氯對烤煙農(nóng)藝性狀和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

董一漩，屠乃美，楊 銳

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128）

烤煙是葉用型經(jīng)濟作物，煙葉又是煙株主要的光合作用器官，煙葉能否正常生長發(fā)育對烤煙的經(jīng)濟效益尤為重要。氯是植物光系統(tǒng)Ⅱ水裂解系統(tǒng)中的必需元素，又是光合反應(yīng)的輔酶成分，因而氯能促進和保證葉片光合作用的正常進行［1]。由于烤煙“喜鉀忌氯”的特性，氯肥長期被限制使用。另一方面南方雨水充沛，土壤中氯淋失較多，含量偏低，不能滿足優(yōu)質(zhì)烤煙的氯素營養(yǎng)需求。缺氯時，煙株光合作用將受到抑制，葉片失綠壞死［2]。有研究表明，施氯可促進光合作用。在施氯量為45 kg／hm2時，煙葉光合速率達(dá)到最大，蒸騰速率較?。?]。葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)是表征植物生長良好與否的重要指標(biāo)，在植物光合生理研究中廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是衡量植物光合特性的重要指標(biāo)［4，5]。本試驗通過研究不同供氯水平對烤煙生長、相對葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，明確烤煙生產(chǎn)的適宜施氯量，以期為優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園煙草基地進行，以烤煙品種K326、云煙85為供試材料。土壤類型為水稻土，田間地勢平坦，肥力均勻，前作為水稻。其土壤的基本理化性狀如表1。本試驗土壤水溶性氯含量為適宜水平。

表1 土壤基本理化性質(zhì)Table 1 The essential physiochemical properties of soil

試驗設(shè)6個供氯水平：A.0 kg／hm2（CK）、B.20 kg／hm2、C.40 kg／hm2、D.60 kg／hm2、E.80 kg／hm2、F.100 kg／hm2。N∶P2O5∶K2O＝1∶1∶2.5，基追比5∶5，KCl肥基追比2∶1。每個處理施N量180 kg／hm2。氮源來自尿素（N46%）和硫酸銨（N21%），磷源來自鈣鎂磷肥（P14%）和過磷酸鈣（P12%），鉀源來自氯化鉀（K55%）和硫酸鉀（K50%），氯源來自氯化鉀（Cl 45%）。

2016年12月30日播種，2017年4月23日移栽，行距1.1 m，株距0.5 m。小區(qū)面積25.3 m2，每小區(qū)移栽46株，每處理3次重復(fù)。小區(qū)南北向排列，四周留1行作保護行。采用優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理方法，統(tǒng)一供種、育苗、移栽和管理。

1.2 測定項目與方法

農(nóng)藝性狀：打頂后7 d，測定烤煙的株高、最大葉長、最大葉寬、莖圍、有效葉數(shù)，每個小區(qū)測3株代表性煙株。

相對葉綠素含量：于移栽后45、60、90 d用SPAD-502測定從上往下第8片煙葉（中部葉）的相對葉綠素含量，每片煙葉分別測葉尖、葉基、葉中三部位求平均值，每小區(qū)測量3片煙葉。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)：用Imaging-PAM葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)（德國Walz，藍(lán)光版）測定供試材料功能葉的葉綠素?zé)晒鈪?shù)。在打頂后7 d，于9∶00～10∶00（天氣晴朗）每小區(qū)選代表性煙葉（從上往下第8片煙葉）3片，放入黑色塑料袋并置紙箱中暗適應(yīng)1 h后，用雙層黑色塑料袋套住儀器探頭測定樣品，調(diào)用葉綠素?zé)晒饴賱恿W(xué)曲線程序測定功能葉的各葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測定項目包括最大熒光Fm、最小熒光Fo、原初光能轉(zhuǎn)化效率Fv／Fm（PSⅡ最大光化學(xué)效率）、PSⅡ?qū)嶋H光能利用率Y（Ⅱ）、非光化學(xué)猝滅NPQ、光化學(xué)猝滅qP。測定熒光動力學(xué)曲線，其中測量光強1μmol／（m2·s）、飽和脈沖光量子強度3000μmol／（m2·s）、光化光量子通量密度186μmol／（m2·s）。

