切根對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)及化學(xué)成分的影響

高遲鑾， 周冀衡， 蔣士東， 張 毅， 邱 堯， 黃劭理， 黃 婷

(1．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410128； 2．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

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切根對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)及化學(xué)成分的影響

高遲鑾1,2， 周冀衡1， 蔣士東1,2， 張 毅1， 邱 堯1， 黃劭理1， 黃 婷1

(1．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410128； 2．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

以烤煙品種K 326為試驗(yàn)材料，采用盆栽的方法，設(shè)不切根(CK)、切根5 cm(T1)、切根10 cm(T2)3個(gè)處理。研究了不同切根長(zhǎng)度對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)發(fā)育及煙葉中氮、鉀、煙堿含量的影響。結(jié)果表明，處理后14 d根長(zhǎng)表現(xiàn)為T(mén)1>CK>T2,但各處理間沒(méi)有顯著差異，而此時(shí)根系活力卻表現(xiàn)為T(mén)2>T1>CK；煙葉成熟后干物質(zhì)量在根、莖、葉方面都表現(xiàn)為T(mén)1>T2>CK；煙葉內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)方面氮、煙堿含量表現(xiàn)為T(mén)1>T2>CK，且各處理間存在顯著差異，而鉀含量則為T(mén)1>CK>T2；對(duì)根系指標(biāo)與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的相關(guān)性分析表明，與氮、煙堿含量相關(guān)性最大的為根系干物質(zhì)量，而與鉀含量相關(guān)性最大的為根系長(zhǎng)度。

烤煙；切根；根長(zhǎng)；氮；鉀；煙堿

根系是所有作物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要器官，對(duì)煙草而言，根系還有一個(gè)重要作用就是合成煙堿。因此根系發(fā)達(dá)、活力較強(qiáng)的作物對(duì)氮、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力較強(qiáng)，煙堿的合成也較多。植物根系具有較強(qiáng)的補(bǔ)償生長(zhǎng)功能，當(dāng)一部分根系生長(zhǎng)受到限制或出現(xiàn)不利的生長(zhǎng)環(huán)境時(shí)，其他部分會(huì)形成新的根系加以補(bǔ)償[1]。李俊忠等[2]的研究表明，通過(guò)深耕、施肥、灌排、除草等農(nóng)業(yè)措施，改善土壤的環(huán)境條件，促進(jìn)根的分枝和根毛的產(chǎn)生，對(duì)促進(jìn)根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收具有重要意義。周冀衡等[3]認(rèn)為，采用深栽、高培土、分次、分層供肥，增加了具有較強(qiáng)吸收活性的不定根量，使煙株的總根量大幅度增加，煙株對(duì)氮、鉀養(yǎng)分吸收效率明顯增強(qiáng)，煙葉產(chǎn)量和含鉀量也得到提高。還有研究表明，斷根促使植株呼吸速率增加，代謝機(jī)能增強(qiáng)，從而促進(jìn)次生根的生長(zhǎng)[4]。同時(shí)，適當(dāng)斷根可以提高根系的吸收活力和根系的吸收位點(diǎn)，延緩根系衰老[5]，使根系養(yǎng)分吸收量增加，促使根部營(yíng)養(yǎng)向地上部運(yùn)輸。但是，斷根對(duì)植物產(chǎn)量影響的報(bào)道是不完全一致的。有表現(xiàn)出正向效應(yīng)的結(jié)果，也有表現(xiàn)出負(fù)向效應(yīng)的結(jié)果。大部分研究發(fā)現(xiàn)，去掉相當(dāng)比例的根系后，地上部的生長(zhǎng)減少不多[6]，因?yàn)閿喔垢诒仁艿接绊懞?，植物?huì)恢復(fù)原有平衡[7]。但是，切根長(zhǎng)度對(duì)烤煙生物量和煙葉化學(xué)品質(zhì)的影響研究鮮有報(bào)道。本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究不同切根長(zhǎng)度對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)、根系活力、生物量、煙葉中礦質(zhì)元素及煙堿含量的影響，以期為烤煙栽培過(guò)程中提供有利于煙草生長(zhǎng)發(fā)育及煙葉品質(zhì)的切根長(zhǎng)度。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為K 326，煙苗在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草基地溫室大棚內(nèi)采用漂浮育苗法育成。當(dāng)煙苗長(zhǎng)至7葉1心時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的煙苗作為供試材料。

