水肥一體化條件下減施氮肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)及生理特性的影響

杜傳印 王德權(quán) 夏磊 高政緒 王大海 高凱 席元肖 方敏

摘 要：為研究水肥一體化條件下減施氮肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)及生理特性的影響，本試驗(yàn)以基施固態(tài)氮肥75 kg/hm2+滴灌為對(duì)照（CK），設(shè)置基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌（T1）、基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥15 kg/hm2（T2）和基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2（T3）3個(gè)減氮處理。結(jié)果表明，T3與CK的株高、最大葉面積和干物質(zhì)積累差異不大，但兩者顯著高于T1、T2；成熟期CK的葉綠素含量最高，T3次之，T1最低，且各處理間差異顯著。在生育后期CK的SOD、POD、CAT和NR活性最高且降低較慢；T1的SOD、POD、CAT和NR活性降低最快、活性最低；T2和T3的4種酶活性隨生育期緩慢降低，并在生育后期顯著降低，且葉綠素含量下降明顯。水肥一體化條件下較傳統(tǒng)施氮方式減少20%施氮量，烤煙農(nóng)藝性狀與對(duì)照無顯著差異，且更有利于葉片干物質(zhì)積累。

關(guān)鍵詞：烤煙；減氮；滴灌施肥；生理特性

中圖分類號(hào)：S572.06 文章編號(hào)：1007-5119（2018）06-0029-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.005

氮肥對(duì)于作物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理特性以及產(chǎn)量有重要影響[1-3]，烤煙為氮敏感作物，不科學(xué)施氮肥，會(huì)導(dǎo)致煙葉品質(zhì)下降，化學(xué)成分不協(xié)調(diào)等諸多問題[4]。朱佩等[5]研究表明，不同質(zhì)地土壤對(duì)烤煙氮素積累和吸收利用影響較大，砂壤土氮肥利用率高，氮肥施用量應(yīng)嚴(yán)格把控；馬興華等[6]研究表明，降低施氮量或增加追肥比例，可獲得較好的煙葉經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)避免肥料施用量多而產(chǎn)生其他問題；李文卿等[7]研究表明，高施氮量，導(dǎo)致高煙堿，影響煙葉質(zhì)量，尤其對(duì)上部葉影響顯著，因此重視對(duì)氮肥的調(diào)控，勢(shì)在必行。滴灌水肥一體化技術(shù)是節(jié)水控肥的新技術(shù)，目前已在設(shè)施園藝、棉花及糧食作物上大范圍應(yīng)用，節(jié)水控肥效果顯著[8-10]。滴灌水肥一體化在烤煙生產(chǎn)中也有一定的應(yīng)用研究，多集中在灌溉條件下，不同的施肥水平、施肥措施對(duì)煙草礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收、分配、及增產(chǎn)作用[11-13]等。而關(guān)于烤煙滴灌水肥一體化條件下，減施氮肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、抗氧化酶及硝酸還原酶活性等方面的影響還不明確，本試驗(yàn)采取小區(qū)試驗(yàn)，在水肥一體化條件下，研究減施氮肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、葉綠素含量、抗氧化酶及硝酸還原酶活性等指標(biāo)的影響，以期為水肥一體化條件下制定合理的施肥方案提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2016—2017年在諸城進(jìn)行，供試品種選用當(dāng)?shù)刂髟云贩NNC55。試驗(yàn)地土壤為棕壤土，土壤堿解氮含量為76.2 mg/kg，速效磷15.3 mg/kg，速效鉀84.2 mg/kg，土壤肥力屬于中等水平。年均降水量641.7 mm。5月8日移栽，行距1.2 m，株距0.5 m。試驗(yàn)供試肥料為硝酸銨鈣（含N 15.5%），硫酸鉀（含K2O 50%），過磷酸鈣（含P2O5 12%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以基施固態(tài)氮肥75 kg/hm2+滴灌為對(duì)照（CK），設(shè)置基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌（T1）、基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥15 kg/hm2（T2）和基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2（T3）3個(gè)減氮處理。鉀肥、磷肥全部一次性基施，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1∶3。全生育期以滴灌形式按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)要求進(jìn)行灌溉，以水表控制每個(gè)處理同等灌水量。

1.3 取樣方法

每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株煙株掛牌定株

觀察，分別在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期及成熟期測(cè)量株高、最大葉面積。

團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期及成熟期取3株長(zhǎng)勢(shì)均勻的煙株，用水沖洗干凈后，分根、莖、葉殺青烘干測(cè)定干物質(zhì)量，同時(shí)采集煙株的中部葉，放在冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室，采用95%乙醇提取分光光度計(jì)測(cè)定法測(cè)定葉綠素含量[14]。

