施肥量和伏旱期補(bǔ)水對瀘州烤煙的影響

張凡， 張永輝， 謝強(qiáng)， 夏春， 夏建華， 湯衛(wèi)榮， 吳潤生， 李鑫， 曾淑華， 劉雅潔， 劉雷*

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，四川 成都 611130； 2.瀘州市煙草公司，四川 瀘州 646600)

干旱是限制煙草生長發(fā)育及品質(zhì)形成的主要因素之一[1-2]，影響著煙株根、莖、葉組織的發(fā)育、營養(yǎng)的吸收運(yùn)輸以及有機(jī)物的合成積累等各種生理生化代謝過程[3-6]，進(jìn)而影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。瀘州煙區(qū)地處四川盆地東南，受季風(fēng)氣候影響當(dāng)?shù)?—8月伏旱多發(fā)，此時(shí)烤煙葉片逐漸成熟，是形成鮮煙葉素質(zhì)和烘烤特性的關(guān)鍵時(shí)期[7-8]。伏旱會(huì)造成土壤水分不足和養(yǎng)分利用率降低，不利于煙葉的田間充分生長和成熟，易引起煙葉早衰和假熟，使烤后煙葉的化學(xué)協(xié)調(diào)性欠佳，煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值下降[9-10]。

研究[11-13]表明，不同施肥量對干旱脅迫下烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量有顯著的影響，較高的氮素營養(yǎng)有利于烤煙抵御干旱，減少產(chǎn)量損失[14]；增加干旱期澆水量可緩解煙株水分脅迫、促進(jìn)養(yǎng)分吸收和利用，能有效提高干物質(zhì)積累，改善煙葉品質(zhì)[15-16]；施肥量和供水量共同影響烤煙礦質(zhì)營養(yǎng)供給[17]。采取適當(dāng)?shù)脑耘啻胧┛稍鰪?qiáng)煙葉的田間抗逆境能力，并提高煙葉的田間耐熟性和鮮葉成熟度，這對于烤后煙葉品質(zhì)很有利[18-20]。

為研究不同施肥量和伏旱期補(bǔ)水措施對烤煙的影響，本文測定了不同施肥和補(bǔ)水處理下反映烤煙生長狀況的農(nóng)藝指標(biāo)、反映煙葉田間抗性和成熟衰老進(jìn)程的重要指標(biāo)，包括煙葉色素、抗氧化酶、過氧化物、顏色色差、莖葉夾角等指標(biāo)[21-22]，并考察了相關(guān)的烤煙產(chǎn)質(zhì)量；分析各處理對煙葉的抗逆境能力、成熟衰老和產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期探索合適的水肥措施，降低伏旱對瀘州烤煙生產(chǎn)的不利影響，提高煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)在瀘州古藺縣大寨苗族鄉(xiāng)進(jìn)行，試驗(yàn)地為壤土，土壤肥力中等，地勢平坦，供水方便；以烤煙品種云煙87為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

設(shè)施肥量(A)和補(bǔ)水量(B)2個(gè)因素。A因素設(shè)3個(gè)水平，設(shè)置施N量90、112.5和135 kg·hm-23個(gè)水平，以施氮量為基準(zhǔn)，按N∶P2O5∶K2O為1∶1.7∶3計(jì)算出各施肥水平中磷肥、鉀肥的施用量。各處理下的全部肥料按基肥∶追肥 2∶1的比例施用。B因素設(shè)3個(gè)水平，分別是每隔2 d每株補(bǔ)水0.5、1和2 L。采用二因素三水平隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)置9個(gè)處理：處理T1，A1 B1；處理T2，A2 B1；處理T3，A3 B1；處理T4，A1 B2；處理T5，A2 B2；處理T6，A3 B2；處理T7，A1 B3；處理T8，A2 B3；處理T9，A3 B3。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。每小區(qū)種植36株煙，行株距為1.2 m×0.5 m，在試驗(yàn)地出現(xiàn)實(shí)際伏旱氣象狀況后(7月8日—7月16日期間)進(jìn)行補(bǔ)水，其他田間管理和采烤工作按當(dāng)?shù)乜緹熒a(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。在成熟采收期將煙葉按處理小區(qū)分別采收編桿，按三段式工藝進(jìn)行烘烤調(diào)制。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 農(nóng)藝性狀