1.2 供試土壤

供試土壤為湖南旱地黃壤。其基本農(nóng)化性狀為pH值為6.21、有機(jī)質(zhì)含量13.80 g·kg-1、堿解氮0.129 g·kg-1、全氮1.17 g·kg-1、速效磷0.024 g·kg-1、速效鉀0.235 g·kg-1、全鉀9.05 g·kg-1。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用25 cm×20 cm盆栽缽培植煙株。每盆土量控制為8 kg，并保持供肥量相等15 g·盆-1煙草專(zhuān)用肥m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶9∶21。并且每天早晚給煙株澆水。煙株在現(xiàn)蕾初期進(jìn)行打頂。

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，每個(gè)處理6次重復(fù)，共計(jì)18株。于團(tuán)棵期進(jìn)行處理，處理時(shí)以不切根為對(duì)照(CK)、T1為切根5 cm、T2為切根10 cm。隨機(jī)選取4個(gè)側(cè)根進(jìn)行標(biāo)記，便于后期進(jìn)行測(cè)定根系長(zhǎng)度。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

于處理時(shí)、處理后7 d、處理后14 d對(duì)各處理煙株根系長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)處理后14 d煙株取回，測(cè)定其根系活力。并將剩余的煙株在打頂后10 d將煙株取回,用于測(cè)定煙株干物質(zhì)量及煙葉中的氮、鉀、煙堿含量。

根系長(zhǎng)度的測(cè)定用游標(biāo)卡尺從根系基部開(kāi)始測(cè)量；煙株干物質(zhì)量采用分析天平稱(chēng)量法進(jìn)行稱(chēng)量；根系活力采用TTC法[8]進(jìn)行測(cè)定；煙葉氮、鉀含量分析分別采用凱氏定氮法[9]和火焰光度計(jì)法[10]；煙堿含量的測(cè)定采用鹽酸浸提、紫外分光光度計(jì)法測(cè)定[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 切根對(duì)烤煙根系長(zhǎng)度及根系活力的影響

根系是煙株吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要器官，其長(zhǎng)度代表煙株吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的廣度和深度。不同切根長(zhǎng)度對(duì)根系結(jié)構(gòu)造成了不同程度的破壞，由表1可知，切根時(shí)不同的切根長(zhǎng)度就對(duì)各處理根長(zhǎng)度表現(xiàn)出了顯著差異。此時(shí)沒(méi)有切根的對(duì)照根系長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到了11.7 cm，而切根5 cm(T1)和10 cm(T2)的根長(zhǎng)分別為6.87和4.23 cm。到切根后7 d時(shí)，各處理之間根系長(zhǎng)度還表現(xiàn)出顯著差異，此時(shí)對(duì)照處理的煙株根長(zhǎng)為12.7 cm，與處理前相比僅生長(zhǎng)了1 cm，而T1和T2處理分別長(zhǎng)長(zhǎng)了1.76和3.07 cm。切根14 d時(shí)CK，T1，T2處理根系長(zhǎng)度分別為13.23，13.37，12.47 cm，比處理時(shí)分別增長(zhǎng)了13.08%，94.61%，194.80%，此時(shí)各處理之間在根長(zhǎng)方面沒(méi)有顯著差異。由此可知，在根系生長(zhǎng)速度方面表現(xiàn)為T(mén)2>T1>CK。這主要是因?yàn)門(mén)1，T2都對(duì)根系造成不同程度破壞，而且破壞程度越大，根系生長(zhǎng)速度越快，而對(duì)照沒(méi)有切根并且受盆栽大小的限制，根系生長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度后生長(zhǎng)速度會(huì)變得緩慢，所以切根后14 d各處理間根系長(zhǎng)度沒(méi)有顯著差異。

表1 不同切根長(zhǎng)度對(duì)煙株根長(zhǎng)及活力的影響Table 1 The effect of root-cutting depth on the length and activity of root

注：各列中標(biāo)以不同字母的數(shù)字在0.05水平上差異顯著。下同。

Note: values in each row followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. The same as below.

