根際氮濃度對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀及煙葉氯吸收積累的影響

楊楷，喻奇?zhèn)?，陳雪，艾金金，黃鶯※

（1.貴州大學(xué)，貴州貴陽(yáng)550025；2.貴州省煙草品質(zhì)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽(yáng)550025；3.畢節(jié)煙草公司，貴州畢節(jié)551700）

氯是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)元素之一，在植物的碳循環(huán)中起重要作用，它可促進(jìn)葉綠素[1]和煙堿[2]等物質(zhì)的合成，有“生命元素”之稱(chēng)，其含量過(guò)多或過(guò)少都不利于烤煙品質(zhì)的形成。一般認(rèn)為，煙葉氯含量0.3%~0.8%，鉀∶氯＞4∶1較為適宜[3]。包勤等[4]調(diào)查顯示，2002~2013年我國(guó)烤煙中部煙葉平均氯含量為0.28%，水平較低。烤煙氯含量的高低與煙株對(duì)氯離子的吸收速率有關(guān)，煙株對(duì)氯的吸收機(jī)制除了受品種、介質(zhì)中氯濃度和自身氯養(yǎng)分狀況的制約外，還會(huì)受到介質(zhì)中離子間互作的影響[5-6]。孫澤東等[7]研究發(fā)現(xiàn)，NH4+-N能促進(jìn)烤煙對(duì)氯離子的吸收，NO3-N則表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)抑制作用，據(jù)此推測(cè)，農(nóng)田中過(guò)量施用無(wú)機(jī)氮肥或無(wú)機(jī)氮積累過(guò)量會(huì)對(duì)煙葉氯含量有一定影響[7-8]。但也有學(xué)者認(rèn)為2種形態(tài)的氮均有助于煙葉氯的積累[9]，煙葉氯含量的高低不僅受氮形態(tài)的制約，還受氮濃度的調(diào)控。為了探討施氮量對(duì)氯吸收和積累的影響，明確最有利于烤煙氯積累的根際氮離子濃度，本研究通過(guò)設(shè)置不同根際氮濃度水平來(lái)研究烤煙對(duì)氯離子吸收和積累的影響，以期通過(guò)控制氮施用量來(lái)調(diào)控?zé)熑~氯含量提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與供試材料

試驗(yàn)于2007年在安順平壩“貴州大學(xué)―安順”煙草研究基地溫室大棚中進(jìn)行，該基地位于106°23'E、26°25'N，海拔1 233.02 m，年平均日照時(shí)數(shù)為1 241 h，年平均日照百分率30%左右；試驗(yàn)過(guò)程中棚內(nèi)溫度保持在10~20℃，濕度維持在20%~30%。供試烤煙品種為K326。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根際氮濃度按照6個(gè)處理3次重復(fù)設(shè)置。6個(gè)處理分別為0 mmol/L（T1）、2 mmol/L（T2）、4 mmol/L（T3）、6 mmol/L（T4）、8 mmol/L（T5）、12 mmol/L（T6），其中，氮處理液以NH4+、NO3-形式提供，銨硝比（以N計(jì)）為1∶1。水培試驗(yàn)培養(yǎng)液在霍格蘭氏培養(yǎng)液的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)[10]，主要對(duì)培養(yǎng)液中的N元素進(jìn)行單一變量控制處理，培養(yǎng)液用去離子水配制，所用試劑均為分析純。配方見(jiàn)表1。

選取苗期生長(zhǎng)正常、長(zhǎng)勢(shì)一致的煙草植株移到營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)。每個(gè)盆缽移植1株烤煙，添加營(yíng)養(yǎng)液5 L，保持培養(yǎng)液浸泡至根系2/3處，營(yíng)養(yǎng)液每7天更換一次。營(yíng)養(yǎng)液中通過(guò)補(bǔ)充H2O2為其補(bǔ)氧，苗期每4天添加一次，其他生育期每2天添加一次，每次每盆添加2mL。

表1不同處理培養(yǎng)液的配制方法Table 1 Preparation methods of different treatment culture solutions （mL）

1.3 分析測(cè)定方法

根據(jù)YC.T 142-1998煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法，分別測(cè)量并記錄移栽后伸根期、團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)中期、現(xiàn)蕾期、成熟期的株高、莖圍及最大葉面積?，F(xiàn)蕾期煙葉中氮、氯含量和積累量均接近或達(dá)到高峰，因此，在現(xiàn)蕾期打頂抹叉后，分別對(duì)各處理組進(jìn)行取樣，用于測(cè)定煙葉中氯和氮含量。煙葉氯離子含量測(cè)定采用銀量法[11]，全氮含量測(cè)定采用凱氏定氮法[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS Excel 2019進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，利用DPS V 7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根際氮濃度對(duì)烤煙各生育時(shí)期農(nóng)藝性狀的影響

