寬窄行模式下不同行距對烤煙上部葉生長及質(zhì)量的影響

劉晨，韓玉環(huán)，楊龍，于濤

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018)

煙草是一種葉用特殊經(jīng)濟(jì)作物，其中上部煙葉是整株煙葉產(chǎn)量的重要組成部分，優(yōu)質(zhì)上部葉也是現(xiàn)代卷煙企業(yè)的重要原料，顯著影響卷煙香味和風(fēng)格特征[1]。但與煙株中下部煙葉相比，由于獨(dú)特的煙株著生位置，烤煙上部葉普遍存在開片差、干物質(zhì)積累量過多、組織結(jié)構(gòu)緊密、化學(xué)成分協(xié)調(diào)性差、難以落黃成熟等問題，限制了上部葉的工業(yè)可用性，也影響煙農(nóng)收益[2－4]。因此，如何進(jìn)行高可用性上部煙葉開發(fā)成為促進(jìn)煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問題。

等行距種植一直是煙草等作物傳統(tǒng)的種植模式，而寬窄行種植是采用寬行和窄行相間排列的種植方式，被認(rèn)為是提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)的有效措施之一。近年來研究發(fā)現(xiàn)，寬窄行種植模式相較于等行距種植有利于改善作物通風(fēng)透光條件，提高光溫資源利用效率[5，6]，利于中后期的田間管理及機(jī)械化操作[7]，同時可以增加土壤營養(yǎng)元素含量[8]，協(xié)調(diào)作物光合性能及碳氮代謝等多種生理生化過程[9，10]，進(jìn)而促進(jìn)作物生長發(fā)育，最終提高產(chǎn)量與品質(zhì)。但目前我國關(guān)于寬窄行種植技術(shù)研究主要集中在玉米、花生等作物上，涉及煙草的相關(guān)研究及應(yīng)用較少。已有研究表明，寬窄行種植模式有利于促進(jìn)煙株的生長發(fā)育，提高產(chǎn)量與品質(zhì)[11，12]，但有關(guān)寬窄行模式下不同行距對烤煙上部葉生長發(fā)育及質(zhì)量的影響鮮見報道。因此，本研究在寬窄行模式下設(shè)置不同行距處理，探究其對烤煙上部葉生長發(fā)育及內(nèi)在質(zhì)量的影響，旨在為煙草產(chǎn)業(yè)推廣寬窄行種植及改善上部煙葉質(zhì)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究于2019—2020年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草試驗田進(jìn)行。供試烤煙品種為NC102。大田土壤為砂壤土，基本理化性質(zhì)如下:pH 6.40，有機(jī)質(zhì)含量為2.43%，堿解氮、有效磷及速效鉀含量分別為88.56 mg/kg、47.92 mg/kg、152.23 mg/kg?？緹煷筇锕芾碇惺┘兊?0 kg/hm2，氮磷鉀肥施用比例m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)＝1∶1.5∶2.5。其他技術(shù)措施和田間管理按常規(guī)生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計

采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)4個處理:CK，常規(guī)等行距種植模式，行距110 cm；T1，寬行120 cm，窄行100 cm；T2，寬行130 cm，窄行90 cm；T3，寬行140 cm，窄行80 cm。全部處理煙株株距均為55 cm，打頂后留葉數(shù)均為18片。每處理3個小區(qū)，每小區(qū)植煙6行，每行20株。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 上部葉成熟采收時，每處理選擇6株代表性煙株，按照YC/T 142—2010煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法測定上部葉(自下而上第15葉位)葉長和葉寬，計算長寬比與葉面積。

1.3.2 光合參數(shù) 每處理在打頂后40 d選擇6株代表性煙株，使用Li－6400型便攜式光合系統(tǒng)分析儀按照葉衛(wèi)國等的方法[13]測定上部葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度等光合特性相關(guān)參數(shù)。

1.3.3 衰老特性相關(guān)酶活性及物質(zhì)含量 每處理在打頂后35 d選取6片新鮮上部葉片，液氮速凍后按照試劑盒(北京索萊寶科技有限公司)說明測定衰老特性相關(guān)酶超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)、H2O2含量。

1.3.4 碳氮代謝相關(guān)酶活性及物質(zhì)含量 每處理在打頂后35 d選取6片新鮮上部葉片，液氮速凍后按照試劑盒(北京索萊寶科技有限公司)說明測定碳氮代謝相關(guān)酶硝酸還原酶(NR)、中性轉(zhuǎn)化酶(NI)、α淀粉酶、β淀粉酶、總淀粉酶活性及蔗糖含量。

1.3.5 化學(xué)成分 上部葉烘烤結(jié)束后，每處理選取6片B2F等級煙葉，采用連續(xù)流動法測定其煙堿、還原糖、總糖含量[14，15]。

1.3.6 感官品質(zhì)評價 由山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司評吸專家進(jìn)行感官品質(zhì)評價。將不同處理煙葉卷制成單料煙后，根據(jù)YC/T 138—1998對各處理烤煙上部葉香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、余味、燃燒性、灰色等指標(biāo)進(jìn)行評分鑒定。