從各小區(qū)選取具有代表性的3株煙，掛牌標(biāo)記定株，于煙葉成熟采收期測定莖圍、葉長、葉寬和莖葉夾角等農(nóng)藝性狀指標(biāo)。

1.3.2 生理、生化指標(biāo)

從各小區(qū)選擇具有代表性的3株煙，在中部葉和上部葉的適熟期用色差儀測定煙葉色差；并分別采收中部葉(第10～11葉位)和上部葉(第16～17葉位)樣品保存液氮中。按張志良[23]的方法測定樣品葉綠素、丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量；用POD試劑盒(南京建成生物工程研究所)測定過氧化物酶活性；用H2O2試劑盒(南京建成生物工程研究所)測定H2O2含量。

1.3.3 鮮煙葉衰老程度的綜合評價(jià)

采用灰色關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行烤煙葉片衰老程度的綜合評價(jià)[24-25]。從9個(gè)處理的上(中)部煙葉農(nóng)藝、生理、生化指標(biāo)中選出反映煙葉衰老程度指標(biāo)的極值，如莖葉角、MDA和H2O2含量指標(biāo)的最大值，以及葉綠素、POD、蛋白質(zhì)含量的最小值，用于構(gòu)建煙葉衰老程度最重的參照樣本T0上和T0中。若煙葉樣本與T0上(或T0中)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)越大，就表明衰老程度越重。

1.3.4 烤后煙葉外觀質(zhì)量評價(jià)和經(jīng)濟(jì)性狀

取同處理下的3個(gè)重復(fù)小區(qū)烤后煙葉各1 kg，混合組成外觀質(zhì)量評價(jià)樣本，由四川省煙草公司煙葉分級專家按照GB/T 18 771.4—2015品質(zhì)評價(jià)和檢測標(biāo)準(zhǔn)對煙樣顏色、成熟度、結(jié)構(gòu)、身份、油分、色度等指標(biāo)進(jìn)行量化分?jǐn)?shù)評定；各小區(qū)的其余煙葉按烤煙國標(biāo)42級分級標(biāo)準(zhǔn)(GB 2635—1992)劃分等級后記錄產(chǎn)量，煙葉產(chǎn)值按2019年煙葉收購價(jià)計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀指標(biāo)

表1顯示，隨著施肥量的增加，煙株的莖圍以及上、中部的葉長、葉寬均呈上升趨勢。莖圍方面，T1最小，T3最大，T3莖圍較T1高出17%，差異顯著。上部煙葉的葉長和葉寬方面，T1葉長、葉寬均最小，T3葉長最大，T9葉寬最大，T3的葉長和T9的葉寬分別比T1高出23%和24%，差異顯著。綜合來看，施肥量與煙株農(nóng)藝性狀指標(biāo)呈正向關(guān)，較高施肥量處理下煙株?duì)I養(yǎng)供給充足，有利于煙株和煙葉的生長發(fā)育。

表1 各處理采收煙葉的農(nóng)藝性狀指標(biāo)

表2顯示，施肥量對上、中部煙葉的葉長、葉寬以及莖圍有顯著影響。補(bǔ)水量對烤煙的莖圍和中部煙葉長、寬指標(biāo)的影響都不顯著，這可能是因?yàn)樵诎l(fā)生伏旱之前煙株的主要發(fā)育已基本完成，這些指標(biāo)已定型，因此，受伏旱期補(bǔ)水措施的影響很小。肥料和水分兩因素的交互作用對上部葉的葉長和長寬比有顯著性影響，對中部葉的長、寬影響不顯著；這也與上部葉發(fā)育時(shí)間比中部煙葉晚有關(guān)。由此可知，施肥量對烤煙生長的影響明顯大于補(bǔ)水量；伏旱對上部煙葉的生長影響更大。

