不同成熟度煙株根際土壤無(wú)機(jī)氮含量與葉片SPAD值及氮含量的相關(guān)性分析

沐 嬋，錢(qián)榮青，楊紹聰，張艷軍，姚照兵，李成春，胡選江，申文智，林姣姣，蔡述江

（1玉溪市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南 玉溪 653100；2玉溪市特色作物營(yíng)養(yǎng)工程技術(shù)研究中心，云南 玉溪 653100；3澄江縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，云南 澄江 652500）

0 引言

烤煙是玉溪的主要經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，多年來(lái)歷屆黨委政府高度重視烤煙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，全市每年種植均在4萬(wàn)hm2以上，不僅增加了當(dāng)?shù)氐呢?cái)政收入，也是山區(qū)農(nóng)民脫貧致富的重要產(chǎn)業(yè)。土壤中的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是煙草根系可直接吸收利用的主要氮素[1-2]，煙株氮素積累情況反映了煙株發(fā)育動(dòng)態(tài)和氮素營(yíng)養(yǎng)狀況[3]，在大田烤煙生產(chǎn)過(guò)程中，煙株封頂后10～12天煙葉葉色的變化基本可以決定煙株是否能正常轉(zhuǎn)色落黃而適時(shí)采烤，同時(shí)也反映出葉片氮含量及根際土壤的供氮水平狀況?？緹煷筇锷a(chǎn)上通過(guò)葉色變化指導(dǎo)采烤主要憑感官和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)鮮煙葉葉面與主脈的顏色變化情況判斷成熟度[4-6]。也可用葉綠素測(cè)定儀的SPAD值代表葉色變化，SPAD值與葉綠素含量正相關(guān)，較好地反映了煙葉采收成熟度[7-10]。在煙草上，雖然前人對(duì)烤煙葉片SPAD值與總氮含量[11-12]的關(guān)系開(kāi)展了一些前期工作，但對(duì)烤煙采烤初期煙株不同成熟度的根際土壤無(wú)機(jī)氮與葉片SPAD值及氮含量的相關(guān)性分析研究很少見(jiàn)報(bào)道。筆者以云南省玉溪市煙草產(chǎn)區(qū)主栽烤煙品種‘K326’為材料，于2019年7—12月在澄江縣對(duì)大田煙株封頂后至采烤初期不同成熟度的烤煙進(jìn)行采樣，調(diào)查研究不同葉位的葉片SPAD儀測(cè)定值（簡(jiǎn)稱(chēng)SPAD值）、總氮含量及根際土壤無(wú)機(jī)氮含量的關(guān)系，旨在應(yīng)用SPAD值合理評(píng)價(jià)田間烤煙成熟度，進(jìn)而為生產(chǎn)上采取相應(yīng)技術(shù)措施提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采烤初期前煙株成熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在烤煙封頂后至采烤初期前，對(duì)田間烤煙生長(zhǎng)的葉片不同葉色表現(xiàn)株進(jìn)行分級(jí)，并以4個(gè)葉位的葉片葉色深淺分為過(guò)早落黃、正常落黃、正常偏綠、整體綠色等4種烤煙不同成熟度（表1）。

1.2 田間調(diào)查及樣品采集方法

2019年7月4日，在澄江縣對(duì)大田烤煙‘K326’煙株封頂后已有10～12天的烤煙進(jìn)行調(diào)查。按4種烤煙不同成熟度進(jìn)行分類(lèi)，每個(gè)類(lèi)別為1組樣品，每組設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)選擇2株，則每組共選擇6株（單株有效葉為24～26片）；每株分別按5葉位、10葉位、15葉位及20葉位（由下向上順序定葉位）采集葉片，每相同部位的2個(gè)葉片為一個(gè)樣品，每組有12個(gè)葉片樣品；采集葉片樣品時(shí)隨即采集配套的0～20 cm的根際土樣，每2株的根際土混合成一個(gè)檢測(cè)樣品。共采集4組配套樣品60個(gè)。在采集時(shí)用SPAD-502葉綠素儀對(duì)各葉片進(jìn)行綠色程度（SPAD值）測(cè)定。土壤樣品采集好后，風(fēng)干磨制成檢測(cè)樣品，葉片樣品采集后烘干及粉碎作為檢測(cè)樣品。

1.3 SPAD值測(cè)定方法

使用SPAD-502 Plus葉綠素儀（日本Konica Minolta公司，精度在±1.0 SPAD單位以?xún)?nèi)）分別測(cè)定4種烤煙不同成熟度煙株的5葉位、10葉位、15葉位及20葉位SPAD值，測(cè)定每片煙葉以主脈為對(duì)稱(chēng)的葉基、葉中、葉尖的葉脈間部位，共檢測(cè)6個(gè)點(diǎn)，加權(quán)平均值為該片煙葉的SPAD值。

