斷根和環(huán)割對烤煙葉光合特性及產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

蔣博文，范志勇，王德勛，戶艷霞，朱凱，宋朝鵬*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，河南 鄭州 450002；2.云南省煙草公司大理州公司，云南 大理 671000)

斷根和環(huán)割對烤煙葉光合特性及產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

蔣博文1，范志勇2，王德勛2，戶艷霞2，朱凱2，宋朝鵬1*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，河南 鄭州 450002；2.云南省煙草公司大理州公司，云南 大理 671000)

以紅花大金元烤煙品種為材料，研究了打頂后不同程度斷根和環(huán)割對烤煙葉片厚度、葉面積、光合特性及產(chǎn)量和質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：下部葉采收后環(huán)割和兩側(cè)斷根能促進鮮煙葉葉面積增加，較對照不環(huán)割、不斷根分別增加18.01%和9.29%，葉片分別變薄7.20%和1.88%，顯著提高了上部葉開片程度；煙葉SPAD值和凈光合速率下降快，煙葉成熟落黃迅速；上中等煙葉比例分別增加6.73%和4.75%，煙葉均價分別提升11.12%和5.44%，經(jīng)濟效益顯著提高；中部葉采收后環(huán)割，對上部葉葉面積和葉片厚度影響小，但可顯著促進上部葉SPAD值和凈光合速率的下降，促進上部葉提前落黃采烤，對煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的影響較??；一側(cè)斷根可提高煙葉的抗逆性，抑制煙葉凈光合速率下降，延緩煙葉采烤時間。下部葉采收后環(huán)割可作為促進中上部葉成熟落黃、提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的一項技術(shù)措施。

烤煙；紅花大金元；環(huán)割；斷根；凈光合速率

隨著生態(tài)條件的改變和施肥水平的提高，烤煙在采收烘烤季節(jié)容易返青后發(fā)，貪青晚熟，造成采烤期延長，茬口緊張[1-2]；上部葉較小、較厚，組織結(jié)構(gòu)緊密，顏色偏深，烘烤過程中極易烤青和掛灰，工業(yè)可用性低，造成煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量下降[3-4]。孫適[5]、李思云[6]研究發(fā)現(xiàn)，打頂后斷根和環(huán)割處理可協(xié)調(diào)烤煙中上部葉的碳氮比例，促進上部葉干物質(zhì)的積累，控制煙葉內(nèi)部化學成分協(xié)調(diào)性。李小勇等[7]對延邊煙區(qū)煙葉進行不同程度的斷根處理，發(fā)現(xiàn)團棵期輕度斷根可顯著提高煙株生長后期的根系活力，提高煙葉煙堿和鉀含量，降低煙葉糖含量。曾濤等[8]研究發(fā)現(xiàn)，打頂期不同時間環(huán)割能夠降低煙株硝酸還原酶活性，提高煙葉轉(zhuǎn)化酶活性，改善煙葉碳氮代謝。肖波等[9]認為，環(huán)割后一次性采收上部葉，可促進烘烤過程中葉片葉綠素和超氧化物歧化酶活性下降，淀粉酶活性上升，有利于提高上部葉的烘烤質(zhì)量。沈方科等[10-11]、吳彥輝等[12]研究表明，打頂后斷根、環(huán)割處理改變了煙株中不同內(nèi)源激素的含量和比值，降低鉀在根系的積累，促進煙葉鉀營養(yǎng)的積累，改善煙葉化學成分的協(xié)調(diào)性，提高了煙葉的經(jīng)濟效益。筆者以紅花大金元烤煙品種為試驗材料，對打頂后不同程度斷根和環(huán)割處理后的烤煙葉片厚度、葉面積、光合特性及產(chǎn)量和質(zhì)量進行比較分析，以期明確斷根、環(huán)割處理對烤煙中上部葉光合特性、產(chǎn)量和質(zhì)量的影響。現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為紅花大金元。