中心花開花后第3、7、15、30和45天每個(gè)處理選取3株均勻一致煙株，采集中部葉，放在冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定SOD、CAT、POD、NR活性，SOD、POD、NR活性測(cè)定參照張憲政方法[15]，CAT活性測(cè)定參照楊蘭芳等方法[16]。

2 結(jié) 果

2.1 水肥一體化條件下減施氮肥對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 對(duì)烤煙株高的影響 大田生育期內(nèi)，滴灌施氮條件下，隨著滴灌追肥量的增加，煙株株高呈增加趨勢(shì)（圖1）。團(tuán)棵期，T1株高較低，顯著低于其他處理，其他處理間差異不顯著，CK和T3株高較高。進(jìn)入旺長(zhǎng)期，處理間株高變化與團(tuán)棵期相似，T1最低，CK和T3較高。到成熟期，處理間株高差異加大，T3與CK株高顯著高于其他兩個(gè)處理，但CK與T3無顯著性差異。

2.1.2 對(duì)烤煙最大葉面積的影響 從圖2看出，團(tuán)棵期不同處理的葉面積差異不大；隨著生育期推進(jìn)，不同處理之間差異性增加。旺長(zhǎng)期，CK和T3葉面積顯著高于T1，但CK和T3之間無顯著性差異。成熟期，各處理間差異更明顯，T3葉面積最大，CK次之，T1葉面積最??；T3葉面積高于CK，但兩者間差異不顯著；T1和T2葉面積均小于CK，且T1與CK存在顯著性差異。

2.2 水肥一體化條件下減施氮肥對(duì)烤煙干物質(zhì)積累的影響

從表1中看出，團(tuán)棵期各滴灌施肥處理干物質(zhì)積累差異不大，與CK也無顯著性差異。旺長(zhǎng)期，各處理根、莖、葉干物質(zhì)積累出現(xiàn)了差異性變化，CK根干物質(zhì)積累最高，T1、T2根干物質(zhì)積累量較低，且顯著低于CK；T3根干物質(zhì)積累與CK無顯著性差異。旺長(zhǎng)期T3葉片干物質(zhì)積累最高，T1最低，兩者差異顯著。通過比較還可以看出，T3葉片干物質(zhì)積累大于CK，而根干物質(zhì)積累小于CK，表明，傳統(tǒng)灌溉施肥方式更有利于根系干物質(zhì)積累，而滴灌追氮更有利于葉片干物質(zhì)積累。成熟期，CK根干物質(zhì)積累最高，T3葉片干物質(zhì)積累最大。同時(shí)，通過比較成熟期各煙株干物質(zhì)積累情況還可以看出，雖然T3較CK減少了20%的施氮量，但其整株干物質(zhì)僅較CK低2.14%。說明，水肥一體化條件下減施20%氮肥，可以獲得較高的干物質(zhì)積累，與常規(guī)灌溉施肥方式差異不大。

2.3 水肥一體化條件下減施氮肥對(duì)烤煙葉片葉綠素含量的影響

從表2中看出，在團(tuán)棵期，T1葉綠素總量最低，T3葉綠素總量最高。旺長(zhǎng)期，各處理葉綠素總量的差異與團(tuán)棵期相似，T3葉綠素總量最高，T1最低，兩者存在差異顯著。成熟期，CK葉綠素總量最高，T3次之，T1最低，且各處理差異顯著。葉綠素a、b的變化趨勢(shì)與葉綠素總量變化趨勢(shì)一致。從3個(gè)時(shí)期葉綠素總量的變化看，施氮量降低，顯著影響葉綠素含量變化，且在成熟期減施氮肥各處理的葉綠素含量降低速率都較快，T1、T2、T3葉綠素總量分別降低了48.75%、34.07%和33.03%，而CK處理降低速率較慢，葉綠素總量降低了14.17%。過高的葉綠素含量不利于葉片的正常落黃。

2.4 水肥一體化條件下減施氮肥對(duì)烤煙葉片SOD、POD、CAT及NR活性的影響

從圖3中看出，各處理葉片SOD活性總體呈先升高再降低趨勢(shì)，其中T1、T2葉片SOD活性在開花后7 d開始降低，且T1的SOD活性降低速度大于T2；T3在開花后15 d降低，CK則在開花后30 d降低。經(jīng)比較，開花后45 d，CK葉片SOD活性最高，T1處理葉片SOD活性最低。

