覆蓋反光膜對煙葉光合特性及產(chǎn)質(zhì)量的影響

任 杰，程 森，耿 偉，云 龍，曹亞凡，黨軍政，王 玥，蔡憲杰*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院 煙草研究所，山東 青島 266101；2.上海煙草集團有限責任公司，上海 200082；3.陜西省煙草公司 安康市公司，陜西 安康 725000；4.陜西省煙草公司 延安市公司，陜西 延安 726000)

0 引言

【研究意義】光合作用是烤煙生長發(fā)育的基礎和優(yōu)質(zhì)栽培的重要因素之一，在烤煙生長發(fā)育過程中，中下部煙葉由于上部煙葉的遮擋，光照強度較差，對煙葉的光合作用造成一定影響。碳氮代謝是煙葉最基本的代謝過程，碳氮代謝的協(xié)調(diào)程度直接或間接影響煙葉各類化學成分的含量和組成，對煙葉品質(zhì)產(chǎn)生重大影響[1]。糖是煙葉光合作用的產(chǎn)物，也是煙葉中最重要的化學成分之一，其與煙葉含氮化合物(如煙堿)之間的平衡對煙葉品質(zhì)有很大影響。煙葉糖含量過高或過低均影響煙葉的感官質(zhì)量[2]。研究覆蓋反光膜對煙葉光合特性、經(jīng)濟性狀及烤后煙葉質(zhì)量的影響，明確其在煙葉生產(chǎn)上的應用效果，對提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，進而提升植煙效益具有重要意義。【前人研究進展】我國部分產(chǎn)區(qū)煙葉生產(chǎn)碳氮代謝不平衡，煙葉糖含量偏低，導致煙葉糖堿比不協(xié)調(diào)現(xiàn)象較為突出[3-5]。調(diào)控煙葉糖含量的研究較多，包括營養(yǎng)調(diào)控[2，6-7]、化學調(diào)控[8-10]、農(nóng)藝調(diào)控[11-12]及生態(tài)調(diào)控[13]等。反光膜對作物生長的土壤環(huán)境、光環(huán)境及病蟲害發(fā)生等均具有正向影響，在果樹生產(chǎn)上已得到廣泛應用。果樹樹冠中下部由于光照不足導致光合作用受限，進而影響果實糖分的積累，鋪設反光膜可以改善樹冠中下部光環(huán)境，離地130 cm和90 cm處的反射光光強分別是未鋪設反光膜的6.2倍和3.9倍，有助于促進果實著色和糖分的積累，提高果實品質(zhì)[14-16]?！狙芯壳腥朦c】在煙葉生產(chǎn)中，由于遮陰導致下部葉片光照不足，從而影響煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。反光膜在果樹生產(chǎn)上應用的效果表明其可以提高植物的光合作用，促進品質(zhì)提升。但目前鮮見反光膜在煙葉生產(chǎn)上應用的相關(guān)研究報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】以常規(guī)栽培為對照，研究烤煙常規(guī)透明地膜揭膜后再覆蓋反光膜對煙葉光合特性、經(jīng)濟性狀及烤后煙葉質(zhì)量的影響，以期為反光膜在煙葉生產(chǎn)上推廣應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 烤煙品種 為安康主栽品種云煙87，由陜西省煙草公司安康市公司提供。

1.1.2 地膜 反光膜(銀色)，厚度為0.05 mm；無色透明聚乙烯塑料膜，厚度為0.08 mm。

1.1.3 儀器 3051D便攜式光合作用測定儀，浙江托普云農(nóng)公司生產(chǎn)。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2019—2020年在安康市旬陽縣神河鎮(zhèn)豐家?guī)X村進行。設2個處理：T，反光膜覆蓋(圖1)；CK，常規(guī)栽培。起壟后用無色透明聚乙烯塑料膜覆蓋，移栽后25 d揭膜，處理即在揭膜后再用反光膜覆蓋，直至煙葉采收結(jié)束，而CK在揭膜后不再覆蓋。試驗采用隨機區(qū)組排列，3次重復，共計6個小區(qū)，每個小區(qū)4行，每行15株。區(qū)組內(nèi)土壤、地形等條件相對一致，土壤肥力狀況為有機質(zhì)含量13.46 g/kg、銨態(tài)氮0.93 mg/kg、硝態(tài)氮4.51 mg/kg、有效磷7.61 mg/kg、速效鉀83.53 mg/kg。試驗地塊四周設置不低于2行的保護行。

圖1 煙田反光膜覆蓋示意Fig.1 Schematic diagram of reflective film coverage in tobacco field

1.2.2 指標測定

1) 煙葉光合特性。覆蓋反光膜20 d時9:00—11:00(晴天)，利用光合作用測定儀采用開放式通路測量第7葉位煙葉的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)?？諝鉁囟?2℃，相對濕度70%～80%，大氣CO2濃度630～650 μmol/mol。