1.2 試驗設計

試驗于2016年5月至9月在云南省大理州彌渡縣紅花大金元科技研發(fā)基地進行。試驗田地處東經(jīng)100°48'，北緯25°35'，屬于亞熱帶季風氣候。年平均氣溫17.3 ℃，大于10 ℃積溫5 318.6 ℃，無霜期252 d，常年降水量824.4 mm，氣候溫和，四季溫差小，有旱季和雨季之分，日照時數(shù)2 570 h。植煙土壤為水稻土，肥力中等，pH 7.07，有機質(zhì)含量30.30 g/kg，堿解氮含量128.14 mg/kg，速效磷含量37.32 mg/kg，速效鉀含量200.59 mg/kg。每小區(qū)種植3壟，每壟15株，小苗膜下移栽，移栽株行距為0.6 m×1.2 m。5月10日移栽，7月7日盛花打頂，每株留18片有效葉，7月18日開始采烤。斷根處理指下部葉采收后，在距莖基部10 cm處垂直往下切斷根系，輕度斷根為一側(cè)斷根，重度斷根為兩側(cè)斷根。環(huán)割處理指用刀片于根莖連接處上10 cm處割去韌皮部而不傷及木質(zhì)部，寬度為1 cm，中期環(huán)割和后期環(huán)割分別于下部葉和中部葉采收后進行。試驗設置 5個處理：CK，不環(huán)割，不斷根；T1，輕度斷根；T2，重度斷根；T3，中期環(huán)割；T4，后期環(huán)割。隨機區(qū)組設計，重復3次。規(guī)?；芾?。

1.3 測定項目與方法

自8月1日開始，每3 d于10：00—11：00，用CI-340超輕型便攜式光合測定儀測定 9葉位、12葉位、15葉位、18葉位的凈光合速率 Pn；用SPAD-502型葉綠素計測定SPAD值；用卷尺測定葉長、葉寬；用葉片厚度測定儀YH-1(浙江托普儀器有限公司)測定葉片厚度[13]。葉面積=葉長×葉寬×0.634 5[14]。統(tǒng)計烤后煙葉上中等煙比例、產(chǎn)量、均價、產(chǎn)值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用SPSS 20進行統(tǒng)計分析；用Microsoft Excel 2010進行處理和作圖；用新復極差法進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 斷根和環(huán)割對煙葉葉片厚度和葉面積的影響

煙葉厚度反映了烤煙的營養(yǎng)狀況和成熟特征。由表1可見，與CK相比，T1輕度斷根處理后，中部葉9葉位和12葉位葉片變厚，15葉位、18葉位葉片變薄，但差異不顯著；T2處理后，9葉位葉片變厚1.51%，12葉位葉片變薄2.23%，但差異不顯著，上部葉 15葉位、18葉位葉片厚度分別減小3.50%、3.29%，達顯著水平；T3處理分別促使各葉位葉片變薄 3.01%、4.74%、10.98%、10.09%，其中9葉位差異不顯著，12葉位差異顯著，15葉位、18葉位差異極顯著；T4處理可促進上部葉變薄。綜上，輕度斷根對葉片厚度無顯著影響，重度斷根顯著促進上部葉變薄；環(huán)割可促進中、上部煙葉葉片變薄，其中中期環(huán)割處理(T3)對葉片厚度影響最大。

由表1可知，與CK相比，T1處理后，各個葉位葉面積無顯著變化；T2處理后，12葉位葉面積增加9.98%，達顯著水平，9葉位、15葉位、18葉位葉面積分別增加 12.49%、5.81%、8.90%，達到極顯著水平；T3處理對葉面積影響最大，分別促使9葉位、12葉位、15葉位、18葉位葉面積增加18.92%、20.90%、16.36%、15.88%，達極顯著水平；T4處理極顯著促使 15葉位、18葉位葉面積增加4.62%、5.01%。與CK相比，中期環(huán)割(T3)、重度斷根(T2)可明顯促進中、上部鮮煙葉葉面積增大。

