林汲　徐宋萍　羅麗娟　唐莉娜　陳星峰　李延

摘 要 通過(guò)水培試驗(yàn)，研究不同供硅水平（0、0.5、1.0、2.0、3.0 mmol/L，SiO2）對(duì)煙草生長(zhǎng)的影響和煙草硅素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)，并對(duì)福建省煙草主產(chǎn)區(qū)148個(gè)煙葉樣品的硅素含量狀況進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：供硅可提高煙草根、莖、葉的硅含量，不同部位、不同葉位的硅含量表現(xiàn)為根>葉>莖、下部葉>中部葉>上部葉，煙草硅素營(yíng)養(yǎng)診斷的適宜部位為現(xiàn)蕾期植株中部葉，硅素診斷臨界值為葉片含硅0.26%。與對(duì)照相比較，供硅對(duì)團(tuán)棵期煙草的生長(zhǎng)無(wú)明顯影響，但可顯著提高現(xiàn)蕾期煙草地上部干重和總生物量，硅可提高煙草K、P、Zn的含量，降低N、Ca、Cu、Fe、B的含量。福建省煙草主產(chǎn)區(qū)煙葉的硅含量范圍在0.04%～0.64%，平均值為0.22%，有52%樣品的硅含量低于0.26%。

關(guān)鍵詞 硅；煙草；生長(zhǎng)；診斷指標(biāo)

中圖分類號(hào) S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract A hydroponic experiment with 5 silicon concentrations（0， 0.5， 1.0， 2.0， 3.0 mmol/L）was carried out to study the effects of silicon on tobacco growth and tobacco silicon nutrition diagnosis. The results indicated that tobacco silicon content increased with the increasing silicon concentration in culture solution. The silicon content of tobacco organs was in the order of root>leaves>stem， lower leaves>middle leaves>upper leaves. The middle leaves at topping stage was considered to be a proper part for silicon nutrition diagnosis. Compared with the control， silicon treatment improved tobacco dry weight of aboveground and total biomass significantly at topping stage， but had no effect on tobacco growth at rosette stage. Silicon treatment increased the content of K， P and Zn， but decreased the content of N， Ca， Cu， Fe and B of tobacco. 148 tobacco leaf samples collected from major tobacco producing areas in Fujian were tested. The results showed that the range and the average silicon content of tobacco was 0.04%-0.64% and 0.22% respectively， 52% samples silicon content was lower than 0.26%.

Key words Silicon；Tobacco；Growth；Silicon nutrition diagnosis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.01.008

