施氮量與株距互作對烤煙生長及產質量的影響

張海偉，何寬信，劉潤生，苑舉民，王玉勝，王念磊，焦紹赫，張 嵚

(1.江西省煙草科學研究所,江西 南昌 330025；2.江西省贛州市煙草公司瑞金分公司,江西 瑞金 342500；3.廣東中煙工業(yè)有限責任公司,廣東 廣州 510385；4.江西農業(yè)大學 江西省鄱陽湖流域農業(yè)資源與生態(tài)重點實驗室,江西 南昌 330045)

施氮量和種植密度是烤煙諸多栽培因子中影響產質量的重要因素[1-2]。研究表明，適量的氮肥能使煙葉內的碳氮代謝達到平衡和協(xié)調[3]，改善煙葉的香氣和吃味等感官質量。種植密度對煙株養(yǎng)分吸收量和烤煙群體的光合效能起關鍵作用[4]，對單株煙葉的養(yǎng)分積累和中下部煙葉的光合效率起到重要調節(jié)作用。植煙密度和施氮量對烤煙的化學成分、光合特性、產量及產值等均有顯著影響[5-7]。通過優(yōu)化施氮量與種植密度，可以有效解決煙株營養(yǎng)平衡和群體發(fā)育的矛盾，實現(xiàn)適產優(yōu)質的目標[8-9]。近年來，國內一些卷煙工業(yè)企業(yè)提出培育“中棵煙”的要求，其目的是通過優(yōu)化肥料供應和植煙密度，構建合理的煙株株型，實現(xiàn)田間群體和個體發(fā)育的協(xié)調。

與國內其他濃香型煙葉產區(qū)相比，江西煙區(qū)具有前期多雨寡照、后期高溫的氣候特點，特殊的生態(tài)條件造成下部煙葉光合積累少、身份薄、香氣量不足等問題，而上部葉則存在組織結構緊密、成熟度不夠等問題，主要原因就是各部位煙葉養(yǎng)分供應不協(xié)調、葉片發(fā)育不合理，導致碳氮代謝不平衡和香氣物質不足。目前國內對植煙密度和施肥互作的影響大多側重于對烤后煙葉品質的影響，而對煙葉生長發(fā)育過程中的含氮化合物及香氣前體物質動態(tài)變化的研究相對較少，且由于不同產區(qū)土壤和氣候條件的差異，有關施氮量和種植密度的研究結論并不具有普遍適用性。本試驗旨在通過研究施氮量和株距互作對江西生態(tài)條件下烤煙不同生育階段煙葉生長、物質轉化及烤后煙葉質量的影響，分析不同措施下烤煙群體結構和物質代謝的變化特點，探索江西煙區(qū)適宜的施氮量和株距組合模式，為建立優(yōu)質烤煙栽培技術體系提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試條件

試驗在江西瑞金煙葉科技示范園進行。供試烤煙品種為云煙87。試驗田前茬為水稻，土壤肥力中等、均勻，土壤質地為砂質，基本理化性質為pH 5.6，有機質20.3 g/kg，堿解氮94.3 mg/kg，速效磷21.2 mg/kg，速效鉀95.7 mg/kg，氯離子0.15 mg/kg，陽離子交換量21.3 cmol/kg。

1.2 試驗設計

試驗采用施氮量和株距的雙因素隨機區(qū)組設計(表1)，施氮量設127.5 kg/hm2和142.5 kg/hm22個水平，株距設0.45,0.50,0.55 m 3個水平。組合后共6個處理，每個處理3次重復，小區(qū)面積約50 m2。

表1 試驗設計

1.3 試驗方法

各處理菜籽餅有機肥用量均為750 kg/hm2，氮肥來源為硝酸鉀和煙草專用復合肥(N-P2O5-K2O = 10-8-20)，磷肥主要是鈣鎂磷肥(P2O512%)，鉀肥主要是硝酸鉀、復合肥和硫酸鉀(3種鉀肥的K2O 含量分別為44.5%、20%和50%)，所有處理施磷量(P2O5)均為127.5 kg/hm2，施鉀量(K2O)均為382.5 kg/hm2，氮肥基追肥比例為50%∶50%，硝酸鉀和硫酸鉀不做基肥施用。施肥均勻一致，施用時稱量到小區(qū)。所有基肥均于移栽前15 d在煙壟中線開溝條施，溝深約20 cm。2015年3月8日進行膜上移栽。追肥中的煙草專用肥于移栽后20 d穴施于煙株根系兩側，硝酸鉀、硫酸鉀在移栽后7,14,21,28 d分4次兌水混勻澆施(每次用量逐漸增大)。煙苗7葉1心時進行膜上移栽，以小區(qū)為單位30%～50%煙株中心花開放時一次性平頂，打頂時打除長度短于15 cm的所有葉片。同項技術操作在同一天內完成，其它管理措施按照江西省優(yōu)質煙生產技術規(guī)范執(zhí)行。