表1 斷根和環(huán)割后的煙葉厚度和葉面積Table 1 Leaf thickness and leaf area after root pruning and girdling treatment

2.2 斷根和環(huán)割對葉片SPAD值的影響

SPAD值表征煙葉葉綠素相對含量，葉綠素含量下降是煙葉大田成熟期落黃的重要標志。由表 2可知，中、上部煙葉成熟期SPAD值整體呈現(xiàn)下降趨勢，同一時期，隨著葉位的升高，煙葉的 SPAD值逐漸升高。不同程度的斷根和環(huán)割處理均能使煙葉葉片SPAD值迅速下降，其中，T3處理9葉位、12葉位、15葉位、18葉位采收時SPAD值分別較同期CK下降10.92%、22.77%、45.63%、50.33%，相比于其他處理各個葉位SPAD值下降最多且達到極顯著水平。8月13日進行T4處理后，上部葉15葉位、18葉位的SPAD值迅速下降，8月25日時分別較同期CK下降28.64%、21.13%，與CK、T1、T2處理呈極顯著差異。T1、T2處理均一定程度上抑制9葉位SPAD值的下降，8月13日葉片SPAD值較CK處理高，但差異不顯著；T1、T2處理可顯著促進12葉位、15葉位、18葉位煙葉SPAD值的下降，且T2處理較T1處理SPAD值下降量大；T1、T2處理后3 d，中部葉9葉位、12葉位SPAD值下降較T3處理快，但3 d后T3處理的各個葉位SPAD值迅速下降，且快于T1、T2處理。

表2 斷根和環(huán)割后的烤煙葉片SPAD值Table 2 SPAD value in tobacco leaves after root pruning and girdling treatment

2.3 斷根和環(huán)割對煙葉葉片凈光合速率的影響

由表3可知，不同程度斷根、環(huán)割處理，不同葉位葉片凈光合速率變化動態(tài)基本一致，進入成熟期后，葉片凈光合速率逐漸下降，且葉位越低，凈光合速率下降越快。下部葉采收后，斷根處理(T1、T2)延緩了9葉位凈光合速率的下降，8月13日T1、T2 的 9 葉位葉片的凈光合速率達 10.68 μmol/(m2·s)、7.21 μmol/(m2·s)，較 CK 增加 82.88%、23.46%；環(huán)割處理(T3)促進9葉位凈光合速率的迅速下降，但與CK相比，8月13日采收時凈光合速率較CK下降8.73%，差異不顯著。各處理對12葉位凈光合速率的影響差異較大，T1處理后3 d，12葉位凈光合速率較CK有明顯下降，但隨后凈光合速率下降緩慢，8月19日采收時12葉位凈光合速率高達18.56 μmol/(m2·s)，較CK增加30.43%；8月19日與CK相比，T2、T3處理分別促進12葉位凈光合速率較CK下降14.90%、32.40%，其中T2處理葉片前期凈光合速率下降快，T3處理后期凈光合速率下降快。對于上部葉15、18葉位，T1處理延緩葉片凈光合速率下降，導致采收時葉片凈光合速率較 CK處理分別增加14.34%、11.41%；T2、T3、T4處理可促進上部葉煙葉凈光合速率快速下降，15葉位8月25日采收時凈光合速率分別較CK下降20.73%、29.58%、22.24%，18葉位下降31.82%、39.17%、34.56%。

表3 斷根和環(huán)割的烤煙葉片凈光合速率Table 3 Net photosynthetic rate of Pnin tobacco leaves after root pruning and girdling treatment

