李小勇，趙銘欽，王鵬澤，王利超，拓陽陽，王雪麗

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002）

斷根對延邊烤煙根系生長和煙葉糖、煙堿及鉀含量的影響

李小勇，趙銘欽*，王鵬澤，王利超，拓陽陽，王雪麗

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002）

延邊烤煙存在煙葉糖含量偏高，煙堿含量較低的生產(chǎn)現(xiàn)狀，通過田間試驗(yàn)以吉煙 9 號為試驗(yàn)材料，比較了不同斷根措施對烤煙根系生長及煙葉糖、煙堿和鉀含量的影響。結(jié)果表明，斷根能明顯促進(jìn)煙株根系的生長，提高煙株生長后期根系活力，增加煙株對營養(yǎng)的吸收能力。斷根降低了上、下部煙葉的糖含量，提高了煙葉煙堿含量，增加了中、上部煙葉鉀含量，且化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。總的來看，團(tuán)棵期輕度斷根處理的煙株生長后期根系活力顯著高于其他處理，顯著提高了煙葉煙堿、鉀含量，適度降低了煙葉糖含量，煙葉糖堿比更加協(xié)調(diào)，進(jìn)而提高了煙葉的內(nèi)在品質(zhì)。

烤煙；斷根；根系生長；糖；煙堿；鉀

延邊煙區(qū)是中間香型烤煙主產(chǎn)區(qū)之一，其生產(chǎn)的煙葉在工業(yè)上主要被用作優(yōu)質(zhì)填充料，由于延邊地區(qū)烤煙生長期間晝夜溫差較大、無霜期較短、土壤等因素導(dǎo)致延邊煙區(qū)烤煙葉片含糖量高、煙堿含量低、化學(xué)成分不協(xié)調(diào)、煙葉采收成熟度不夠[1]，這在一定程度上限制了其烤煙質(zhì)量。根系是植物吸收養(yǎng)分的主要器官，圍繞斷根研究植物的相關(guān)生理特性變化已經(jīng)有較長的時間[2-7]。中耕斷根作為傳統(tǒng)的農(nóng)作物栽培農(nóng)藝措施，在提高作物產(chǎn)質(zhì)量方面效果比較明顯[8-12]，但是針對烤煙方面的斷根研究較少。有研究表明，打頂時斷側(cè)根并追施鉀肥可以使煙株根系受到傷害，降低煙葉煙堿含量，但是煙葉鉀含量有所提升，改善了煙草品質(zhì)[13-14]。也有研究認(rèn)為，打頂時斷根結(jié)合噴施 IAA 并追施鉀肥能促進(jìn)煙葉中的干物質(zhì)積累、降低糖堿比、提高有機(jī)鉀指數(shù)，進(jìn)而提高煙葉的內(nèi)在品質(zhì)[15]。冀宏杰等[16]研究指出，煙株生長后期實(shí)施斷根和追施肥等措施可提高根系吸收活力和增加煙葉含鉀量。洪麗芳等[17]針對煙株斷根的位置進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)距莖部20 cm 處從一側(cè)斷根效果較好。綜上所述，斷根也是一種有效的提高烤煙質(zhì)量的農(nóng)藝措施，但是由于斷根的時間、距離、傷根的程度以及斷根時煙株根系的分布狀況等不同其效果有很大差異。在生產(chǎn)中，根據(jù)煙株根系的發(fā)育水平來確定合適斷根時間和位置十分關(guān)鍵，為此，筆者結(jié)合延邊煙區(qū)的氣候、土壤以及施肥特點(diǎn)，在烤煙團(tuán)棵期和打頂期進(jìn)行了不同斷根措施的大田試驗(yàn)研究，以期為提高延邊烤煙生長發(fā)育水平和協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為吉煙 9 號，試驗(yàn)在 2012 年于延邊農(nóng)科院試驗(yàn)田進(jìn)行，采取低起壟、深栽煙、兩次培土的栽培措施。土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為 42.77、42.70、308.21 mg/kg。有機(jī)質(zhì)40.15 g/kg，pH 為 5.72。施氮量為 75 kg/hm2，m(N)?m(P2O5)?m(K2O)=1?1.5?2.5，肥料采用煙草專用肥 m(N)?m(P2O5)?m(K2O)=8?10?23、硫酸鉀（K2O 52%）和硝酸磷（N 26.5%，P2O511.5%），氮、磷、鉀肥的 50%開溝條施作基肥，50%作穴肥，其他管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè) 5 個處理，即：（1）CK：正常打頂不斷根；（2）團(tuán)棵期輕度斷根：團(tuán)棵期距煙株 20 cm，在煙株兩側(cè)斷根，斷根深度 20 cm；（3）團(tuán)棵期重度斷根：團(tuán)棵期距煙株 10 cm，斷根深度 20 cm，在煙株兩側(cè)斷根；（4）打頂期輕度斷根：打頂后距煙株 20 cm，斷根深度 20 cm，在煙株兩側(cè)斷根；（5）打頂期重度斷根：打頂后距煙株 10 cm，斷根深度20 cm，在煙株兩側(cè)斷根。重復(fù) 3 次，共 15 個小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。每個小區(qū)植煙 200 株，5 月 19 日移栽，7 月 25 日打頂，分別于團(tuán)棵期 6 月 25 日和打頂期 8 月 1 日進(jìn)行斷根處理，植煙行距 1.2 m，株距 0.5 m。選擇發(fā)育水平基本一致的煙株，處理前先挖 2～3 株煙，看根系擴(kuò)展范圍，再決定斷根的距離，此時距煙株的距離即為真正處理距離，并稱斷下的根鮮重，殺青后稱干重，各處理統(tǒng)一栽培，田間管理水平、施肥水平一致，以減少品種、栽培措施所造成的影響。煙葉成熟采收，按三段式烘烤工藝進(jìn)行。