2) 烤后煙葉經(jīng)濟性狀。對各小區(qū)烤后煙葉依據(jù)《烤煙》(GB 2635—1992)[17]進行分級，計算各等級重量，并折算單位面積產(chǎn)量(kg/hm2)，計算上等煙比例和中等煙比例，根據(jù)各等級收購價格計算產(chǎn)值，并折算單位面積產(chǎn)值(元/hm2)，根據(jù)產(chǎn)值和產(chǎn)量計算均價。

3) 烤后煙葉化學成分和感官質(zhì)量。選取各處理代表性中部煙葉(C3F)和上部煙葉(B2F)，送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心進行常規(guī)化學成分分析和感官質(zhì)量評價。還原糖、總糖、總植物堿、總氮、淀粉含量分別按照行業(yè)標準《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續(xù)流動法》(YC/T 159—2019)[18]、《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續(xù)流動(硫氰酸鉀)法》(YC/T 468—2013)[19]、《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續(xù)流動法》(YC/T 161—2002)[20]、《煙草及煙草制品 淀粉的測定 連續(xù)流動法》(YC/T 216—2013)[21]規(guī)定方法測定。感官質(zhì)量評價按照行業(yè)標準《煙草及煙草制品 感官評價方法》(YC/T 138—1998)[22]方法對香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣、刺激性、燃燒性和灰色等指標進行打分，各指標分數(shù)相加為感官質(zhì)量總得分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2年數(shù)據(jù)基本一致，故選擇2020年數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋反光膜煙葉的光合特性

從圖2看出，覆蓋反光膜煙葉的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度與CK均存在差異。T的煙葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度分別為5.50 μmol/(m2·s)、3.51 mmol/(m2·s)和0.16 mmol/(m2·s)，分別較CK顯著提高90.97%、74.32%和169.05%；T的胞間CO2濃度為0.16 μmol/mol，較CK顯著下降43.90%。說明，覆蓋反光膜可改善煙葉的光照環(huán)境，提高煙葉光合速率和CO2的利用率。

圖2 不同處理煙葉的光合特性Fig.2 Leaf photosynthetic characteristics of tobacco with different treatments

2.2 覆蓋反光膜烤后煙葉的經(jīng)濟性狀

從表1看出，覆蓋反光膜烤后煙葉的經(jīng)濟性狀均存在差異。產(chǎn)量：T烤后煙葉的平均產(chǎn)量為2 226.00 kg/hm2，略高于CK，差異不顯著。均價和產(chǎn)值：T烤后煙葉的均價和產(chǎn)值分別為24.80元/kg和55 208.17元/hm2，分別顯著高于CK 0.90元/kg和2 684.5元/hm2。上、中等煙比例：T烤后煙葉的上等煙比例為48.32%，顯著高于CK 8.16百分點；中等煙比例為43.80%，低于CK 1.51百分點。綜上，覆蓋反光膜烤后煙葉的經(jīng)濟性狀優(yōu)于常規(guī)栽培。

表1 不同處理烤后煙葉的經(jīng)濟性狀Table 1 Economic traits of cured tobacco leaves with different treatments

2.3 覆蓋反光膜烤后煙葉的化學成分

從表2看出，覆蓋反光膜烤后煙葉的化學成分均存在差異。還原糖和總糖：對于中部和上部煙葉，T顯著提高烤后煙葉還原糖含量和總糖含量，其中，中部煙葉還原糖含量為26.3%，較CK提高8.1百分點，總糖含量為29.7%，較CK提高9.2百分點；上部煙葉總糖和還原糖含量分別為21.4%和24.6%，較CK均提高5.0百分點?？傊参飰A和總氮：總植物堿含量的變化趨勢與兩糖相反，T顯著降低烤后煙葉總植物堿含量，其中，中部煙葉總植物堿含量為2.25%，較CK下降0.62百分點；上部煙葉總植物堿含量為2.51%，較CK下降0.54百分點。T中部煙葉的總氮含量為1.88%，較CK下降0.04百分點，上部煙葉總氮含量為1.93%，較CK下降0.04百分點，表明覆蓋反光膜對總氮含量無明顯影響。淀粉：T烤后中部和上部煙葉淀粉含量分別為5.62%和4.38%，均高于同部位CK，其中，中部和上部煙葉分別較CK提高3.37百分點和1.48百分點?；瘜W成分協(xié)調(diào)性：T烤后中部和上部煙葉的糖堿比分別為11.69和8.53，均在適宜范圍[3]內(nèi)，同部位處理與CK間差異顯著，原因在于CK糖含量偏低而總植物堿含量相對較高導致糖堿比偏低。各處理中部和上部烤后煙葉兩糖比也均在適宜范圍[3]內(nèi)，同部位間差異不顯著。

