干旱狀態(tài)下不同復(fù)水時(shí)間對(duì)烤煙上部葉理化性狀的影響

徐賽 張麗 侯欣 于濤 李建東 趙環(huán)宇 陳振國(guó)

摘要：為提高上部煙葉可用性，以烤煙品種NC102 為材料，采用盆栽試驗(yàn)方式，設(shè)置土壤相對(duì)含水量40%～50%干旱狀態(tài)下的不同復(fù)水時(shí)間處理，測(cè)定其上部葉的葉面積、葉片組織結(jié)構(gòu)、光合特性、保護(hù)性酶活性及烤后煙葉的化學(xué)成分，探究干旱脅迫下不同復(fù)水時(shí)間對(duì)烤煙上部葉理化性狀的影響。結(jié)果表明：移栽成活后煙株在土壤相對(duì)含水量40%～50%干旱脅迫下實(shí)施復(fù)水的有效調(diào)控時(shí)間臨界點(diǎn)為移栽后40天;有效調(diào)控時(shí)間內(nèi)復(fù)水時(shí)間越早，復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)越顯著，表現(xiàn)為：上三葉位葉面積、光合速率顯著提高，葉厚、柵欄海綿組織比顯著降低，糖類(lèi)、鉀、施木克值、糖堿比顯著提高，化學(xué)成分趨于協(xié)調(diào)。

關(guān)鍵詞：烤煙;上部葉;干旱;復(fù)水;可用性

中圖分類(lèi)號(hào)：S572.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2019）04-0039-05

Abstract In order to improve the availability of upper tobacco leaves， the pot experiment with flue-cured tobacco variety NC102 as material was conducted in the drought condition of 40%～50% relative soil water content with different rehydration time. Then the upper leaf area， leaf tissue structure， photosynthetic characteristics， the protective enzymes activity and the chemical constituents of roasted tobacco leaves were determined to investigate the effects of different rehydration time on the physical and chemical properties of the upper leaves of flue-cured tobacco under drought stress. The results showed that the effective regulated critical point of rehydration? implemented under the drought stress with 40%～50% relative soil water content for live tobacco plants was 40 days after transplanting. The earlier the rehydration time was in the effective regulate time， the more the rehydration compensation effect significantly was， and the performance was as follows： the leaf area and photosynthetic rate of the upper three leaves increased significantly， and the leaf thickness and the ratio of palisade tissue to sponge tissue decreased significantly， and the sugar and potassium contents， the gram value， the ratio of sugar to alkali increased significantly， and the chemical composition tended to be coordinated.

Keywords Flue-cured tobacco; Upper leaves; Drought; Rehydration; Availability

上部煙葉通常葉片小、葉片厚、結(jié)構(gòu)緊密、內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致其工業(yè)可用性和在我國(guó)一二類(lèi)卷煙品牌配方中的使用比例均偏低，制約了一二類(lèi)卷煙的發(fā)展[1，2]，因此提高烤煙上部葉的可用性備受行業(yè)和學(xué)者的重視。近幾年煙草行業(yè)主要在田間栽培措施[3-5]、化控技術(shù)[6，7]、采收方式[8]、成熟度[9，10]、烘烤調(diào)制[11]方面對(duì)提高上部煙葉可用性進(jìn)行過(guò)一些研究，而對(duì)于煙田水分含量影響上部葉理化性狀及可用性方面的研究較少，尤其是煙株在大田前中期干旱脅迫狀態(tài)下不同復(fù)水時(shí)間對(duì)烤煙上部葉理化性狀影響的量化參數(shù)研究更是鮮有報(bào)道。

據(jù)研究報(bào)道，煙草伸根期、旺長(zhǎng)期和成熟期的適宜土壤水分指標(biāo)分別為61.9%、81.6%和77.3%，干旱指標(biāo)分別為50.1%、69.0%和58.6%[12-14]。土壤水分不足會(huì)影響煙株正常發(fā)育，對(duì)莖葉生長(zhǎng)的影響大于根系，旺長(zhǎng)期土壤水分不足會(huì)影響煙株的農(nóng)藝性狀和光合生理特性[15]，氣孔導(dǎo)度下降，氣孔阻力與葉肉阻力增大[16]。張永剛等[17]研究表明，在干旱逆境條件下，雙子葉植物黃芩啟動(dòng)SOD、POD保護(hù)酶自身防御機(jī)制，以減少活性氧對(duì)細(xì)胞的傷害;復(fù)水后干旱脅迫解除，活性氧清除系統(tǒng)表現(xiàn)為防御和恢復(fù)機(jī)制;適當(dāng)干旱以及干旱后復(fù)水有利于黃芩中黃芩苷的積累，干旱脅迫過(guò)強(qiáng)不利于黃芩苷的積累。郝衛(wèi)平[18]研究指出，干旱脅迫復(fù)水時(shí)期對(duì)補(bǔ)償效應(yīng)的影響是玉米水分利用效率提高的重要機(jī)制，揭示出干旱脅迫時(shí)期和脅迫程度是決定干旱脅迫復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)的關(guān)鍵，如短期脅迫后復(fù)水對(duì)玉米可產(chǎn)生一定程度的（正）補(bǔ)償效應(yīng)，長(zhǎng)期干旱脅迫后復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)不足，最終導(dǎo)致產(chǎn)量和水分利用效率明顯降低。陳振國(guó)等[19]研究發(fā)現(xiàn)增加土壤水分含量或施肥量均可促進(jìn)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量和產(chǎn)值，高水高肥處理的水肥互作效應(yīng)明顯。