1.4 測定項目

各處理分別于烤煙移栽后65 d(現(xiàn)蕾期)、75 d(初烤期)和95 d(中部葉成熟期)取自下向上第10葉位(中部葉)，于移栽后75，95，110 d(上部葉成熟期)取第16葉位(上部葉)用于計算葉面積，殺青烘干后測定葉片質體色素和含氮化合物(煙堿和蛋白質)含量。以小區(qū)為單位單獨采收烘烤、分級計產，統(tǒng)計經濟性狀。各處理取C3F和B2F等級煙葉1 kg，分析內在化學成分，并進行感官質量評吸。

1.5 測定方法

葉面積計算方法為葉長×葉寬×0.634 5[8]。采取連續(xù)流動分析儀測定煙葉中總氮、煙堿、還原糖、總糖、鉀、淀粉含量[10]，質體色素測定參照鄒琦的方法進行[11]，煙葉蛋白質含量采用間接法測定[12]。感官質量評價由廣東中煙技術中心專業(yè)技術人員參照《YC/T138—1998煙草及煙草制品感官評吸方法》[13]進行。統(tǒng)計分數時，勁頭和濃度得分只反映煙葉的風格，不計入總分計算。評吸總分由香氣質、香氣量、雜氣、刺激性和余味5項指標得分乘以各自權重，然后求和得出。香氣質、香氣量、雜氣、刺激性和余味的權重分別為20%、35%、20%、10%和15%。

1.6 統(tǒng)計方法

采用SPASS19.0對試驗數據進行處理和統(tǒng)計分析，多重比較采用Duncan法，英文小寫字母a、b、c等表示5%差異顯著性水平P≤0.05。采用Excel制作圖表。

2 結果與分析

2.1 施氮量與株距對煙葉葉面積的影響

由圖1可知，成熟期施氮量對第16葉位葉面積的影響較第10葉位更大。施氮量相同時，隨株距增大，第10葉位和第16葉位葉面積均呈增大趨勢。株距相同時，施氮量越高葉面積越大。與移栽后75 d相比，移栽后95 d時各處理第10葉位的葉面積變化較小。由表2可知，移栽后65～110 d期間，施氮量、株距及其兩者互作對第10葉位葉面積的影響均不顯著，施氮量對第16葉位葉面積影響顯著，而株距及其與施氮量互作對第16葉位葉面積影響均不顯著。

表2 不同處理烤煙葉面積的方差分析

*表示在0.05水平上方差顯著

* showed significant variance at the 0.05 level

2.2 施氮量與株距對煙葉干質量的影響

由圖2可知，第10葉位干質量隨烤煙移栽時間延長略有增加，第16葉位干質量不斷增大。相同施氮量條件下，第10葉位和第16葉位干質量均隨株距增大有增加趨勢，但第10葉位采收前單葉質量差異變小。相同株距時，施氮量越大，第10葉位和第16葉位的干質量越大。

圖1 施氮量與株距對烤煙葉面積的影響Fig.1 Leaf area under different treatments

圖2 施氮量與株距對烤煙不同葉位煙葉干質量的影響Fig.2 Effects of nitrogen application rate and planting spacing on dry weight

2.3 施氮量與株距對煙葉質體色素含量的影響

由表3可知，隨株距和施氮量增加，移栽后65 d時(現(xiàn)蕾期)第10葉位的葉綠素a、葉綠素b、β-胡蘿卜素及其總量均呈增加趨勢。移栽后95 d時(采收前)第10葉位的葉綠素a、葉黃素、葉綠素b、β-胡蘿卜素及其總量均呈增加趨勢。施氮量為127.5 kg/hm2時，葉綠素a、葉黃素、葉綠素b、β-胡蘿卜素及其總量的降解率隨株距增大而降低。施氮量為142.5 kg/hm2時，葉綠素a、葉黃素、葉綠素b、β-胡蘿卜素及其總量的降解率隨株距增大而升高。由表4可知，隨株距和施氮量增加，移栽后75 d和110 d時第16葉位的葉綠素a、葉黃素、葉綠素b、β-胡蘿卜素及其總量的變化趨勢與第10葉位基本一致。

