施氮量和留葉數(shù)對烤煙LY1306上部葉生理特性及產(chǎn)質(zhì)量的影響

金佳威 劉詠艷 王惠 張雪 蘇永士 馬君紅 王靜 琚聯(lián)營 何甜甜 符云鵬

關(guān)鍵詞：烤煙；LY1306;施氮量；留葉數(shù)；生理特性；產(chǎn)量；品質(zhì)

煙葉質(zhì)量受品種、環(huán)境和栽培措施的共同影響，在品種及生態(tài)條件相同情況下栽培措施對烤煙生長發(fā)育、生理代謝及煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的形成具有重要作用。而施氮量和留葉數(shù)是決定烤煙上部葉生長代謝和產(chǎn)質(zhì)量的重要影響因子。氮素是烤煙生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)形成影響最大的元素，參與煙株的氮代謝等生理過程，影響煙草葉片發(fā)育狀況，與煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的形成密不可分。合理的施氮量可以保證煙株正常生長發(fā)育，有利于煙葉碳氮代謝協(xié)調(diào)，對穩(wěn)定烤煙產(chǎn)量、提高煙葉品質(zhì)具有重要作用。而氮肥用量過高是造成上部煙葉組織致密、煙堿含量偏高、糖堿比低、工業(yè)可用性差的主要原因。因此，大田生產(chǎn)中適當減少氮肥用量，可以協(xié)調(diào)煙株碳氮代謝強度，促進上部煙葉適時落黃成熟，并降低煙堿含量，提高糖堿比，協(xié)調(diào)煙葉內(nèi)在化學成分，提高煙葉品質(zhì)。

LY1306是由河南省煙草公司洛陽市公司選育的烤煙新品系，具有適應(yīng)性強、易烘烤的特點。該品系較適應(yīng)丘陵山區(qū)的氣候條件，在干旱少雨、灌溉不充分的地區(qū)生長較好，表現(xiàn)出明顯的抗旱特性，近年來在洛陽、三門峽等煙區(qū)示范面積較大。LY1306肥料利用率高，葉片數(shù)較多，但目前對其氮用量和留葉數(shù)還把握不準，常因施氮過量、留葉數(shù)偏少造成上部葉發(fā)育過度、成熟推遲，而豫西煙區(qū)9月份經(jīng)常遇到多雨寡照天氣且氣溫較低，從而導致上部煙葉后期無法正常成熟落黃，烤后煙葉結(jié)構(gòu)緊密、葉片僵硬、內(nèi)在化學成分協(xié)調(diào)性差和香氣不足。而上部煙葉又占到整株煙的1/3．且優(yōu)質(zhì)上部煙葉在低焦油卷煙配方中具有重要作用。為此，本試驗以LY1306為材料，研究不同施氮量和留葉數(shù)對其上部煙葉生理特性和烤后煙葉經(jīng)濟性狀、質(zhì)量的影響，旨在為其科學栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗地概況與供試材料

試驗于2021年在河南省洛陽市洛寧縣煙草科技示范基地進行（34°43'N，111°64'E，海拔505m）。該地屬暖溫帶大陸性季風氣候，春季氣溫回升快，多風少雨，干旱頻發(fā)；夏季炎熱，光照充足，降雨集中，局部易澇易旱；秋季秋高氣爽，氣溫降幅較大，雨量減少；冬季寒冷，雨雪稀少。年平均氣溫13.7℃，年平均日照2217.6h，年平均降水量600mm且多集中在7-8月。試驗田土壤為褐土，質(zhì)地中壤，有機質(zhì)含量15.03g/kg、堿解氮80.5mg/kg、速效磷9.96mg/kg、速效鉀167.71mg/kg，pH值7.90。前茬作物為煙草。

供試烤煙品系LY1306由河南省煙草公司洛陽市公司提供。所用肥料包括羊糞（1%N）、煙草專用復合肥（10%N，12%P205，18%K2O）、硝酸鉀（13.5%N，46%K20）、過磷酸鈣（15%P205）和硫酸鉀（50%K20）。

