(jié)植物光合與蒸騰的作用[2]；同時由于細胞壁加厚、角質層增加，硅化細胞增強了對不良環(huán)境條件的抵御能力，使得植物抗病、抗逆性得到提高，在水稻、小麥、甘蔗等多種農(nóng)作物得到應用研究和報道[3]。煙草作為一種重要的經(jīng)濟作物，近幾年已有煙區(qū)土壤有效硅含量評價[4]、硅肥對煙葉生產(chǎn)性狀的影響[5]、水溶性硅肥在烤煙中的應用[6]、以及全溶性硅肥對烤煙生長及質量影響[7]的報道。本文以枸溶性硅肥為硅素供體，探討了施硅對烤煙生長發(fā)育和煙葉品質的影響，旨在為烤煙生產(chǎn)上合理施用硅肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗所用硅肥是一種以硅酸鈣為主的多元素土壤調節(jié)劑，屬于枸溶性硅肥，由山西邁樂肥業(yè)有限公司提供。供試烤煙品種為豫煙10號。田間試驗于2015年在河南省平頂山市寶豐縣石橋鎮(zhèn)煙草科技園區(qū)進行，試驗地為壤土，pH為7.98，堿解氮141.21 mg/kg，速效磷25.1 mg/kg，速效鉀121.4 mg/kg，有機質1.35%。

1.2 試驗設計

采用單因素試驗設計，設置4個不同硅肥用量處理：T1施硅肥25 kg/667m2，T2 施硅肥50 kg/667m2，T3施硅肥75 kg/667m2，CK不施硅肥，重復3次。

田間管理措施均按當?shù)乜緹熒a(chǎn)技術規(guī)程進行。試驗區(qū)每667 m2施肥情況為：芝麻餅肥25 kg，純N 4 kg，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:3。行距1.20 m，株距0.55 m。第一中心花開放期打頂，單株留葉數(shù)22片。4月30日移栽，10月10日采烤結束。

1.3 測試樣品的采集

分別于移栽后30、45、60、75、90 d取鮮樣，每個處理選取3株代表性煙株，將所取中部葉鮮樣混合后用鋁箔紙和紗布包裹，迅速置于液氮中帶回，存放于-80 ℃的冰箱中，用于酶活性測定。每個處理取烤后C3F、B2F原煙各2.0 kg，用于煙葉常規(guī)化學成分測定。

1.4 測定方法

鮮煙葉葉綠素和類胡蘿卜素含量采用乙醇浸提比色法測定[8]；超氧化物歧化酶（SOD）活性測定參照王愛國[9]的方法；超氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[10]；丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸加熱顯色法[8]。

烤后煙葉還原糖和水溶性總糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法[11]、總氮含量采用凱氏定氮法[12]、煙堿含量采用紫外分光光度計法[13]、鉀離子含量采用火焰光度計法[14]、氯離子含量采用滴定法[15]、淀粉含量采用鹽酸酸解蒽酮顯色法[16]測定。

1.5 統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)處理采用SPSS21.0軟件進行方差分析和多重比較。

2 結 果

2.1 不同施硅處理對烤煙葉片酶活性的影響

2.1.1 對SOD活性的影響 由圖1可以看出，不同施硅處理在烤煙不同生長階段的SOD活性均高于對照，整個生育期間的平均酶活比對照提高達78.48 U/g鮮物質。在烤煙不同生長階段對酶活性影響最大的時期為栽后60 d，比對照增加99.28 U/g鮮物質，提高幅度達26.63%。在不同硅肥處理中，T2的酶促活性最高，比對照增加103.36 U/g鮮物質，提高32.93%。差異顯著性檢驗結果顯示，烤煙在田間30～90 d生長過程中，硅肥處理與對照的SOD活性均存在顯著性差異。

圖1 不同處理間葉片SOD活性的差異比較Fig. 1 Difference in SOD activities among leaves of different treatments

2.1.2 對POD活性的影響 由圖2可見，在烤煙栽后30～90 d期間，各處理POD活性呈逐漸提高趨勢，且其活性平均值都高于對照。按活性平均值的高低排序，依次為：T2＞T3＞T1＞CK，酶促活性最大值的出現(xiàn)時期為栽后90 d。不同生育階段處理間酶促活性差異顯著性檢驗結果顯示，烤煙在田間30～90 d生長過程中，硅肥處理與對照的POD活性均存在顯著性差異。

烤煙生長發(fā)育規(guī)律前期（栽后60 d左右）是以氮代謝為主的植物體形態(tài)建成過程，之后進入碳代謝為主的衰老過程[17]。本研究分析發(fā)現(xiàn)，在煙草植物體由氮代謝生長為主向碳代謝為主轉變的衰老過程中，硅元素肥可導致POD活性或酶促防御能力明顯提高，起到延緩煙草植物體衰老的作用。