表3 不同處理對移栽后不同時間第10葉位煙葉質體色素含量

降解率=移栽后95 d與65 d的煙葉質體色素含量差/移栽后65 d質體色素含量×100%

Degradation rate=Difference between the content of plastid pigment in 95 d and 65d after transplanting/Content of plastid pigment in 65 d after transplanting×100%

表4 施氮量與株距對移栽后不同時間第16葉位煙葉質體色素含量的影響

降解率=移栽后110 d與75 d的煙葉質體色素含量差/移栽后75 d質體色素含量×100%

Degradation rate=Difference between the content of plastid pigment in 110 d and 75 d after transplanting/Content of plastid pigment in 75 d after transplanting×100%

2.4 施氮量與株距對煙葉含氮化合物的影響

不同部位煙葉煙堿含量隨生育進程呈增加趨勢。煙堿含量隨株距和施氮量增加而增大。蛋白質含量隨生育進程呈減小趨勢。隨著打頂后時間延長，施氮量和株距對蛋白質的影響變大，施氮量越大，蛋白質含量越高，株距越大，蛋白質含量也呈增加趨勢(圖3)。

圖3 不同處理對烤煙不同葉位煙葉含氮化合物的影響Fig.3 Effects of different treatments on content of nitrogen-containing compound

2.5 施氮量與株距對烤后煙葉經濟性狀的影響

相同施氮量水平下株距對烤煙產量無顯著影響，但對產值影響顯著。施氮量越高，烤后煙葉產量越高，均價、上中等煙比例和上中等煙比例越低。N127.5-0.50處理均價和上中等煙比例最高，N142.5-0.50處理產值、均價、上等煙比例和上中等煙比例均為最低。綜合來看，N127.5-0.50、N127.5-0.55、N142.5-0.45處理產值相對較高。施氮量對產量、均價和上等煙比例的影響顯著，株距對產值的影響顯著。施氮量和株距互作對煙葉經濟性狀的影響均不顯著(表5)。

表5 施氮量與株距對烤后煙葉經濟性狀的影響

*表示在0.05水平上差異顯著

2.6 施氮量與株距對烤后煙葉化學成分的影響

由表6可知，隨施氮量增加，C3F和B2F煙葉的煙堿、總氮含量整體呈增大趨勢。各處理總糖、還原糖和淀粉含量規(guī)律不明顯。隨株距增大，C3F煙葉和B2F煙葉的總糖、還原糖和糖堿比呈減小趨勢，煙堿和總氮含量呈增大趨勢。綜合來看，N127.5-0.55、N142.5-0.45和N142.5-0.50處理的C3F煙葉化學成分較協(xié)調，N127.5-0.45、N127.5-0.55和N142.5-0.45處理的B2F煙葉化學成分較協(xié)調。

表6 施氮量與株距對烤后煙葉化學成分的影響

2.7 施氮量與株距對烤后煙葉評吸質量的影響

由表7可知，施氮量為127.5 kg/hm2時，C3F等級煙葉香氣質、香氣量、余味及評吸總分隨株距增大而升高。施氮量為142.5 kg/hm2時，香氣量得分隨株距增大而升高，雜氣、刺激性、余味和評吸總分有減小趨勢。施氮量為142.5 kg/hm2時煙葉的勁頭和煙氣濃度普遍高于施氮量為127.5 kg/hm2處理。N127.5-0.55和N142.5-0.45處理C3F等級煙葉評吸質量最佳。

