王李芳,劉國(guó)順,*,張永輝,謝 強(qiáng),羅定棋

(1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院,國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地,煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南鄭州,450002;2四川省煙草公司瀘州市公司煙葉生產(chǎn)技術(shù)推廣應(yīng)用中心,四川瀘州,646000)

水分和養(yǎng)分對(duì)作物生長(zhǎng)的作用不是孤立的,而是相互作用相互影響[1～3]。二者是影響烤煙品質(zhì)和產(chǎn)量的兩大主要因素,只有根據(jù)烤煙需水需肥規(guī)律,合理進(jìn)行水分調(diào)控,以水調(diào)肥,促進(jìn)煙葉養(yǎng)分的吸收,才能獲得優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的煙葉。前人就施氮量對(duì)煙草生長(zhǎng)和產(chǎn)質(zhì)量的影響做過(guò)不少研究[4～7],但對(duì)水氮耦合對(duì)烤煙干物質(zhì)積累及產(chǎn)質(zhì)量影響研究報(bào)道較少。筆者進(jìn)行了不同水氮耦合對(duì)烤煙干物質(zhì)積累及產(chǎn)質(zhì)量影響的研究,以為煙區(qū)提高烤煙水肥利用效率和產(chǎn)量品質(zhì)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于 2009年在四川省瀘州市敘永縣麻城鄉(xiāng)現(xiàn)榜村 (東經(jīng) 105.64°,北緯 27.92°)進(jìn)行。 試驗(yàn)田前茬作物箭舌豌豆,地勢(shì)平坦,排灌方便,供試土壤為黃壤土。土壤肥力中等,pH5.68,有機(jī)質(zhì)含量為 25.4 g/kg,全氮 1.41 g/kg,堿解氮 152 mg/kg,速效磷 17.5 mg/kg,速效鉀157 mg/kg,田間持水量為27.4%。供試烤煙品種為云煙 203。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)(表 1),灌水量為主區(qū),氮肥用量為副區(qū),共12個(gè)處理組合,3次重復(fù)。灌水在各時(shí)期干旱時(shí)進(jìn)行,微噴灌溉,水量由水表控制,主區(qū)四周設(shè)寬2 m的隔離帶以防水分側(cè)滲。肥料施用量以純 N計(jì)算,共設(shè) 4個(gè)處理:N1(不施氮),N2(75 kg/hm2),N3(105 kg/hm2),N4(135 kg/hm2)。磷、鉀用量分別為105 kg/hm2,315 kg/hm2。氮肥為硝銨磷和硝酸鉀,磷肥為硝銨磷和過(guò)磷酸鈣,鉀肥為硫酸鉀和硝酸鉀。其中10%作窩肥移栽時(shí)穴施,70%的氮肥和鉀肥作基肥雙側(cè)條施,剩余 20%作追肥;磷肥全部作基肥施用。4月29日移栽,行距 130 cm,株距 45 cm,單株留葉20～22片。除水肥因素外,試驗(yàn)田其它管理措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙栽培進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)處理Table1 Treatments

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

煙苗移栽后 30 d在每取樣區(qū)選取 60株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的煙株掛牌標(biāo)記,于 30 d后每間隔15 d取 3株沖根,然后在 105℃溫度下殺青,60℃烘干,稱取各器官干重,計(jì)算煙株干物質(zhì)積累量。

所有處理的成熟煙葉按小區(qū)分別采收和烘烤,并統(tǒng)計(jì)烤后煙葉產(chǎn)量,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2635-92)[8]分級(jí),確定上、中、下等煙葉比例。各處理煙葉烘烤后選用C3F煙葉樣品粉碎過(guò)60目篩后進(jìn)行化學(xué)成分分析?？偟?H2O2-濃 H2SO4消化,半微量凱氏定氮法測(cè)定;水溶性總糖和淀粉用蒽酮比色法測(cè)定,還原糖用 DNS比色法測(cè)定;煙堿用紫外分光光度計(jì)法測(cè)定;石油醚提取物的測(cè)定采用常規(guī)方法。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

用 SPSS分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮耦合對(duì)烤煙干物質(zhì)積累的影響

