種植密度與施氮量互作對(duì)烤煙品種G80采烤期鮮葉素質(zhì)的影響

成志軍，熊俊，黃佳，王子一，李信，穰中文，楊友才*

(1 湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410014； 2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128； 3 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

鮮煙葉素質(zhì)特征在栽培過(guò)程中產(chǎn)生，受生態(tài)條件、栽培措施、品種和葉位等因素影響[1-3]。在品種、生態(tài)環(huán)境和調(diào)制措施相同的條件下，施肥與栽培密度是影響烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的重要因素[4-5]。氮肥施用量與烤煙田間發(fā)育密切相關(guān)，適宜的施氮量有利于平衡和協(xié)調(diào)煙葉碳氮化合物之間的比例，這對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量提升具有顯著作用[6-7]。栽培密度通過(guò)影響植株?duì)I養(yǎng)狀況、冠層的光截獲、光分布特征，進(jìn)而對(duì)群體干物質(zhì)生產(chǎn)能力產(chǎn)生顯著影響[8]。烤煙G80是瀏陽(yáng)煙區(qū)的主栽品種，其特征明顯，在主要卷煙品牌中配伍性好，是工業(yè)企業(yè)特色煙葉原料供應(yīng)的主要基地。高的鮮煙葉素質(zhì)是保障煙葉正常烘烤及烤后煙葉品質(zhì)的基礎(chǔ)，關(guān)系到卷煙品牌的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。近幾年來(lái)，由于品種退化、生態(tài)環(huán)境變化以及種植技術(shù)的不配套，影響了成熟采烤期G80品種的鮮煙葉素質(zhì)，一定程度上限制了其風(fēng)格特征及其工業(yè)可用性。據(jù)此，本研究以烤煙品種G80為材料，研究不同施氮量與種植密度協(xié)同處理下鮮煙葉素質(zhì)的變化特點(diǎn)，從而探尋出有積極作用的移栽密度與施氮量組合，為瀏陽(yáng)煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)、烘烤工藝等提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為G80，于1985年從美國(guó)引進(jìn)，由美國(guó)Speight子公司雜交選育而成。實(shí)驗(yàn)所用的煙苗均由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖南省瀏陽(yáng)市達(dá)滸鎮(zhèn)金田村。試驗(yàn)田前茬作物為水稻，地勢(shì)平坦、排灌便利。土壤基本農(nóng)化性狀為pH值4.83，有機(jī)質(zhì)含量36.20 g/kg，全氮1.14 g/kg，全磷0.83 g/kg，全鉀19.38 g/kg，堿解氮148.40 mg/kg，速效鉀364.80 mg/kg，有效磷11.89 mg/kg。

采用種植密度為主區(qū)、施氮量為副區(qū)的雙因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)開(kāi)展田間小區(qū)試驗(yàn)。因素N為施氮量，設(shè)置3個(gè)水平：N1，每公頃施用純氮150.0 kg；N2，每公頃施用純氮172.5 kg；N3，每公頃施用純氮195.0 kg；因素D為種植密度，設(shè)置3個(gè)水平：D1行距×株距=1.2 m×0.55 m(15 150株/hm2)、D2行距×株距=1.2 m×0.5 m(16 650株/hm2)、D3行距×株距=1.2 m×0.45 m(18 495株/hm2)。試驗(yàn)共9個(gè)處理水平，設(shè)3次重復(fù)，共計(jì)27個(gè)小區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)10 m，寬2.6 m，面積26 m2，分4行種植，四周設(shè)保護(hù)行。對(duì)不同處理的小區(qū)施加含純氮105.0 kg/hm2等量的基肥，后按3個(gè)水平的施氮量處理分別分3次施加追肥。試驗(yàn)中所用肥料由當(dāng)?shù)責(zé)煵莨咎峁视昧堪捶柿现械屎勘壤酆险{(diào)整，并按規(guī)定的氮磷鉀比例，使用不含氮的磷鉀肥進(jìn)行補(bǔ)施。移栽期為2021年3月12日，田間管理按照當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)烤煙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

色素含量、多酚氧化酶活性、煙葉含水率：各處理取相同部位具代表性的鮮煙葉各6片，其中3片葉用于煙葉色素含量和多酚氧化酶活性測(cè)定。色素含量采用分光光度法測(cè)定，多酚氧化酶活性采用ELISA檢測(cè)試劑盒測(cè)試；另外3片葉采用殺青烘干法測(cè)定煙葉含水率。