1.2試驗設(shè)計與田間管理

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，施氮量（N）為主區(qū)，設(shè)3個水平，分別為22.5kg/hm2（N1）、37.5kg/hm2（N2）、52.5kg/hm2（ N3）；留葉數(shù)（L）為副區(qū)，設(shè)3個水平，分別為22片／株（L1）、24片／株（L2）、26片／株（L3）。共9個組合，重復3次。小區(qū)面積0.02hm2。

于2021年3月4日采用漂浮育苗方法育苗，5月11日（苗齡67d）移栽。種植密度為1.01萬株/hm2，行距140cm，株距65cm。各處理均施腐熟羊糞3000kg/hm2，磷（P205）、鉀（K20）用量一致，分別為75、300kg/hm2。煙草專用復合肥、過磷酸鈣移栽前穴施，硝酸鉀和硫酸鉀移栽后30d溶于水追施。

1.3測定項目及方法

1.3.1葉面積于打頂當天（7月26日，生育時期：75d）及打頂后15、30、45d，選取各處理預先標記的長勢均勻且具代表性的煙株及其上部葉（自上而下第3位葉），測量其葉長和葉寬，并計算葉面積（葉面積=葉長×葉寬x0.6345）。

1.3.2光合指標

于打頂當天及打頂后15、30、45d．選擇生長一致且受光良好的同一葉位葉片（自上而下第3位葉），于晴天9：00-11：00采用LI-6400便攜式光合作用測定儀測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間C02濃度（ci）和蒸騰速率（Tr）。每處理測定5株，計算其平均值。

1.3.3葉綠素含量及碳氮代謝關(guān)鍵酶活性

于打頂當天及打頂后15、30、45d，各處理選擇代表性煙株5株，自上而下取第3位葉片測定其葉綠素含量及碳氮代謝關(guān)鍵酶活性。葉綠素含量測定參照文獻進行，硝酸還原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、轉(zhuǎn)化酶（INV）活性采用江蘇科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的試劑盒測定。

1.3.4烤后煙葉經(jīng)濟性狀

各小區(qū)上部煙葉成熟采收后掛牌編竿，同炕烘烤?？竞鬅熑~按照GB2635-92標準進行分級，統(tǒng)計烤后煙葉產(chǎn)量、各等級煙葉比例，并按照當年煙葉收購價格計算均價和產(chǎn)值。

1.3.5烤后煙葉常規(guī)化學成分每小區(qū)取烤后上部葉代表性樣品2kg用于品質(zhì)評價。取烤后上部葉樣品500g，去除主脈后50℃下烘干，粉碎后過0.25mm孔徑篩。使用AA3型連續(xù)流動分析儀（德國BRAN&LU-EBBE公司產(chǎn)品）測定烤后煙葉主要化學成分含量，水溶性糖、煙堿、總氮、鉀、氯的含量（質(zhì)量分數(shù)）測定分別參照標準YC/T159-2002、YC/T 160_2002、YC/T161_2002、YC/T173_2003和YC/T162_2002進行。

1.3.6烤后煙葉中性香味物質(zhì)

采用同時蒸餾萃取、GC/MS測定烤后煙葉中性香味物質(zhì)含量，NIST庫檢索定性。所用儀器為HP5890Ⅱ-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國Agilent公司產(chǎn)品）。具體測定方法參照文獻[22]。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019、IBM Sta-tistics SPSS 22.0和Origin 2018軟件進行統(tǒng)計分析和作圖。

2結(jié)果與分析

2.1氮用量和留葉數(shù)及其互作對LY1306上部葉葉面積及生理特性的影響

2.1.1施氮量和留葉數(shù)及其互作效應(yīng)分析

由表1可知，施氮量和留葉數(shù)及其互作對打頂后45d烤煙上部葉葉面積、碳氮代謝酶活性、葉綠素含量均具有顯著或極顯著影響。氮用量、留葉數(shù)及其交互作用的影響次序為：NR活性和葉綠素含量表現(xiàn)為氮用量>留葉數(shù)>互作，葉面積、GS活性、INV活性表現(xiàn)為留葉數(shù)>氮用量>互作。說明適宜施氮量和留葉數(shù)的合理組合有利于LY1306上部葉的開片及NR、GS、INV活性和葉綠素含量的提高。