通過(guò)對(duì)不同氮處理組烤煙在各生育期農(nóng)藝性狀的分析（表2）可知，不同氮濃度對(duì)各生育期烤煙主要農(nóng)藝性狀的影響差異較大。從株高來(lái)看，伸根期的株高隨著氮濃度的增加而增加，團(tuán)棵期和現(xiàn)蕾期則隨氮濃度的增加呈先增加后降低，旺長(zhǎng)期T1處理最低，T4處理顯著高于其他處理。在煙株莖圍方面，伸根期煙株莖圍也有隨著氮濃度的增加而增加的變化趨勢(shì)，且供氮后的處理莖圍增加了1.08~4.13 mm；團(tuán)棵期T1顯著低于其他處理，旺長(zhǎng)期則隨氮濃度的增加呈先增加后降低，且在T3處理達(dá)到最大值，為15.51 mm；現(xiàn)蕾期T4處理達(dá)到最大值，為17.89 mm，顯著高于T1。就烤煙煙葉最大葉面積而言，伸根期的煙葉最大葉面積在各氮濃度處理間未表現(xiàn)出較為一致性的變化規(guī)律，其中，T1最低，為54.00 cm2，T6最高，為158.03 cm2，T4、T5間差異不顯著，其余各處理間均達(dá)到顯著性差異，其他生育時(shí)期均隨著氮濃度的增加呈先增加后降低，T4處理在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和現(xiàn)蕾期均達(dá)到最大值，分別為320.88、544.64和614.34 cm2，且顯著高于其他處理。

表2不同生育時(shí)期不同氮素處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響Table 2 Effects of different nitrogen treatments on agronomic traits of flue-cured tobacco at different growth stages

2.2 根際氮濃度對(duì)煙葉氯含量的影響

由圖1可知，在烤煙現(xiàn)蕾期，根際氮濃度在0~6 mol/L，不同部位煙葉氯含量表現(xiàn)為下部葉＞中部葉＞上部葉；根際氮濃度＞6 mol/L時(shí)，則表現(xiàn)為中部葉＞下部葉＞上部葉。下、中、上部煙葉氯含量均隨根際氮濃度的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)。下部煙葉，在T2處理下氯含量最大，為9.01 g/kg，T2、T3處理顯著高于其他處理（P＜0.05），T6處理顯著低于T1、T2、T3和T4（P＜0.05）；中部煙葉，T5處理下氯含量最高，T2、T3、T4、T5和T6間無(wú)顯著差異，T1處理顯著低于T5處理（P＜0.05）；上部煙葉，氯含量在T4處理時(shí)達(dá)到最大值（4.70 g/kg），且T3、T4和T5處理顯著高于其他處理（P＜0.05）。在低氮濃度下，氮對(duì)氯的吸收起促進(jìn)作用，而在高氮條件下則表現(xiàn)為抑制作用，試驗(yàn)條件下根際氮素離子濃度為2~4 mmol/L最有利于下部煙葉含氯量提高，2~12 mmol/L對(duì)中部煙葉含氯量影響相同，4~8 mmol/L是最有利于上部煙葉氯含量提高的介質(zhì)濃度。說(shuō)明6~8 mmol/L是最有利于提高烤煙中上部煙葉氯含量的最佳施氮量。

圖1烤煙現(xiàn)蕾期不同氮素水平對(duì)各部位煙葉氯含量的影響Fig.1 Effects of different nitrogen levels on Cl content in flue-cured tobacco leaves at budding stage

2.3 根際氮濃度對(duì)煙葉氯累積量的影響

由圖2可知，烤煙現(xiàn)蕾期各部位煙葉氯的累積量與施氮量表現(xiàn)為先增加后降低的關(guān)系，其上、下部煙葉氯累積量均在T4處理時(shí)達(dá)到最大值，分別為166.08和470.32 mg/kg，而中部葉在T5處理時(shí)達(dá)到最大值，為467.53 mg/kg。在上部煙葉中，除T1與T6處理間差異不顯著外，T1與其余各處理間均達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）；下部煙葉各處理間均達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）；中部葉除T3、T4處理外，其余各處理間均達(dá)到顯著差異（P＜0.05）。