本試驗(yàn)著重探究烤煙前中期干旱脅迫下不同復(fù)水時(shí)間對(duì)烤煙上部葉生長(zhǎng)發(fā)育的補(bǔ)償效應(yīng)，以期為移栽后煙株干旱脅迫下把握有效灌溉時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)而提高上部煙葉可用性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2017年5—10月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)南校區(qū)試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試煙草品種為NC102。供試土壤為砂壤土，容重1.35 g/cm3，有機(jī)質(zhì)22 g/kg，堿解氮42 mg/kg，速效磷72.9 mg/kg，速效鉀232.3 mg/kg，pH值6.47。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以當(dāng)?shù)責(zé)熖镏笇?dǎo)性土壤水分指標(biāo)為對(duì)照（CK），設(shè)置土壤相對(duì)含水量40%～50%水平下不同復(fù)水時(shí)間處理，詳見(jiàn)表1。

采用盆栽試驗(yàn)，在防雨棚下進(jìn)行。5月10日，取8葉齡幼苗移栽至內(nèi)徑36 cm、高45 cm的瓷盆中。每盆裝土25 kg，每盆施1∶1.5∶2.5的氮磷鉀煙草專(zhuān)用復(fù)合肥125 g，其中基肥70%，追肥30%。按照行株距110 cm×50 cm擺放瓷盆。移栽成活后按照表1各處理所述要求實(shí)施土壤水分干旱處理，即T1～T5和CK。用土壤墑情速測(cè)儀每天8時(shí)測(cè)定土壤含水量，根據(jù)補(bǔ)水公式計(jì)算補(bǔ)水量，進(jìn)行水分調(diào)控?，F(xiàn)蕾期打頂后，各處理煙株從上而下第三葉位作為上部葉測(cè)定葉片，腰葉選其最大葉片作為測(cè)定葉片，掛牌標(biāo)記。每個(gè)處理20次重復(fù)（即20盆）。其它管理措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)方案執(zhí)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水量 試驗(yàn)開(kāi)始前，用土壤墑情速測(cè)儀（TDR）與烘干法測(cè)定土壤含水量，將兩者測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)其誤差在2%以內(nèi)，符合試驗(yàn)允許誤差范圍，所以采用TDR測(cè)定土壤相對(duì)含水量[20-24]。

1.3.2 水分調(diào)控 參考土壤儲(chǔ)水量及灌水（或排水）定額[25]進(jìn)行。公式為：

Mw=104×h×ρ（A-B）。

式中，Mw代表灌水量（t/hm2），h代表土層厚度（m），ρ代表土壤容重（g/cm3），A代表土壤目標(biāo)含水量（%），B代表土壤實(shí)際含水量（%）。

1.3.3 植株農(nóng)藝性狀調(diào)查 于成熟采收期按《煙草農(nóng)藝性狀測(cè)量方法》（YC/T 142—2010 ）測(cè)定株高、莖圍、葉長(zhǎng)與葉寬。葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.6345。

1.3.4 組織結(jié)構(gòu)觀察 用石蠟切片法[26]。

1.3.5 光合作用指標(biāo) 打頂后第7天，用美國(guó)產(chǎn)光合作用測(cè)定儀Li-6400測(cè)定[27]。

1.3.6 化學(xué)成分含量 可溶性總糖測(cè)定采用蒽酮法[28]，總氮測(cè)定采用凱式半微量定氮法[29]，鉀測(cè)定采用原子吸收分光光度法[30]，煙堿測(cè)定采用色譜法[31]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法在0.05水平上進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)水時(shí)間對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

從表2知，團(tuán)棵期烤煙的株高、莖圍、最大葉葉面積，對(duì)照（CK）顯著高于干旱處理;現(xiàn)蕾期、采收期，株高、莖圍、最大葉葉面積CK>T1、T2>T3>T4>T5，說(shuō)明干旱30天后復(fù)水對(duì)烤煙株高、莖圍、腰葉的補(bǔ)償效應(yīng)不能解除前期干旱脅迫造成的危害，復(fù)水時(shí)間越早，降低干旱逆境脅迫的效果越顯著。