1.4 樣品檢測(cè)方法

葉片樣品全氮及全鉀指標(biāo)參考文獻(xiàn)[13]的方法進(jìn)行檢測(cè)；土壤樣品pH、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效鉀及水溶性鉀等參考文獻(xiàn)[14]的方法進(jìn)行檢測(cè)。土壤水溶性鉀檢測(cè)方法為，5.00 g土壤樣品于振蕩瓶中，加50 mL去離子水，振蕩30 min，過(guò)濾后用原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

調(diào)查數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析和最小顯著法(LSD)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性水平，用t檢驗(yàn)相關(guān)系數(shù)的顯著性。

表1 采烤初期煙株成熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與方析

2.1 根際土壤氮、鉀養(yǎng)分對(duì)烤煙不同成熟度的影響

土壤水解性氮也稱(chēng)有效氮，是銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白質(zhì)氮的總和[15]。對(duì)烤煙成熟度影響最大的是根際土壤無(wú)機(jī)氮（NH4+-N與NO3--N之和，下同），而土壤有效氮、速效鉀和水溶性鉀對(duì)其的影響較??；烤煙生長(zhǎng)到封頂后至采烤初期前，煙株葉色由黃色至綠色的變化與根際土壤無(wú)機(jī)氮含量呈極顯著的正相關(guān)，因此在此階段煙株根際土壤無(wú)機(jī)氮含量56～74 mg/kg較為適宜，有利于煙株正常落黃；高于或低于此范圍值，煙株難于褪色或過(guò)早落黃（表2），不利于烤煙的正常生長(zhǎng)。

2.2 根際土壤無(wú)機(jī)氮對(duì)烤煙不同葉位葉片SPAD值的影響

同葉位葉片SPAD值大小與葉色黃綠變化呈正相關(guān)，煙株葉色由黃至綠色的變化與各個(gè)部位葉片SPAD值大小呈極顯著的正相關(guān)（表3）。采烤初期前煙株由下往上的第5葉位至第20葉位的葉片SPAD值，過(guò)早落黃為19～47，正常落黃為25～55，正常偏綠為34～60，整體綠色為37～63。各葉位葉片SPAD值(x)大小與根際土壤無(wú)機(jī)氮含量(y)均呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.989、0.986、0.989及0.973，其回歸方程分別為，5葉位y=3.566x-49.361，10葉位y=2.948x-54.551，15葉位y=4.033x-136.83，20葉位y=3.520x-127.81。在烤煙生長(zhǎng)到封頂后至采烤初期前，可快速地用SPAD-502 Plus葉綠素儀測(cè)定葉片SPAD值來(lái)估計(jì)根際土壤無(wú)機(jī)氮含量狀況，便于及時(shí)采取相應(yīng)管理措施。

2.3 根際土壤無(wú)機(jī)氮對(duì)烤煙不同葉位葉片氮、鉀的影響

煙株葉色由黃色至綠色的變化與各個(gè)部位葉片全氮含量高低均呈顯著正相關(guān)，也與葉片N/K值呈顯著正相關(guān)。采烤初期前煙株由下往上的第5葉位至第20葉位的葉片全氮含量，過(guò)早落黃為0.674%～1.236%，正常落黃為0.976%～1.648%，正常偏綠為1.301%～2.019%，整體綠色為1.481%～2.388%（表4～5）。煙株正常落黃的各葉位葉片全鉀含量均相應(yīng)顯著高于整體綠色煙株，除第20葉位外，也顯著高于過(guò)早落黃的相應(yīng)葉片含鉀量。各葉位葉片N/K值以整體綠色煙株最高，并顯著高于正常落黃及過(guò)早落黃煙株。

烤煙生長(zhǎng)到封頂后至采烤初期前，各部位葉片全氮含量及N/K值大小均與煙株根際土壤無(wú)機(jī)氮呈極顯著正相關(guān)，而各葉位葉片全鉀含量與煙株根際土壤無(wú)機(jī)氮無(wú)明顯相關(guān)性。

2.4 烤煙不同成熟度的葉片SPAD值及根際土壤無(wú)機(jī)氮與葉片全氮的關(guān)系

烤煙生長(zhǎng)到封頂后至采烤初期前，相同葉位的不同成熟度煙株葉片SPAD值與葉片全氮含量呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.988、0.998、0.952及0.978。根際土壤無(wú)機(jī)氮與不同葉位葉片全氮含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.993、0.981、0.945及0.999（表6）。據(jù)此，烤煙封頂后至采烤初期前，可快速用SPAD-502 Plus葉綠素儀測(cè)定葉片SPAD值估計(jì)各葉位葉片全氮含量及根際土壤無(wú)機(jī)氮的供給水平，便于及時(shí)從氮、鉀養(yǎng)分的協(xié)調(diào)性方面采取相應(yīng)管理措施。