2.4 斷根和環(huán)割對煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

由表4可知，斷根、環(huán)割處理對煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量具有極顯著影響。下部葉采收后環(huán)割處理(T3)產(chǎn)值最高，較CK的提高5.40%，差異達到極顯著水平；重度斷根處理(T2)產(chǎn)值較 CK提高 2.07%，亦達極顯著水平；輕度斷根處理(T1)造成煙葉產(chǎn)值極顯著降低；中部葉采收后環(huán)割處理(T4)對煙葉產(chǎn)值影響不明顯，差異不顯著。在相同栽培密度和栽培管理條件下，煙葉產(chǎn)值由產(chǎn)量和價格決定。與 CK相比，T1處理產(chǎn)量顯著增加1.85%，但均價和上中等煙比例明顯下降，造成整體產(chǎn)值較低；T2、T3處理產(chǎn)量較CK雖然分別下降3.61%、5.39%，但由于上中等煙比例的提高，均價分別增加 5.44%、11.12%，且差異均達到極顯著水平，促使煙葉產(chǎn)值極顯著提高。T4處理對煙葉產(chǎn)量、均價、上中等煙比例影響不大。

表4 斷根和環(huán)割的煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量Table 4 Yield and quality of tobacco leaves after root pruning and girdling treatment

3 結(jié)論與討論

煙葉葉片厚度適中，煙葉的等級就高[15]。在保證煙葉品質(zhì)的前提下，提高葉面積是保證煙葉產(chǎn)量的重要措施[16]。SPAD值的高低標志煙葉外觀的成熟落黃程度，與煙葉成熟度呈顯著負相關(guān)關(guān)系[17]。本試驗結(jié)果表明，適時環(huán)割可促進中上部葉身份變薄，葉面積增大，SPAD值迅速下降，煙葉成熟落黃較快，縮短了煙葉采烤期，這與前人研究結(jié)果[9-13,15-18]一致。一側(cè)斷根對煙葉厚度和葉面積無顯著影響，但會造成短期內(nèi)葉片SPAD值降低，但以后迅速恢復并顯著提高，這與花生的研究結(jié)果[19]相似。兩側(cè)斷根能促進上部葉厚度變薄，中上部葉葉面積增加，SPAD值較CK下降快，煙葉成熟落黃較快，這主要是因為兩側(cè)斷根煙株自我恢復所需時間較長，造成煙葉SPAD值下降，即一側(cè)斷根前期可控制煙葉葉綠素的增加，之后具有補償甚至超補償效應，葉片葉綠素含量較CK下降緩慢，甚至有增加趨勢，兩側(cè)斷根不具有補償效應，葉片葉綠素下降迅速[20]。下部葉采收后環(huán)割和兩側(cè)斷根，促使中上部葉葉綠素快速降解，煙葉迅速成熟落黃，雖然葉片光合速率下降快，但光合面積有一定增加，光合產(chǎn)物可以有效積累[21]。

本研究結(jié)果表明，煙株對輕度斷根具有一定的超補償效應，輕度斷根后光合速率短期有所下降，但隨后迅速恢復且恢復較CK快，重度斷根煙株難以恢復，煙葉凈光合速率下降；環(huán)割造成煙葉凈光合速率極顯著下降，這與對紅椎幼苗的研究結(jié)果[22]一致。下部葉采收后環(huán)割雖然降低了烤煙的光合速率，但同時阻斷營養(yǎng)物質(zhì)通過韌皮部的向下運輸，有利于葉片中光合產(chǎn)物的積累；同時斷根和環(huán)割協(xié)調(diào)了煙葉化學成分的協(xié)調(diào)性，通過提高上中等煙比例和均價，提高了煙葉的經(jīng)濟效益。

有研究[16,23]表明，在煙葉適產(chǎn)栽培中應在首先保證一定單位面積株數(shù)的基礎上，著力增加單位面積產(chǎn)量，提高上中等煙比例，從而提高均價和產(chǎn)值。本試驗是在相同的種植密度下進行的，對產(chǎn)值起決定作用的是產(chǎn)量和均價。結(jié)果表明，下部葉采收后環(huán)割和兩側(cè)斷根雖然降低了煙葉產(chǎn)量，但增加了葉面積，同時烤后煙葉上中等煙比例和均價高，煙葉產(chǎn)值極顯著提高；一側(cè)斷根對煙葉產(chǎn)量有一定提高，但是煙葉成熟落黃緩慢，烤后煙葉質(zhì)量較差，上中等煙比例和均價較低，煙葉產(chǎn)值極顯著下降；中部葉采收后環(huán)割僅對上部葉產(chǎn)生一定影響，加之作用時間較短，煙葉整體經(jīng)濟性狀無顯著變化。

