保水劑與氮肥配施對(duì)雪茄煙抗旱性相關(guān)理化性狀的影響

關(guān)鍵詞：雪茄煙；保水劑；氮肥；抗旱性；理化性狀；綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2024）06-0088-08

雪茄是一種獨(dú)特的煙草制品，通過(guò)純煙葉卷制而成，具有獨(dú)特的香氣、濃郁的口感，給吸食者帶來(lái)強(qiáng)烈的滿足感，同時(shí)危害性較小。雪茄煙的生長(zhǎng)受天氣、水肥條件、土壤質(zhì)地以及栽培管理等的影響，適宜種植帶主要集中在降水較豐富的地區(qū)，如海南、四川和湖北等地。隨著雪茄煙產(chǎn)能的快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)對(duì)雪茄煙葉原料的需求日益迫切，一些地區(qū)如云南、貴州和湖南等省份已開(kāi)始引進(jìn)、試種雪茄煙品種。然而，國(guó)內(nèi)雪茄原料產(chǎn)區(qū)仍然相對(duì)較少，難以滿足生產(chǎn)的需求，尤其是中低檔雪茄煙的原料供應(yīng)明顯不足。目前，進(jìn)口雪茄煙葉原料價(jià)格普遍較高且受限制。中國(guó)幅員遼闊，為雪茄煙葉原料的生產(chǎn)提供了豐富的地域基礎(chǔ)。

保水劑是一種吸水能力極強(qiáng)的高分子材料，持水率可達(dá)100%，具有吸水、保水和保肥的功能，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。保水劑依靠其特定的結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)土壤的固水能力，同時(shí)可以固持養(yǎng)分，為作物生長(zhǎng)提供一個(gè)良好的水肥條件，滿足作物的生長(zhǎng)需求。保水劑可提高作物的水分利用率和抗旱性，為土壤微生物提供適宜的生存環(huán)境，增加作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)作物營(yíng)養(yǎng)及能量轉(zhuǎn)化，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。氮素是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，雪茄煙葉屬高氮類型煙草，但施氮不足和過(guò)量都會(huì)對(duì)煙葉生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生較大影響，適量施氮可明顯提高作物產(chǎn)量和水肥利用率。保水劑和氮肥之間存在一定的互作效應(yīng)，保水劑的吸水率會(huì)因加入較低濃度的電解質(zhì)肥料而顯著降低；另一方面，肥料可被吸入保水劑分子網(wǎng)狀交聯(lián)的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)而緩慢釋放，從而提高肥料利用率，也對(duì)土壤養(yǎng)分有明顯的保蓄作用。黃占斌等研究表明，尿素等非電解質(zhì)肥料與保水劑結(jié)合施用，能夠使保水劑的保水和保肥作用都得到充分發(fā)揮。

我國(guó)一些種植雪茄煙的地區(qū)，土壤質(zhì)量相對(duì)較差，養(yǎng)分分解和淋失速度較快。河南省許昌市作為優(yōu)質(zhì)烤煙產(chǎn)區(qū)，具備一定的生產(chǎn)條件，但一定程度上受到降水量不足等因素的影響。本研究以德雪一號(hào)雪茄煙為材料，設(shè)計(jì)盆栽試驗(yàn)，分析不同用量保水劑和氮肥配施對(duì)其不同生長(zhǎng)時(shí)期抗旱性相關(guān)生理生化指標(biāo)的影響，以期為干旱且土壤保水保肥性能較差地區(qū)的優(yōu)質(zhì)雪茄煙葉栽培提供理論依據(jù)和參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試雪茄煙品種德雪一號(hào)由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院提供。供試保水劑TS-PPA為河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院煙草化學(xué)實(shí)驗(yàn)室自制產(chǎn)品。供試塑料盆底部無(wú)孔，高30 cm、內(nèi)徑35 cm，每盆裝土量為20 kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