相關(guān)參數(shù)計算公式：

烤后煙葉氯含量：采用連續(xù)流動分析儀（醋酸浸提法）測定煙葉樣品的氯含量。

1.3 分析方法

數(shù)據(jù)處理均采用Excel和SPSS19.0統(tǒng)計軟件。采用鄧肯氏負(fù)極差檢測法對平均值進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙農(nóng)藝性狀

如表2所示，兩烤煙品種施氯處理的煙株株高、莖圍和有效葉數(shù)均高于對照。K326株高隨氯的增加呈先增加后減少的趨勢，在供氯水平為40 kg／hm2時，株高最高，達(dá)到113 cm，供氯水平為20 kg／hm2時次之。云煙85株高隨施氯量的增加呈上升趨勢，在供氯水平為100 kg／hm2時，株高最高，達(dá)到97.6 cm。當(dāng)供氯水平為80 kg／hm2時，兩品種煙株莖圍最大，K326莖圍達(dá)到8.20 cm，云煙85莖圍達(dá)到8.60 cm，且均與對照有顯著差異。K326煙株有效葉數(shù)隨氯的增加而增加，但差異不大。云煙85各處理有效葉數(shù)均高于對照，當(dāng)供氯水平為100 kg／hm2時與對照顯著差異。兩品種煙株的最大葉長均隨供氯水平的增加而略有減小，最大葉寬隨供氯水平的增加呈上升趨勢。施氯可以改善煙葉形狀，使葉形趨于橢圓，增加光合面積，提高工業(yè)利用率。供氯水平變化對K326煙株的株高、莖圍影響較大，對云煙85煙株的莖圍、有效葉數(shù)影響比較大。兩品種均以對照的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最差?？梢?，適量施氯對烤煙株高、最大葉寬、莖圍和有效葉數(shù)有一定的效果。

表2 不同供氯水平下的烤煙農(nóng)藝性狀Table 2 The agronomic characters of flue-cured tobacco in different treatments of chlorine

2.2 烤后煙葉氯含量

如表3所示，兩品種上、中、下三部位烤后煙葉氯含量各處理間存在顯著差異。除K326上部葉在80 kg／hm2時氯含量達(dá)到最高外，兩品種其余各部位煙葉均在最大供氯水平時氯含量最高，不施氯處理各部位煙葉氯含量均最低。云煙85的B2F、C3F氯含量較K326高0.012%～1.077%，0.008%～0.798%。優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉氯含量為0.3%～0.8%。K326的B2F、C3F在施氯20～40 kg／hm2時煙葉氯含量適宜，X2F在施氯20～60 kg／hm2時煙葉氯含量適宜。云煙85的B2F在施氯20 kg／hm2時煙葉氯含量適宜，C3F在施氯0～40 kg／hm2時煙葉氯含量適宜，X2F在施氯20～60 kg／hm2時煙葉氯含量適宜。可見，兩品種烤煙在施氯20～40 kg／hm2時各部位煙葉氯含量均符合優(yōu)質(zhì)烤煙標(biāo)準(zhǔn)。

表3 不同供氯水平下的烤后煙葉氯含量 %Table 3 The agronomic characters of flue-cured tobacco in different treatments of chlorine

