水肥一體化條件下烤煙氮素營養(yǎng)高效利用研究

席奇亮，楊鐵釗，周方，劉超，葉紅朝，邢雪霞，趙科，孔德輝

1 河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院 鄭州 450002;2 河南省洛陽市煙草公司 洛陽 471000

施用氮肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要措施，施氮方式對植株干物質(zhì)積累和氮素吸收影響顯著。長期不合理施用氮肥導致土壤酸化、板結、環(huán)境惡劣[1]，造成植株氮素利用率較低。有研究表明，我國部分地區(qū)作物氮素利用率僅有20%～30%[2]，因此，氮肥的合理精準施用，是促進作物氮素吸收與干物質(zhì)積累，實現(xiàn)氮素營養(yǎng)高效利用的有效措施[3]。水肥一體化技術實現(xiàn)了水肥同步管理和水肥高效利用[4]，滴灌施肥作為一種最有效的水肥一體方式，具有節(jié)水、節(jié)肥、增效、省工的優(yōu)點，在作物生產(chǎn)上已得到了廣泛利用，并取得了很好的效果。侯振安等[5]研究了膜下滴灌水氮耦合對棉花干物質(zhì)積累和氮素吸收規(guī)律的影響，表明膜下滴灌能有效增加花鈴期根冠生物量、氮素吸收量、吐絮期地部上干物質(zhì)量和氮素積累量，使氮素的利用效率提高了30.51%。謝志良等[6]和祁通等[7]的研究也有類似的結果。杜少平等[8]研究表明采用滴灌施肥能提高甜瓜的干物質(zhì)積累量使甜瓜增產(chǎn)7.40%～14.35%，水、氮利用率分別提高28.81%～40.65%和22.78%～77.22%。

氮代謝是植物最基本的生理代謝過程之一，與碳代謝等協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同成為植物生命活動的基本過程，硝酸還原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）被認為是高等植物氮代謝的關鍵酶類[9]，這些酶活性的強弱直接影響到植物對氮素的吸收，進而影響肥料的利用率和干物質(zhì)積累量。岳紅賓[10]比較了不同氮素水平下烤煙碳氮代謝關鍵酶活性的變化情況，發(fā)現(xiàn)隨著氮素水平的提高，煙葉硝酸還原酶活性呈上升趨勢。羅莎莎等[11]研究了氮肥基施與追施比例對烤煙光合特性及氮代謝關鍵酶活性的影響，結果表明硝酸還原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性基本隨著氮肥追施比例的增大而增加。

目前，水肥一體化技術在烤煙種植方面的應用方興未艾，有關其對烤煙干物質(zhì)積累和氮素吸收以及氮代謝關鍵酶活性影響的研究尚不多見。本文以滴灌施肥對烤煙生長發(fā)育的影響為切入點，比較常規(guī)施肥和滴灌施肥對烤煙干物質(zhì)積累和氮素吸收的影響，測定了烤煙氮代謝2個關鍵酶活性及其相關基因的相對表達量，以期從生理和分子的角度闡釋水肥一體化條件下烤煙氮素營養(yǎng)高效利用的機理，為該項技術制定施肥方案提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)基本情況

試驗于2015—2016年進行2年的田間試驗，于2017年進行盆栽試驗，均安排在河南省鄭州市河南農(nóng)業(yè)大學毛莊科教園區(qū)進行，當?shù)睾０?4 m，北緯N34°51′56.34″，東經(jīng)E113°35′5.70″，位于華北平原南部，屬北溫帶大陸季風性氣候。試驗地為偏砂質(zhì)潮土，前茬作物為烤煙，土壤有機質(zhì)含量 10.2 g·kg-1，全氮含量為 0.93 g·kg-1，速效磷含量為 11.2 mg·kg-1，速效鉀含量 157.6 mg·kg-1。