硅是土壤中含量?jī)H次于氧的第二豐富元素，目前尚未有充足證據(jù)可將硅認(rèn)定為高等植物的必需營(yíng)養(yǎng)元素[1]。大量研究結(jié)果表明，硅能緩解作物的非生物脅迫（重金屬、鹽脅迫）[2]和生物脅迫（病蟲(chóng)害）[3]，提高干旱、UV-B輻射等逆境條件下水稻[4]、大豆[5]、小麥[6]等的光合作用速率。迄今為止，有關(guān)硅對(duì)作物生長(zhǎng)影響的研究大都集中在喜硅的水稻、甘蔗、小麥等禾本科植物和對(duì)硅敏感的黃瓜、西瓜等葫蘆科作物。煙草屬于硅低富集作物[7]，關(guān)于硅對(duì)煙草作用的報(bào)道甚少。邱克逢等[8]在江西贛南所做的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，煙草團(tuán)棵期每公頃追施多效硅肥（SiO2≥20%）300、375、450 kg，可分別提高煙葉產(chǎn)量12.99%、22.73%、5.84%，與對(duì)照相比，差異均達(dá)極顯著水平。肖尚華等[9]在江西吉安所做的試驗(yàn)也證實(shí)了施用硅肥可提高煙草產(chǎn)量。李發(fā)林等[10]在云南8地開(kāi)展烤煙硅肥肥效試驗(yàn)，結(jié)果顯示，6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)施用硅肥處理的烤煙產(chǎn)量較對(duì)照有顯著或極顯著的提高，但有2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)與對(duì)照差異不顯著。上述研究結(jié)果表明，施用硅肥可提高煙草的產(chǎn)量，但硅肥對(duì)煙草的效果具有不確定性。由于相關(guān)研究均未排除硅肥中除硅以外的其他營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)煙草生長(zhǎng)的影響，也未排除施用硅肥所帶來(lái)的土壤pH變化的影響，因而無(wú)法證實(shí)煙草產(chǎn)量的提高是硅元素作用的效果，同時(shí)煙草硅肥肥效的不確定性說(shuō)明開(kāi)展煙草硅素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)研究的重要性。目前，關(guān)于硅對(duì)煙草生長(zhǎng)影響和煙草硅素營(yíng)養(yǎng)診斷的研究尚未見(jiàn)報(bào)道，開(kāi)展此方面的研究可為煙草合理施用硅肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料及水培試驗(yàn) 供試煙草品種為K326，選取漂浮育苗長(zhǎng)勢(shì)一致的6葉齡煙苗，將幼苗根系洗凈后用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行水培。在前期預(yù)備試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)置5個(gè)不同SiO2濃度處理：0、0.5、1.0、2.0、3.0 mmol/L（處理代號(hào)分別為CK、T1、T2、T3、T4），每個(gè)處理重復(fù)6次。以K2SiO3作為硅源，K2SiO3引入的鉀通過(guò)調(diào)節(jié)Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的KNO3扣除，而由此引起的NO3-損失用1 mol/L HNO3補(bǔ)充，使各處理的氮、鉀一致。營(yíng)養(yǎng)液pH用1 mol/L NaOH、1 mol/L H2SO4調(diào)節(jié)至6.0。培養(yǎng)用盆缽為10 L聚乙烯塑料桶，用具孔的塑料板通過(guò)海綿固定幼苗，每桶種植4株，電動(dòng)泵每隔2 h通氣1 h。每7 d換一次處理液，每2 d調(diào)一次pH值。水培試驗(yàn)的營(yíng)養(yǎng)液用蒸餾水配制，所有試劑均為優(yōu)級(jí)純或分析純。

煙草生長(zhǎng)至團(tuán)棵期和現(xiàn)蕾期時(shí)取樣，將植株分為根、莖、葉三部分，現(xiàn)蕾期將葉片進(jìn)一步細(xì)分為上部葉（1～6葉）、中部葉（7～12葉）和下部葉（13～18葉），樣品置于105 ℃烘干箱殺青30 min，75 ℃烘干至恒重后稱重，樣品用于硅和其他養(yǎng)分含量的測(cè)定。

1.1.2 煙草樣品的采集 2013年在三明、南平、龍巖3個(gè)煙草主產(chǎn)區(qū)的13個(gè)縣市，采集翠碧、云煙87、K326等品種現(xiàn)蕾期中部成熟葉片樣品148個(gè)，用于煙草硅含量的測(cè)定。

1.2 測(cè)試項(xiàng)目與方法

1.2.1 植株硅含量測(cè)定 參照王繼朋等[11]的方法并略作修改，具體測(cè)定方法為：準(zhǔn)確稱取烘干至恒重的樣品3份，每份0.3 g（準(zhǔn)確至萬(wàn)分之一），裝入鎳坩堝中，另取3個(gè)坩堝不加入樣品作為空白。將坩堝放進(jìn)高溫電爐，300 ℃預(yù)灰化3 h后，升溫至550 ℃后灰化4 h。將充分灰化的樣品用0.08 mol/L H2S04 50 mL轉(zhuǎn)移至聚乙烯瓶中，加入40% HF 2 mL，震蕩1 h后在（23±3）℃溫度的培養(yǎng)箱放置過(guò)夜，所得溶液即為原液。吸2 rnL原液于100 mL的聚乙烯瓶中，加入3.2%的H3B03溶液50 mL，振蕩2 h以除去過(guò)量的HF，所得溶液為硅待測(cè)液。取10 mL待測(cè)液（內(nèi)含SiO2 0.5-2.5 μg/mL）于25 mL容量瓶中，加入5 mL顯色劑（0.08 mol/L H2S04和2.0%鉬酸銨溶液1 ∶ l混合）。放置5 min后，依次加入3.3%酒石酸溶液5 mL和0.4%抗壞血酸溶液5 mL，用高純水定容，顯色后在811 nm波長(zhǎng)處比色。