盆栽試驗(yàn)在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)許昌校區(qū)的人工氣候室進(jìn)行。設(shè)保水劑和氮肥兩個(gè)因素。試驗(yàn)以不添加保水劑和氮肥為對(duì)照組（CK），設(shè)2、4、6g/株三個(gè)保水劑用量，分別標(biāo)記為A1、A2、A3，4.29（N1.5 g）、10.00（N 3.5 g）、15.71（N 5.5g）g/株三個(gè)氮肥用量，分別標(biāo)記為B1、B2、B3，共計(jì)10個(gè)處理，分別為CK、A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A282、A283、A3B1、A382、A383，每個(gè)處理重復(fù)20盆。各處理設(shè)計(jì)詳情見(jiàn)表1。

移栽前將保水劑、肥料和土壤充分混合后裝入無(wú)孔塑料盆中。移栽后每盆澆水5000 mL，每天觀察煙苗的生長(zhǎng)狀況，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行定量澆水，控制煙株長(zhǎng)期處于輕微干旱狀態(tài)（田間最大持水量的50%～60%）。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

分別在移栽后30、45、60、75 d取樣，每次取樣前斷水3d。取樣為當(dāng)天8：00—11：00之間，選取煙株自上往下數(shù)的第5片完全展開(kāi)葉，用打孔器均勻打孔取樣，一部分用錫箔紙包裹，液氮速凍，-80℃冰箱中保存?zhèn)溆?，一部分用于葉綠素含量測(cè)定。根系整株挖出后清洗干凈，用吸水紙吸干表面水分，取根尖部分進(jìn)行根系活力測(cè)定。

1.3.1葉片葉綠素含量 采用乙醇提取比色法測(cè)定葉片葉綠素含量。

1.3.2根系活力 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測(cè)定根系活力。

1.3.3葉片抗逆性酶活和丙二醛含量 葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性均采用北京索萊寶科技有限公司的試劑盒進(jìn)行測(cè)定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定。

1.3.4葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量 脯氨酸含量測(cè)定采用酸性茚三酮法，可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

用SPSS軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，采用Origin軟件繪圖。隸屬函數(shù)分析，用各處理指標(biāo)的隸屬度平均值為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，保水劑與氮肥施用效果正相關(guān)時(shí)采用公式一計(jì)算，負(fù)相關(guān)時(shí)采用公式二計(jì)算。

式中U代表隸屬函數(shù)值，X代表指標(biāo)測(cè)定值，y代表處理，j代表時(shí)期，k代表指標(biāo)。

2結(jié)果與分析

2.1保水劑與氮肥配施對(duì)雪茄煙葉葉綠素含量的影響

如表2所示，與對(duì)照組（CK）相比，保水劑與氮肥配施處理的雪茄煙葉葉綠素含量均增加，且30、45 d時(shí)均表現(xiàn)為差異顯著。葉片葉綠素含量隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈先升高后降低趨勢(shì)，均在移栽后45d時(shí)達(dá)到最高水平。A283處理下各取樣時(shí)期的葉片葉綠素含量均最高，分別比CK增加22.16%、38.39%、36.32%和33.77%。

氮肥用量相同時(shí)，保水劑在A2用量（4g/株）與氮肥混施處理的葉片葉綠素含量均較高。保水劑用量相同時(shí)，隨著氮肥用量增加，雪茄煙葉葉綠素含量整體呈上升趨勢(shì)。

2.2保水劑與氮肥配施對(duì)雪茄煙根系活力的影響

如表3所示，保水劑與氮肥配施對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期煙草根系活力有顯著影響，保水劑和氮肥配施各處理不同時(shí)期雪茄煙的根系活力均高于CK，雪茄煙根系活力隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈先升高后降低趨勢(shì)，均在移栽后60 d時(shí)達(dá)到最高水平。移栽后30 d，A2B1處理雪茄煙根系活力最高，比CK顯著提高52.24%，其他取樣時(shí)期均為A282處理根系活力最高，分別比CK顯著提高45.24%、90.09%、46.94%。