續(xù)表3

2.3 煙葉相對葉綠素含量

從圖1、2可知，K326和云煙85葉片相對葉綠素含量（SPAD值）均隨著供氯水平的增加呈先增后減的趨勢。K326移栽40 d，供氯水平為20 kg／hm2時，SPAD值達(dá)到最高；供氯水平60 kg／hm2時，SPAD值顯著降低；供氯水平80 kg／hm2時，SPAD值達(dá)到最低。在移栽65、90 d時，均在供氯水平20 kg／hm2時，SPAD值達(dá)到最大；均在供氯水平40 kg／hm2時，SPAD值顯著降低（65 d＞90 d）。云煙85移栽40 d，供氯水平為40 kg／hm2時，SPAD值達(dá)到最高；供氯水平60 kg／hm2時，SPAD值顯著降低；供氯水平80 kg／hm2時，SPAD值達(dá)到最低。在移栽65、90 d時，均在供氯水平40 kg／hm2時，SPAD值達(dá)到最大；均在供氯水平60 kg／hm2時，SPAD值顯著降低。在全生育期，K326在供氯水平為20 kg／hm2時，SPAD值明顯高于其他處理；云煙85在供氯水平為40 kg／hm2時，SPAD值明顯高于其他處理。

圖1 不同供氯水平下K326葉片相對葉綠素含量（SPAD值）Fig.1 The relative chlorophyll content of K326 flue-cured tobacco leaves in different treatments of chorine

圖2 不同供氯水平下云煙85葉片相對葉綠素含量（SPAD值）Fig.2 The relative chlorophyll content of Yunyan 85 flue-cured tobacco leaves in different treatments of chorine

2.4 煙葉葉綠素?zé)晒馓匦?/h3>

Fv／Fm值是暗反應(yīng)條件下PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，表示潛在的光合速率；Y［Ⅱ]值是PSⅡ反應(yīng)中心在有部分關(guān)閉情況下的實際原初光能捕獲效率，即實際光合速率［6]。K326和云煙85兩品種煙葉的Fv／Fm值在各供氯水平處理間與對照均無顯著差異。在40 kg／hm2時，K326葉片F(xiàn)v／Fm值比云煙85高10.91%。K326葉片的Y［Ⅱ]值隨供氯水平的增加而降低，各處理與對照均無顯著差異。云煙85葉片Y［Ⅱ]值隨供氯水平的增加而降低，高于60 kg／hm2后下降顯著。云煙85葉片的Y［Ⅱ]值較K326高1.28%～9.59%，且在20～40 kg／hm2時增加幅度顯著。可見，云煙85葉片的實際光合速率大于K326，且云煙85光合速率對氯濃度的變化較敏感。

Fo是最小熒光，表示光系統(tǒng)Ⅱ處于完全開放時的熒光產(chǎn)量，還代表不能參與光化學(xué)反應(yīng)的光能輻射部分，與葉片葉綠素濃度有關(guān)［7，8]。K326和云煙85兩品種煙葉的Fo均隨供氯水平的增加呈上升趨勢，但各處理與對照均無顯著差異。低氯水平下，K326葉片的Fo高于云煙85，而當(dāng)供氯水平為60～80 kg／hm2時，云煙85葉片的Fo高于K326。

Fm為最大熒光，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時的熒光產(chǎn)量，反映PSⅡ電子傳遞情況［9]。K326葉片的Fm值隨供氯水平的增加而呈緩慢降低的趨勢，施氯量高于60 kg／hm2后與對照存在顯著差異。云煙85葉片的Fm值隨供氯水平的增加表現(xiàn)為先增后減的趨勢，供氯水平為20 kg／hm2時最高（0.387），但各處理間差異不顯著。

NPQ是非光化學(xué)猝滅，表示不能被電子傳遞利用的以非光化學(xué)形式釋放的過剩光能，對光合系統(tǒng)有保護作用［9]。K326和云煙85葉片的NPQ值均隨供氯水平的提高呈先減后增趨勢，拐點出現(xiàn)在供氯水平60 kg／hm2時。K326在供氯水平為20 kg／hm2時葉片NPQ值達(dá)到最低（0.65），云煙85在供氯水平為20、40 kg／hm2時葉片NPQ值達(dá)到最低（0.61）。低氯水平（0～40 kg／hm2）下，NPQ值偏低，可能是因葉片中參與光化學(xué)反應(yīng)的光能增加，葉片不需通過自身調(diào)節(jié)耗散過剩的光能，光合機構(gòu)損傷程度輕，光能利用率增加?？梢姡瑑善贩N烤煙在供氯水平為20 kg／hm2時對強光有最大適應(yīng)性。