2.1.2對葉面積的影響

由圖1可以看出，隨打頂后時間延長，各處理烤煙上部葉葉面積呈先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢。打頂后不同測定時期不同處理上部葉葉面積存在顯著差異。同一施氮水平下，上部葉葉面積隨留葉數(shù)增多顯著降低：同一留葉水平下，上部葉葉面積隨施氮量的增加而顯著提高。施氮量與留葉數(shù)對上部葉葉面積存在顯著的互作效應(yīng)，各時期上部葉葉面積最大的處理是N3LI，最小的處理是NIL3。打頂后45d，N3LI處理上部葉葉面積較NIL3增加76.01%。

2.1.3對硝酸還原酶（NR）活性的影響

由圖2可知，隨打頂后時間延長，烤煙上部葉NR活性呈逐漸下降趨勢，打頂后0～30d下降較快，之后緩慢下降。同一施氮水平下，NR活性隨留葉數(shù)增多而顯著下降；同一留葉水平下，NR活性隨施氮量增加而提高，各施氮水平之間NR活性差異顯著。打頂后不同測定時期上部葉NR活性均以N3L1處理最高，NIL3最低。說明，合理調(diào)控氮用量和留葉數(shù)可以保持上部葉NR活性處在適宜水平，有利于煙葉落黃成熟。

2.1.4對谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影響

由圖3可知，與NR活性變化相似，隨打頂后時間延長，烤煙上部葉GS活性呈逐漸減弱趨勢，打頂后30d內(nèi)快速下降，之后緩慢下降。打頂后不同測定時期，GS活性均隨留葉數(shù)增加而降低，隨氮用量增加而升高。打頂后0、15d，留葉數(shù)為22片／株時，GS活性隨氮用量增加而顯著提高：留葉數(shù)為24、26片／株時，N1水平GS活性顯著低于N2、N3水平。打頂后45d，同一施氮水平下不同留葉數(shù)間上部葉GS活性差異明顯，說明氮用量和留葉數(shù)的合理組合有利于保持上部葉成熟期氮代謝處在合理水平。

2.1.5對轉(zhuǎn)化酶（INV）活性的影響

由圖4可知，隨打頂后煙株生育進程推進，烤煙上部葉INV活性總體呈逐漸下降的變化趨勢。打頂后不同測定時期，INV活性均隨氮用量增加而顯著提高，隨留葉數(shù)增加而降低，且均以N3L1處理最高、NIL3最低。打頂后0、15d，除NIL2與NIL3處理在15d時差異不顯著外，其它處理間轉(zhuǎn)化酶活性差異顯著。打頂后30d，留葉數(shù)為22片／株時，不同氮用量之間INV活性差異顯著；留葉數(shù)為24、26片／株時，氮用量37.5、52.5kg/hm2處理INV活性顯著高于氮用量22.5kg/hm2處理。打頂后45d，除N2L2與NIL1、N3L2及NIL2與N2L3處理間INV活性差異不顯著外，其它處理間差異均達顯著水平。

2.1.6對葉綠素含量的影響

由圖5可知，隨打頂后時間推進，各處理烤煙上部葉葉綠素含量呈遞減趨勢，這是由于隨著煙葉逐漸成熟衰老導致的葉綠素分解所致。打頂后15d之內(nèi)，葉綠素含量快速降低，15～30d降速緩慢，30～45d降幅稍大。同一施氮水平下，葉綠素含量隨留葉數(shù)增加而降低，同一留葉水平下葉綠素含量隨施氮量增加而提高，二者存在明顯的互作效應(yīng)。特別是打頂后45d，氮用量22.5、37.5kg/hm2時隨留葉數(shù)增加，處理間葉綠素含量顯著降低。說明，氮用量控制在一定范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)留葉數(shù)有利于促進上部葉成熟過程中葉綠素的分解及煙葉適時落黃成熟。

2.2施氮量和留葉數(shù)對LY1306上部葉光合特性的影響

由圖6可知，煙株打頂后，隨著時間推移烤煙上部葉Pn、Gs和Tr逐漸下降，ci濃度逐漸上升，這主要是葉片在生長發(fā)育后期逐漸趨向衰老成熟、葉綠素含量減少、光合性能減弱所致。打頂后不同測定時期，施氮量和留葉數(shù)對烤煙上部葉Pn、Gs、Tr的影響明顯：同一施氮水平下，隨留葉數(shù)增加，這三項指標逐漸降低；同一留葉水平下，隨施氮量增加，Pn、Gs和Tr提高。N1水平下不同留葉數(shù)處理上部葉成熟過程中Pn下降過快，煙葉耐熟性較差。各時期不同處理上部葉Ci濃度的差異性也多達顯著水平，且隨施氮量增大和留葉數(shù)減少而下降。