氮肥用量相同時(shí)，隨著保水劑用量增加，雪茄煙根系活力整體呈先升高后下降趨勢(shì)，A2保水劑（4g/株）處理下（移栽后45d取樣除外）根系活力達(dá)到最高峰。保水劑用量相同時(shí)，B3氮肥（15.71g/株）處理（A1保水劑水平下30、45 d取樣除外）的根系活力顯著低于B1（4.29g/株）和B2（10.00g/株）處理。

2.3保水劑與氮肥配施對(duì)雪茄煙葉抗氧化酶活性的影響

如圖1所示，保水劑和氮肥配施下，各取樣時(shí)期雪茄煙葉SOD、POD、CAT活性均高于CK。整個(gè)取樣期內(nèi)，煙葉SOD、POD活性整體呈先升高后降低趨勢(shì)，其中SOD活性在移栽后60 d達(dá)到最高水平，而POD活性在移栽后45 d達(dá)到最高水平；煙葉CAT活性呈先降低后升高趨勢(shì)，移栽后30 d活性最高，移栽后60 d活性最低。

各取樣時(shí)期，A282處理煙葉SOD活性均最高，分別比CK顯著升高23.78%、21.58%、26.86%、22.98%。移栽后60d，A2B1處理煙葉POD活性最高，比CK顯著升高35.77%；其他取樣時(shí)期，A282處理煙葉POD活性最高，分別比CK顯著升高35.77%、54.53%、47.83%。移栽后30、45、60d，A282處理煙葉CAT活性最高，分別比CK顯著升高36.32%、28.63%、54.68%；移栽后75 d，A2B1處理煙葉CAT活性最高，比CK顯著升高34.42%。

2.4保水劑與氮肥配施對(duì)雪茄煙葉MDA含量的影響

如表4所示，保水劑和氮肥配施處理各取樣時(shí)期煙葉MDA含量均低于CK;隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)，葉片MDA含量呈先升高后降低再升高趨勢(shì)，移栽后45d含量最高（A282除外），移栽后60d含量均最低。移栽后30d，A3B1處理煙葉MDA含量最低，比CK顯著降低39.34%。其他取樣時(shí)期，A282處理煙葉MDA含量均最低，分別比CK顯著降低45.40%、46.37%、48.06%。

2.5保水劑與氮肥配施對(duì)雪茄煙葉滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

如圖2所示，與CK相比，保水劑和氮肥配施處理雪茄煙葉的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量均明顯增加。整個(gè)取樣期內(nèi)，煙葉脯氨酸含量隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈先增加后減少再增加趨勢(shì)，45d時(shí)含量整體達(dá)最高水平，60d時(shí)含量最低；煙葉可溶性蛋白含量在30d到45d期間變化不明顯，45d后呈現(xiàn)先減少后增加趨勢(shì)，60d時(shí)含量最低，75d時(shí)含量整體達(dá)最高水平；煙葉可溶性糖含量隨取樣時(shí)間延長(zhǎng)呈先減少后增加趨勢(shì)，60 d時(shí)含量最低，75 d含量最高。

移栽后30、60、75 d，A282處理煙葉脯氨酸含量均最高，分別比CK顯著增加38.52%、64.97%、44.54%；移栽后45d，AIB2處理煙葉脯氨酸含量最高，較CK顯著增加43.52%。A282處理各取樣時(shí)期煙葉的可溶性蛋白含量均最高，分別比CK顯著增加34.47%、23.90%、29.94%、36.40%。移栽后30 d，A2B1處理煙葉可溶性糖含量最高，比CK顯著增加42.23%：移栽后45 d以A382處理為最高，比CK顯著增加24.29%；移栽后60、75 d均以A282處理為最高，分別比CK顯著增加63.88%、81.01%。