圖2 不同處理間葉片POD活性的差異比較Fig. 2 Difference in POD activities among leaves of different treatments

2.1.3 對MDA含量的影響 由圖3可知，施硅處理在不同生長階段，鮮葉中MDA含量均低于對照。按各生育階段MDA平均含量的高低比較：CK＞T1＞T2＞T3，并表明MDA含量下降與硅素肥用量增加有關。經(jīng)方差分析和顯著性檢驗，各處理MDA含量差異顯著性見圖3。

圖3 不同處理間葉片MDA活性的差異比較Fig. 3 Difference in MDA activities among leaves of different treatments

2.2 不同硅肥處理對烤煙葉片質體色素含量的影響

2.2.1 對葉綠素含量的影響 由圖4可見，在大田生育期30 d前葉綠素含量各處理均低于對照，而后各處理呈現(xiàn)緩慢上升并在60 d左右達到最大值；以后隨著煙葉進入成熟階段，對照和處理的葉綠素含量整體呈自然下降的規(guī)律。在下降過程中，T2下降速率較小、含量明顯高于對照和其他處理；90 d后對照和處理的差距已經(jīng)很小。

圖4 不同處理間葉片葉綠素含量的差異比較Fig. 4 Difference of chlorophyll content between leaves of different treatments

2.2.2 對類胡蘿卜素含量的影響 類胡蘿卜素含量和比較結果如圖5?？緹熖镩g生育期間類胡蘿卜素含量一般呈先升高、達到最大值后逐漸降低的自然過程。T1和T3在生育期45 d達到最大值，CK和T2在75 d達到最大值。按處理和重復測定結果經(jīng)方差分析和顯著性檢驗，其中T2和T3處理的類胡蘿卜素含量顯著高于CK。

圖5 不同處理間葉片類胡蘿卜素含量的差異比較Fig. 5 Difference in carotenoid content in leaves of different treatments

2.3 不同硅肥處理對烤后煙葉化學成分的影響

2.3.1 中部葉化學成分的差異比較 不同硅肥處理中部煙葉常規(guī)化學成分測定結果見表1?？梢钥闯觯煌幚砥骄颗c對照相比，中部煙葉總糖、還原糖、煙堿、鉀含量顯著提高，蛋白質、總氮、氯含量顯著下降。其中：總糖平均含量提高4.11個百分點，還原糖平均提高3.78個百分點，均顯著高于空白CK；鉀含量T2、T3處理顯著高于CK，兩處理平均提高0.10個百分點；煙堿含量T3處理顯著高于T1、T2低于CK，平均含量降低了0.67個百分點；蛋白質含量降低0.83個百分點，顯著低于CK；總氮含量平均降低0.16個百分點，顯著低于CK；氯含量T2和T1處理顯著低于CK，兩處理平均含量降低0.12個百分點。

2.3.2 上部葉化學成分的差異比較 不同硅肥處理中部煙葉常規(guī)化學成分測定結果見表2?？梢钥闯?，硅肥用量不同處理的上部煙葉樣品，總糖平均含量比CK增加2.03個百分點，處理間T2＞T3＞ T1＞CK存在顯著性差異；還原糖平均含量增加0.94個百分點，T2、T3顯著高于CK，處理間T2＞T3＞CK＞ T1；煙堿平均含量增加0.33個百分點，處理間T1＞T2＞T3＞CK存在顯著差異；蛋白質、總氮各處理平均含量降低0.61和0.15個百分點，各處理顯著低于對照；鉀平均含量提高0.14個百分點，各處理間T3＞T1＞T2＞CK，存在顯著差異。

表 1 不同處理中部煙葉化學成分差異Table 1 Difference in chemical composition of tobacco leaves in different treatments

表2 不同處理上部煙葉化學成分差異Table 2 Difference in chemical composition of upper leaves in different treatments

