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        不同光質(zhì)對烤煙旺長期生長發(fā)育和光合特性的影響

        2013-12-23 04:05:14石盼盼宋朝鵬王文超霍開玲董艷輝宮長榮
        山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:光質(zhì)凈光合光合作用

        石盼盼,宋朝鵬,賀 帆,王文超,霍開玲,董艷輝,宮長榮

        (1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院,河南鄭州450002;2.陜西渭南澄城卷煙廠,陜西澄城715200)

        對于收獲葉片的煙葉,光對其產(chǎn)量的影響至關(guān)重要,因為煙草葉片中96%的干物質(zhì)形成直接或間接來自于光合作用,而光強和光質(zhì)對光合作用有決定作用[1]。旺長期是煙葉生長和進行光合作用的關(guān)鍵時期,因此,研究旺長期光質(zhì)對烤煙煙葉的生長發(fā)育和光合特性的影響極為重要。喬新榮等[2]、云菲等[3]分別研究了光強對烤煙生長發(fā)育及品質(zhì)的影響和光氮互作對烤煙葉片光合色素及熒光特性的影響。光質(zhì)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用在小麥、綠豆、水稻[4-6]等方面已有報道,并初見成效。史宏志等[7]研究了光質(zhì)對煙葉生長、碳氮代謝和品質(zhì)的影響。目前,關(guān)于不同光質(zhì)對旺長期烤煙植物學(xué)特性和光合特性的研究鮮有報道,光質(zhì)在烤煙實際生產(chǎn)中的研究還處于探索階段。

        本試驗采用人工遮蓋有色薄膜,模擬不同光質(zhì)條件,探討了相同光強下不同光質(zhì)對烤煙在旺長期植物學(xué)性狀、色素含量變化及光合特性的影響,旨在為優(yōu)質(zhì)烤煙栽培提供理論依據(jù)。

        1 材料和方法

        1.1 試驗概況

        試驗于2011年5—9月在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教示范園塑料溫室內(nèi)進行,溫室頂高3.6 m,寬6 m,長15 m。供試煙草品種為K326,行株距為100 cm×45 cm,塑料盆高50 cm,盆口直徑為40 cm,盆底直徑為35 cm。試驗所用土壤用消毒劑熏蒸消毒過篩后裝入盆中,土壤pH值為7.64,堿解氮為48.53 mg/kg,速效磷為10.62 mg/kg,速效鉀含量為96.88 mg/kg,每盆裝土25 kg,試驗中將有機肥作為底肥與土壤混勻后裝入盆中,每盆施入有機肥0.25 kg。于5月17日進行移栽,移栽后進行定期定量澆水,其他管理均按大田優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進行。

        1.2 試驗設(shè)置

        試驗設(shè)4個處理,即CK.自然光下生長;T1.遮藍膜;T2.遮綠膜;T3.遮紅膜。試驗所用膜均為上海偉康有色薄膜廠生產(chǎn)。通過太陽光透過不同顏色的濾光膜得到不同的光質(zhì)。在烤煙進入旺長期(移栽后第40天)進行遮膜,移栽后第70天終止遮膜。不同處理上方均用竹竿搭成1.8 m高的架子,架子頂部均有膜覆蓋,四周分別用膜封住,底部留80 cm高(以利于通風(fēng))。對照自然通風(fēng),各個處理的位置每周隨機調(diào)換一次。每個處理30盆,直至旺長期結(jié)束后除去有色膜。

        1.3 測定項目及方法

        1.3.1 葉綠素與類胡蘿卜素含量的測定 其采用乙醇提取法[8-9]。

        1.3.2 光合參數(shù)測定 煙株遮膜后每隔10 d用LI-6400便攜式光合儀(美國LI-COR公司)于當(dāng)日9:00—11:00以受光良好的中部葉片(第10~12位葉)作為測定目標(biāo),每個處理測定10株,每株重復(fù)3次,最后取其平均值。測量標(biāo)記煙葉葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度。測定時光強設(shè)置為1 000μmol/(m2·s),CO2濃度為410μL/L,測定點均為葉片中部主脈右側(cè)。