1.2 試驗材料與設計

田間試驗和盆栽實驗均設置3個處理， 即空白對照處理（用CK表示）、常規(guī)栽培處理（用FP表示）和水肥一體化處理（用DF表示）。供試烤煙品種為‘豫煙6號’，2015年于3月12日播種育苗，5月9日移栽；2016年于3月1日播種育苗，5月5日移栽；2017年于3月10日播種育苗，5月12日移栽。田間試驗各處理小區(qū)面積均為667 m2，行株距為1.1 m×0.55 m，另設保護行，每個小區(qū)種植1000株，每個處理重復3次；盆栽試驗用土取自田間試驗地土壤，風干后過40目篩子，用盆高30 cm，直徑35 cm，每盆裝土20 kg，每個處理種10盆，周圍擺放保護盆，以消除邊行優(yōu)勢。田間試驗和盆栽試驗各處理除施肥方案不同外，其他栽培措施按優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術規(guī)范進行。

田間試驗3個處理具體施肥方案如下：CK處理不施用任何化肥，作為空白對照。FP處理在大田起壟時條施芝麻餅肥 225 kg/hm2、煙草專用復合肥（15-15-15）150 kg/hm2和有機無機一體肥（13-5-17）150 kg/hm2作基肥，硝酸鉀（14-0-46）用量75 kg/hm2作為追肥在團棵期一次穴施，煙株全生育期總施氮量為52.5 kg/hm2。DF處理在大田起壟時條施芝麻餅肥225 kg/hm2做基肥，所有化肥作追肥通過水肥一體化滴灌系統(tǒng)根據(jù)煙株需肥需水規(guī)律施入，追肥采用本課題組研制的煙草專用液體套餐肥，其中包括煙草專用還苗生根肥（20-10-10）共75 kg/hm2，分別在煙株移栽時和移栽后20 d施入；旺長肥（25-15-10）共150 kg/hm2，分別在移栽后30 d和40 d施入；成熟落黃肥（0-0-40）共150 kg/hm2，分別在移栽后50 d和60 d施入，煙株全生育期施入氮磷鉀總量與常規(guī)栽培處理保持一致。盆栽試驗施肥方案與田間試驗基本相同，所施肥料用量和灌水量均按照田間試驗用量進行換算，保持一致。全生育期灌水量CK和FP處理與DF處理保持一致，其中CK和FP處理灌溉方式為漫灌，全生育期共進行3次灌溉，每次灌水定額為450 m3/hm2；DF處理灌溉方式為滴灌，全生育期共進行9次灌溉（其中6次與施肥同時進行），每次灌水定額為150 m3/hm2。

試驗水源由河南農(nóng)業(yè)大學科教園區(qū)水井提供，施肥灌溉首部系統(tǒng)采用移動式施肥灌溉一體機（由汽油機水泵、過濾器、施肥桶、空氣閥等部件構成），管網(wǎng)系統(tǒng)由主管道（PE材質(zhì)，直徑63 mm）連接貼片式滴管帶（PE材質(zhì)，直徑16 mm，滴頭間距30 cm，滴頭流量2.5～3 L/h）組成。

1.3 樣品采集和測定項目

1.3.1 煙株樣品采集

田間試驗選取煙株移栽后20 d、30 d、40 d、50 d、60 d、70 d、80 d、90 d、100 d、110 d、120 d 的煙株，每個處理分別挖取長勢一致的煙株3株，在105℃下殺青20 min，65℃烘干至恒重，稱重后粉碎，計算3株煙干重的平均值，用于分析氮素和干物質(zhì)的積累。

盆栽實驗選定各處理具有代表性的煙株，分別在移栽后20 d、40 d、60 d、80 d、100 d時取第13、14葉位葉片，樣品遮光并用干冰保存運送到實驗室進行RNA 提取和氮素代謝相關酶活性的測定。另選取具有代表性煙株若干，分別在其還苗期、伸根期、旺長期和成熟期，完整挖取其根部，每個處理3株，用清水輕輕沖洗去根上的土壤，再裝入60目尼龍網(wǎng)袋中用清水洗凈，用吸水紙吸取根系表面水分，分別測定根體積，計算其平均值，并留取少量用于測定根系活力。