化學(xué)成分含量：依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YC/T 159-2002《煙草及煙草制品水溶性糖的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T 160-2002《煙草及煙草制品總植物堿的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》)，對(duì)測(cè)定含水量的煙葉進(jìn)行總糖、還原糖及煙堿含量的測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本次試驗(yàn)主要運(yùn)用Microsoft Excel 2010及SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與作圖。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析的過(guò)程中，顯著性水平設(shè)置為α=0.05及α=0.01，并選用Duncan法做多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)成熟期鮮煙葉葉綠素含量的影響

由圖1可知，高密度處理水平(D3)下中、上部葉的葉綠素含量0.37、0.41 mg/g，顯著小于低密度處理水平(D1)的0.46、0.51 mg/g與中密度處理水平(D2)的0.57、0.59 mg/g。施氮量對(duì)成熟期上部葉葉綠素含量作用顯著，高施氮量處理水平(N3)下的葉綠素含量0.55 mg/g，顯著高于低施氮量處理水平(N1)的0.47 mg/g與中施氮量處理水平(N2)的0.47 mg/g。種植密度與施氮量對(duì)中部煙葉葉綠素含量的互作效應(yīng)顯著。各葉位的處理間葉綠素含量均存在一定的差異，中上部烤煙葉綠素含量均以處理D3N1最小，D2N3最大。

表1 不同處理中、上部鮮煙葉的葉綠素含量

2.2 對(duì)成熟期鮮煙葉水分含量的影響

各處理中、上部煙葉水分含量情況見(jiàn)圖1。上部煙葉(圖1a)含水率為83.02%～87.26%；中部煙葉(圖1b)含水率為87.51%～90.85%；上部煙葉葉片含水率為77.90%～83.33%；中部煙葉葉片含水率為77.48%～85.24%。各葉位間葉片含水率差異較小，而煙葉含水率總體表現(xiàn)為中部葉>上部葉。由于煙葉含水率包括了葉片主脈的含水率，從而導(dǎo)致煙葉含水率大于葉片含水率。而各葉位間葉片含水率差異較小，而煙葉含水率總體表現(xiàn)為中部葉>上部葉，這說(shuō)明中部葉主脈含水率較上部葉大。高密度處理D3的葉片含水率較D1與D2低，為后續(xù)煙葉烘烤過(guò)程中的脫水干燥奠定了良好的基礎(chǔ)。

a.上部葉 b.中部葉圖1 不同處理中、上部鮮煙葉的水分含量Fig.1 Water content of middle and upper fresh leaves under different treatments

2.3 對(duì)成熟期鮮煙葉化學(xué)成分含量的影響

由表2可知，烤煙G80不同葉位間的化學(xué)成分含量有一定的差異，上部葉各處理的煙堿含量均大于中部葉對(duì)應(yīng)處理的煙堿含量。種植密度對(duì)中部與上部成熟鮮煙葉總糖與還原糖含量作用均達(dá)到極顯著水平，對(duì)上部葉煙堿含量的作用達(dá)到顯著水平。中部與上部成熟期鮮煙葉總糖與還原糖含量均表現(xiàn)為D3> D1>D2，且D2與D1之間差異不顯著。上部成熟期鮮煙葉煙堿含量表現(xiàn)為D2>D1>D3。施氮量對(duì)各化學(xué)指標(biāo)的影響不顯著。種植密度與施氮量對(duì)烤煙G80成熟鮮煙葉含糖量的互作效應(yīng)顯著，各化學(xué)指標(biāo)處理間存在顯著差異，其中上部葉處理D3N2總糖含量最高；中部葉處理D3N3總糖含量最高。上部與中部葉還原糖含量的變化趨勢(shì)與各葉位對(duì)應(yīng)的總糖含量相同，其最大值分別為處理D3N2與D3N3，其最小值分別為處理D2N3與D1N3。種植密度與施氮量對(duì)上部葉煙堿含量互作效應(yīng)不顯著，處理D3N3煙堿含量最小，為2.72%；種植密度與施氮量對(duì)中部葉煙堿含量互作效應(yīng)顯著，處理D1下煙堿含量隨施氮量的增加而降低，處理D1N3煙堿含量最小，為1.56%，處理D1N1煙堿含量最大，為2.15%。

表2 不同處理中、上部鮮煙葉的主要化學(xué)成分

2.4 對(duì)成熟期鮮煙葉多酚氧化酶活性的影響

從表3中可以看出，上部葉多酚氧化酶(PPO)活性為10.17～17.57 U/mg，中部葉PPO活性為9.60～17.46 U/mg。在同一種植密度下，中部與上部鮮煙葉PPO活性均表現(xiàn)為處理N3