表2 采烤初期煙株不同葉色表現(xiàn)與根際土壤養(yǎng)分的關(guān)系

表3 采烤初期烤煙根際土壤無(wú)機(jī)氮與不同葉位葉片SPAD值關(guān)系

表4 采烤初期烤煙根際土壤無(wú)機(jī)氮與5葉位及10葉位的葉片氮、鉀含量關(guān)系

表5 采烤初期烤煙根際土壤無(wú)機(jī)氮與15葉位及20葉位的葉片氮、鉀含量關(guān)系

表6 采烤初期烤煙不同成熟度的不同葉位葉片SPAD值及根際土壤無(wú)機(jī)氮與葉片全氮的關(guān)系

3 結(jié)論

針對(duì)烤煙大田生產(chǎn)上出現(xiàn)煙株成熟度不一致的現(xiàn)象，開(kāi)展田間調(diào)查與室內(nèi)檢測(cè)分析，結(jié)果表明，采烤初期前煙株根際土壤無(wú)機(jī)氮含量高低直接影響煙株成熟度及葉片全氮含量，而土壤水解氮（有效氮）含量高低對(duì)其基本無(wú)影響；在烤煙生長(zhǎng)到封頂后至采烤初期的這段時(shí)間，煙株各葉位葉片SPAD值，與各部位葉片全氮含量、N/K值及煙株根際土壤無(wú)機(jī)氮含量呈極顯著的正相關(guān)。據(jù)此，采用SPAD-502 Plus葉綠素儀測(cè)定各葉位葉片SPAD值，可快速估算出煙株根際土壤無(wú)機(jī)氮含量及葉片的全氮含量，更好地判斷煙株成熟度，便于及時(shí)對(duì)大田烤煙生產(chǎn)采取相應(yīng)的管理措施。

4 討論

本研究不同成熟度煙株根際土壤水解氮差異不大，但無(wú)機(jī)氮（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮之和）的差異達(dá)顯著水平，從而導(dǎo)致各葉位葉片的全氮含量也達(dá)顯著差異，說(shuō)明土壤無(wú)機(jī)氮水平高低能較好地反映當(dāng)季作物土壤供氮水平，這與杜飛樂(lè)、陳新平、張宏彥、陳世勇等[16-19]，在研究烤煙、冬小麥氮肥、花椰菜及青貯玉米推薦施肥及花椰菜植株吸氮量時(shí)，以土壤無(wú)機(jī)氮作為供氮水平的思路相一致。作物吸收的氮主要是硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，也吸收一些可溶性的有機(jī)氮化物，如尿素、酰胺、氨基酸等，但數(shù)量很有限，說(shuō)明當(dāng)季作物土壤供氮水平，只考慮水解氮（有效氮）是不夠全面的，還需檢測(cè)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。

本研究應(yīng)用SPAD-502 Plus葉綠素儀測(cè)定葉片SPAD值，快速估計(jì)根際土壤無(wú)機(jī)氮含量及各葉位葉片全氮含量，便于及時(shí)掌握烤煙采烤初期前煙株的氮素營(yíng)養(yǎng)水平，采取有效調(diào)控相應(yīng)管理措施。

研究結(jié)論中，烤煙各不同葉位葉片SPAD值(x)大小與根際土壤無(wú)機(jī)氮含量(y)均呈極顯著的正相關(guān)，與張燕等[20]對(duì)小麥的相關(guān)研究規(guī)律一致；葉片SPAD值與葉片全氮呈顯著的正相關(guān)性，與李佛琳等[12]研究結(jié)果一致。

煙草是需鉀較多的作物，其體內(nèi)含鉀量高低直接影響煙草的品質(zhì)，而提高煙葉中鉀的含量是改善煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵措施之一[21-22]。增施鉀肥可以提高鉀素的吸收，從而提高煙草的產(chǎn)量和質(zhì)量；土壤及煙草體內(nèi)的含鉀量與煙葉的產(chǎn)量分別呈指數(shù)關(guān)系；隨施鉀量的增加，煙葉的產(chǎn)量及上等煙葉的比例相對(duì)提高[23-24]。因此在田間調(diào)查測(cè)定葉片SPAD值時(shí)，選擇葉片SPAD值較高的整體綠色煙株，采取了每株兌水澆施硫酸鉀100 g的應(yīng)急措施，施用鉀肥后20天，SPAD值明顯下降、葉片N/K值明顯降低（表7），有利于煙株正常褪色落黃。說(shuō)明氮鉀交互作用對(duì)煙葉鉀含量的影響較明顯，與王亞虹等[25]的研究結(jié)果一致。

采用SPAD值進(jìn)行田間煙葉成熟度快速、便捷判定，本研究?jī)H以當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘K326’的采烤初期為調(diào)查對(duì)象，對(duì)于田間煙株煙葉成熟度的調(diào)控需要及時(shí)做出反應(yīng)，不利于更好調(diào)控，因此采用SPAD值進(jìn)行田間煙葉成熟度判定時(shí)期可做進(jìn)一步探討。此外，由于SPAD值測(cè)定與作物品種、生育期、葉片厚度等因素有一定關(guān)系[26-28]，因此對(duì)于葉片厚度大小不一的其他烤煙品種，如‘云煙87’、‘紅花大金元’、‘津KRK26’等品種尚需進(jìn)一步擴(kuò)展相關(guān)研究。

表7 整體綠色煙株施用與不施用鉀肥的葉片SPAD值及氮、鉀養(yǎng)分比較