2.6雪茄煙抗旱相關(guān)理化指標(biāo)的相關(guān)性分析

如表5所示，雪茄煙葉的理化性狀間存在一定的相關(guān)性。其中，葉綠素含量與根系活力、SOD、POD活性及可溶性糖含量極顯著正相關(guān)，與CAT活性顯著負(fù)相關(guān)。根系活力與SOD、POD、CAT活性及MDA、脯氨酸含量極顯著正相關(guān)，與可溶性蛋白含量顯著負(fù)相關(guān)。SOD活性與POD、CAT活性和MDA含量極顯著正相關(guān)。POD活性與可溶性糖含量顯著正相關(guān)。CAT活性與脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量極顯著正相關(guān)。MDA含量與脯氨酸含量極顯著正相關(guān)，與可溶性蛋白含量顯著正相關(guān)。脯氨酸含量與可溶性蛋白、可溶性糖含量極顯著正相關(guān)?？扇苄缘鞍缀颗c可溶性糖含量極顯著正相關(guān)。

2.7雪茄煙抗旱相關(guān)理化指標(biāo)的主成分分析

9個(gè)理化指標(biāo)的主成分分析結(jié)果見(jiàn)表6，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為85.927%（gt;85%）。因此，可選擇前3個(gè)主成分作為雪茄煙抗旱性綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)。主成分1的特征值為4.177，貢獻(xiàn)率為46.410%，根系活力的載荷值最大，其次為CAT活性。主成分2的特征值為2.131，貢獻(xiàn)率為23.682%，POD活性的載荷值最大，其次為葉綠素含量。主成分3的特征值為1.425，貢獻(xiàn)率為15.835%，可溶性糖含量的載荷值最大，其次MDA含量。因此，本試驗(yàn)選擇根系活力、POD活性和可溶性糖含量作為保水劑與氮肥配施處理對(duì)雪茄煙抗旱性影響的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.8不同處理雪茄煙抗旱性綜合評(píng)價(jià)

如表7所示，對(duì)雪茄煙葉的根系活力、POD活性和可溶性糖含量進(jìn)行隸屬函數(shù)值計(jì)算，并將30、45、60、75d各取樣時(shí)期這三個(gè)指標(biāo)隸屬函數(shù)值的平均數(shù)作為綜合評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。平均隸屬度越大表示該保水劑和氮肥配施處理的效果越好。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，保水劑與氮肥配施處理下雪茄煙抗旱性的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：A281gt;A282gt;A1B1gt;A381gt;A1IB2gt;A382gt;A283gt;A1B3gt;A383gt;CK。

3討論

保水劑因自身特殊的結(jié)構(gòu)可以起到固水保肥的作用，能夠在缺水條件下保持良好的養(yǎng)分條件及水分供給，增加土壤微生物的活性與作用，促進(jìn)雪茄煙的生長(zhǎng)發(fā)育。氮素積累是雪茄煙生長(zhǎng)的關(guān)鍵，土壤氮肥缺乏嚴(yán)重影響雪茄煙的品質(zhì)和產(chǎn)量。適量氮肥施用有助于煙葉生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)增強(qiáng)雪茄煙的抗逆性。本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)分析了保水劑和氮肥配施對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期雪茄煙各項(xiàng)抗旱性生理指標(biāo)的影響差異。

雪茄煙葉葉綠素含量對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育及能量轉(zhuǎn)化過(guò)程起到關(guān)鍵作用，其含量的高低反映出煙株的養(yǎng)分積累能力。本研究表明，保水劑與氮肥配施可提高雪茄煙葉片葉綠素含量，有利于光合作用的高效進(jìn)行。相同氮肥水平下，中量保水劑處理的葉片葉綠素含量最高，顯著高于未施用保水劑的對(duì)照，表明保水劑雖然沒(méi)有直接參與煙葉葉綠素合成，但是可通過(guò)減輕干旱脅迫對(duì)煙葉的損傷，從而保證雪茄煙葉中葉綠素的正常合成，降低葉綠素的降解和脫落：但高量保水劑處理煙葉葉綠素含量較中量有所下降，這與陳芳泉等的研究結(jié)果一致，即過(guò)量施用保水劑會(huì)影響煙葉的正常發(fā)育。相同保水劑用量下，低氮肥用量時(shí)，雪茄煙葉片葉綠素含量在四個(gè)取樣時(shí)間均低于高氮肥用量。移栽45d后，各處理雪茄煙葉葉綠素含量均呈下降趨勢(shì)，高用量氮肥處理煙葉的葉綠素含量仍處于較高水平，表明高用量氮肥配施保水劑可使雪茄煙晚熟和延遲落黃，減緩干旱脅迫導(dǎo)致的葉綠素降解。這與凡聰?shù)仍跁窦t煙上的研究結(jié)果相一致。