干物質(zhì)積累是反映植株生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)的重要指標(biāo),在各種對(duì)干物質(zhì)積累產(chǎn)生較大影響的因素中,氮素和水分顯得尤其重要。圖1可以看出,灌水量為 0(W1處理)時(shí),干物質(zhì)積累量隨著施氮量的增加而增加,W1N4>W1N3>W1N2>W1N1,W1N4干物質(zhì)積累最多,W1N1最少。從圖2可以看出,灌水量為 300 m3/hm2(W2處理 )時(shí),移栽后60 d前W2N1干物質(zhì)積累比其它 3個(gè)處理少,其它 3個(gè)處理差別不大;60 d后W2N1干物質(zhì)積累也比其它 3個(gè)處理少,W2N3干物質(zhì)積累最多,W2N3>W2N2>W2N4>W2N1。從圖 3可以看出,灌水量為 600 m3/hm2時(shí),30～ 45 d W3N2,W3N3,W3N4處理干物質(zhì)積累情況相同,而W3N1積累量最低;45～75 d時(shí)W3N2,W3N4保持較高的干物質(zhì)積累量,W3N4>W3N3>W3N2>W3N1;45～ 75 d干物質(zhì)量積累情況為:W3N4>W3N3>W3N2>W3N1。從 3個(gè)圖整體來(lái)看,總灌水量為 600 m3/hm2時(shí),各施氮水平的干物質(zhì)積累量隨時(shí)間增加而增加,在第 75 d左右,W3N2積累量變?yōu)樽罡?W3N4變?yōu)榈谌?W3N3繼續(xù)保持第二的水平,而W3N1保持最低的干物質(zhì)積累量。可見(jiàn)灌水量為600 m3/hm2時(shí),施氮量為 75 kg/hm2或 105 kg/hm2較為理想,保持了最高的干物質(zhì)積累量。

圖1 未灌水處理下煙株干物質(zhì)積累量Fig.1 Dry matter accumulation of tobacco plants at the W 1treatment

圖2 灌水 300m3/hm2處理下煙株干物質(zhì)積累量Fig.2 Dry matter accumulation of tobacco plants at the 300m3/hm2treatment

圖3 灌水 600m3/hm2處理下煙株干物質(zhì)積累量Fig.3 Dry matter accumulation of tobacco plants at the600m3/hm2treatment

施氮量為0時(shí),30～ 45 d,各處理干物質(zhì)量積累情況相同,且變化幅度極小;45～ 60 d各處理干物質(zhì)積累量增加量基本一致;60～90 d各處理干物質(zhì)量積累情況是:W2N1>W3N1>W1N1?？傮w而言 ,在 30～ 60 d,各處理干物質(zhì)積累量隨時(shí)間增加而增加,但各處理干物質(zhì)積累量基本相同;在 60 d左右,各處理干物質(zhì)積累量出現(xiàn)較為明顯的差異,其積累情況為:W2N1>W3N1>W1N1。可見(jiàn)在施氮量為 0時(shí),60 d之前對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響較小,但在 60 d左右,灌水量為300 m3/hm2對(duì)烤煙的干物質(zhì)積累量的增加較為有利。施氮量為75 kg/hm2時(shí),30～ 45 d,各處理干物質(zhì)量積累情況相同,且變化幅度較小;45～ 75 d,各處理干物質(zhì)積累量增加量情況為:W2N2>W3N2>W1N2;75～ 90 d各處理干物質(zhì)量積累情況是:W2N1>W3N1>W1N1。 30 d之前灌水量的多少對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響較小,但在 45 d后,灌水量為 300 m3/hm2對(duì)烤煙的干物質(zhì)積累量的增加較為有利。施氮量為 105 kg/hm2時(shí),30～ 45 d各處理干物質(zhì)量積累情況相同,且變化幅度較小;45～90 d,各處理干物質(zhì)積累量增加量情況為:W2N3>W3N3>W1N3;75 d左右,各處理干物質(zhì)量積累趨勢(shì)發(fā)生變化。45 d之前灌水量的多少對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響較小,但在45 d后灌水量為600 m3/hm2時(shí)對(duì)烤煙的干物質(zhì)積累量的增加較為有利。施氮量為 135 kg/hm2時(shí),30～ 45 d,各處理干物質(zhì)量積累情況相同;45～50 d,各處理干物質(zhì)積累量增加量情況為:W3N4>W2N4>W1N4;60 d左右,各處理干物質(zhì)量積累趨勢(shì)發(fā)生變化,W3N4>W1N4>W2N4?？梢?jiàn)在施氮量為135 kg/hm2時(shí),45 d之前灌水量的多少對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響較小,但在 60 d后,灌水量為 600 m3/hm2時(shí)對(duì)烤煙的干物質(zhì)積累量的增加較為有利。