烤煙在進入成熟期后易因氣候和土壤肥力問題出現(xiàn)返青后發(fā)、貪青晚熟等難落黃現(xiàn)象，特別是上部葉開片較差，顏色深且葉片厚，組織結(jié)構(gòu)緊密，烘烤難度大。不同程度的斷根、環(huán)割處理可明顯促進中上部葉的成熟落黃，其中斷根處理前期煙葉落黃較快，但整體落黃效果較環(huán)割差。綜上所述，下部葉采收后環(huán)割可明顯促進中上部葉的成熟落黃，改善煙葉組織結(jié)構(gòu)和化學成分協(xié)調(diào)性，可作為促進中上部葉成熟落黃、提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的一項技術(shù)措施。

[1] 程浩，孫福山，翟所亮，等．特色烤煙品種紅花大金元煙葉質(zhì)量的影響因素分析[J]．中國煙草科學，2009，30(2)：21-25．

[2] 蔣博文，蘇家恩，王德勛，等．外源乙烯誘導煙葉田間成熟的生理變化研究[J]．南方農(nóng)業(yè)學報，2016，47(10)：1671-1676．

[3] 宮長榮，劉霞，宋朝鵬，等．影響烤煙上部葉質(zhì)量的因素及提高其可用性的措施[J]．中國農(nóng)學通報，2007，23(3)：103-108．

[4] 王濤，賀帆，徐成龍，等．提高烤煙上部葉可用性技術(shù)的研究進展[J]．南方農(nóng)業(yè)學報，2011，42(9)：1127-1131．

[5] 孫適．部分斷根措施對烤煙氮素循環(huán)和上部葉化學成分的影響[D]．鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學，2014．

[6] 李思云．烤煙打頂后環(huán)割對氮素分配及上部葉品質(zhì)的影響[D]．鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學，2014．

[7] 李小勇，趙銘欽，王鵬澤，等．斷根對延邊烤煙根系生長和煙葉糖、煙堿及鉀含量的影響[J]．中國煙草科學，2014，35(5)：1-5．

[8] 曾濤，劉華山，韓錦峰，等．環(huán)割對烤煙酶活性及煙堿和鉀含量的影響[J]．河南農(nóng)業(yè)科學，2005(3)：32-34．

[9] 肖波，劉光輝，陳建軍，等．環(huán)割和留腋芽采收對烤煙上部葉烘烤特性和質(zhì)量的影響[J]．作物研究，2013，27(4)：329-332．

[10] 沈方科，何明雄，黃芩芬，等．斷根、環(huán)割處理對烤煙內(nèi)源激素水平及鉀積累的影響[J]．中國煙草學報，2011，17(6)：37-42．

[11] 沈方科，韋忠，黃苓芬，等．斷根、環(huán)割對煙草體內(nèi)鉀、鈣、鎂循環(huán)和積累的影響[J]．中國農(nóng)學通報，2011，27(1)：127-131．

[12] 吳彥輝，薛立新，許自成，等．斷根結(jié)合生長素和鉀肥施用對烤煙生長及糖堿比、有機鉀指數(shù)的影響[J]．生態(tài)學報，2013，33(18)：5686-5695．