3 討 論

3.1 對烤煙抗氧化酶活性的影響

SOD對維持植株體內(nèi)活性氧代謝平衡、保持細胞膜穩(wěn)定性起著重要作用[18]；POD可以清除H2O2，是植物體內(nèi)主要的酶促防御體系之一[19]；MDA含量變化反映細胞膜脂過氧化水平[20]，它的積累可能會對膜和細胞造成一定的傷害[21]。因此許多研究把SOD、POD和MDA作為評定植物抗逆性的指標。本研究結果表明，不同硅肥用量各處理在烤煙生育期間的SOD活性均呈先上升后下降趨勢、POD活性呈直線上升趨勢，各處理與對照SOD、POD活性的差異多達到顯著水平，表明硅元素通過抗氧化酶活性的增強提高了烤煙的抗逆性，這與其他作物施用硅肥后抗氧化酶活性增強的結果[22]一致；植物在遭受逆境傷害或衰老的情況下，會發(fā)生膜脂過氧化作用，結果導致細胞質膜透性增大，電解質外滲增多。因此許多研究者常以膜脂過氧化產(chǎn)物MDA來評估細胞膜發(fā)生脂質過氧化作用的強弱[23]，硅肥處理與對照的MDA含量呈負向關系，表明硅元素可以緩解烤煙膜脂的過氧化作用，可作為硅元素提高煙草抗病性和煙葉產(chǎn)量的理論依據(jù)，但膜脂過氧化作用對烤煙生理的影響尚需深入研究。

3.2 對烤煙生長過程中質體色素生理指標的影響

煙草質體色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素，其含量和組成因栽培煙草類型、品種、生育階段不同而異[24]。質體色素是光合作用中光傳導和光反應中心的重要結構成分[25]，也是煙葉致香前體物質，其含量直接或間接地影響煙葉外觀質量和內(nèi)在品質。本研究中，硅元素在烤煙生育期間有推遲葉綠素含量高峰期的作用，不同硅肥用量處理的葉綠素含量在烤煙生育期呈先升高后降低的趨勢，施硅肥50 kg/667m2的處理顯著高于對照，說明適宜的硅肥濃度具有提高葉綠素含量的作用。施硅可以使葉片及葉鞘表皮細胞外形成硅化層，葉片增厚，維管束加粗葉細胞內(nèi)線粒體較多，葉綠體較大，其中片層結構及基粒增多，葉綠素含量增加，提高凈光合率。硅處理可能保持了葉綠體結構的完整性，梁永超等[26]研究也發(fā)現(xiàn)，逆境條件下大麥葉片超微結構發(fā)生了顯著的變化，葉綠體雙層膜脫落，基質片層結構破壞，而逆境條件下，硅處理的葉片葉綠體雙層膜較完整，基質片層結構清晰可見。硅元素對類胡蘿卜素的影響，在大田生育期75 d前類胡蘿卜素含量呈逐步升高趨勢，至90 d時仍顯著高于硅肥空白對照，表明適宜的硅元素濃度有提高類胡蘿卜素含量的顯著作用，關于施硅對類胡蘿卜素的影響機理報道較少，還需進一步探究。

3.3 對烤后煙葉化學成分的影響

硅元素可以提高烤煙品質，劉光亮等[6]研究表明，施用硅肥對于烤煙的農(nóng)藝性狀影響不大，但在提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙的比例上有促進作用，同時可以降低煙葉煙堿含量，改善煙葉內(nèi)在化學成分協(xié)調性。本研究結果表明，硅元素處理的中、上部煙葉還原性糖、總糖、鉀平均含量顯著提高；總氮、蛋白質、氯的平均含量顯著降低，提高煙葉還原性糖、總糖、鉀和降低總氮、蛋白質和氯作用明顯，主要化學成分派生值如糖堿比、糖氮比、鉀氯比趨于協(xié)調。施用硅肥可提高煙葉鉀、還原糖、總糖含量，降低氯含量，促進煙葉化學成分協(xié)調，這與已有研究結論[27]相一致。梁永超等[28]報道，鹽脅迫下硅可使鉀離子含量大幅度提高，鈉和氯含量顯著降低并且均勻分布在根的橫切面上，硅改變了大麥體內(nèi)礦物營養(yǎng)離子的吸收和微域分布，起到降低了鹽分離子的毒害作用。對于施硅提高烤煙鉀含量、降低氯含量的原因，還需要進一步的研究。

4 結 論

本研究認為，施用枸溶性硅肥對于維持烤煙植物體內(nèi)活性氧代謝平衡、保持細胞膜穩(wěn)定性、增強酶促防御體系功能具有重要作用。隨施用量增加，對烤煙葉綠素含量存在先降低后提高的影響，用量50 kg/667m2能顯著提高葉綠素含量。施硅對類胡蘿卜素含量存在顯著正向促進效應。施用硅肥使烤后原煙總糖、還原糖、鉀含量提高，總氮、蛋白質、氯含量降低，煙葉化學成分更趨于協(xié)調，具有改善煙葉品質和提高吸食安全性的積極作用。枸溶性硅肥用量以50 kg/667m2綜合效果較好，可作為生產(chǎn)利用的依據(jù)。