        1.3.3 化學(xué)成分測定 取有代表性的煙株中部葉在移栽后第70天分別取樣,在105℃殺青15 min,60℃烘干,將樣品磨碎,過0.25 mm篩。煙株總氮測定用凱氏定氮法[10],蛋白質(zhì)的測定用考馬斯亮藍G-250法[10],煙堿的測定用紫外分光光度法[10],還原糖的測定用3,5-二硝基水楊酸法[10]。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        數(shù)據(jù)采用SPSS17.0進行統(tǒng)計分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同濾光膜光質(zhì)特性分析

        從表1可以看出,紅膜中光譜成分所占比例表現(xiàn)為近紅外光>紅橙光>紫外光>綠光>藍紫光,藍膜中光譜成分所占比例表現(xiàn)為近紅外光>藍紫光>紅橙光>綠光>紫外光,綠膜中光譜成分所占比例表現(xiàn)為近紅外光>紅橙光>綠光>藍紫光>紫外光,光譜成分總輻射表現(xiàn)為紅膜>藍膜>綠膜。紅膜中綠光所占比例與藍紫光、紫外光所占比例之間無差異,與紅橙光、近紅外光所占比例之間差異極顯著。藍膜中紫外光所占比例與綠光所占比例之間無差異,與藍紫光、紅橙光和近紅外光所占比例之間差異極顯著。綠膜中藍紫光所占比例與紅橙光所占比例之間無差異,與紫外光、綠光、近紅外光所占比例之間差異極顯著。

        表1 不同濾光膜內(nèi)透射光光譜成分比較 W/m2

        2.2 不同處理對烤煙植物學(xué)特性的影響

        由表2可知,烤煙移栽后70 d,葉長、鮮質(zhì)量均以處理T1最大,干質(zhì)量和比葉質(zhì)量均以CK最大;處理T1葉面積最大,與干質(zhì)量并不成正比,可能是由于葉片變薄,內(nèi)含物減少的原因。處理T1鮮質(zhì)量與CK之間差異極顯著,處理T3鮮質(zhì)量與CK之間差異顯著。干質(zhì)量、比葉質(zhì)量均表現(xiàn)為T2處理與T1,T3,CK處理之間呈極顯著差異,其他處理之間差異不顯著。

        表2 各處理煙株植物學(xué)性狀比較

        2.3 不同處理對烤煙葉片化學(xué)成分的影響

        從表3可以看出,各個處理總氮含量表現(xiàn)為CK>T2>T3>T1;T2,T3,T1處理總氮含量與CK相比,分別降低了0.40,0.62,0.73百分點,且各個處理間總氮含量達極顯著差異。CK煙堿含量與其他3個處理間呈極顯著差異,CK煙堿含量較高,有可能影響烤煙感官評吸質(zhì)量,刺激性強,產(chǎn)生辛辣感,不利于煙葉品質(zhì)。3個不同光質(zhì)處理的淀粉、總糖和還原糖含量之間差異均達極顯著,其中,總糖和還原糖含量均表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK,這為后期煙葉生長過程中淀粉的合成提供了碳源。

        表3 不同處理對烤煙葉片化學(xué)成分的影響 %

        2.4 不同處理對烤煙光合作用的影響

        2.4.1 不同處理對烤煙葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響 葉綠素和類胡蘿卜素是植物進行光合作用的主要光合色素,可以吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能,其含量多少與組成成分直接影響葉片的光合速率,從而間接影響植物的光合能力[11-14]。不同光質(zhì)處理下,烤煙葉綠素和類胡蘿卜素含量不同。從表4可以看出,在烤煙移栽后40~70 d進行光質(zhì)處理后,藍膜處理和綠膜處理中總?cè)~綠素、類胡蘿卜素含量較對照有所增加,這是藍膜和綠膜所含藍紫光成分較多的原因,藍紫光在一定程度上可促進葉綠素含量的增加。