1-qP是PSⅡ反應(yīng)中心關(guān)閉的程度，1-qP越大，PSⅡ反應(yīng)活性越?。?0]。K326煙葉1-qP值各處理差異不顯著。云煙85在供氯水平為60 kg／hm2時，PSⅡ反應(yīng)中心關(guān)閉的程度明顯高于其他處理，且與40 kg／hm2處理存在顯著差異。在供氯水平為40 kg／hm2時，兩品種的葉片PSⅡ反應(yīng)中心關(guān)閉的程度均達(dá)到最低?？梢?，供氯水平為40 kg／hm2時，兩品種葉片PSⅡ反應(yīng)中心開放程度最大。

表4 不同供氯水平下烤煙葉綠素?zé)晒鈪?shù)Table 4 The chlorophyll fluorescence parameters of flue-cured tobacco leaves in different treatments of chorine

2.5 供氯水平與烤煙農(nóng)藝性狀和光合參數(shù)的相關(guān)關(guān)系

對供氯水平與烤煙農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析表明：供氯水平與K326的株高、葉寬、莖圍、有效葉數(shù)均呈正相關(guān)，其中與有效葉數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與葉長呈負(fù)相關(guān)；供氯水平與云煙85的農(nóng)藝性狀各指標(biāo)均呈正相關(guān)，其中與莖圍呈顯著正相關(guān)，與有效葉數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

表5 供氯水平與烤煙農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient of different treatments of chlorine and relative agronomic characters of flue-cured tobacco

對供氯水平與烤煙葉綠素?zé)晒鈪?shù)的相關(guān)性分析表明：供氯水平與K326各葉綠素?zé)晒鈪?shù)均呈負(fù)相關(guān)，其中與Fm呈顯著負(fù)相關(guān)，與Y［Ⅱ]呈極顯著負(fù)相關(guān)；供氯水平與云煙85的Fm、NPQ和qP呈正相關(guān)，但均不顯著，與Fo、Fv／Fm和Y［Ⅱ]呈負(fù)相關(guān)，其中與Y［Ⅱ]呈顯著負(fù)相關(guān)。

表6 供氯水平與烤煙葉綠素?zé)晒鈪?shù)的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient of different treatments of chlorineand relative chlorophyll content of flue-cured tobacco

3 討論與結(jié)論

兩烤煙品種施氯處理的煙株株高、有效葉數(shù)均高于對照，這與余金龍等［11]和王少先等［12]研究結(jié)果相同。本試驗中兩品種莖圍均在80 kg／hm2時達(dá)到最大。云煙85葉長和葉寬在100 kg／hm2時達(dá)到最大；K326葉長各施氯處理均小于對照，葉寬在60 kg／hm2時達(dá)到最大。而余金龍等［11]研究表明，施氯量為60 kg／hm2時，莖圍小于對照；施氯量為30 kg／hm2時，葉長、葉寬達(dá)到最大?？赡芤蛟囼灴緹熎贩N不同導(dǎo)致結(jié)果存在差異。王少先等［12]研究表明，K326葉面積、葉寬在60 kg／hm2時最低；葉長在45、75 kg／hm2時大于對照。筆者認(rèn)為可能因試驗區(qū)土壤的理化性質(zhì)、土壤種類、種植環(huán)境等因素的不同導(dǎo)致同一品種烤煙有不同的適宜供氯水平。總之，適量的氯對株高、葉寬、莖圍和有效葉數(shù)的改善有一定的作用。