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《中國煙草學報》2016年第5期目次

1 氣相色譜法同時測定電子煙煙液中的煙堿、1,2-丙二醇和丙三醇……………………………蔡君蘭，陳 黎，彭 斌，等

10 甘薯浸膏的開發(fā)及其香氣成分分析………………………………………………………………楊金初，郝 輝，馬宇平，等

19 石墨烯納米材料對卷煙主流煙氣苯并[a]芘和苯酚的降低作用研究……………………………柴 穎，費 玥，郝 捷，等

26 煙支燃燒溫度影響因素的多因素方差與逐步回歸分析…………………………………………鄭 晗，張 瑩，李 賡，等

33 細支卷煙主流煙氣有害成分釋放量的分析………………………………………………………邊照陽，王 穎，李中皓，等

41 干燥方式對再造煙葉絲質量特性的影響研究……………………………………………………鄒 泉，廖曉祥，陳 冉，等

50 基于FPGA的煙梗在線檢測系統(tǒng)設計……………………………………………………………席建平，易 浩，劉 斌，等

55 大蒜與烤煙輪作對煙草黑脛病的防治效果及作用機理初探……………………………………釧有聰，張立猛，焦永鴿，等

63 嫁接對煙草青枯病抗性及產(chǎn)質量的影響…………………………………………………………黎妍妍，王 林，彭五星，等

70 同一品種在不同生態(tài)區(qū)煙葉化學品質的差異……………………………………………………韓錦峰，袁秀秀，謝曉輝，等

79 綠色木霉配施高碳基肥料對烤煙生長及經(jīng)濟效益的影響………………………………………張子穎，許家來，李現(xiàn)道，等

87 煙草葉面細菌區(qū)系檢測探針的設計及優(yōu)化………………………………………………………趙 敏，徐 宸，賈 凌，等

104 玫瑰與煙草間作對煙葉蛋白質影響的生物信息學分析…………………………………………徐 潔，余 萍，董 超，等

111 紅彩真獵蝽對斜紋夜蛾幼蟲捕食行為及室內(nèi)擴散能力的研究…………………………………蘇湘寧，鄧海濱，朱丹荔，等

120 基于混合模型的卷煙銷售量預測…………………………………………………………………朱俊江，何湘竹，王建樹，等

126 論煙農(nóng)專業(yè)合作社成員賬戶的編制與應用………………………………………………………周路闊，劉文麗，周冀衡，等

132 煙堿依賴量表的研究進展…………………………………………………………………………劉 彤，陳 歡，侯宏衛(wèi)，等

142 煙絲添加劑在卷煙降焦減害中的研究進展………………………………………………………田海英，張 展，聶 聰，等

Effect of a Citrate-soluble Silicon Fertilizer on Physiological Indexes and Quality of Flue-cured Tobacco Leaves

JIA Guotao1, MA Yiqiong1, CHEN Fangquan1, FAN Yikuan2, XU Zicheng1*, BIAN Miao1, LIU Bingyang1

(1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Tobacco Research Institute of Henan Provincial Tobacco Company, Zhengzhou 472000, China)

To explore the effect of citrate-soluble silicon fertilizer on physiological indexes and quality of flue-cured tobacco, a field experiment was conducted to study the effect of different gradient of a citric acid-soluble silicon fertilizer on antioxidant enzymes, pigments, and conventional chemical composition of flue-cured tobacco. The results showed that: (1) The silicon fertilizer significantly promoted SOD and POD activities and reduced MDA content in flue-cured tobacco. (2) The silicon fertilizer had an effect of first decreasing then increasing of chlorophyll content. Chlorophyll content gradually increased 45 days and reached the maximum value on the 60th day after transplanting. The treatment applying the silicon fertilizer of 50 kg/667m2significantly increased chlorophyll content and carotenoid content, which could be the physiological basis of improving the quality and yield of flue-cured tobacco. (3) The silicon fertilizer increased the content of total sugar, reducing sugar and potassium and decreased the content of total nitrogen, protein and chlorine in flue-cured tobacco, all in favor of improving the quality of flue-cured tobacco. In conclusion, the comprehensive effect of the treatment applying the silicon fertilizer of 50 kg/667m2was better.

citrate-soluble silicon fertilizer; flue-cured tobacco; physiological index; leaf quality

S572.01

1007-5119（2016）06-0043-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.06.008

河南省煙草公司重點科技攻關項目“河南主產(chǎn)煙區(qū)主栽烤煙品種綜合評價”（HYKJ 201405）

賈國濤（1989-），男，在讀碩士研究生，研究方向為煙草營養(yǎng)與質量評價。E-mail：aodibenz@126.com。*通信作者，E-mail：zichengxu@126.com

2016-06-08

2016-08-08