1.2.2 植株養(yǎng)分含量測(cè)定 樣品用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，靛酚藍(lán)比色法測(cè)氮，釩鉬黃比色法測(cè)磷，火焰光度計(jì)法測(cè)鉀，姜黃素法則硼ICP-MS測(cè)定植物鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行處理，并用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理間差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅對(duì)煙草生長(zhǎng)的影響

水培試驗(yàn)結(jié)果顯示，團(tuán)棵期硅處理煙草的根干重、地上部干重和總生物量與CK無(wú)明顯差異，而現(xiàn)蕾期硅處理的地上部干重和總生物量分別較CK提高18.15%～43.26%、14.58%～40.52%，差異顯著或極顯著，但處理間根干重除T4處理較其余處理差異顯著外，其他處理之間無(wú)顯著差異（表1）。

2.2 硅對(duì)煙草養(yǎng)分吸收的影響

由表2可知，硅可提高煙草葉片磷、鉀含量，降低氮的含量，與CK相比較，供硅處理煙草葉片含鉀量增加了14.0%～28.0%，含磷量增加了4.80%～16.97%，含氮量減少了29.70%～32.18%，差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。硅有降低煙草鈣含量的趨勢(shì)，與CK處理相比較，供硅處理煙草葉片含鈣量減少了5.56%～33.33%。硅對(duì)煙草鎂含量的影響沒(méi)有明顯的規(guī)律。有研究結(jié)果表明，施硅可以抑制水稻鉀素吸收[12]，降低棉花體內(nèi)氮含量[13]，但也有研究結(jié)果得出，硅促進(jìn)小麥植株氮、磷、鉀的吸收[14]，說(shuō)明硅對(duì)礦質(zhì)元素的吸收會(huì)因作物的不同而異。

硅對(duì)煙草微量元素含量的影響結(jié)果見(jiàn)表3，硅降低煙草的銅、鐵含量，與CK相比較，供硅處理煙草葉片含銅量降低了17.89%～24.60%，含鐵量減少了5.77%～14.61%，差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。硅有提高煙草鋅含量的趨勢(shì)，而對(duì)煙草錳含量的影響沒(méi)有明顯的規(guī)律。硅降低煙草硼的含量，與CK處理相比較，供硅處理煙草葉片含硼量減少了30.20%～53.36%。

2.3 煙草植株硅素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)

煙草不同部位的硅含量表現(xiàn)為根>葉>莖，煙草根、莖的含硅量均隨供硅濃度的提高而增加（圖1），葉片含硅量表現(xiàn)為硅處理大于CK。與CK處理相比較，T1、T2、T3、T4處理煙草的根系含硅量分別提高了38.5%、200.0%、661.5%、1 038.5%，差異極顯著，莖、葉的含硅量也均較CK有極顯著提高。

