氮對烤煙植株內(nèi)生理活性物質(zhì)的影響

方平+陽顯斌+彭友+王增平+張婕+李中權(quán)+孟祥

摘 要：烤煙是對氮營養(yǎng)需求量比較高的農(nóng)作物之一，氮肥施用量的高低直接影響烤煙的最終產(chǎn)量的形成以及煙葉的品質(zhì)，同時也會影響烤煙生長過程中的生理活動，即從外在表現(xiàn)上則是不同生理活性物質(zhì)活性或者含量的變化。詳細分析了氮對烤煙硝酸還原酶活性、谷氨酞胺合成酶活性的影響規(guī)律，明確了氮對烤煙葉片內(nèi)色素、蛋白質(zhì)、氨基酸、煙堿含量的影響規(guī)律，以期為烤煙生產(chǎn)中科學(xué)合理地施用氮肥提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氮肥；烤煙；生理活性物質(zhì)

中圖分類號：S572 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.09.015

Abstract： Tobacco was one of the relatively high crop nitrogen nutrition demand. Nitrogen fertilizer directly affected the formation of the final yield and quality of tobacco leaf， and would also affect physiological activity of the growth of flue-cured tobacco in the process， from the appearance was the change in substance in different physiological activity or content. This paper analyzed the influence of nitrogen on tobacco nitrate reductase activity and glutamine synthetase activity， clarified the influence regularity of nitrogen on leaf pigment， protein， amino acid， nicotine content， which would provide theoretical basis for scientific and reasonable application of nitrogen fertilizer production.

Key words： nitrogen fertilizer； flue-cured tobacco； physiological active substance

氮是烤煙生長過程中非常重要的營養(yǎng)物質(zhì)之一，生長季節(jié)供應(yīng)量的高低直接影響烤煙的生長，同時也影響烤煙最終產(chǎn)量的形成，并且對煙葉的品質(zhì)也有比較大的影響[1]。除此之外，氮營養(yǎng)也會影響烤煙的生理活動，直接影響烤煙植株內(nèi)不同生理活性物質(zhì)的含量變化以及生理活性的高低，例如硝酸還原酶等一系列酶的活性，氨基酸、蛋白質(zhì)、煙堿的含量變化等，均與氮營養(yǎng)的供應(yīng)量高低有直接的關(guān)系[2]。

筆者將重點分析氮對烤煙植株內(nèi)生理活性物質(zhì)的影響，以分析氮元素對烤煙生理作用的影響規(guī)律，為烤煙生產(chǎn)中合理地施用氮肥提供理論依據(jù)。

1 氮對硝酸還原酶活性的影響

硝酸還原酶是烤煙內(nèi)吸收的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的重要酶，是影響硝酸鹽同化速率的重要酶，對于烤煙在生長過程中對氮營養(yǎng)的利用具有重要作用，特別是烤煙對硝態(tài)氮的利用效率，該酶是判斷烤煙氮代謝強度的重要指標，所以該酶活性的高低直接反映了烤煙對硝態(tài)氮的利用效率[3]。從烤煙的不同部位來看，根部硝酸還原酶的活性一般高于地上部，根系代謝硝酸鹽的能力也大于地上部，并且隨著生育期的延后和烤煙的生長，硝酸還原酶活性表現(xiàn)出降低的變化，但是人工施用氮肥后，烤煙植株內(nèi)硝酸還原酶活性變化受施肥影響較大[4]。從前人的相關(guān)的研究中發(fā)現(xiàn)，烤煙植株硝酸還原酶活性與施用氮肥量之間存在顯著的正相關(guān)性，證明施用氮肥可以促進烤煙植株內(nèi)硝酸還原酶活性的提高，但是有機氮肥與無機氮肥處理的促進效果間存在顯著差異；在有機肥與無機氮肥混合施用的相關(guān)研究中證明，烤煙幼苗期硝酸還原酶活性相對較高，與對照之間差異顯著，但是成熟期硝酸還原酶活性降低幅度較大，與幼苗期相比差異顯著；當烤煙生長季節(jié)僅施用有機肥時，烤煙生育前期硝酸還原酶活性較低，但是成熟期又處于較高水平[5]，這不利于烤煙正常的成熟落黃，說明硝酸還原酶活性的變化一定程度上可以反映烤煙的生長狀況。

2 氮對烤煙谷氨酞胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶循環(huán)（GOGAT）的影響