2.3施氮量和留葉數(shù)對LY1306烤煙經(jīng)濟性狀的影響

由表2可知，同一施氮水平下煙葉產(chǎn)量隨留葉數(shù)增多而顯著提高，同一留葉水平下煙葉產(chǎn)量隨施氮量增加而顯著上升。9個處理中，產(chǎn)量最高的是N3L3，達3192. 50kg/hm2，最低的是NIL1，僅有2315.00kg/hm2。N1水平下，上等煙比例、均價和產(chǎn)值均隨留葉數(shù)增加而顯著下降；N2、N3水平下，這三項指標隨留葉數(shù)增加均呈先增后降趨勢，且N2水平下不同留葉數(shù)處理間差異顯著，N3水平下N3L2顯著高于N3L1和N3L3?？傮w上，N2L2處理上等煙比例、均價和產(chǎn)值最高，分別為63141.67元/hm2、24.00元／kg、65.69%；N3L3處理上等煙比例、均價和產(chǎn)值最低，分別為49999.50元/hm2、15.66元/kg、39.82%。雙因素方差分析結(jié)果表明，氮用量、留葉數(shù)及二者互作對烤煙產(chǎn)量、上等煙比例、均價和產(chǎn)值均有極顯著影響，影響效應(yīng)表現(xiàn)為氮用量>留葉數(shù)>互作。

2.4施氮量和留葉數(shù)對烤煙LY1306上部葉品質(zhì)的影響

2.4.1對化學成分含量的影響

由表3可以看出，同一施氮水平下，烤煙上部葉總糖、還原糖、氯含量隨留葉數(shù)增多而提高，其中總糖增加顯著；總氮、鉀含量及鉀氯比則隨留葉數(shù)增加而下降，其中總氮、鉀含量及鉀氯比顯著下降。同一留葉水平下，隨著施氮量增加，上部葉總糖、還原糖含量顯著降低，煙堿和總氮含量顯著增加，糖堿比、鉀氯比呈下降趨勢。整體來看，總糖和還原糖含量最高處理為NIL3，分別達到31.58%和29.71%；總氮和煙堿含量則以N3L1最高，分別達到2.60%和2.94%。雙因素方差分析結(jié)果表明，施氮量、留葉數(shù)對各項化學成分指標均有極顯著影響，二者互作對上部葉總氮和鉀含量影響不顯著，對其它指標有極顯著影響。氮用量、留葉數(shù)及其互作對上部葉鉀含量的效應(yīng)次序為留葉數(shù)>氮用量>互作，對糖堿比的效應(yīng)次序為氮用量>互作>留葉數(shù)，對其它化學成分指標的效應(yīng)次序為氮用量>留葉數(shù)>互作。

2.4.2對中性香味物質(zhì)含量的影響由表4可知，同一施氮水平下，隨著留葉數(shù)增多，上部葉棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物茄酮的含量逐漸增加，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯總量呈先升后降趨勢；同一留葉水平下，隨著施氮量增加，上部葉苯丙氨酸類降解產(chǎn)物總量、西柏烷類降解產(chǎn)物茄酮含量、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量及葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯含量的變化趨勢為先升后降，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物總量則隨著施氮量增加逐漸下降?？傮w上，上部葉中性香味物質(zhì)總量以N2L2處理最高，達到660.04ug/g，N3L1最低，僅有473.72ug/g。