由圖2可知，不同葉位硅含量的高低順序表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉，不同葉位硅含量均有隨供硅濃度提高而增加的趨勢(shì)。上部葉、中部葉和下部葉的含硅量（y）與營(yíng)養(yǎng)液供硅濃度（x）的相關(guān)方程分別為：y=0.025x+0.110（r=0.827）、y=0.055x+0.203（r=0.984**）和y=0.056x+0.350（r=0.978**），即中部葉和下部葉的含硅量與營(yíng)養(yǎng)液供硅濃度存在極顯著相關(guān)，而上部葉的含硅量與營(yíng)養(yǎng)液供硅濃度無(wú)顯著相關(guān)，說(shuō)明中部葉和下部葉含硅量均能反映介質(zhì)的供硅狀況。在診斷實(shí)踐中，確定適宜診斷部位時(shí)，除了考慮相關(guān)性這一基礎(chǔ)外，還需考慮高低兩端含量的差異（T4/CK），差距大表示該部位對(duì)介質(zhì)硅營(yíng)養(yǎng)狀況的反映敏感。上部葉、中部葉和下部葉硅含量的T4/CK比值分別為2.11、1.71和1.41，說(shuō)明煙草不同葉位對(duì)供硅的靈敏度為上部葉>中部葉>下部葉，由于中部葉對(duì)煙草產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，且是煙草品質(zhì)最好的葉位[15]，因此選擇中部葉作為煙草硅素營(yíng)養(yǎng)診斷的部位。

臨界值是作物營(yíng)養(yǎng)診斷的重要指標(biāo)，本研究將現(xiàn)蕾期煙草中部葉硅含量與相對(duì)生物量作圖（圖3）并建立回歸方程，按Ulrich等[16]提出的診斷臨界值的確定方法，即相對(duì)生物量90%所對(duì)應(yīng)的養(yǎng)分含量定為臨界值，測(cè)得煙草葉片硅含量的臨界值為0.26%。

2.4 福建省煙草硅素營(yíng)養(yǎng)狀況分析

由表4可見(jiàn)，福建省煙區(qū)煙葉硅的范圍在0.04%～0.64%，平均值為0.22%。以煙草硅素診斷臨界值0.26%為標(biāo)準(zhǔn)，福建省煙葉硅含量低于0.26%的樣品占52%。不同煙區(qū)煙葉硅含量比較，長(zhǎng)汀、永定為硅含量豐富地區(qū)，光澤、浦城、連城、尤溪、上杭為硅含量缺乏地區(qū)。

3 討論與結(jié)論

研究表明，營(yíng)養(yǎng)液供硅（0.5～3.0 mmol mg/L，SiO2）可提高煙草各部位的硅含量，現(xiàn)蕾期煙草地上部干重和總生物量隨供硅濃度的提高而增加，煙株中部葉可作為煙草硅素營(yíng)養(yǎng)診斷的部位，其診斷臨界值為葉片含硅0.26%。有研究結(jié)果表明，植物硅素吸收受生態(tài)氣候、品種、土壤類型、栽培措施等多種因素影響而存在一定的差異[17]。甘秀芹等[18]通過(guò)田間試驗(yàn)比較了30個(gè)水稻品種的硅素積累特性，結(jié)果表明成熟期水稻硅含量會(huì)因基因型不同而存在顯著差異，品種間含硅量的變幅為1.62%～2.66%，并且同一水稻品種的硅含量還會(huì)因栽培季節(jié)不同而異。劉輝等[19]采用水培試驗(yàn)，研究低硅（15 mg/L，SiO2）條件下28個(gè)常規(guī)水稻品種的硅素吸收，結(jié)果也表明，水稻品種間的硅含量存在顯著或極顯著差異。魏海燕等[20]以15個(gè)常規(guī)粳稻品種為材料研究氮對(duì)硅素積累與分配的影響，發(fā)現(xiàn)不同生育時(shí)期水稻的莖鞘、葉片和全株的硅含量均隨氮肥施用水平的提高而下降。因此，本研究通過(guò)水培試驗(yàn)得出的煙草硅素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)在生產(chǎn)中的正確性和適用性，還需要通過(guò)田間硅肥試驗(yàn)的驗(yàn)證，不同煙草品種的硅素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)是否存在差異也有待進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] Gong H J， Chen K M. The regulatory role of silicon on water relations， photosynthetic gas exchange，and carboxylation activities of wheat leaves in field drought conditions[J]. Acta Physiol Plant， 2012， 34（4）： 1 589-1 594.