1.3.7 經(jīng)濟(jì)性狀評價 各處理全部煙葉經(jīng)常規(guī)烘烤調(diào)制后，根據(jù)GB/T 2635—1992進(jìn)行烤煙分級，計算各處理上等煙率、均價、產(chǎn)量、產(chǎn)值等經(jīng)濟(jì)性狀。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

烤煙上部葉農(nóng)藝性狀、感官質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性狀數(shù)據(jù)為2019、2020兩年測定結(jié)果，其余數(shù)據(jù)為2020年測定結(jié)果。試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2017及SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對烤煙上部葉農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響上部葉長寬比及葉面積。與CK相比，T1、T2處理顯著增加上部葉面積，較CK兩年分別平均增加8.22%、13.11%；各處理長寬比均低于CK，且T2處理差異顯著，兩年較CK平均降低8.76%。說明寬窄行模式下適宜行距能改善烤煙上部葉農(nóng)藝性狀，提高葉面積，降低長寬比，促進(jìn)開片，其中T2處理效果較好。

表1 寬窄行模式下不同行距對烤煙上部葉農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同處理對烤煙上部葉光合特性的影響

由表2可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙上部葉光合特性。與CK相比，凈光合速率T2、T3處理分別顯著降低10.92%、11.46%；各處理蒸騰速率均低于CK，且T2、T3處理較CK分別顯著降低10.69%、7.84%；氣孔導(dǎo)度各處理間無顯著差異；胞間CO2濃度各處理均高于CK，其中T2、T3處理較CK分別顯著增加10.03%、8.12%。可見相對于CK的110 cm行距，T2、T3處理窄行行距減小，導(dǎo)致上部葉片交疊，土壤養(yǎng)分分配及群體光溫條件受到一定影響，進(jìn)而降低了成熟后期的光合性能。

表2 寬窄行模式下不同行距對烤煙上部葉光合特性相關(guān)參數(shù)的影響

2.3 不同處理對烤煙上部葉衰老特性的影響

由表3可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙上部葉衰老特性相關(guān)酶活性及物質(zhì)含量。POD活性T1、T2、T3處理較CK分別降低5.43%、9.69%、15.56%，其中T2、T3處理差異顯著；SOD活性T1、T2處理均顯著低于CK，分別降低12.79%、10.07%；CAT活性各處理較CK均有所降低，但差異不顯著；各處理MDA、H2O2含量均高于CK，且T2、T3處理差異顯著。可見T2、T3處理窄行行距變小，加速上部葉的生理衰老進(jìn)程，并導(dǎo)致相關(guān)抗氧化酶活性降低，表征細(xì)胞膜損傷的組分MDA、H2O2含量升高。

表3 寬窄行模式下不同行距對烤煙上部葉衰老特性相關(guān)參數(shù)的影響

2.4 不同處理對烤煙上部葉碳氮代謝的影響

由表4可知，寬窄行模式下不同行距處理對烤煙上部葉碳氮代謝活動有顯著影響。NR活性各處理均低于CK，其中T2處理較CK顯著降低29.27%；α淀粉酶活性T1、T2處理較CK分別顯著增加17.06%、15.48%；β淀粉酶、總淀粉酶及NI活性各處理均高于CK，且T2、T3處理差異顯著；蔗糖含量各處理均低于CK，且T2處理差異顯著，較CK降低10.69%?？梢娤鄬τ贑K的110 cm行距，T2、T3處理寬行行距增大，導(dǎo)致土壤排水及養(yǎng)分流失速度加快，從而有利于煙株打頂后快速脫氮，進(jìn)而抑制煙株氮代謝，降低上部葉NR活性。但改變寬行行距對碳代謝的影響相對較小，從而使碳氮代謝向有利于提高上部煙葉品質(zhì)的方向轉(zhuǎn)化。

表4 寬窄行模式下不同行距對烤煙上部葉碳氮代謝相關(guān)參數(shù)的影響

2.5 不同處理對烤煙上部葉化學(xué)成分的影響

由表5可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙上部葉化學(xué)成分含量。煙堿含量各處理均低于CK，且T1、T2處理差異顯著，較CK分別降低17.11%、18.42%；還原糖含量各處理均高于CK，且T2處理差異顯著，較CK增加11.10%；總糖含量各處理均高于CK，且T2處理最高，較CK提高6.10%；糖堿比各處理均高于CK，且T1、T2處理差異顯著，較CK分別提高22.43%、33.92%。可見適宜寬窄行行距可降低烤煙上部葉煙堿含量，增加可溶性總糖及還原糖含量，改善糖堿比，進(jìn)而提高上部葉可用性，并且以T2處理效果較優(yōu)。