表2 施肥量和補(bǔ)水量對烤煙農(nóng)藝指標(biāo)影響的P值

2.2 煙葉田間成熟相關(guān)指標(biāo)的分析

表3顯示，在多個(gè)處理中煙葉MDA、H2O2、葉綠素、可溶性蛋白含量和POD活性指標(biāo)間存在著顯著性差異。煙葉的MDA和H2O2含量呈隨著施肥量的增加而呈降低的趨勢，MDA和H2O2含量T1最高、T9最低；上部煙葉T9處理MDA和H2O2含量分別較T1低32%和49%，中部煙葉T9處理MDA和H2O2含量分別較T1低44%和47%；說明施肥量較大的處理煙葉抗氧化能力較強(qiáng)。各處理葉綠素含量、可溶性蛋白含量和POD活性隨施肥量增加而增大；T9葉綠素含量最高、T1最低，上部葉T1葉綠素含量較T9低43%，差異顯著；T3處理可溶性蛋白含量最高，T1最低，較T3低19%；T9處理POD活性最高，T7最低，T7處理上部葉POD活性較T9處理低19%左右，差異顯著。鮮煙葉色和煙葉的莖葉夾角差值都與煙葉的成熟衰老有密切關(guān)系，這些指標(biāo)在不同處理間也表現(xiàn)出顯著性差異，說明試驗(yàn)處理已對烤煙葉的成熟衰老程度造成明顯的影響。

表3 各處理煙葉田間成熟相關(guān)指標(biāo)

2.3 煙葉衰老程度的分析

表4顯示，T1、T2、T4、T6和T9的灰色關(guān)聯(lián)度在上部和中部煙葉樣本群體中排序相同，T3、T5、T7和T8僅發(fā)生了相鄰位次的變化。此結(jié)果表明在相同的處理下，上部和中部煙葉的衰老狀態(tài)發(fā)展趨勢是基本一致且相對穩(wěn)定的。在全部處理中，T1與T0的關(guān)聯(lián)度最大、T9與T0關(guān)聯(lián)度最??；上部煙葉中T1和T9與T0上的關(guān)聯(lián)度差值為0.323 7，中部煙葉中T1和T9與T0中關(guān)聯(lián)度差值為0.446 6，大于前者，表明T1和T9兩處理間的差異在中部葉上表現(xiàn)得更突出；不同部位的煙葉對同一水肥措施的響應(yīng)程度不同。

表4 各處理煙葉田間衰老程度的灰色關(guān)聯(lián)排序

計(jì)算A1、A2和A3 3個(gè)施肥水平下各自涉及的3個(gè)處理與T0上關(guān)聯(lián)度的平均值，可知A1處理(0.873)>A2處理(0.809)>A3處理(0.672)；在補(bǔ)水因素各水平下的上部葉與T0上關(guān)聯(lián)度均值為B1處理(0.835)>B2處理(0.793)>B3處理(0.726)。由于樣本與T0上的關(guān)聯(lián)度越低表示煙葉衰老程度越輕，可知較大施肥量和補(bǔ)水量可減緩煙葉的衰老狀況。在中部煙葉中也表現(xiàn)出這種趨勢。

2.4 各因素對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響

表5顯示，在3個(gè)施肥量水平下，煙葉的外觀質(zhì)量的平均分都呈現(xiàn)為A1

表5 實(shí)驗(yàn)因素對煙葉外觀質(zhì)量的影響分析

2.5 各因素對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

表6顯示，不同處理的產(chǎn)量在1 775～2 157 kg·hm-2，隨著施肥量的提高烤煙的產(chǎn)量呈上升趨勢，不同施肥量水平間煙葉產(chǎn)量差異顯著；補(bǔ)水量對煙葉產(chǎn)量影響也顯著，增加補(bǔ)水量有利于煙葉增產(chǎn)。不同處理的產(chǎn)值變化在41 228～48 557元·hm-2，增加肥、水用量可提高單位土地面積煙葉的產(chǎn)值。不同施肥水平下煙葉均價(jià)無顯著差異。施肥和補(bǔ)水對烤后煙葉上中等煙比例的影響未達(dá)顯著水平。補(bǔ)水量最大的B3處理中煙葉的均價(jià)和上中等煙的比例均低于B1和B2處理，這可能與B3處理下煙葉的產(chǎn)量比B1、B2處理更高有關(guān)。這些結(jié)果表明，增大肥水用量可明顯提高煙葉產(chǎn)量，但煙葉品質(zhì)、均價(jià)和上中等煙的比例可能隨之下降。