1.3.2 測定項目

1.3.2.1 煙株總氮的測定及氮素效益的計算

總氮測定采用半微量凱氏定氮法。氮肥表觀利用率用差值法[12]計算，氮肥表觀利用率=（施氮區(qū)吸氮量-空白對照吸氮量）/施氮量×100%；土壤氮素依存率=空白對照吸氮量/施氮區(qū)吸氮量×100%；氮肥偏生產(chǎn)力（kg·kg-1）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

1.3.2.2 煙株根系活力和根體積的測定

根體積的測定采用排水法；根系活力的測定采用TTC還原法[13]。

1.3.2.3 葉片總RNA的提取

使用RNAiso Reagent 試劑盒（TaKaRa公司）提取參試材料葉片的總RNA。將提取的RNA溶于適量的DEPC水中，采用紫外分光光度計分別測定OD260 nm和OD280 nm并計算二者比值，以判斷提取RNA的純度和濃度；然后進行2%甲醛變性瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA的完整性。

1.3.2.4 熒光定量PCR

以 煙 草Actin基 因（Genebank Accession No. AB158612）為內(nèi)參，引物序列為Actin-F:5’-GCTGTTTTTCCTAGTATTGTTGGTC-3’，Actin-R: 5’-AATACCTGTTGTACGGCCACTG-3’；編 碼 G S酶 的 G S基 因（G e n e b a n k Accession No. X95933.1） 引 物 為F:5`-C A G C A AT C T C C G C A AT C C-3`，R:5`-CGAGCCTATCCCGACAAA-3`； 編 碼NR酶的NITR基 因（GenBank Accession No.X14058.1）引 物 為 F: 5`-ATCCAGTTATCAGCGGTA-3`，R:5`-GGCAGTTCAGTCACATAGA-3`。

熒光定量 PCR 反應體系為 20 μL：10 μLSYBR Green qPCR Mix，0.4 μL Forward Primer（10 μmol/L），0.4 μL Reverse Primer（10 μmol/L），0.4 μLROX，1 μLcDNA，7.8 μL水；PCR擴增程序為：95℃預變性10 min；95℃變性15 s，55℃退火15 s，72℃延伸45 s，共循環(huán)40次，分離后4℃保存。

1.3.2.5 氮素代謝相關酶活性測定

按照O’Neal等[14]的方法測定粗酶提取液中GS的活性； 采用活體法[15]測定NR活性。

1.3.3 經(jīng)濟效益計算

按處理統(tǒng)計其產(chǎn)量，根據(jù)烤煙42級國標（GB2635-92）[16]對烤后煙葉分級，確定烤煙的產(chǎn)值、均價和上等煙比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2013進行整理，采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析和曲線擬合，采用Duncan新復極差法進行多重比較，顯著性分析水平為0.05，采用Sigmaplot 12.5軟件進行圖表繪制。采用Prizm 4統(tǒng)計分析軟件進行熒光定量PCR數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，使用2T-△△C的方法對基因的相對表達量進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對煙株干物質(zhì)積累特性的影響

由圖1A可以看出，煙株干物質(zhì)積累規(guī)律呈“S”型曲線變化，處理間變化趨勢一致，DF處理的煙株干物質(zhì)積累總量要顯著高于FP和CK處理。在移栽30 d之前，處理間干物質(zhì)積累量差異不顯著，從移栽30～40 d，CK處理與其他處理表現(xiàn)出顯著差異，移栽40 d后，處理間表現(xiàn)顯著差異，且始終表現(xiàn)為DF＞FP＞CK。這說明水肥一體化處理可以顯著增加大田煙株干物質(zhì)積累量。

根據(jù)不同處理煙株干物質(zhì)積累變化規(guī)律曲線（圖1A），利用方程y=exp(a+b/x)對曲線進行擬合，其中，y 為干物質(zhì)積累量（ g·株-1），x為移栽后天數(shù)（d），a、b為待定參數(shù)?；貧w方程經(jīng)F測驗得到的P值均小于0.0001，達極顯著水平，即擬合方程具有統(tǒng)計學意義，進一步求時間的二階導數(shù)可計算出各處理最大積累速率及其對應時間，如表1所示。