3討論與結(jié)論

良種良法配套是發(fā)揮新品種的遺傳潛力和優(yōu)良特征特性的根本保證。施氮量和留葉數(shù)是煙草生產(chǎn)中常用來協(xié)調(diào)個體與群體結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和品質(zhì)矛盾的有效農(nóng)藝措施，兩者綜合使用以促進烤煙上部葉發(fā)育良好，提高品質(zhì)。本研究表明，同一施氮水平下，留葉數(shù)增加上部煙葉葉面積逐漸減?。煌涣羧~水平下，上部葉葉面積隨著施氮量的增加而增大。這與張彩霞、周俊學等的研究結(jié)果一致。其原因可能是增加施氮量和減少留葉數(shù)一方面會增加上部葉的養(yǎng)分供應(yīng)，另一方面是改善光分布特征，增強上部葉的光合性能，調(diào)控煙株碳氮代謝及營養(yǎng)資源分配，從而促進上部葉開片。易迪等報道，增加施氮量、減少留葉數(shù)能提高上部煙葉葉綠素含量，增強凈光合速率和蒸騰速率，延緩光合功能衰退。本研究也進一步證明，增加施氮量和減少留葉數(shù)能增加上部葉葉綠素含量，增強其光合性能，提高其硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶活性及轉(zhuǎn)化酶活性。這與王俊忠、許晨曦等的研究結(jié)果一致。其原因可能是增施氮肥、減少留葉數(shù)能促進葉綠素合成，增加葉面積，從而增強上部葉的光合性能。

氮素是烤煙產(chǎn)量形成的重要元素，適宜的施氮量是獲得較高煙葉產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)。本研究表明，隨施氮量增加，煙葉產(chǎn)量隨之增加，上等煙比例和產(chǎn)值呈先升后降趨勢。研究認為，施氮量和煙葉產(chǎn)量呈正相關(guān)，產(chǎn)值則隨施氮量增加表現(xiàn)為先升后降。打頂留葉是烤煙栽培技術(shù)中的主要措施之一，通過控制單株葉片數(shù)量來調(diào)節(jié)煙葉營養(yǎng)物質(zhì)分配，對烤煙產(chǎn)量具有重要影響。增加單株留葉數(shù)可增加單位土地面積上的有效葉數(shù)，提高煙葉產(chǎn)量。本研究中，隨留葉數(shù)增加，煙葉產(chǎn)量逐漸上升，但產(chǎn)值、均價及上等煙比例則呈先升后降趨勢。

煙葉是產(chǎn)量質(zhì)量并重的經(jīng)濟作物。煙葉品質(zhì)與其化學成分協(xié)調(diào)性、中性香味物質(zhì)含量密切相關(guān)。本研究表明，隨著施氮量增加，總氮和煙堿含量逐漸增多，兩糖含量隨之下降。這與汪耀富、師超等的研究結(jié)論一致。單株留葉數(shù)增加使單位土地上的有效葉數(shù)增多，由此引起的沖淡效應(yīng)會造成單片煙堿含量降低，化學成分比例失調(diào)，品質(zhì)下降。對煙葉香氣成分的分析可看出，隨施氮量增加，整體上煙葉中性香味物質(zhì)含量呈先升后降趨勢，但棕色化反應(yīng)產(chǎn)物則逐漸下降；留葉數(shù)增多，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、茄酮總量逐漸增加，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯總量呈先升后降趨勢。其原因可能是施氮量大、留葉數(shù)少條件下，后期煙株供氮能力強導致煙葉落黃困難、質(zhì)體色素難以降解所致。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物為糖類降解產(chǎn)物，其含量隨留葉數(shù)增多呈上升趨勢，這與煙葉兩糖含量變化趨勢一致：而多留葉有利于苯丙氨酸類降解產(chǎn)物的生成（合成），這與鄭昕等的研究結(jié)果一致。

綜合分析看出，增施氮肥和減少留葉數(shù)可以促進上部煙葉開片，提高烤煙上部葉光合性能和碳氮代謝強度，但施氮量過大會造成上部葉成熟期間葉綠素分解緩慢，煙葉不能正常落黃，烘烤特性變差，降低烤后煙葉的經(jīng)濟效益。本試驗條件下，施氮量37.5kg/hm2和留葉數(shù)24片／株兩者組合的上部葉發(fā)育較好，前期能提高光合性能及碳氮代謝強度，后期也能保證正常落黃成熟，煙葉常規(guī)化學成分協(xié)調(diào)，中性香味物質(zhì)含量最高，烤后煙葉能獲得較高經(jīng)濟效益及較好品質(zhì)。