表5 寬窄行模式下不同行距對烤煙上部葉化學(xué)成分的影響

2.6 不同處理對烤煙上部葉感官質(zhì)量的影響

由表6可知，寬窄行模式下不同行距處理對烤煙上部葉感官質(zhì)量有顯著影響。與CK相比，T1、T2處理香氣質(zhì)及香氣量增加，雜氣較少，余味得到改善，總分顯著提高，較CK兩年分別平均增加2.57%、4.31%。各處理間感官質(zhì)量參數(shù)刺激性、燃燒性和灰色無顯著差異。說明寬窄行模式下適宜行距能改善烤煙上部葉感官質(zhì)量，提高香氣質(zhì)和香氣量，總體以T2處理較優(yōu)。

表6 寬窄行模式下不同行距對烤后上部葉感官質(zhì)量評分的影響

2.7 不同處理對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表7可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙經(jīng)濟(jì)性狀。與CK相比，T1、T2處理顯著增加上等煙比例，較CK兩年平均分別增加13.67%、20.22%；各處理產(chǎn)量均高于CK，且T1、T2處理差異顯著，較CK兩年平均分別增加7.41%、10.79%；均價和產(chǎn)值兩年T1、T2處理均高于CK，且T2處理最高，均價、產(chǎn)值較CK兩年平均分別增加6.73%、18.25%。說明寬窄行模式下適宜行距能改善烤煙經(jīng)濟(jì)性狀，其中T2處理較優(yōu)。

表7 寬窄行模式下不同行距對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

3 討論

烤煙上部葉與中下部葉相比，往往出現(xiàn)開片較差、后期光合作用旺盛、干物質(zhì)積累較多、葉片窄而厚等問題[16，17]。本研究結(jié)果表明，寬行130 cm、窄行90 cm的行距配置可增加上部葉葉面積，降低長寬比，促進(jìn)開片；同時抑制凈光合速率及蒸騰速率，增加胞間CO2濃度，改善上部葉的光合特性。前人研究發(fā)現(xiàn)適宜寬窄行種植可增加土壤營養(yǎng)元素含量及煙株生長的光溫資源條件[18，19]，促進(jìn)根系生長，利于根系對土壤肥料的吸收[20，21]，這為促進(jìn)上部葉生長發(fā)育奠定了重要基礎(chǔ)。但寬行140 cm、窄行80 cm的行距配置，由于窄行煙株密度過大，根系發(fā)育受到抑制，葉片生長光溫條件變差[22]，進(jìn)而不利于上部葉的發(fā)育。

烤煙上部葉采收成熟度較差，內(nèi)部化學(xué)成分不協(xié)調(diào)也是影響其工業(yè)可用性的重要原因[23，24]。煙葉的成熟過程與衰老特性有關(guān)，且內(nèi)部化學(xué)成分協(xié)調(diào)性及最終煙葉品質(zhì)與碳氮代謝關(guān)系密切[25，26]。與對照相比，T1寬行120 cm、窄行100 cm的行距配置對烤煙上部葉衰老及碳氮代謝無顯著影響，這可能是因為兩種處理行距僅相差10 cm，這種差距對于大田耕作和煙株高大的占地面積而言不足以引起顯著差異。T2和T3處理寬行大幅增加，有利于煙株打頂后快速脫氮，從而使上部葉煙堿含量有所降低。但T3處理窄行行距過小，影響上部葉光合速率，導(dǎo)致上部葉碳代謝受到一定影響，不利于香氣物質(zhì)的積累。寬行130 cm、窄行90 cm的行距配置不僅能抑制煙株NR活性和氮代謝、降低上部葉煙堿含量、優(yōu)化糖堿比，同時可促進(jìn)上部葉衰老成熟，進(jìn)而改善上部煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，提高其可用性，為適宜的寬窄行種植模式。

化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性與感官質(zhì)量密切相關(guān)，而感官評吸質(zhì)量對烤煙原料的可用性起決定性作用。煙葉感官質(zhì)量與還原糖、糖堿比等呈顯著正相關(guān)，而與煙堿等呈顯著負(fù)相關(guān)[27，28]。本研究結(jié)果表明，寬窄行模式下不同行距顯著影響烤煙上部葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性及感官質(zhì)量，且寬行130 cm、窄行90 cm的行距配置可協(xié)調(diào)上部葉化學(xué)成分，進(jìn)而使香氣質(zhì)及香氣量增加、余味改善，感官質(zhì)量提升，改善上部葉經(jīng)濟(jì)性狀。

4 結(jié)論

寬窄行模式下適宜的行距可增加烤煙上部葉葉面積、減小長寬比、促進(jìn)開片、改善煙葉農(nóng)藝性狀及光合特性，同時降低衰老特性相關(guān)酶活性、加快葉片衰老成熟，并能優(yōu)化碳氮代謝過程，提高烤后還原糖含量，減少煙堿含量，提高糖堿比，改善煙葉香氣質(zhì)和香氣量等感官質(zhì)量，提高整株煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值。綜之，寬行130 cm、窄行90 cm的寬窄行種植對提升烤煙上部葉質(zhì)量效果最為顯著。