        表4 不同處理對烤煙質(zhì)體色素含量的影響

        2.4.2 不同處理對烤煙旺長期光合特性的影響 凈光合速率是研究植物光合作用調(diào)節(jié)控制機理的一個重要手段,通過凈光合速率可以判斷植物光合功能和光合機構(gòu)的運轉(zhuǎn)狀況[15]。CO2是植物進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ),胞間CO2濃度是烤煙葉片進行光合作用的反應(yīng)底物,其值越低同化能力越強[16]。

        從表5可以看出,凈光合速率、氣孔導(dǎo)度均以T3處理最高,其次依次是T1,CK和T2處理,各個處理的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)出一致性,均為T3>T1>CK>T2;胞間CO2濃度卻與凈光合速率和氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)出相反的趨勢。Farqhar等[17-18]通過試驗研究認為,這是由于非氣孔因素是光合作用的主要限制因素。T2處理凈光合速率降幅較大是由非氣孔因素引起的,這是由于相對于T3和T1處理,T2處理中綠光成分較大、光強較低而引起光合碳同化能力不足所致。

        表5 不同處理對烤煙凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2 濃度、蒸騰速率的影響

        3 討論與結(jié)論

        (1)光質(zhì)在不同時期對煙株的生長發(fā)育和光合特性影響不同。煙草在旺長期不同光質(zhì)處理下其植物學(xué)特性、葉綠素和類胡蘿卜素含量、光合特性及化學(xué)成分含量均不同。本試驗結(jié)果表明,藍膜因含有較多的藍紫光使烤煙葉面積和鮮、干質(zhì)量增加;紅膜中紅橙光和近紅外光所占比例較大,使葉面積增大,但葉片變薄,內(nèi)含物減少,葉面積與干質(zhì)量不成正比,葉綠素、類胡蘿卜素含量降低,這與史宏志等[7]的研究一致;綠膜因所含綠光成分多于藍紫光,故葉面積和鮮、干質(zhì)量與對照相比有所降低,這與徐凱等[19]對草莓的研究結(jié)果不一致,可能是由于不同植物對光質(zhì)的感應(yīng)不同。

        (2)淀粉、總糖、還原糖是烤煙通過光合作用形成的碳水化合物,其含量高低在一定程度上反映烤煙光合能力大小。本試驗結(jié)果表明,不同光質(zhì)處理中,總糖和還原糖含量均較對照增加,總氮含量有所降低,淀粉含量過高可影響煙葉吃味和燃燒性,且各個光質(zhì)處理的淀粉、總糖和還原糖含量之間均達到極顯著差異,說明不同光質(zhì)處理可明顯改善煙葉碳氮代謝。化學(xué)成分含量以藍膜處理較為協(xié)調(diào)。另外,本試驗著重研究光質(zhì)對烤煙的影響,而烤煙在生長過程中接受光質(zhì)的改變同時還受遮光帶來的光強的影響,不同處理使烤煙處于不同光強下,植株生長的微環(huán)境因素如溫度、濕度等對烤煙生長影響也可能不同,其仍有待進一步研究。

        (3)煙葉產(chǎn)量的高低取決于光合速率、光合時間和光合產(chǎn)物的有效分配。通過不同光質(zhì)處理煙株葉片光合特性的相關(guān)分析表明,葉片凈光合速率與氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率呈正相關(guān),與胞間CO2濃度呈負相關(guān),以藍膜和紅膜處理的凈光合速率值較大,即所有處理在相同時間相同光強不同光質(zhì)下,藍膜和紅膜處理的煙葉可獲得更多的光合產(chǎn)物。綜上所述,以藍膜和紅膜處理的煙葉生長發(fā)育特性和光合特性表現(xiàn)較好。

        (4)轉(zhuǎn)光膜和農(nóng)用塑料膜在蔬菜和瓜果[20-23]生產(chǎn)中已有大量應(yīng)用,并初步發(fā)展成熟。通過轉(zhuǎn)光膜可以調(diào)節(jié)植物生育期的溫度進而改善煙葉質(zhì)量,轉(zhuǎn)光膜在煙草生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。光質(zhì)對煙葉生長發(fā)育的影響是綜合的,因此,關(guān)于光質(zhì)對煙葉影響還需進行深層次的關(guān)于分子代謝、基因工程等方面的研究,為進一步生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉提供理論依據(jù)。

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