表3 不同處理中、上部鮮煙葉多酚氧化酶活性

3 討論

鮮煙葉葉綠素含量與煙葉變黃速度之間關(guān)系密切。葉綠素的含量較高時(shí)，會(huì)增加烘烤過(guò)程中色素降解的時(shí)間，導(dǎo)致煙葉變黃慢，容易烤青，出現(xiàn)掛灰變褐現(xiàn)象。在同一施氮量水平下，處理D3的葉綠素含量均小于D1與D2，以上結(jié)果說(shuō)明種植密度的增大改變了煙株個(gè)體養(yǎng)分及光照資源的分配；密度在一定范圍內(nèi)的增加對(duì)煙葉的成熟變黃有一定的促進(jìn)作用，這與劉佳等[9]、蔣士東[10]關(guān)于種植密度對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響結(jié)果一致。

煙葉烘烤是一個(gè)脫水干燥的過(guò)程，鮮煙葉水分含量狀況是煙葉失水干燥變黃的基礎(chǔ)，對(duì)烘烤特性具有極為重要的影響[11]。本次試驗(yàn)結(jié)果表明，中上部成熟鮮煙葉葉片水分之間無(wú)顯著差異，而煙葉含水率表現(xiàn)為中部葉大于上部葉，這可能是由于上部煙葉主脈含水量較中部葉小所造成的。同一施氮量水平下，種植密度D3下的成熟鮮煙葉含水率顯著小于D1與D2。兩個(gè)因素的互作效應(yīng)對(duì)上部葉與中部葉含水量的影響均不顯著。

烤煙G80中部葉與上部葉的總糖、還原糖含量均隨種植密度的增加呈現(xiàn)先減后增的變化規(guī)律；對(duì)上部煙葉煙堿含量的作用達(dá)到顯著水平，呈現(xiàn)出先增后減的變化規(guī)律，與上部葉總糖和還原糖含量的變化相反。施氮量對(duì)各類化學(xué)成分的影響不顯著，這與以往關(guān)于施氮量對(duì)鮮煙化學(xué)成分影響的試驗(yàn)結(jié)果存在差異[12]，具體原因還需要進(jìn)一步探索。綜合來(lái)看，處理D3提高了煙葉總糖含量的同時(shí)煙堿保持在了較低的水平，化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)。

烤煙G80成熟期鮮葉PPO活性隨施氮量的增加而顯著降低，中部葉PPO活性隨種植密度的增加而顯著降低，處理D3與N3的PPO活性均保持在相對(duì)較低的水平，而種植密度與施氮量的互作效應(yīng)不顯著，這與李建東[13]、師超等[14]等關(guān)于施氮量單因素作用下，多酚氧化酶活性的變化研究結(jié)論相反。

煙葉生產(chǎn)注重優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)。增加種植密度，可有效降低成熟期鮮煙葉葉綠素含量，提高烤后煙葉總糖與還原糖含量，同時(shí)增施氮肥可進(jìn)一步降低煙葉PPO酶活性，但這并不意味著進(jìn)一步提高種植密度和加大氮肥用量對(duì)鮮葉素質(zhì)形成更有利。眾多研究表明，瀏陽(yáng)煙區(qū)在適宜的種植密度[15]和合理的氮肥用量[16]下才可獲得高綜合質(zhì)量的煙葉，因此，通過(guò)種植密度與氮肥用量來(lái)調(diào)控鮮煙葉素質(zhì)也應(yīng)滿足這一前提。

4 結(jié)論

不同種植密度與施氮量水平下烤煙G80鮮煙葉素質(zhì)存在差異。在同一施氮量水平下，高種植密度下鮮煙葉、葉片總含水率及葉綠素含量值相對(duì)較低，而烤后煙葉的總糖與還原糖含量相對(duì)較高，同時(shí)降低多酚氧化酶活性及煙堿含量，有利于鮮煙葉的成熟、促進(jìn)其化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性；氮肥的減量施用對(duì)上部葉葉綠素含量的降低、中部葉總含水率的提高有顯著作用；此外，種植密度與施氮量對(duì)中部葉的色素含量、水分含量及化學(xué)成分影響具有顯著的互作效應(yīng)。綜上，種植密度18 495株/hm2、氮肥用量195.0 kg/hm2處理有利于改善烤煙G80的鮮煙葉素質(zhì)，為優(yōu)質(zhì)的烤后煙葉奠定良好基礎(chǔ)。