表2 不同處理烤后煙葉的化學成分Table 2 Chemical components of cured tobacco leaves with different treatments

2.4 覆蓋反光膜烤后煙葉感官質(zhì)量

從表3看出，T烤后中部和上部煙葉的燃燒性和灰色指標得分無差異，而香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣及刺激性等指標得分均高于CK，綜合得分也均高于CK。T中部和上部煙葉的感官質(zhì)量得分分別為75.0分和71.6分，較CK高1.2分和0.8分。表明，覆蓋反光膜能夠改善烤后煙葉的感官質(zhì)量。

表3 不同處理烤后煙葉的感官質(zhì)量Table 3 Sensory quality of cured tobacco leaves with different treatments 分

3 討論

覆蓋反光膜技術(shù)已在果樹生產(chǎn)中廣泛應用。有研究表明，覆蓋反光膜可改善橘、桃等作物葉片內(nèi)部的光照環(huán)境，提高光合速率[14，23]。研究結(jié)果表明，覆蓋反光膜提高大田煙葉的氣孔導度，降低胞間CO2濃度，說明覆蓋反光膜提高了煙葉對CO2的固定能力，從而提高煙葉的光合作用。這是由于反光膜不透光，陽光照射在反光膜上被反射，從而改善了葉片的光照環(huán)境。與高清華等[14，23]的研究結(jié)果相似。

覆蓋反光膜對煙葉產(chǎn)量有一定影響，但效果不明顯。白晶等[24]研究表明，覆蓋反光膜顯著改善夏玉米的光合特性，提高下部透射光的反光率，進而增加中下部葉片的受光，防止葉片早衰，提升光合能力，從而提高玉米產(chǎn)量?？赡苁且驗橛衩椎茸魑锸且怨麑嵑头N子為收獲對象，而烤煙是以葉片為收獲對象，且必須在煙葉達到工藝成熟而非生理成熟時采收，導致產(chǎn)量下降。其次還可能與煙葉的采收模式有關(guān)，一般情況下，煙葉從下部煙葉開始采收3～5次[5]，下部煙葉采收后則會提高中部煙葉的通風透光能力，相對抵消反光膜對產(chǎn)量的提升幅度。姜妮等[15-16，23]研究表明，覆蓋反光膜顯著提高果實糖含量及品質(zhì)。研究結(jié)果表明，覆蓋反光膜顯著提高烤后煙葉的還原糖和總糖含量，同時降低總植物堿含量，使糖堿比更為協(xié)調(diào)，從而也改善烤后煙葉的感官評吸質(zhì)量，可能是因為覆蓋反光膜改善了煙葉的光照環(huán)境(中部煙葉采收后，反光膜還能繼續(xù)改善上部煙葉的光照環(huán)境)，提高煙葉對CO2的固定能力和光合速率，從而能夠合成更多的光合作用產(chǎn)物有關(guān)。

根據(jù)連續(xù)多年的試驗觀察，在起壟后即覆蓋反光膜也能起到覆蓋常規(guī)透明地膜的作用，同時減少常規(guī)透明地膜覆膜和揭膜的用工成本和材料成本；但反光膜在煙田鋪設后40～50 d出現(xiàn)表面鍍鋁層脫落現(xiàn)象，尤其在多雨年份，反光膜鍍鋁層開始脫落時間提前，隨著鍍鋁層的脫落，反光膜逐漸喪失反光效果。一般煙苗移栽后60 d左右開始采收下部煙葉，70～80 d采收中部煙葉，因此如果反光膜覆蓋時間過早如起壟后即覆蓋，對煙葉尤其是中部煙葉而言不能充分發(fā)揮反光膜的補光效果。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，烤煙常規(guī)透明地膜揭膜后再覆蓋反光膜煙葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均較CK顯著提高，分別提高90.97%、74.32%和169.05%；胞間CO2濃度較CK顯著下降43.90%。覆蓋反光膜對煙葉產(chǎn)量影響不明顯，但產(chǎn)值較CK提高2 684.5元/hm2；上等煙比例較CK提高8.16百分點；顯著提高烤后煙葉還原糖和總糖含量，中部煙葉還原糖和總糖含量分別較CK提高8.1百分點和9.2百分點，上部煙葉均提高5.0百分點；明顯降低烤后煙葉的總植物堿含量，中部和上部煙葉分別較CK下降0.62百分點和0.54百分點；中部和上部煙葉感官質(zhì)量得分分別較CK提高1.2分和0.8分。綜上所述，覆蓋反光膜能提高煙葉光合特性，改善烤后煙葉經(jīng)濟性狀，提高烤后煙葉還原糖和總糖含量，降低總植物堿含量，使糖堿比更協(xié)調(diào)，從而改善煙葉感官質(zhì)量。