烤煙生長過程中吸收的銨態(tài)氮，大部分是由GS/GOGAT作用下被植株吸收利用，而這一過程中GS則是關(guān)鍵酶，所以其活性的大小直接影響烤煙對銨態(tài)氮的吸收和利用。由于GS活性受到外界環(huán)境條件影響較大，所以外界環(huán)境條件相對比較穩(wěn)定條件下的GS酶活性要高[6]。從不同器官GS酶活性變化上來看，烤煙葉片內(nèi)GS酶活性一般高于根系，這可能與根系受到土壤內(nèi)各種不良因素的影響有關(guān)。從前人的相關(guān)研究來看[7]，烤煙栽培種施用銨態(tài)氮一定程度上可以促進GS酶活性的增加，并且當銨態(tài)氮施用量超過硝態(tài)氮時，增加銨態(tài)氮施用量可以顯著提高烤煙植株內(nèi)GS酶活性；劉衛(wèi)群等[8]研究結(jié)果表明，烤煙栽培種無論是基肥氮還是追肥氮，增加銨態(tài)氮肥的施用量后，GS酶活性一直處于較高水平，隨著銨態(tài)氮濃度的降低，GS酶活性也表現(xiàn)出降低的變化趨勢；張新要等[9]利用盆栽方式研究證明，銨態(tài)氮施用量的增加有利于煙草葉片內(nèi)谷氨酸合成酶活性的升高，當硝態(tài)氮施用量增加時，谷氨酞胺合成酶表現(xiàn)出降低的變化趨勢，而硝酸還原酶活性卻呈現(xiàn)出升高的變化趨勢。

3 氮對烤煙葉片內(nèi)色素含量的影響

烤煙葉片內(nèi)色素以葉綠素、類胡蘿卜素含量最多，在煙葉的成熟期也含有一定量的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物，煙葉的不同發(fā)育時期，其內(nèi)的色素種類以及色素含量均會發(fā)生較大變化。在營養(yǎng)生長期，葉片內(nèi)葉綠素含量處于主導(dǎo)地位；其次是類胡蘿卜素，到了成熟期，葉片內(nèi)類胡蘿卜素含量升高，葉黃素和紫黃質(zhì)表現(xiàn)出降低的變化趨勢，從而使葉片顏色發(fā)生變化；但是也有相關(guān)研究表明，成熟期煙葉內(nèi)色素含量的變化只是相對值，但是各種色素含量的絕對值呈現(xiàn)出降低的變化趨勢，這種變化趨勢在不同部位的葉片上表現(xiàn)比較明顯，并且煙葉后期類胡蘿卜素含量升高與局部的灌溉或者降雨有關(guān)，但是烤煙生長季節(jié)施用氮肥會顯著影響烤煙葉片內(nèi)色素含量的變化規(guī)律[10]。華水金等[11]研究證明，在人為施用氮肥情況下，烤煙葉片內(nèi)葉綠素和類胡蘿卜素含量均顯著高于對照，其中，有機氮肥對促進葉片內(nèi)色素含量升高效果優(yōu)于無機氮肥處理，特別是葉綠素含量，有機氮肥促進其含量增加具有顯著的作用，而新黃質(zhì)在生育前期增加比較顯著，但是成熟期效果不顯著；無機氮肥可以顯著促進烤煙生育中期紫黃質(zhì)含量的升高，后期可以延緩紫黃質(zhì)的降解速率，類胡蘿卜素含量變化趨勢與紫黃質(zhì)相似，表明氮肥對烤煙葉片內(nèi)色素含量的變化影響具有一定的相似性，也說明人為施用氮肥可以延緩烤煙生育后期色素降解速率，對于提高煙葉品質(zhì)具有重要作用[12]。endprint

4 氮對烤煙葉片內(nèi)蛋白質(zhì)含量的影響

蛋白質(zhì)是影響煙葉品質(zhì)的重要內(nèi)含物質(zhì)，一般情況下，蛋白質(zhì)含量過高會導(dǎo)致煙葉品質(zhì)降低，特別是部分煙區(qū)煙葉苦味顯著升高，從而導(dǎo)致煙葉評吸質(zhì)量顯著降低[13]。在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥施用量的增加，烤煙煙葉內(nèi)蛋白質(zhì)含量會表現(xiàn)出升高的變化趨勢。而在生育期后期蛋白質(zhì)分解為氨基酸，而氨基酸含量高低直接影響煙葉品質(zhì)，所以，蛋白質(zhì)在成熟期向氨基酸的轉(zhuǎn)化率成為限制煙葉品質(zhì)的重要因素，一般在烤煙生育后期氮肥不足的情況下有利于蛋白質(zhì)向氨基酸的轉(zhuǎn)化[14]。利用15N示蹤技術(shù)研究結(jié)果證明，增加氮肥的施用量，烤煙蛋白質(zhì)在團棵期顯著升高，但是隨著土壤內(nèi)可利用氮元素數(shù)量的降低，煙葉內(nèi)蛋白質(zhì)含量又表現(xiàn)出降低的變化趨勢，但是煙葉內(nèi)蛋白質(zhì)的合成所需要的氮營養(yǎng)均來自于人為施用的氮肥，由此也有力地證明了施用氮肥對促進煙葉內(nèi)蛋白質(zhì)含量增加的效果顯著。隨著煙葉調(diào)制技術(shù)的進步，人為調(diào)節(jié)煙葉內(nèi)蛋白質(zhì)含量成為可能，特別是誘導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨基酸，從而提高煙葉品質(zhì)，而充足的蛋白質(zhì)含量是提高氨基酸含量的基礎(chǔ)，所以，增加氮肥施用量，促進蛋白質(zhì)的合成和積累也可以間接地提高煙葉品質(zhì)[15]。