1.3 采樣及指標(biāo)測定

1.3.1 采樣方法 各小區(qū)分別在旺長期、現(xiàn)蕾期、打頂期、成熟期進(jìn)行取樣，每個處理選有代表性長勢基本一致的 3 株煙，距煙株 15～30 cm，挖深 30～40 cm，將煙株挖出，用水將大部分根土泡下，再用水洗凈根土，沖洗時用網(wǎng)篩承接沖下的須根，根土沖凈后將根與莖分開。

1.3.2 根系性狀的測定 在成熟期用排水法測定根體積，將根系上的水淋凈后稱鮮重，測根數(shù)，根干重（根鮮重、根干重包括沖斷的根）。

1.3.3 根系活力的測定 采用 TTC 法[18]測定不同取樣時期的根系活力。

1.3.4 煙葉化學(xué)成分測定 取烘烤后各處理的上部葉（B2F），中部葉（C3F），下部葉（X2F）各0.5 kg，采用連續(xù)流動儀分析測定所取煙葉的煙堿、總糖、還原糖、總氮含量，鉀含量采用火焰光度法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS Statistics 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié) 果

2.1 烤煙根系發(fā)育狀況

從表1可以看出，不同的斷根措施皆對生長后期煙株的根系性狀有一定的影響。除了打頂期重度斷根處理，其余3個處理的根鮮重均高于對照，團(tuán)棵期輕度斷根處理根系鮮重最大，團(tuán)棵期重度斷根處理次之，打頂期輕度斷根處理最小，與對照和打頂期重度斷根處理相比較差異顯著；各個處理根干重均高于對照，團(tuán)棵期輕度斷根處理根干重最高，打頂期重度斷根處理最低，團(tuán)棵期輕、重度斷根和打頂期輕度斷根與對照差異顯著，說明斷根能促進(jìn)煙株根系再生長，增加了根部干物質(zhì)的積累，并且團(tuán)棵期斷根比打頂期斷根效果更好；除了打頂期重度斷根處理以外，其余3個處理的根體積和根條數(shù)均大于對照，并且這3個處理之間差異不顯著，其中團(tuán)棵期輕度斷根處理根體積最大，根條數(shù)最多，打頂期重度斷根處理根體積最小，根條數(shù)最少，這兩個處理差異顯著。

表1 不同斷根處理烤煙根系狀況Table 1 Effect of different root cutting treatments on tobacco root growth

2.2 烤煙根系活力

圖1表明，不同處理的烤煙根系活力均呈現(xiàn)先增后降的趨勢，對照的根系活力在煙株現(xiàn)蕾期達(dá)到最大，其余處理均在煙株打頂以后達(dá)到最大。不同處理間相比較，團(tuán)棵期輕度斷根處理煙株根系活力從旺長期到現(xiàn)蕾期最高且均高于對照，根系活力分別提高了 51.68%、16.75%，而團(tuán)棵期重度斷根處理根系活力低于對照。煙株打頂以后，不同處理的根系活力表現(xiàn)為團(tuán)棵期輕度斷根＞團(tuán)棵期重度斷根＞打頂期輕度斷根＞打頂期重度斷根＞對照，不同處理的煙株根系活力差異顯著；到成熟期不同處理的根系活力表現(xiàn)為團(tuán)棵期輕度斷根＞打頂期輕度斷根＞團(tuán)棵期重度斷根＞打頂期重度斷根＞對照，團(tuán)棵期輕度斷根處理的根系活力依然是最高的，與其他處理比較差異顯著。