[13] 張鑫，付秋娟，竇家宇，等．主要產(chǎn)區(qū)煙葉厚度分析研究[J]．中國煙草學報，2014(3)：42-47．

[14] YC/T142—1998 煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法[S]．

[15] 李瑞麗，張保林，王建民，等．河南烤煙葉片厚度的變化規(guī)律與聚類分析[J]．河南農(nóng)業(yè)科學，2014，43(2)：43-45．

[16] 張興偉，王志德，孫玉合，等．烤煙葉數(shù)、葉面積的遺傳分析[J]．植物遺傳資源學報，2012，13(3)：467-472．

[17] 孫陽陽，靳志偉，黃明迪，等．SPAD值與鮮煙葉成熟度及烤后煙葉質(zhì)量的關(guān)系[J]．中國煙草科學，2016，37(2)：42-43．

[18] 楊俊興，楊虹琦，周冀衡，等．環(huán)割處理對烤煙成熟期葉片理化成分的影響[J]．湖南農(nóng)業(yè)科學，2007(4)：64-66．

[19] 王信宏，王月富，趙長星，等．不同生育時期斷根對花生光合特性及產(chǎn)量的影響[J]．生態(tài)學報，2015，35(5)：1521-1526．

[20] 馮鍇，趙長星，王月富，等．斷根深度對花生光合特性及干物質(zhì)積累的影響[J]．華北農(nóng)學報，2014，29(2)：188-192．

[21] 武圣江，何忠礦，楊秀祥，等．不同基因型烤煙旺長期的植物學性狀和光合特性[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2014，40(4)：353-357．

[22] 洪丕征，劉世榮，王暉，等．正常和環(huán)割條件下不同形態(tài)氮素添加對紅椎幼苗光合特性的影響[J]．生態(tài)學報，2016，36(14)：4485-4495．

[23] 陳治鋒，鄧小華，周米良，等．秸稈和綠肥還田對烤煙光合生理指標及經(jīng)濟性狀的影響[J]．核農(nóng)學報，2017，31(2)：410-415．

責任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅 維

Effects of root pruning and girdling on photosynthetic characteristics and yield and quality of flue-cured tobacco

JIANG Bowen1, FAN Zhiyong2, WANG Dexun2, HU Yanxia2, ZHU Kai2, SONG Chaopeng1*
(1.College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Dali Branch of Yunnan Province Tobacco Company, Dali, Yunnan 671000,China)

Flue-cured tobacco variety Honghuadajinyuan were used as materials to study the effects of different degrees of root pruning and girdling on leaf thickness, leaf area, SPAD value, photosynthetic characteristics, yield and quality of flue-cured tobacco. The results showed that when root girdling and bilateral root pruning were conducted after the harvest of lower leaves, the leaf area of fresh leaves were increased by 18.01% and 9.29% respectively, compared to the control with no root girdling and pruning; the blades were thinned by 7.20% and 1.88% respectively, which significantly improved the extension level of upper leaves; the SPAD value and net photosynthetic rate decreased rapidly and the leaves matured and turned yellow rapidly; the proportion of medium tobacco increased by 6.73% and 4.75% respectively,and the average price of tobacco was improved by 11.12% and 5.44% respectively, and the economic benefit was improved significantly. Root girdling after the harvest of middle leaves had little effect on upper leaf area and thickness,but significantly promoted the decrease of SPAD value and net photosynthetic rate of the upper leaves, promoted yellowing of the upper leaves, and had little effect on the yield and quality of tobacco. Root pruning on one side improved tobacco resistance, restrained decrease of tobacco net photosynthetic rate, delayed the tobacco harvest time. It was concluded that girdling after lower leaves harvesting can be used as a technical measure to promote the upper leaves yellowing and to improve the yield and quality of tobacco.

flue-cured tobacco; Honghuadajinyuan; girdling; root pruning; net photosynthetic rate

S572.01

A

1007-1032(2017)04-0382-06

2017-02-18

2017-05-28

中國煙草總公司云南省公司項目(2016YN10，2015YN20)

蔣博文(1991—)，女，河南平頂山人，碩士研究生，主要從事煙草調(diào)制與加工研究，15136467971@163.com；*通信作者，宋朝鵬，博士，副教授，主要從事煙草調(diào)制與加工研究，ycszp@163.com