根系活力代表根系對(duì)礦質(zhì)元素吸收及合成煙堿的能力?；盍?qiáng)的煙株根系吸收能力強(qiáng)，但是合成煙堿的含量也較多。因此，根系活力對(duì)烤煙品質(zhì)有很大的影響。由表1可知，切根后14 d各處理與對(duì)照在根系活力上表現(xiàn)出顯著差異，根系活力最強(qiáng)的為T(mén)2處理,達(dá)1.492 mg·g-1·h-1，相對(duì)于CK和T1而言，分別增長(zhǎng)了67.64%和28.29%。由此可以看出，切根程度越大，根系長(zhǎng)度恢復(fù)正常后根系活力就越強(qiáng)。這主要是因?yàn)榍懈蟮臒熤旮荡蟛糠侄际莿傞L(zhǎng)出來(lái)的新根，特別是切根10 cm的處理，基本上造成了根系的重構(gòu)，其根系活力自然比增長(zhǎng)不明顯，甚至有可能在逐漸衰老的對(duì)照根系活力強(qiáng)。

2.2 切根對(duì)烤煙生物量的影響

植物根冠間存在著既互相依賴(lài)又互相競(jìng)爭(zhēng)的功能均衡關(guān)系[12],根系生長(zhǎng)狀況決定了地上部的生長(zhǎng)情況。由表2可知，切根后煙株根系干質(zhì)量都比對(duì)照要高，其中根系干質(zhì)量最大的為切根后5 cm的煙株達(dá)到了24.33 g，并與對(duì)照間存在顯著性差異。切根10 cm的煙株根系為22.33 g，與對(duì)照之間不存在顯著性差異，但是也比對(duì)照高出11.65%。從根系在全株干物質(zhì)的分配比例來(lái)看，CK，T1，T2分別為20.03%，20.40%，20.16%。由此可見(jiàn)，切根后促進(jìn)了煙株根系的生長(zhǎng)，提高了根系的干物質(zhì)量及其在全株中的分配比例。

表2 不同切根深度對(duì)烤煙生物量的影響Table 2 The effect of root-cutting depth on biomass of flue-cured tobacco

對(duì)于地上部干物質(zhì)在莖、葉及地上部總質(zhì)量方面，各處理都表現(xiàn)一致，即T1>T2>CK。切根后煙株地上部干物質(zhì)及葉質(zhì)量與對(duì)照間都存在顯著性差異，而處理間差異不顯著；但是煙莖質(zhì)量方面只有T1和CK存在顯著差異，而CK與T2及T1與T2之間不存在顯著差異。煙株是以收獲葉片為目的的經(jīng)濟(jì)作物，由表2可知，CK，T1，T2葉質(zhì)量分別為53.35，63.80 ，60.61 g，處理T1，T2比對(duì)照分別增加了19.59%，13.61%。說(shuō)明切根后煙葉產(chǎn)量有一定的增加，這也正好驗(yàn)證了根系與地上部相輔相成的關(guān)系。

根冠比是根系與地上部干物質(zhì)積累關(guān)系的具體反映[13]。由表2可知，各處理間根冠比在0.05水平下差異不顯著。說(shuō)明切根對(duì)烤煙根冠比影響不大，主要是因?yàn)橹参锏厣喜亢偷叵虏康纳L(zhǎng)是相互協(xié)調(diào)的，因此，切根對(duì)根系造成損傷后一段時(shí)間會(huì)恢復(fù)原有的平衡。

2.3 切根對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

作物體內(nèi)的氮、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要是由根系從土壤中吸收而來(lái)，切根能夠影響根系的生長(zhǎng)發(fā)育，但是切根對(duì)烤煙氮、鉀含量的影響不同(表3)。由表3可知，切根5 cm處理的氮、鉀含量最高分別達(dá)到了45.64和43.55 g·kg-1，都與對(duì)照之間存在顯著差異。切根10 cm處理的煙株氮含量也較高，達(dá)到了40.74 g·kg-1，比對(duì)照高出了0.403%，但是，該處理的鉀含量相對(duì)較低，只有40.33 g·kg-1，比對(duì)照低0.028%，2者之間不存在顯著差異。

表3 不同切根長(zhǎng)度對(duì)煙株氮、鉀及煙堿含量的影響Table 3 The effect of root-cutting depth on the content of nitrogen and potassium of tobacco plant g·kg-1

煙堿是由烤煙根系合成的，根系生長(zhǎng)發(fā)育狀況對(duì)煙株中煙堿含量影響較大。由表3可知，切根后煙葉中煙堿含量都有很大提高，特別是切根5 cm的煙株煙堿含量達(dá)到了0.125 g·kg-1，比對(duì)照高出了0.047 g·kg-1；T2的煙堿含量也比對(duì)照高了0.034 g·kg-1，各處理之間存在著顯著差異。由以上分析可知，切根對(duì)烤煙不同化學(xué)成分的影響不同，但綜合氮、鉀、煙堿含量而言，切根5 cm的處理比對(duì)照和切根10 cm的處理要好。