由各處理煙株干物質(zhì)積累速率變化規(guī)律（圖1B）可以看出，各處理間變化趨勢一致，不同時期的干物質(zhì)積累速率均表現(xiàn)為DF＞FP＞CK。從表1可以看出，DF處理最大積累速率最高，為9.19 g·株-1·d-1，分別是FP和CK處理的1.64倍和3.18倍，且DF處理最大積累速率出現(xiàn)最早，為42.43 d，分別較FP和CK處理提前了5.46 d和9.02 d。這說明水肥一體化處理不僅可以提高煙株最大干物質(zhì)積累速率，還可以促使煙株的最大干物質(zhì)積累時間提前。

圖1 不同處理煙株干物質(zhì)積累量和積累速率的變化規(guī)律（2年田間試驗均值）Fig.1 The change regulation of dry matter accumulation and

2.2 不同處理對煙株氮素吸收特性的影響

各處理煙株氮素積累量的變化規(guī)律（圖2A）與干物質(zhì)積累量的變化規(guī)律一致，均呈現(xiàn)出“S”型變化趨勢。從總體來看，處理間氮素積累總量表現(xiàn)為DF>FP>CK，差異顯著。從不同時期的氮素積累量（圖2B）來看，煙株移栽20～30 d氮素積累量較少，此期間內(nèi)各處理氮素積累量分別為總氮素積累量 的 3.24%、4.21%、12.77%； 移 栽 30～40 d，CK和FP處理氮素積累量發(fā)生明顯變化，分別占總氮素積累量的6.99%、15.86%，DF處理此期間內(nèi)積累量繼續(xù)增加，但增加幅度較小，積累量占總氮素積累量的14.53%；移栽40～70 d煙株進入旺長期，各處理氮素開始大量積累，積累量分別占總氮素積累量的60.28%、46.56%、55.68%；移栽70 d后氮素積累速率逐漸下降，直到90 d后氮素積累趨近于停止，此期間內(nèi)各處理氮素積累量分別占總氮素積累量的14.86%、19.04%、4.79%。這說明水肥一體化處理通過精準施肥和后期氮素調(diào)虧能促使煙株前期大量高效的吸收氮素，減少生育后期氮素攝入，促使煙葉成熟落黃。

圖2 不同處理煙株氮素積累變化規(guī)律和不同生育期積累量的比較（2年田間試驗均值）Fig.2 Comparison of the change regulation of N accumulation and variation of different growth stages in different treatments (Mean of two years for field experiment)

2.3 不同處理對煙株肥料氮素利用率的影響

從表2可以看出，CK處理由于氮素供應不足，煙株生長發(fā)育不良，其產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例均為各處理表現(xiàn)最差，DF處理表現(xiàn)最好，其產(chǎn)量為3287.25 kg·hm-2，較FP處理增產(chǎn)了13.23%；產(chǎn)值為76428.6元·hm-2，較FP處理增加了29.56%；均價和上等煙比例分別為23.09元和32.20%，較FP處理分別提高了11.65%和30.36%?？梢?，采用水肥一體化技術能明顯增加烤后煙葉的產(chǎn)值，而煙葉品質(zhì)提高對產(chǎn)值增加的貢獻要大于產(chǎn)量提高。

煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量受氮素供應情況的影響較明顯。從表3可以看出，各處理煙株全生育期總吸氮量存在顯著差異，表現(xiàn)為DF>FP>CK。DF處理較FP處理的總吸氮量增加了14.98%，氮肥表觀利用率提高了93.21%，較高的氮素吸收量和表觀利用率也為煙株產(chǎn)量和質(zhì)量的提升打下了基礎。土壤氮素依存率和氮素偏生產(chǎn)力可以綜合反映煙株對施入氮素的利用情況，與煙株氮肥表觀利用率有直接的關系。由于DF處理煙株氮肥表觀利用率較高，其土壤氮素依存率較FP處理降低了15.01%，氮肥偏生產(chǎn)力提高了15.24%。