表7 施氮量與株距對烤后煙葉(C3F)評吸質量的影響

3 討論與結論

田間群體結構直接影響煙株養(yǎng)分吸收利用和光合效能[14]，合理的施氮量和種植密度組合對促進煙葉物質積累和生長發(fā)育具有重要作用。本研究表明，當施氮量和株距中任一指標固定時，隨另一指標增大，第10葉位和第16葉位葉面積和干質量均呈增大趨勢。表明在一定范圍內，施氮量越多、種植密度越小，單株養(yǎng)分吸收量和物質積累越多，導致葉片身份變厚，葉片干質量變大。這與王瑞[15]、汪耀富等[16]的研究結果是一致的。研究還發(fā)現(xiàn)，施氮量對中部和上部煙葉面積的影響顯著，而株距及兩者互作對葉面積的影響不顯著，表明施氮量對葉片發(fā)育的影響更大。優(yōu)質煙葉要求物理指標、化學成分和評吸質量之間有較好的協(xié)調性，而身份過厚往往伴隨著煙堿含量高，雜氣多、刺激性大等缺點。因此，根據煙區(qū)生態(tài)條件和工業(yè)企業(yè)對煙葉質量的需求，確定合理的施氮量和株距，是提高煙葉生產水平的重要保障。

煙葉中含碳化合物和含氮化合物的積累和分配是煙株碳氮代謝狀況的體現(xiàn)。本研究表明，中部葉和上部葉采收前煙堿和蛋白質含量均隨株距和施氮量增加而增大，這與張建等[17]、盧素萍等[18]的研究結果基本一致，表明提高施氮量和株距能夠促進煙株氮代謝。質體色素作為煙葉中很多香氣物質前體物，其合成和降解量是影響煙葉香氣量的重要因素。本試驗中，中部和上部煙葉的葉綠素a、葉黃素、葉綠素b、β-胡蘿卜素及其總量均隨施氮量和株距增大呈增加趨勢，表明增大施氮量和株距，促進了煙葉內質體色素合成，這與王新發(fā)等[19]的研究結果一致。研究還發(fā)現(xiàn)，不同施氮量和株距組合下，中部和上部煙葉中質體色素的降解規(guī)律有較大差異。施氮量中等(127.5 kg/hm2)時，質體色素降解率隨株距增大而減小，施氮量較高(142.5 kg/hm2)時，質體色素降解率隨株距增大而增大。這可能與不同施氮量和株距組合造成煙株體內碳氮代謝差異有關[20]。只有施氮量與株距組合達到最優(yōu)、煙株碳氮代謝協(xié)調時，才能促進煙葉質體色素的大量合成和有效降解，形成較多的香氣物質[21-22]，保證烤后煙葉較高的香氣量。

夏玉珍等[23]認為，種植密度和施肥量顯著影響煙葉質量與產量，其中種植密度對產量影響較大，施肥量對化學成分影響較大。鄧小華等[24]認為，種植密度對烤煙上等煙比例和均價具有顯著的影響效應，種植密度、施氮量、種植密度和施氮量互作對烤煙產量、產值具有顯著的影響效應。本試驗中，施氮量顯著影響煙葉產量、均價、上等煙比例，株距顯著影響產值，但兩者互作對經濟性狀影響均不顯著。這與上述文獻結果略有差異，可能與試驗設置的施氮量水平有關。施氮量雖然是決定煙葉產量、均價和上等煙比例的主要因素，但對三者的影響效應是不同的，施氮量過高能提高產量，但上等煙比例和均價降低。

不同煙區(qū)針對施氮量和種植密度的研究表明，不同的施氮量應對應不同的株距，才能協(xié)調煙葉中的物質代謝，提升煙葉質量[25-27]。江西地處東南煙區(qū)，煙季氣候多雨寡照，肥料易流失的觀念導致煙農習慣多施氮肥。但從對照N142.5-0.50處理中部煙葉評吸質量看，刺激性和勁頭偏大，一定程度上影響了口感，表明單株烤煙需要的氮素仍然偏多。而N127.5-0.55和N142.5-0.45 2個處理的煙葉香氣質和余味相對較好，表明適當降低施氮量或增加植煙密度對提升煙葉整體評吸質量起到了較好的作用。

中部葉和上部葉面積、干質量、質體色素及含氮化合物含量隨株距和施氮量增大而增大。施氮量顯著影響煙葉產量、均價、上等煙比例，株距顯著影響產值。施氮量與株距互作對葉面積和經濟性狀影響均不顯著。施氮量127.5 kg/hm2、株距0.55 m和施氮量142.5 kg/hm2、株距0.45 m 2種種植模式下，烤后煙葉的產值、評吸質量較好，內在化學成分較協(xié)調，推薦在贛南煙區(qū)進行推廣。