2.4 切根后根系指標(biāo)與烤煙化學(xué)成分的相關(guān)分析

根系是煙草吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及合成煙堿的主要部位之一，但是不同根系指標(biāo)與煙葉中化學(xué)成分的相關(guān)性不同。由表4可知，根長(zhǎng)與煙葉中鉀含量相關(guān)性最大，達(dá)到了0.01的顯著水平，而根長(zhǎng)與煙葉中氮、煙堿含量相關(guān)性不大,分別為0.456和0.400。根系活力與氮、鉀、煙堿含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.550，-0.285，0.550，說(shuō)明根系活力與煙葉中氮、鉀、煙堿含量都沒(méi)有顯著相關(guān)關(guān)系。根系干質(zhì)量與煙葉中氮、鉀、煙堿含量的相關(guān)性都較大，其中與氮、煙堿含量相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)為0.983，達(dá)到了極顯著水平；與煙葉中鉀含量相關(guān)系數(shù)也達(dá)到了0.756，說(shuō)明根系干質(zhì)量能很好地反映煙葉中氮、鉀、煙堿的含量。

表4 切根后根系指標(biāo)與烤煙化學(xué)成分的相關(guān)系數(shù)Table 4 The correlation coefficient between root index and chemical component of tobacco leaves

注：表中*表示在0.05水平下顯著，**表示在0.01下顯著。

Note: The symbol “*” in the table indicates significantly different at the 0.05 probability level and “**” means significantly different at the 0.01 probability level.

3 結(jié)論與討論

本研究表明，切根對(duì)烤煙根系活力、生物量、煙葉化學(xué)成分等指標(biāo)都有一定的影響。從處理時(shí)切根對(duì)煙株根系長(zhǎng)度的生長(zhǎng)就產(chǎn)生了作用，由于切根程度的不同，各處理煙株在前期根系長(zhǎng)度不一樣，在處理后7 d沒(méi)有切根的對(duì)照根系長(zhǎng)度顯著高于切根處理，但是切根后14 d各處理煙株根系長(zhǎng)度差異不大，可能是在根系的補(bǔ)償生長(zhǎng)功能以及煙株對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需求的雙重作用下促進(jìn)了切根后根系的快速生長(zhǎng)。同時(shí)隨著煙株生長(zhǎng)，根系會(huì)逐漸衰老，活力下降，因此，切根后新生長(zhǎng)的根系活力強(qiáng)于沒(méi)有切根的對(duì)照處理，此結(jié)果與FORSYTH等[5]的研究結(jié)果一致。

斷根能否增產(chǎn)和植物種類(lèi)、品種有關(guān)，晉麥47在斷根后產(chǎn)量均下降，而大根系小麥品種石4185斷部分次生根后產(chǎn)量升高[14]。從煙葉成熟后的生物量來(lái)看，切根對(duì)烤煙生物量的提高有一定的正面作用，但是切根5 cm的煙株在地下部及地上部干質(zhì)量都比切根10 cm的要高，可能是因?yàn)榍懈L(zhǎng)，根系損壞程度太大，對(duì)根系及地上部的生長(zhǎng)發(fā)育有一定負(fù)面的影響。

切根后煙葉中氮和煙堿含量都有很明顯升高，可能是因?yàn)闊焿A在環(huán)境脅迫條件下合成量會(huì)增加[15]；煙堿含量的升高會(huì)引起煙葉中氮含量增加。大量試驗(yàn)研究也認(rèn)為，煙堿含量與烤煙的氮素營(yíng)養(yǎng)存在顯著正相關(guān)[16]。切根對(duì)煙葉中鉀含量的影響則因切根長(zhǎng)度的不同而不同。本研究結(jié)果顯示，切根5 cm處理的煙葉中鉀含量最高，可能是因?yàn)檫m宜的切根后促進(jìn)了煙株根系的生長(zhǎng)，延緩了根系衰老，提高了根系活力，從而有利于根系對(duì)鉀素的吸收利用，該結(jié)果與趙正雄等[17]的研究結(jié)果一致。但是切根10 cm處理的煙葉中鉀含量比對(duì)照還低，可能是因?yàn)榍懈潭忍?，根系損壞嚴(yán)重，雖然切根延緩了根系的衰老，但同時(shí)也降低了根系吸收的深度和廣度，因此，煙葉中鉀含量較低。冀宏杰等[18]的研究結(jié)果也表明，斷根可提高煙株根系對(duì)鉀的吸收，但是，若斷根太多，或斷根位置距株莖部太近，均不利于葉片含鉀量的提高。