葉綠素不僅是光合作用的重要色素，同時其含量和降解產(chǎn)物的積累量與煙葉的香氣物質(zhì)和品質(zhì)有密切關(guān)系［13]。在大田生育期中，旺長期是煙株生長發(fā)育的關(guān)鍵時期，葉綠素含量增加，光合作用增強，干物質(zhì)不斷積累。李明德等［14]的研究表明，適量的氯素營養(yǎng)有利于提高烤煙旺長期葉片中的葉綠素含量和植株根系活力。本研究表明，在移栽40 d時，兩烤煙品種的SPAD值各處理間差值高于移栽65、90 d時，可見施氯對煙株前期生長發(fā)育影響較大；在移栽90 d時，兩烤煙品種SPAD值各處理間差異不顯著。兩烤煙品種各時期均在低氯水平（0～40 kg／hm2）下，SPAD值較高，說明此時煙葉葉綠素含量較高，潛在的光化學(xué)活性和光化學(xué)反應(yīng)的光能較高，因此光能利用率也較高。

植物葉片的PSⅡ功能是保證光合作用正常進行的前提，對環(huán)境變化比較敏感［15]。有研究表明，脅迫條件下可以抑制植物PSⅡ的活性，導(dǎo)致能量的捕獲和傳遞受到抑制、PSⅡ光化學(xué)效率降低等［16]。一般用最大光化學(xué)效率來判斷植株的光能轉(zhuǎn)化率［17]。Fv／Fm值越大，說明潛在光能越大，光耗散減少，葉片吸收的光能較充分用于光合作用。Fv／Fm在非脅迫條件下變化很小，但受到脅迫和抑制時，這一參數(shù)會明顯降低［18]。Fo代表色素所吸收的光能中不參與光化學(xué)反應(yīng)的能量，其值增加表明光能利用能量低［19]。Fo與色素含量及PSⅡ的受損狀況有關(guān)，色素含量降低，F(xiàn)o降低；PSⅡ受到損傷，F(xiàn)o明顯升高［20]。qP是光化學(xué)猝滅，qP越大，PSⅡ電子傳遞能力越強，光合碳同化所需的ATP越充足［21]。K326葉片的Fv／Fm值、Y［Ⅱ]值各處理間均無明顯差異；Fo值隨供氯水平的增加而增加；Fm值隨供氯水平的提高而降低，且在60 kg／hm2時下降顯著；NPQ值呈先減后增趨勢，在20 kg／hm2時最小；1-qP值在40 kg／hm2時達(dá)到最低。云煙85葉片的Fv／Fm值各處理間無明顯差異；Y［Ⅱ]值在60 kg／hm2時顯著降低；Fo值隨供氯水平的提高而增加；Fm值隨供氯水平的提高呈先增后減趨勢，且在20 kg／hm2時最大；NPQ值呈先減后增趨勢，在20～40 kg／hm2時最?。?-qP值在40 kg／hm2時達(dá)到最低。在低氯水平（0～40 kg／hm2）時，隨SPAD值的增加，葉片葉綠素濃度增加，F(xiàn)o值也隨之增加，色素吸收光能后轉(zhuǎn)換利用率增加，反應(yīng)中心關(guān)閉程度（1-qP值）小，另外以熱耗散形式散失的熱量（NPQ值）少，用以光合作用的光能增加，實際的光合速率提高。在高氯水平（60～100 kg／hm2）時，SPAD值減小，1-qP值增加，NPQ值增加，F(xiàn)o值也增加，可能反應(yīng)中心受到了破壞，中心關(guān)閉程度增加，光能熱耗散增加，導(dǎo)致實際光合速率下降。各供氯水平下兩品種葉片F(xiàn)v／Fm值無明顯差異，但云煙85葉片的Y［Ⅱ]值整體高于K326，云煙85葉片NPQ整體低于K326。說明，兩品種煙葉潛在的光能量相近，云煙85葉片在各供氯水平下通過自身調(diào)節(jié)耗散過剩的光能少于K326，實際的光能利用率高于K326。

試驗結(jié)果表明，供氯水平20～40 kg／hm2時，有利于改善兩烤煙品種煙株的農(nóng)藝性狀，提高煙葉葉片的光合特性，使烤后煙葉氯含量在優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。