表2 不同處理經(jīng)濟效益的比較（2年田間試驗均值）Tab.2 Comparison of economic benefits in different treatments (Mean of two years for field experiment)

表3 不同處理氮素效益的比較（2年田間試驗均值）Tab.3 Comparison of nitrogen benefit in different treatments (Mean of two years for field experiment)

2.4 不同處理對煙株根系生長發(fā)育的影響

2017年對各處理不同生育期煙株根系活力的測定結果（圖3A）表明，各處理變化趨勢一致，均為隨著生育期的變化，根系活力先增高后降低，且在旺長期達到最大，DF處理的煙株在旺長期的根系活力達到 700.01 μg·g-1·h-1，分別是 FP 處理和 CK 處理的1.92倍和1.18倍。就3個處理在不同生育期根系活力的差異水平而言，還苗期差異不明顯，伸根期和旺長期差異達到顯著水平，成熟期DF處理和FP處理差異不顯著，但顯著高于CK處理；總體來說，3個處理煙株的根系活力表現(xiàn)為DF>FP>CK。

對比各處理煙株成熟期的根體積（圖3B）可以看出，各處理不同生育期煙株根體積存在著明顯的差異。還苗期3個處理差異不顯著，伸根期DF處理要顯著高于CK處理和FP處理，而CK處理和FP處理差異不顯著，旺長期3個處理煙株根體積明顯增加，分別是前一時期的4.76倍、6.32倍、5.22倍，DF處理和FP處理差異不顯著，但顯著高于CK處理，進入成熟期各處理煙株根體積進一步增加，DF處理和FP處理增加幅度較大，分別較前一時期提高了59.22%和62.13%，CK處理增加幅度較小，較前一時期提高了27.27%。這說明水肥一體化處理能促進煙株根系生長發(fā)育，提高根系活力。

2.5 不同處理對烤煙氮代謝關鍵酶活性及其相關基因相對表達量的影響

由圖4A和圖4B可以看出，GS活性和GS基因相對表達量隨生育時期變化的規(guī)律不一致，但是2個處理之間差異不明顯。NR是一種誘導酶，同時作為NO3-同化過程中第一個關鍵酶，對作物氮素代謝有著重要的影響。NR同時也是氮代謝的第一個限速酶，受施肥等栽培措施和光照等環(huán)境條件的影響較大。由圖4C可以看出，2個處理NR活性變化規(guī)律相似，均表現(xiàn)為隨著生育期的推遲逐漸下降。DF處理的NR活性在移栽后20 d和40 d時均明顯高于FP處理，分別是其1.26倍和1.31倍。在移栽后60 d時，2個處理的NR活性均出現(xiàn)不同程度的下降，DF處理的NR活性較40 d時下降了28.68%，F(xiàn)P處理的NR活性則下降了21.17%，此時DF處理的NR活性依然高于FP處理。在移栽后80 d，DF處理的NR活性出現(xiàn)了較大幅度的下降，較60 d時下降了60.84%，而FP處理的NR活性僅下降了24.79%，此后FP處理的NR活性均要高于DF處理。比較2個處理編碼硝酸還原酶的NITR基因相對表達量（圖4D）可以看出，在移栽20 d和40 d時DF處理的NITR基因的相對表達量均要明顯高于FP處理，分別是其1.20倍和1.38倍。與NR活性變化規(guī)律不同的是，DF處理NITR基因相對表達量的大幅下降出現(xiàn)在移栽后60 d，較40 d時下降了54.76%，而同期FP處理NITR基因僅下降了24.43%，在移栽60 d后高于DF處理。

圖4 不同時期烤煙氮代謝關鍵酶的活性及其相關基因的相對表達量（盆栽實驗）Fig.4 The enzyme activity and relative expression of gene related to nitrogen metabolism at different stages（Pot experiment）