表6 各處理煙葉烤后經(jīng)濟(jì)性狀分析

3 小結(jié)與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，施肥量對上、中部煙葉的葉長、葉寬、莖圍有顯著影響，隨著施肥量的提高，烤煙的葉長、葉寬、莖圍均呈上升趨勢，表現(xiàn)為高施肥量促進(jìn)烤煙生長，這與楊麗平[26]研究結(jié)果一致。伏旱期補(bǔ)水量對烤煙的、莖圍和中部煙葉長寬指標(biāo)的影響不顯著，這可能是因?yàn)樵诎l(fā)生伏旱之前煙株的主要發(fā)育已基本完成，這些指標(biāo)已定型，形態(tài)變化微小。

相較于形態(tài)指標(biāo)而言，煙葉的生理指標(biāo)對施肥和伏旱期補(bǔ)水措施的響應(yīng)更為明顯。鮮煙葉的葉綠素含量、可溶性蛋白含量和POD活性隨著施肥量和補(bǔ)水量增加而上升，而煙葉中的MDA和H2O2含量卻隨此降低。利用灰色關(guān)聯(lián)法分析比較了各處理下煙葉的生理指標(biāo)綜合狀況，發(fā)現(xiàn)A3處理下煙葉衰老程度最輕、A1處理下衰老程度最重。說明在充足的肥水條件下煙葉細(xì)胞抗氧化和抗逆境能力較強(qiáng)，這與屠波[27]研究相符。充分保障烤煙的田間營養(yǎng)和水分的供給是增強(qiáng)煙葉田間抗逆能力、提高煙葉耐熟性和成熟度的重要條件。

曹廷茂[10]研究表明，烤煙經(jīng)成熟期干旱后復(fù)水可減小煙葉產(chǎn)量降幅。本文中烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值基本上都隨用肥量、補(bǔ)水量的增加而增大。施肥量中等的A2處理煙葉的均價(jià)和上中等煙比例最高，補(bǔ)水量最小的B1處理煙葉的均價(jià)和上中等煙比例最高?？梢姛熑~產(chǎn)量、產(chǎn)值并不總與品質(zhì)同步，有時(shí)還會(huì)呈現(xiàn)負(fù)關(guān)聯(lián)。A2處理中煙葉烤后質(zhì)量比A3好，其原因可能是高施肥量導(dǎo)致A3煙株?duì)I養(yǎng)過盛，使煙葉晚熟，對煙葉品質(zhì)不利；這與林朗[28]、龍明錦[29]研究結(jié)果相似。

施肥量對中部煙葉外觀質(zhì)量有極顯著影響，對上部煙葉的外觀質(zhì)量影響不顯著，相同施肥措施對不同部位煙葉質(zhì)量的影響作用也不同。因此，在優(yōu)化施肥技術(shù)時(shí)需要統(tǒng)籌兼顧煙株各部位的煙葉品質(zhì)狀況。要找出應(yīng)對瀘州伏旱期的最佳肥水處理組合，提高煙葉均價(jià)和上中等煙比例，還需做進(jìn)一步細(xì)化研究和實(shí)踐檢驗(yàn)。

本研究中施肥量和伏旱期補(bǔ)水量對瀘州烤煙的生長、生理指標(biāo)和產(chǎn)質(zhì)量有顯著的影響，增大肥水用量可提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值，T9處理下煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值最高；但煙葉品質(zhì)、均價(jià)和上中等煙的比例會(huì)有所下降。在綜合考慮農(nóng)藝性狀、抗衰老能力、煙葉外觀質(zhì)量和產(chǎn)量產(chǎn)值方面的表現(xiàn)后可知，當(dāng)1 hm2煙地施用112.5 kg N、191.3 kg P2O5和337.5 kg K2O，并在伏旱期每隔2 d每株煙補(bǔ)水1～2 L的方式，烤煙生產(chǎn)的綜合效果最好。