圖1 不同斷根處理對煙葉根系活力的影響Fig. 1 Effect of different root cutting treatments on root activity of tobacco

2.3 煙葉糖、煙堿和鉀含量

表2結(jié)果表明，斷根處理的上、下部位煙葉的糖含量均低于對照，而中部葉除了打頂期重度斷根處理的總糖含量低于對照，其他處理略高于對照，說明不同處理對不同葉位的糖含量影響存在差異；對于煙堿含量，上部葉＞中部葉＞下部葉，各個處理不同葉位煙葉煙堿含量均符合這一規(guī)律，斷根處理的上、中、下3個部位煙葉煙堿含量總體上都高于對照，特別是團(tuán)棵期輕度斷根處理，其烤后上、中、下部葉煙堿含量比對照分別提高了 21.07%、20.75%、11.28%，說明斷根作為機(jī)械刺激，增加了根呼吸和無機(jī)氮的吸收，促進(jìn)了根系煙堿的合成；總氮含量與煙堿含量變化一致，隨著部位的降低，總氮含量也隨之減少；就煙葉鉀含量而言，不同處理對不同葉位的鉀含量影響也存在差異，從表中可以看出，團(tuán)棵期輕度斷根處理的中、上部葉鉀含量比對照則分別增加了 9.1%、39.9%，處理間差異顯著，斷根處理的下部煙葉的鉀含量有所降低。此外，由于延邊煙葉糖含量偏高，并且煙堿含量偏低，所以糖堿比偏高，打頂期斷根處理的中部葉糖堿比略高于對照，但處理間未達(dá)到顯著差異，其中仍以團(tuán)棵期輕度斷根處理的上、中、下部位煙葉的糖堿比最低，相比對照降幅分別達(dá)到 22.95%、23.27%和26.24%。

表2 不同斷根處理煙葉化學(xué)成分含量Table 2 Effect of different root cutting treatments on the chemical components of flue-cured tobacco leaves

3 討 論

斷根是促進(jìn)根系發(fā)育，提高根系活力的一項(xiàng)重要栽培措施，煙株根系生長因斷根措施而得以改善。斷根不僅可以增加根系的吸收位點(diǎn)，提高根系活力，而且延緩了根系衰老[19]，有利于煙株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，增強(qiáng)葉片的光合作用[20]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，斷根可以促進(jìn)根系的再生，使次生根系數(shù)量增加，根系活力提升，不同處理相比較，以團(tuán)棵期輕度斷根處理根系發(fā)育最好，團(tuán)棵期重度斷根和打頂期輕度斷根處理居中，打頂期重度斷根最差，這說明，不同時期不同程度斷根對根系發(fā)育的影響不同，這可能是由于團(tuán)棵期斷根以后，煙株進(jìn)入旺長階段，新根發(fā)生較快，到煙株生長后期新根的數(shù)量較多，根系的總吸收面積較大，而打頂期斷根后，新根發(fā)生較慢，到煙株生長后期新根發(fā)育遲緩，數(shù)量較少，根系相對吸收面積較小，因此團(tuán)棵期輕度斷根對煙株根系發(fā)育最為有利。