3 討論

3.1 對烤煙干物質(zhì)積累、氮素吸收以及肥料利用率的影響

關于煙草干物質(zhì)積累和氮素吸收規(guī)律的研究已有大量報道，主要集中在施氮量[17]、氮素形態(tài)[18]、肥料類型[19]等方面，對于水肥一體化對煙株干物質(zhì)積累和氮素吸收規(guī)律的影響卻鮮有報道。本研究結果表明，水肥一體化處理煙株的干物質(zhì)積累和氮素吸收規(guī)律與常規(guī)栽培處理相同，變化規(guī)律的曲線擬合結果均呈“S”型，這與李青軍等[20]的研究結果相一致。但在積累總量和積累速率方面卻表現(xiàn)出顯著差異，水肥一體化處理干物質(zhì)積累總量和氮素吸收總量顯著高于常規(guī)栽培處理，是其1.42倍和1.41倍，段錦波等[21]的研究也有相類似的結果，這與氮素利用率的提高有關。本試驗結果表明水肥一體化處理較常規(guī)栽培處理的氮肥表觀利用率提高了93.21%，氮肥偏生產(chǎn)力提高了15.24%，土壤氮素依存率下降了15.01%。已有研究表明，氮肥隨水滴施可有效地促進植物對氮肥的吸收，因此氮素利用率的提高不僅在于肥料本身，更重要的還在于與水分的互作[22]，水肥一體化條件下實現(xiàn)了水肥的同步管理，通過滴灌管道按照煙株不同生育期的需水需肥規(guī)律精準施肥，一方面適宜的水分供應可以促進肥料轉(zhuǎn)化及吸收，提高肥料利用率，而適宜的施肥也可以調(diào)節(jié)水分利用過程，提高水分利用率。同時，水肥一體化條件下施肥和灌水均遵循“少量多次”的原則，既能滿足煙株生長發(fā)育的需要，又避免了因肥料施用過量或者灌水過量而造成的揮發(fā)或淋溶等損失[23]，進一步提高了氮素的利用率。

3.2 對烤煙根系生長發(fā)育的影響

根系是煙株重要的營養(yǎng)器官，與地上部分的生長關系密切，其活力的高低和體積的大小直接影響著地上部分的成長發(fā)育及形態(tài)建成，在一定程度上反映了作物吸收水分和礦質(zhì)養(yǎng)分的能力，直接影響著根系的生長發(fā)育狀況，對植物的生長起著決定性作用[24]。關于土壤水肥供應狀況對根系生長發(fā)育的影響，前人在水稻[25]、大豆[26]、玉米[27]、棉花[28]等作物上已做了大量的研究，水肥一體化滴灌施肥較傳統(tǒng)漫灌或溝灌施肥能顯著改善根際土壤的水肥供應狀況，促進植物根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收，對作物增產(chǎn)有著極其重要的作用，這與本研究的結果相一致。本研究表明，DF處理煙株的根系活力在旺長期達到 700.01μg·g-1·h-1，分別是FP處理和CK處理的1.18倍和1.92倍，DF處理煙株的根體積在成熟期達到330.2 cm3，分別是FP處理和CK處理的1.31倍和2.66倍。這可能是因為采用滴灌施肥使根際土壤的水分和養(yǎng)分狀況始終適于煙株生長的條件，有利于煙株根系活力增強，尤其是在生育中后期依然保持較高水平，同時，滴灌施肥可以使土壤通氣條件改善[29]，良好的水肥供應條件可以刺激側根的發(fā)育和根毛的形成，使煙株根體積增加，對煙株根系形態(tài)的形成有著積極的作用，而常規(guī)栽培處理由于水分供應不夠及時，煙株經(jīng)常處于水分供應不充足的狀態(tài)下，影響根系的生長發(fā)育[30]，且在水分供應不足的情況下，土壤中養(yǎng)分濃度增加，土壤水勢降低，進一步加劇了水分脅迫，從而使根系從土壤中吸收水分和養(yǎng)分更加困難。