各處理葉片POD活性均隨生育期的推進(jìn)呈逐漸降低趨勢(shì)，其中T1葉片POD活性下降最快，活性最低；CK葉片POD活性降低速度最慢，活性最高。各處理葉片CAT及NR活性變化與葉片POD活性變化趨勢(shì)一致，且各處理間葉片CAT及NR活性降低程度較POD活性變化更為明顯。

3 討 論

3.1 水肥一體化減施氮肥對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀及葉綠素含量影響

氮肥是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素之一，合理的氮肥施用量對(duì)促進(jìn)烤煙葉片發(fā)育，煙株生長(zhǎng)，改善光合作用、調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分等有重要作用[17-18]。有研究表明[19]，增加施氮量可以提高葉綠素含量，光合色素含量、光合速率等都會(huì)隨氮肥增加而升高[20]；劉衛(wèi)群等[21]研究得出，烤煙農(nóng)藝性狀及干物質(zhì)積累受施氮量影響較大，隨施氮量的增加而增加。在本試驗(yàn)條件下，基施固態(tài)氮肥75 kg/hm2+滴灌形式（CK）施氮量最大，干物質(zhì)積累最多，葉綠素含量最高；基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌形式（T1）施氮量最低，干物質(zhì)積累最小，葉綠素含量最低，這與前人研究一致。但本研究還表明，基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2形式（T3）處理與CK處理在農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)積累方面無顯著差異。這可能雖然T3較CK處理降低了15 kg/hm2施肥量，但由于在旺長(zhǎng)期之前烤煙對(duì)氮肥吸收多來源于肥料[22]，而T3降低了基肥投入，同時(shí)增加水肥

一體化追肥比例，使肥料中的氮肥分配更有效，提高了肥料利用率，養(yǎng)分吸收利用轉(zhuǎn)化充分，進(jìn)而表現(xiàn)為T3葉片干物質(zhì)積累大于CK，根干物質(zhì)積累小于CK，最終使T3與CK整株干物質(zhì)差異不大。另外T3葉綠素含量在烤煙成熟期下降速率大于CK，說明T3處理煙田后期的煙葉落黃特征要優(yōu)于CK處理。

3.2 水肥一體化減施氮肥對(duì)烤煙葉片硝酸還原酶活性影響

硝酸還原酶（NR）對(duì)作物光合作用和氮代謝有較大影響，其活性與施氮量的多少有關(guān)聯(lián)，施氮量提高，NR活性也會(huì)隨之提高[23]。韓錦峰等[24]研究表明，NR活性會(huì)隨著烤煙的成熟而活性降低，且施氮量低時(shí)，NR活性會(huì)迅速降低，而施氮量高時(shí)，NR活性在生育后期則降低緩慢。本研究表明，各處理NR活性呈隨生育期遞進(jìn)而降低，減氮施肥處理NR活性降低顯著，且T1處理降低最為迅速；CK處理NR活性較高，在生育后期依然保持較高NR活性。表明，CK處理下的煙葉氮代謝在生育后期依然活躍。

3.3 水肥一體化減施氮肥對(duì)烤煙葉片活性氧清除系統(tǒng)的影響

植物生育后期，活性氧清除性酶如SOD、CAT、POD等含量下降，清除自由基能力降低，質(zhì)膜過氧化作用加強(qiáng)，葉片衰老[27]。張生杰等[28]研究表明，生育后期隨成熟度增加，SOD等酶活性下降，增加施氮量可以增加SOD活性；也有研究表明，SOD活性在葉片成熟過程中先升高再降低趨勢(shì)[27]。本研究表明，各處理SOD總體變化趨勢(shì)呈先升高后降低的趨勢(shì)，但施氮量不同的各處理變化情況不同，CK施氮量最高，SOD活性最高，且活性緩慢降低，其他減氮施肥處理在開花后15 d，SOD活性均下降明顯。CAT和POD的酶活性變化也體現(xiàn)出相似狀況。這表明施肥量大的CK處理在開花后其活性氧清除系統(tǒng)仍然較為活躍，活性高，衰老特征不明顯，葉片晚熟特征顯著。

4 結(jié) 論

水肥一體化條件下減施氮肥處理烤煙葉片SOD、POD、CAT和NR活性在生育后期顯著降低，葉綠素含量下降明顯，有利于煙葉落黃。在實(shí)際生產(chǎn)中，采用基施固態(tài)氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2的施肥方式有利于葉片干物質(zhì)積累。

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