煙葉化學(xué)成分是評價煙葉香吃味質(zhì)量的重要指標(biāo)，是煙葉感官質(zhì)量的內(nèi)在反映，煙葉香吃味的好壞不是取決于某種成分的絕對含量，而是依賴于各種成分的比例是否協(xié)調(diào)[21]。本研究結(jié)果表明，斷根能降低煙葉總糖含量，這是由于斷根促進(jìn)了煙株后期的生長，使煙株顏色更綠、落黃更慢，延長了氮代謝的時間，進(jìn)而導(dǎo)致淀粉積累不足，烘烤后總糖含量降低。斷根也顯著提高了煙葉的煙堿含量，煙堿是由根系合成并運(yùn)至地上部分，鉀素是通過根系吸收并運(yùn)至地上部分，有研究表明，根系活力和煙堿的合成與鉀素的吸收存在正相關(guān)關(guān)系[22]。煙草由于斷根受到機(jī)械傷害，導(dǎo)致短期內(nèi)根部 ABA 含量的升高和 JA 的生物合成，引起 pin 基因活化，從而產(chǎn)生次生代謝物，煙堿合成增多[23]。團(tuán)棵期輕度斷根處理的烤后煙葉煙堿含量增加較為顯著，有些處理煙堿含量下降，這和斷根的時間與程度緊密相關(guān)，早期輕度斷根刺激大量的新根發(fā)生，使煙株生長后期產(chǎn)生超補(bǔ)償效應(yīng)，根系的活力明顯提高，煙堿合成能力提升，而重度斷根對煙株的根系損害較重，新根生成數(shù)量較少，根系吸收能力降低，損害大于補(bǔ)償效應(yīng)，導(dǎo)致煙堿含量不升反降。煙草體內(nèi)的鉀在地上部和根系之間循環(huán)，根系鉀外流是煙株客觀存在的生理現(xiàn)象[24]，斷根能夠抑制鉀素回流和通過根系外排[15]，促進(jìn)鉀通過傷流液運(yùn)輸?shù)饺~片，最終提高了煙葉的鉀積累量[25]。從烤后煙葉的鉀含量來看，團(tuán)棵期輕度斷根對中上部煙葉的鉀含量有提升效果，尤其是中部葉，不同處理的下部葉的鉀含量有所下降，具體原因還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)證明，斷根對延邊烤煙的根系生長和煙葉的化學(xué)品質(zhì)有明顯的調(diào)節(jié)作用。團(tuán)棵期輕度斷根處理促進(jìn)了煙株生長后期根系再生，對根系活力有明顯提升作用。在團(tuán)棵期對煙株進(jìn)行輕度斷根，使延邊烤煙的煙堿明顯提高，并且適度降低了煙葉的糖含量，煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)，彌補(bǔ)了延邊烤煙的質(zhì)量缺陷，更加適于卷煙企業(yè)使用，對特色優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)有一定的理論指導(dǎo)意義。不同斷根措施對煙葉的鉀含量影響表現(xiàn)各不相同，有些處理的鉀含量偏低，可以在施肥中多注重氮、鉀肥的合理配施，以提高煙葉質(zhì)量。

[1] 池敬姬，李元實(shí)，樸深學(xué)，等. 延邊烤煙主要化學(xué)成分的分析[J]. 延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報，2003，25（3）：175-178.

[2] Elena Baldi, Christina E Wells, Bruno Marangoni. Nitrogen Absorption and Respiration in White and Brown Peach Roots[J]. Journal of plant Nutrition, 2010, 33(3): 461-469.

[3] Robyn C Reed, Shari R Brady, Gloria K. Muday. Inhibition of Auxin Movement from the Shoot into the Root Inhibits Lateral Root Development in Arabidopsis[J]. Plant Physiol., 1998, 118: 1369-1378.

[4] Zhang-Zhi Huang, Xiao-long Yan, Abdul Jalil, et al. Short-Term Experiments on Ion Transport by Seedlings and Excised Roots[J]. Plant Physiol., 1992, 100: 1914-1920.

[5] Lidia B Vysotskaya, Tatyana N Arkhipova, Leila N Timergalina, et al. Effect of partial root excision on transpiration,root hydraulic conductance and leaf growth in wheat seedlings[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2004, 422: 51-255.

[6] Arnold J Bloom, Richard M Caldwell. Root Excision Decreases Nutrient Absorption and Gas Fluxes[J]. Plant Physiol., 1988, 87: 794-796.

[7] Bingham I J. Factors affecting the longevity of clover roots following shoot excision and its implications for managing N cycling in arable cropping systems[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2012, 50: 199-207.

[8] 余松烈，亓新華，劉希運(yùn)，等. 冬小麥深耘斷根增產(chǎn)作用的研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1985（4）：30-35.

[9] 王振宇，呂金印，李鳳民，等. 斷根對冬小麥競爭能力與產(chǎn)量的影響[J]. 植物生態(tài)學(xué)報，2007，31（2）：300-304.

[10] 石巖，位東斌，于振文，等. 深耘斷根對旱地高產(chǎn)小麥花后旗葉衰老及產(chǎn)量的影響[J]. 麥類作物學(xué)報，2000，20（3）：67-69.