根系是作物生長(zhǎng)發(fā)育所需水分、養(yǎng)分的供應(yīng)者和地上生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)者[19]，因此，根系長(zhǎng)度、干物質(zhì)量及根系活力對(duì)作物體內(nèi)化學(xué)成分有一定的影響。本研究結(jié)果表明，根系長(zhǎng)度與煙葉鉀含量相關(guān)性較高，與氮、煙堿含量相關(guān)性較低；可能是因?yàn)閿喔鶕p失對(duì)煙堿含量的影響大于根系長(zhǎng)度；根系活力與煙葉中氮、鉀、煙堿含量都較低，可能是因?yàn)樵跓熤晟L(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，根系活力發(fā)生著不斷變化[20]，而根系活力與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分測(cè)定的樣品收獲時(shí)間不一致，從而導(dǎo)致二者之間相關(guān)性較??；但根系干物質(zhì)量與氮、鉀及煙堿含量相關(guān)性都較高。主要是因?yàn)闊焿A是由根系合成的，根系長(zhǎng)度不能代表根系的整體量，而根系干物質(zhì)量則能反應(yīng)根系生長(zhǎng)的整體狀況，因此，根系干物質(zhì)量與氮、鉀及煙堿含量相關(guān)性都較大。

本研究結(jié)果顯示，適宜的切根長(zhǎng)度有利于促進(jìn)煙株根系的再生，延緩根系衰老。切根5 cm處理對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)、根系干物質(zhì)量、地上部生物量以及煙葉中氮、鉀、煙堿含量較高，有利于烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)的形成；但切根太多會(huì)影響根系的生長(zhǎng)，同時(shí)，不利于地上部煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育和內(nèi)在化學(xué)成分的合成；而不切根則會(huì)影響土壤的通氣狀況，從而影響根系對(duì)土壤中氮、鉀等礦質(zhì)元素的吸收和根系的生長(zhǎng)。因此，在烤煙切根過(guò)程中要注意切根不宜過(guò)長(zhǎng)。在本試驗(yàn)條件下，切根5 cm結(jié)果較好，但是，在大田生長(zhǎng)中的切根長(zhǎng)度還需進(jìn)一步探索。

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(責(zé)任編輯：常思敏)

Effect of root-cutting on root growth and chemical composition of flue-cured tobacco

GAO Chiluan1,2， ZHOU Jiheng1， JIANG Shidong1,2， ZHANG Yi1, QIU Yao1，HUANG Shaoli1, HUANG Ting1

(1.Academy of Tobacco,Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.College of Agronomy,Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

Pot experiments were carried out and three treatments were designed (T1: no intertilling; T2 and T3:intertilling at the depth of 5 and 10 cm) to study the effect of different depth of root-cutting on the growth and development of root system and the content of nitrogen, potassium and nicotine in flue-cured tobacco of K326 variety. The results showed that on the 14thday after the treatment of root-cutting the root length was T1>CK>T2,but there was no significant difference between each treatment. However, the root activity showed up as T2>T1>CK at the same time; the dry matter on root stems and leaves showed up as T1>T2>CK after the maturity of tobacco leaves; in the aspect of internal chemical component of tobacco leaves, the nitrogen and nicotine content showed up as T1>T2>CK, and there was significant difference between each treatment, but the content of potassium showed up as T1>CK>T2.The correlation analysis between root properties and internal chemical component indicated that the weight of root system had maximal relationships with the content of nitrogen and nicotine, and the length of root had the highest correlation to the content of potassium.

flue-cured tobacco; root-cutting; root length; nitrogen; potassium; nicotine

1000-2340(2015)01-0007-05

2014-04-09

云南省煙草專(zhuān)賣(mài)局科技計(jì)劃項(xiàng)目(2011YN73)

高遲鑾(1989-)，女，湖南永州人，碩士研究生，從事煙草生理生化研究。

周冀衡(1957-)，男，江蘇泗洪人，教授、博士生導(dǎo)師。

S 572

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