干旱處理復(fù)水后，現(xiàn)蕾期上三葉位葉面積，CK>T1>T2>T3>T4>T5;采收期上三葉位葉面積，T1>CK>T2>T3>T4>T5。這說(shuō)明干旱30天復(fù)水對(duì)上部煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育可產(chǎn)生正補(bǔ)償效應(yīng)，上部煙葉面積顯著高于CK;干旱40天復(fù)水可使上部煙葉面積恢復(fù)至對(duì)照水平;干旱50天復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)不足，上部煙葉面積顯著低于CK。因此，干旱40天內(nèi)復(fù)水屬于有效水分調(diào)控時(shí)間，且可在不降低腰葉葉面積的基礎(chǔ)上提高上部煙葉開(kāi)片程度。

2.2 不同復(fù)水時(shí)間對(duì)上部鮮葉組織結(jié)構(gòu)的影響

由表3可知，隨著干旱脅迫加?。◤?fù)水延遲），葉厚，T1處理顯著低于CK，其它處理呈增加趨勢(shì)，且T3、T4、T5處理顯著變厚;海綿組織，T1處理顯著高于CK，其它處理均變薄，且T4、T5處理顯著變薄;柵欄海綿比， T1與T2處理低于CK，其它處理均增大;葉質(zhì)重則呈先增加后降低趨勢(shì)。

2.4 不同復(fù)水時(shí)間對(duì)上部葉SOD、NR活性和Pro含量的影響

由表5可知，團(tuán)棵期，細(xì)胞膜系統(tǒng)保護(hù)酶超氧化物歧化酶（SOD）、硝酸還原酶（NR）活性，對(duì)照與干旱處理有顯著差異，以CK最高，游離脯氨酸（Pro）以CK最低，T5處理最高。采收期，除T5外其它處理的SOD活性、Pro含量與對(duì)照差異不顯著，說(shuō)明SOD、Pro對(duì)水分狀況響應(yīng)敏感，受干旱程度影響顯著。

2.5 不同復(fù)水時(shí)間對(duì)上部葉化學(xué)成分的影響

烘烤后分別取各處理上三位葉有代表性的5個(gè)葉片進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表6。可以看出，土壤水分對(duì)煙葉中化學(xué)成分有顯著影響。隨著復(fù)水時(shí)間的提前，總糖、鉀、糖堿比和施木克值升高，總氮、蛋白質(zhì)、煙堿降低。干旱 40 天內(nèi)進(jìn)行水分調(diào)控，相比對(duì)照，總糖、鉀、糖堿比和施木克值顯著升高，總氮、蛋白質(zhì)、煙堿顯著降低，說(shuō)明干旱 40 天內(nèi)進(jìn)行水分調(diào)控使上部煙葉中化學(xué)成分趨于協(xié)調(diào)，煙葉品質(zhì)得到提升。

3 討論

前人研究發(fā)現(xiàn)：養(yǎng)分元素釋放存在水分界限。土壤含水量越高，肥料養(yǎng)分的釋放率越高[32]。本試驗(yàn)中干旱處理由于在團(tuán)棵期土壤實(shí)際持水量及肥料釋放率低于對(duì)照，因此干旱處理的土壤在成熟期留有肥料量要高于對(duì)照，復(fù)水后，肥效開(kāi)始釋放，使得前期干旱處理煙株上部煙葉相比對(duì)照可獲得更多養(yǎng)分滿足葉片生長(zhǎng)發(fā)育。對(duì)超過(guò)土壤有效水分調(diào)控時(shí)間外的干旱處理進(jìn)行復(fù)水，上三位葉葉面積顯著低于對(duì)照，干旱脅迫使葉片細(xì)胞原生質(zhì)大量增殖，限制細(xì)胞縱橫向分裂延伸及體積增大，原生質(zhì)對(duì)煙葉開(kāi)片的限制作用大于肥料對(duì)煙葉開(kāi)片的促進(jìn)作用，最終表現(xiàn)為葉片狹小而葉厚;對(duì)在土壤有效水分調(diào)控時(shí)間內(nèi)的干旱處理進(jìn)行復(fù)水，上三位葉葉面積顯著高于對(duì)照，是因?yàn)閺?fù)水時(shí)間越提前，原生質(zhì)的增殖相對(duì)越少，其成熟期有適足的養(yǎng)分供應(yīng)，水肥互作效應(yīng)對(duì)上部葉開(kāi)片的促進(jìn)就可以表現(xiàn)出來(lái)。