從不同灌水處理方面來(lái)看,移栽后 45 d以前各處理干物質(zhì)積累量總體上表現(xiàn)出隨著灌水量增大而增大;在移栽 45 d以后除高灌水量(W3)水平下 N4處理高于中氮水平外,烤煙干物質(zhì)積累量表現(xiàn)出以中灌水量(W2)處理較高,高灌水量 (W3)處理次之,不灌水(W1)較低,說(shuō)明灌水 300 m3/hm2水平與施氮量 0～105 kg/hm2范圍內(nèi)對(duì)烤煙干物質(zhì)積累耦合效應(yīng)大于灌水 600 m3/hm2水平與施氮量 0～ 105 m3/hm2的耦合效應(yīng)。從不同施氮量來(lái)看,不灌水處理隨著施氮量的增加干物質(zhì)積累量增加;中灌水量(W2)移栽后45 d前隨著灌水量的增加干物質(zhì)積累量增加,45 d后先增加后減少,以N3處理最高;高灌水量(W3)除移栽后 75 d干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)外,其它時(shí)期均隨著施氮量的增加而增加。

總體而言,W3N4干物質(zhì)積累量最高達(dá) 331.50 g,W2N3次之,W1N1的干物質(zhì)積累量最少,只有148.40 g。因此,只有在適宜灌水、施氮條件下干物質(zhì)積累最多最快。

2.2 水氮耦合對(duì)烤后煙葉品質(zhì)的影響

表2表明,不同灌水量對(duì)烤后煙葉中總糖含量的影響較小,灌水量與各施氮量耦合,總糖含量表現(xiàn)出W3>W2>W1,說(shuō)明總糖含量在灌水量 0～ 600 m3/hm2范圍內(nèi)隨灌水量的增加表現(xiàn)出平緩增加的趨勢(shì)。不同施氮量處理組合對(duì)烤后煙葉總糖含量的影響效應(yīng)也不同?？偺呛吭诘凸嗨?W1)、中灌水量(W2)和高灌水量(W3)情況下,隨著施氮量的增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。低灌水量(W1)條件下,N2總糖含量最高,中灌水量 (W2)和高灌水量(W3)條件下,均以N3最高。

在低灌水量(W1)處理下,烤后煙葉還原糖含量隨施氮量增加而增加;中灌水量(W2)和高灌水量處理(W3)條件下,隨著施氮量的增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì),且均以N3處理還原糖含量最高。不同灌水量對(duì)烤后煙葉中還原糖含量的影響較小。

在灌水量 0～600 m3/hm2范圍內(nèi),烤后煙葉淀粉含量隨施氮量增加而減少,灌水量對(duì)烤后煙葉中還原糖含量影響較小。

表2 各處理的烤煙主要化學(xué)成分含量比較Table 2 Effects of water and nitrogen coupling on main chemical components of tobacco

在灌水量 0～ 600 m3/hm2范圍內(nèi),烤后煙葉煙堿含量隨施氮量增加而增加。不同灌水量對(duì)烤后煙葉中還原糖含量的影響較小,煙堿含量總體表現(xiàn)出 W1>W2>W3,隨灌水量增加而減少。

在灌水量 0～ 600 m3/hm2范圍內(nèi),烤后煙葉總氮含量隨施氮量增加而增加。不同灌水量,總氮含量表現(xiàn)出W3>W2>W1,隨灌水量增加而增加。

在灌水量 0～ 600 m3/hm2范圍內(nèi),烤后煙葉石油醚提取物含量隨施氮量先增加后下降。不同灌水量,石油醚提取物含量表現(xiàn)出W2>W3>W1。

通過(guò)對(duì)烤后煙葉中主要內(nèi)在化學(xué)成分含量的方差分析,結(jié)果表明,總糖、還原糖、淀粉、煙堿、總氮、石油醚提取物含量的 Corrected Model統(tǒng)計(jì)量 (F)分別為4.760,23.340,30.379,158.396,68.046,214.750,相伴概率 (p)均小于0.05,所選模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

除灌水量×施氮量對(duì)總氮、石油醚提取物含量的p分別為 0.343,0.960,大于 0.05以外,其它對(duì)應(yīng)的 p均小于0.05,這說(shuō)明不同灌水量、施氮量以及二者的交互作用對(duì)總糖、還原糖、淀粉、煙堿含量均達(dá)到了顯著的影響,不同灌水量、施氮量對(duì)總氮、石油醚提取物含量的影響達(dá)到顯著水平。

灌水量、施氮量以及二者的交互作用分別對(duì)還原糖、煙堿兩個(gè)依變量貢獻(xiàn)的離差平方和大小順序依次為施氮量>灌水量×施氮量>灌水量;對(duì)總糖貢獻(xiàn)的離差平方和大小順序?yàn)楣嗨俊潦┑?施氮量>灌水量;對(duì)淀粉貢獻(xiàn)的離差平方和大小順序?yàn)槭┑?灌水量>灌水量×施氮量。灌水量、施氮量對(duì)總氮和石油醚提取物貢獻(xiàn)的離差平方和大小順序?yàn)槭┑?灌水量。