[2] Liang Y C， Sun W C， Zhu Y G， et al. Mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants：a review[J]. Environmental Pollution， 2007， 147（2）： 422-428.

[3] Ma J F， Yamaji N. Silicon uptake and accumulation in higher plants[J]. Trends in Plant Science， 2006， 11（8）： 392-397.

[4] Chen W， Yao X Q， Cai K Z， et al. Silicon alleviates drought stress of rice plants by improving plant water status，photosynthesis and mineral nutrient absorption[J]. Biological Trace Element Research， 2011， 142（1）： 67-76.

[5] Shen X F， Zhou Y Y， Duan L S， et al. Silicon effects on photosynthesis and antioxidant parameters of soybean seedlings under drought and ultraviolet-B radiation[J]. Journal of Plant Physiology， 2010， 167（15）： 1 248-1 252.

[6] 丁燕芳， 梁永超， 朱 佳，等. 硅對(duì)干旱脅迫下小麥幼苗生長(zhǎng)及光合參數(shù)的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2007， 13（3）：471-478.

[7] Zellner W， Frantz J， Leisner S. Silicon delays Tobacco ringspot virus systemic symptoms in Nicotiana tabacum[J]. Journal of Plant Physiology， 2011， 168（15）： 1 866-1 869.

[8] 邱克逢， 李俊仙， 方先蘭，等. 煙草施硅的增效應(yīng)用初探[J]. 江西農(nóng)業(yè)科技， 2000， 28（2）： 26-27.

[9] 肖尚華， 顏見(jiàn)恩， 郭龍平， 等. 硅肥對(duì)煙葉生產(chǎn)性狀的影響[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2010， 39（20）： 58， 61.

[10] 李發(fā)林， 張錦元. 云南省煙草施用硅肥試驗(yàn)研究[J]. 云南農(nóng)業(yè)科技，1997，26（2）：15-17.

[11] 王繼朋， 王 賀， 張福鎖， 等. 溫度對(duì)鉬藍(lán)比色法測(cè)定植物樣品中硅的影響[J]. 土壤通報(bào)， 2004， 35（2）： 169-172.

[12] 汪傳炳，茅國(guó)芳. 上海地區(qū)水稻硅素營(yíng)養(yǎng)狀況及硅肥效應(yīng)[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 1999， 15（3）： 65-69.

[13] 李清芳，馬成倉(cāng). 土壤有效硅對(duì)棉花幼苗營(yíng)養(yǎng)代謝的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2003， 36（6）： 726-730.

[14] 高淑萍，昝林生. 硅肥對(duì)小麥養(yǎng)分吸收與光合物質(zhì)生產(chǎn)的影響[J]. 土壤肥料， 2001（5）： 35-37.

[15] 趙獻(xiàn)章， 劉國(guó)順， 楊永鋒，等. 不同葉位烤煙葉片主要物理性狀和化學(xué)品質(zhì)的差異分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2006， 40（3）： 230-233.

[16] Ulrich A， FONK K H. Nitrogen nutrition of white rose potato in relation to vegetative，growth and mineral content of leaves and roots[J]. Commun Soil Sci Plant Anal， 1973， 4（6）： 413-426.

[17] 龔金龍， 胡雅杰， 龍厚元，等. 不同時(shí)期施硅對(duì)超級(jí)稻產(chǎn)量和硅素吸收、利用效率的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012， 45（8）： 1 475-1 488.

[18] 甘秀芹， 江立庚， 徐建云， 等. 水稻的硅素積累與分配特性及其基因型差異[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2004， 10（5）： 631-635.

[19] 劉 輝， 張 靜， 杜彥修，等. 水稻苗期吸收積累硅素的品種差異研究[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)， 2009， 10（2）： 278-282.

[20] 魏海燕， 張洪程， 杭 杰，等. 粳稻硅素積累與分配對(duì)氮素的反應(yīng)及其基因型差異[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2008， 14（2）：213-220.

責(zé)任編輯：黃東杰