3.3 對烤煙氮代謝關鍵酶活性及其相關基因相對表達量的影響

大量研究表明， GS和NR是烤煙氮素代謝的關鍵酶，其活性的強弱直接影響到烤煙對氮素的吸收和利用，進而影響煙株的干物質(zhì)積累[31]。GS催化產(chǎn)生谷氨酰胺，常與谷氨酸合酶協(xié)同作用，組成GS/GOGAT循環(huán)，這是高等植物NH4+同化的主要途徑[32]。植物中所需要的氮素主要來自土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，但是植物吸收硝態(tài)氮后，必須經(jīng)過一系列還原變成NH4+后才能用于形成氨基酸和蛋白質(zhì)，而第一步還原反應（NO3--NO2-）就需要NR催化，因此，NR是植物氮同化代謝中的第一個限速酶和調(diào)節(jié)酶，常被用來表示植物氮代謝的強度[33]。已有研究表明，NR酶活性受水肥供應條件影響較大，韓錦峰等[34]指出干旱條件下NR活性顯著下降，適宜的水分供應可以顯著提高其活性。耿素祥等[35]比較了烤煙在不同施氮量條件下的NR活性，認為NR活性與施氮量呈正相關，在一定范圍內(nèi)隨著施氮量的增加而增加。本研究結果也表明，在水肥一體化條件下合理供應煙株生長發(fā)育所需的水分和養(yǎng)分，能顯著提升NR活性和NITR基因的相對表達量，但對GS活性和GS基因相對表達量影響不大。隨著NR活性的提高，土壤中原有的以及施入肥料中所含的硝酸鹽被還原變成NH4+，進而參與到氨基酸和蛋白質(zhì)合成中，提升

了煙株對土壤氮素的吸收利用能力，進而提高了肥料的利用率。本研究結果還發(fā)現(xiàn)，采用水肥一體化技術的煙株NR活性在移栽后40 d前后顯著高于常規(guī)栽培處理，而在移栽60 d前后出現(xiàn)了大幅下降，這說明水肥一體化處理煙株在前期大量同化硝酸鹽，增強了煙株的氮代謝過程，田間長勢較旺，這也解釋了水肥一體化處理最大干物質(zhì)積累速率和氮素吸收速率較常規(guī)栽培處理明顯提前的現(xiàn)象，而在移栽60 d后，煙株進入成熟期，水肥一體化處理不再施入氮素，土壤中殘留氮素有限，NR活性開始急劇下降，煙株對硝酸鹽的同化能力減弱，從而促使煙株開始成熟，并且逐漸落黃。關于水肥一體化技術調(diào)控NR活性及NITR基因表達的機理，相關研究尚未涉及，仍需進一步研究。

4 結論

水肥一體化實現(xiàn)了“以水促肥、以肥調(diào)水、水肥同步”，能夠顯著增強煙株前期的NR活性，促進煙株對氮素的吸收，提高了肥料的利用率。連續(xù)2年的田間試驗和1年盆栽試驗結果表明，在氮磷鉀養(yǎng)分投入相同的情況下，水肥一體化處理煙株根系生長發(fā)育較好，根體積較大，根系活力明顯增強，煙株大田生長發(fā)育優(yōu)于常規(guī)栽培處理，煙葉產(chǎn)質(zhì)量明顯提升，氮肥表觀利用率提高了93.21%，干物質(zhì)和氮素積累量分別是常規(guī)栽培處理的1.42倍和1.41倍，且水肥一體化處理最大干物質(zhì)積累速率和最大氮素積累速率均較常規(guī)栽培處理顯著提高且提前出現(xiàn)，而在煙株進入成熟期后氮素調(diào)虧，煙株NR活性迅速下降，氮素攝入量減少，從而促進煙株成熟落黃，有利于烤后煙葉品質(zhì)的提升?？傊ㄟ^滴灌根據(jù)煙株的需水需肥規(guī)律進行精準施肥，調(diào)控煙株的干物質(zhì)積累和氮素吸收，對氮素利用率和產(chǎn)質(zhì)量的提高能產(chǎn)生積極的影響。

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