圖2烤煙現(xiàn)蕾期不同氮素水平對(duì)各部位煙葉氯累積量的影響Fig.2 Effects of different nitrogen levels on Cl accumulation in flue-cured tobacco leaves at budding stage

2.4 煙葉氮含量與氯含量的關(guān)系

相關(guān)分析表明，中、上部煙葉氮含量與煙葉含氯量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)0.35和0.72，但相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平；而下部煙葉則表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為﹣0.81。說(shuō)明增加烤煙根際氮離子濃度對(duì)提高中、上部煙葉氯含量有一定的促進(jìn)作用，尤其對(duì)中部煙葉氯含量的提高貢獻(xiàn)較大，但對(duì)下部煙葉氯含量則起到抑制作用，且對(duì)下部葉的影響較中、上部葉明顯。

3 討論與結(jié)論

煙葉的燃燒性、色度、有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)、油分含量和香氣的高低等質(zhì)量因子是評(píng)判煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)，其含量高低與烤煙根系對(duì)氯離子的吸收速率有關(guān)。由于氯元素在煙株體內(nèi)的移動(dòng)性和再利用能力強(qiáng)，本研究發(fā)現(xiàn)，烤煙在現(xiàn)蕾期煙葉中氯的含量及分布表現(xiàn)為下部葉＞中部葉＞上部葉，劉愛(ài)華等[13]的研究也有相同結(jié)論。各部位煙葉氯含量均隨根際氮濃度的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，其中上部、中部煙葉氯含量在根際氮濃度為6~8 mmol/L條件下差異均不顯著；下部煙葉則在2 mmol/L時(shí)有最大值。NH4+和NO3-在烤煙中的生理作用不同，進(jìn)入細(xì)胞的方式及運(yùn)輸途徑也有差異[14]，有研究認(rèn)為NH4+是陽(yáng)離子，對(duì)Cl-的吸收有促進(jìn)作用，而同為陰離子的NO3-則與Cl-競(jìng)爭(zhēng)同一運(yùn)輸位點(diǎn)而影響其吸收[15]?？緹煂儆谙蚕踝魑铮催M(jìn)入煙株的氮以NO3-為主[16]，下部葉的氯主要來(lái)自于團(tuán)棵期之前土壤的供給，此時(shí)肥料中仍含有大量的NH4+，有利于Cl-的吸收，再加上這一時(shí)期植物體內(nèi)氯的積累量并不大，因此，在較低的根際氮濃度（2 mmol/L）下，Cl-很快就達(dá)到了烤煙生長(zhǎng)所需濃度。之后，NH4+在土壤中快速轉(zhuǎn)化為NO3-[17]，Cl-的吸收速率可能受到一定影響[18]，因此對(duì)根際氮濃度變化的響應(yīng)較為遲鈍；也可能是因?yàn)樵趫F(tuán)棵期至旺長(zhǎng)期是烤煙干物質(zhì)積累最大的時(shí)期，對(duì)Cl-的需求量較大，所以在6~8 mmol/L時(shí)煙葉Cl-含量才達(dá)到該生長(zhǎng)條件下的最大值。與此同時(shí)，由于生長(zhǎng)中心逐漸向中部、上部葉轉(zhuǎn)移，下部葉中部分Cl-也會(huì)逐漸向中部、上部葉轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致下部葉＞中部葉＞上部葉。試驗(yàn)結(jié)果還顯示，根際的氮濃度過(guò)高，會(huì)抑制煙株對(duì)氯離子的吸收，同時(shí)使煙株生長(zhǎng)過(guò)于旺盛，這反而不利于烤煙良好化學(xué)品質(zhì)的形成。

綜上所述，在適宜根際氮濃度范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)靥岣叩?yīng)可以提高煙葉氯含量和積累量，已得到較多學(xué)者的廣泛認(rèn)同[9,19-20]。但是，認(rèn)同過(guò)量的施用氮肥會(huì)導(dǎo)致煙葉含氯量降低，影響煙葉中氯積累的學(xué)者尚少，國(guó)內(nèi)僅徐照麗等[22]進(jìn)行了類(lèi)似推測(cè)。本研究雖然驗(yàn)證了這一現(xiàn)象，但因?yàn)樵囼?yàn)設(shè)置原因并未對(duì)其成因進(jìn)行深入探討，繼續(xù)探究過(guò)量氮肥導(dǎo)致煙葉含氯量降低的機(jī)理，可為解決煙區(qū)煙葉氯的調(diào)控提供新的途徑。