5 氮對煙葉內(nèi)氨基酸含量的影響

氨基酸含量高低是影響煙葉品質(zhì)高低的重要因素之一，通常情況下，煙葉內(nèi)氨基酸包括蛋白質(zhì)分解的氨基酸和游離氨基酸兩大類，其中，蛋白質(zhì)分解的氨基酸可以繼續(xù)參與煙葉蛋白質(zhì)的合成，也可以與煙葉內(nèi)的各種糖類物質(zhì)相互結(jié)合形成香氣揮發(fā)類物質(zhì)，也有部分氨基酸可以參與煙葉內(nèi)煙堿的合成過程。從氮肥對烤煙葉片內(nèi)氨基酸的影響來看，不同形態(tài)的氮元素對氨基酸含量的影響存在一定差異[16]。從生產(chǎn)實踐來看，施用有機氮肥一定程度上可以促進煙葉內(nèi)游離氨基酸含量的升高，進而顯著改善煙葉品質(zhì)，特別是煙葉評吸中香氣量增加效果極其顯著，但是有機氮肥對促進煙葉內(nèi)游離脯氨酸含量增加效果不顯著，這與無機氮肥效果相反?？緹熢耘嘀?，當?shù)?yīng)量不足時，相同部位的煙葉內(nèi)氨基酸含量變化與葉片質(zhì)量之間呈現(xiàn)出負相關(guān)性，成熟期上部葉內(nèi)的氨基酸含量降低至最低值，但是經(jīng)過一系列加工后略有升高，與施用氮肥處理相比差異顯著，說明烤煙栽培中缺乏氮肥會導(dǎo)致葉片內(nèi)氨基酸含量顯著降低。人工施用氮肥一定程度上可以促進煙葉內(nèi)氨基酸含量的增加，史宏志等[17]的相關(guān)研究證明，煙葉內(nèi)氨基酸含量與氮肥施用量之間呈現(xiàn)出正相關(guān)性，這種相關(guān)性與氮肥形態(tài)無關(guān)，氨基酸含量的升高提高了煙葉的香氣量，但是也提高了煙葉的刺激性，所以，如何使煙葉內(nèi)不同氨基酸含量相互協(xié)調(diào)成為了烤煙栽培中科學(xué)合理施用氮肥的重要研究方向。

6 氮對烤煙煙堿含量的影響

煙堿含量高低是評價烤煙煙葉品質(zhì)的重要指標，也是決定煙葉商品價值的重要內(nèi)含物，所以，研究氮肥對烤煙煙葉內(nèi)煙堿含量的影響規(guī)律，以此通過人為施用氮肥的方式提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要實踐意義。從生產(chǎn)實踐來看，氮肥施用量的高低對烤煙煙堿含量高低具有決定性作用，并且不同施用時期也會影響到煙堿含量，而且氮肥形態(tài)不同也會影響到煙堿的合成。前人研究表明，在不施用氮肥情況下，烤煙生育前期煙堿積累量與施氮肥處理之間差異不顯著，但是生育后期土壤供應(yīng)氮肥量直接影響著煙堿含量的高低，證明土壤供氮能力對促進烤煙煙堿積累效果優(yōu)于人工施用氮肥；烤煙在生長季節(jié)追肥后，通常會促進營養(yǎng)生長的增加，而此時一定程度上也會促進煙堿的合成，煙葉內(nèi)煙堿相對含量會顯著升高，同時生育后期烤煙吸收的氮營養(yǎng)會更多地參與煙堿的合成，并且追肥中施用硝態(tài)氮更加有利于烤煙煙堿積累量的增加，效果優(yōu)于施用銨態(tài)氮[18]。從不同部位葉片內(nèi)煙堿含量變化情況來看，上部葉煙堿含量高低與施用的有機態(tài)氮量直接相關(guān)，中部葉和下部葉煙堿含量高低與無機氮肥的施用量呈正相關(guān)。綜上所述，為提高煙葉中煙堿含量，合理配施不同形態(tài)的氮肥是有效的措施之一。

7 結(jié) 論

從氮對烤煙影響的研究來看，不同氮施用量以及氮形態(tài)均會對烤煙生長以及生理活性物質(zhì)活性產(chǎn)生影響。綜合前人的研究結(jié)果可以看出，施用氮肥可以顯著提高烤煙硝酸還原酶活性和GS活性，并且可以提高煙葉內(nèi)的葉綠素和類胡蘿卜素含量；成熟期可延緩紫黃質(zhì)的降解速率，提高煙葉品質(zhì)。從氨基酸和蛋白質(zhì)含量變化上來看，施用氮肥與其含量增加呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系，煙堿受氮肥施用量高低影響較大，在一定的氮肥施用量范圍內(nèi)，增加氮肥施用量可以提高煙葉中的煙堿含量。

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