雪茄煙根系活力受土壤水分環(huán)境的影響，加入保水劑可以在根系周圍形成蓄水球囊，相當(dāng)于為根系提供了一個(gè)微型水庫(kù)，有利于雪茄煙的抗旱生長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，中量保水劑處理雪茄煙根系活力較高，而低量保水劑處理的效果明顯減弱。相同氮肥用量下，高量（A3）保水劑處理反而會(huì)降低根系活力，這與龐海穎等對(duì)仁用杏苗木根系活力的研究結(jié)果相一致。這可能是因?yàn)楦哂昧勘Ｋ畡?dǎo)致土壤中液相部分增加，氣相部分被迫減少，給作物生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)不利影響。同時(shí)保水劑吸水后附著在根系上，影響雪茄煙根系吸收氧氣的能力，從而限制根系活力。移栽后30d，A1、A3保水劑水平下，隨氮肥用量增加，根系活力呈先增加后降低趨勢(shì)，中量氮肥處理達(dá)到最高點(diǎn)。除30、45d時(shí)A1B3處理，其他時(shí)期各高氮肥用量處理的根系活力均低于低、中氮肥用量，可能因?yàn)榈适┤诉^(guò)多會(huì)導(dǎo)致土壤滲透壓增加，水勢(shì)降低，進(jìn)而減弱根系的吸水能力。這與李明蔚等對(duì)玉米的研究結(jié)果相一致。

SOD、POD和CAT均是抗氧化酶，用于消除細(xì)胞中的自由基，對(duì)其活性的評(píng)價(jià)可以間接反映雪茄煙受逆境脅迫的程度。在受到干旱脅迫時(shí)，SOD、POD和CAT可以清除煙葉中過(guò)多的活性氧，保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)煙葉對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)性。本研究表明，保水劑和氮肥配施處理的雪茄煙葉片SOD、POD和CAT活性較CK均有明顯升高，減少了雪茄煙葉中過(guò)氧化物的生成，降低膜脂過(guò)氧化對(duì)雪茄煙葉的損傷，使雪茄煙葉表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化性，這與張迎輝等對(duì)綠竹的研究結(jié)果相一致。

MDA含量是煙葉體內(nèi)一個(gè)重要的膜質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)。本試驗(yàn)表明，與CK相比，保水劑和氮肥配施處理雪茄煙葉片MDA含量整體顯著降低，減少膜脂過(guò)氧化中間產(chǎn)物的生成，表明保水劑和氮肥配施可在一定程度上減緩雪茄煙葉片的膜脂過(guò)氧化。該結(jié)果與劉遷杰對(duì)番茄的研究結(jié)果一致。

脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖是作物主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。本研究結(jié)果表明，保水劑和氮肥配施可明顯增加雪茄煙葉片中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量，說(shuō)明保水劑和氮肥配施能夠促進(jìn)雪茄煙葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，增強(qiáng)水分調(diào)控能力。這與李柯妮等對(duì)桔梗的研究結(jié)果相一致。本研究的脯氨酸試驗(yàn)結(jié)果與劉辰宇等對(duì)胡楊的研究不同，推測(cè)可能是干旱脅迫程度不同，或是不同作物的滲透調(diào)節(jié)能力有差異導(dǎo)致的。

4結(jié)論

綜上，保水劑4g/株、氮肥4.29g/株配施（A2B1）對(duì)增強(qiáng)雪茄煙抗旱性的整體效果最好，根系活力顯著提高，葉片葉綠素及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量顯著增加，抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性顯著增強(qiáng)，MDA含量明顯降低。本研究結(jié)果可為缺水缺肥地區(qū)優(yōu)質(zhì)雪茄煙種植提供理論依據(jù)和參考。