這說(shuō)明,施氮量對(duì)還原糖和煙堿的影響>灌水量×施氮量的共同作用>灌水量的影響;灌水量×施氮量的共同作用對(duì)總糖的影響>施氮量的影響>灌水量的影響;施氮量對(duì)淀粉的影響>灌水量的影響>灌水量×施氮量的共同作用;施氮量對(duì)總氮和石油醚提取物的影響>灌水量的影響。

2.3 水氮耦合對(duì)烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響

從表 3可以看出,隨著灌水量的增多,烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例均增加,說(shuō)明干旱抑制了經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的發(fā)揮;相同的灌水處理中以N3處理產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例較高;在 0～ 105 kg/hm2的施氮范圍內(nèi),烤煙產(chǎn)值隨氮肥施用量的增加而增大,但當(dāng)施氮量達(dá)到 135 kg/hm2時(shí),烤煙產(chǎn)值開(kāi)始下降。

表3 各處理的烤煙經(jīng)濟(jì)性狀比較Table 4 Effects of different treatments on economic attributes of flue-cured tobacco

灌水 600 m3/hm2(W3處理)與施氮 105 kg/hm2(N3處理)耦合上等煙比例最高,但與W2N3處理差別很小。

3 結(jié)論與討論

3.1 對(duì)干物質(zhì)積累的影響

只有在適當(dāng)灌水、施氮條件下,烤煙干物質(zhì)積累最快。不灌水處理隨著施氮量的增加干物質(zhì)積累量增加;中灌水量(300 m3/hm2)移栽后 45 d前隨著灌水量的增加干物質(zhì)積累量增加,45 d后先增加后減少,以 N3處理最高;高灌水量(600 m3/hm2)除移栽后75 d干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)外,其它時(shí)期均隨著施氮量的增加而增加。W3N4和W2N3處理干物質(zhì)積累量最大。

3.2 對(duì)煙葉品質(zhì)的影響

(1)通過(guò)對(duì)烤后煙葉中主要化學(xué)成分含量的方差分析,結(jié)果表明,不同灌水量、施氮量以及二者的交互作用對(duì)總糖、還原糖、淀粉、煙堿含量均達(dá)到了顯著的影響,不同灌水量、施氮量對(duì)總氮、石油醚提取物含量的影響達(dá)到顯著水平。施氮量對(duì)還原糖和煙堿的影響>灌水量×施氮量的共同作用>灌水量的影響;灌水量×施氮量的共同作用對(duì)總糖的影響>施氮量的影響>灌水量的影響;施氮量對(duì)淀粉的影響>灌水量的影響>灌水量×施氮量的共同作用;施氮量對(duì)總氮和石油醚提取物的影響>灌水量的影響。

(2)在適宜范圍內(nèi)煙葉中糖含量越高,煙葉品質(zhì)越好[9]。試驗(yàn)表明,在灌水量為 300和 600 m3/hm2時(shí),施氮量為 105 kg/hm2時(shí)最有利于水溶性總糖和還原糖積累。

(3)淀粉是煙草中的多糖類碳水化合物,煙葉中淀粉含量與煙草制品品質(zhì)密切相關(guān),影響著煙葉的評(píng)吸質(zhì)量。試驗(yàn)表明,在一定范圍內(nèi),灌水量(0～ 300m3/hm2)越大淀粉含量越低,在灌水量一定的條件下,淀粉含量隨著施氮量(0～ 135 kg/hm2)增加而降低。

(4)煙堿是烤煙中最重要的化學(xué)成分之一,其含量直接決定煙葉的內(nèi)在品質(zhì)、安全性和可用性[10～12]。試驗(yàn)表明,施氮量增加直接造成煙堿含量增加,灌水量可以在一定范圍內(nèi)降低烤后煙葉煙堿含量,提高煙葉品質(zhì)。烤后煙葉總氮含量隨施氮量增加而增加,隨灌水量增加而增加。

(5)石油醚提取物在煙葉中的含量是評(píng)價(jià)烤煙質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一[13]。在灌水量一定的條件下,烤后煙葉石油醚提取物含量隨施氮量先增加后下降。

3.3 對(duì)產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響

試驗(yàn)表明,隨著灌水量的增多,烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例均增加,說(shuō)明干旱抑制了經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的發(fā)揮。灌水量 300 m3/hm2(W2處理)和施氮 105 kg/hm2(N3處理)能夠滿足烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的需求,而且能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)。

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