[11] 楊洪強(qiáng)，接玉玲，張連忠，等. 斷根和剪枝對盆栽蘋果葉片光合蒸騰及 WUE 的影響[J]. 園藝學(xué)報，2002，29（3）：197-202.

[12] Zhao Sen Xie, Bo Li, Charles F Forney, et al. Changes in sugar content and relative enzyme activity in grape berry in response to root restriction[J]. Scientia Horticulturae, 2009, 123: 39-45.

[13] 趙正雄，殷紅慧，李宏光，等. 斷根追鉀條件下減量施氮對煙株后期氮、鉀吸收及煙葉產(chǎn)量質(zhì)量的影響[J].作物學(xué)報，2008，34（7）：1294-1298.

[14] 招啟柏，湯一卒，王廣志，等. 烤煙煙堿合成及農(nóng)藝調(diào)節(jié)效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 中國煙草科學(xué)，2005，26（4）：19-22.

[15] 吳彥輝，薛立新，許自成，等. 斷根結(jié)合生長素和鉀肥施用對烤煙生長及糖堿比、有機(jī)鉀指數(shù)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報，2013，33（18）：5686-5695.

[16] 冀宏杰，李春儉，張福鎖，等. 生長后期不同斷根及追鉀對云南烤煙含鉀量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2004，12（1）：83-86.

[17] 洪麗芳，付麗波. 提高煙葉含鉀量調(diào)控措施的研究初報:Ⅰ.物理調(diào)控對提高煙葉含鉀量的影響[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，19（6）：563-567.

[18] 趙世杰，劉華山，董新純. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1998.

[19] 劉國順，劉韶松，賈新成，等. 煙田施用有機(jī)肥對土壤理化性狀和煙葉香氣成分含量的影響[J]. 中國煙草學(xué)報，2005，11（3）：29-33．

[20] 羅海波，錢曉剛，何騰兵，等. 增施氮肥和環(huán)割對烤煙光合速率的影響[J]．土壤，2003，35（3）：259-261.

[21] 金聞博，戴亞. 煙草化學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，1994：14-15.

[22] 馬新明，牛書麗，倪繼恒，等. 不同根系調(diào)節(jié)劑對煙草煙堿及鉀素分布的動態(tài)影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，34（4）：345-348.

[23] 劉華山，田效園，韓錦峰，等. 煙草對機(jī)械傷害的響應(yīng)[J]. 中國煙草科學(xué)，2009，30（3）：58-62.

[24] 韓錦峰，劉華山，左濤. 烤煙根系 K+外流的研究進(jìn)展[J]. 中國煙草學(xué)報，2010，16（6）：104-107.

[25] 沈方科，何明雄，黃芩芬，等. 斷根、環(huán)割處理對烤煙內(nèi)源激素水平及鉀積累的影響[J]. 中國煙草學(xué)報，2011，17（6）：37-42.

Effect of Root Cutting on Root Growth and Sugar, Nicotine, and K Contents of Yanbian Flue-cured Tobacco

LI Xiaoyong, ZHAO Mingqin*, WANG Pengze, WANG Lichao, TUO Yangyang, WANG Xueli
(The Tobacco College of Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Currently, high sugar and low nicotine contents in flue-cured tobacco leaves in Yanbian area had resulted in some problems. A field experiment with the Jiyan 9 was carried out to investigate the effects of various root cutting treatments on tobacco root growth and leaf sugar, nicotine, potassium content. The results showed that root cutting obviously promoted the tobacco root growth, improved root activity at later growth stage of tobacco, and also increased the uptake of the nutrition of tobacco. Root pruning reduced sugar of tobacco leaves, improved the nicotine content, and increased the K content of middle and upper leaves, and harmonized the chemical components. In general, through the rosette stage light root pruning, root activity was significantly higher than other treatments in later growth stage, and increased the nicotine and potassium content, and reduced sugar content of tobacco leaf appropriately, and the ratio of sugar and nicotine was more coordinaed, which improved the internal quality of tobacco leaves.

flue-cured tobacco; root cut; root growth; sugar; nicotine; potassium

S572.04

1007-5119（2014）05-0001-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.001

吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司重大科技公關(guān)項(xiàng)目（JY2006012）

李小勇，男，碩士，主要從事煙草栽培及發(fā)育方面研究。E-mail：tobaccolxy@126.com。*通信作者，E-mail：zhaomingqin@126.com

2014-04-01

2014-06-01