吳 濤，白羽祥，王 戈*，楊煥文，徐照麗，李正風(fēng)

(1.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650231； 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，云南 昆明 650201； 3.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650201)

?

鉀肥用量對(duì)烤煙光合特性和產(chǎn)質(zhì)量的影響

吳 濤1，白羽祥2，王 戈2*，楊煥文2，徐照麗3，李正風(fēng)1

(1.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650231； 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，云南 昆明 650201； 3.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650201)

為探究不同鉀肥水平對(duì)烤煙光合特性和產(chǎn)質(zhì)量的影響，以烤煙紅花大金元為研究對(duì)象，采用雙曲線修正模型對(duì)光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合，得出了烤煙成熟期中部葉的光合特征參數(shù)，通過對(duì)光合特征參數(shù)和產(chǎn)質(zhì)量的對(duì)比，選出適宜當(dāng)?shù)氐拟浄适┯盟?。結(jié)果表明，隨著鉀肥適量的增施，光合特征參數(shù)有所上升，烤煙葉片的光合能力有明顯的提高，產(chǎn)質(zhì)量有較大的提升。因此，在本試驗(yàn)條件下，鉀肥施用量為270 kg·hm-2的處理能較為顯著的提高烤煙的光合特征參數(shù)和產(chǎn)質(zhì)量。

烤煙； 鉀肥； 光合特性； 產(chǎn)質(zhì)量

鉀元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程中最重要的元素之一，其對(duì)植物生理代謝和產(chǎn)質(zhì)量的形成具有重要的影響[1-4]。充足的鉀對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程及產(chǎn)質(zhì)量的形成具有重要的影響[5]，不僅能夠增強(qiáng)煙株的抗逆能力，提高葉片光合速率，還對(duì)烤煙香氣物質(zhì)的形成有著極其重要的作用[6-7]。缺鉀可以通過影響烤煙光合作用，進(jìn)而對(duì)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程產(chǎn)生消極影響[8-9]。黃瓜、水稻、油菜、小麥等作物缺鉀均會(huì)出現(xiàn)葉片失綠、葉綠素含量下降、凈光合速率降低、干物質(zhì)積累減少、產(chǎn)量和品質(zhì)降低等現(xiàn)象[10-14]。

植物光響應(yīng)曲線描述了光合有效輻射與植物凈光合速率之間的關(guān)系，對(duì)進(jìn)一步了解植物生長(zhǎng)規(guī)律及光合特性具有重要的作用[15]。常用的光響應(yīng)曲線擬合模型為雙曲線修正模型，其不僅能夠如實(shí)反映出光響應(yīng)曲線的趨勢(shì)，而且可以較為準(zhǔn)確的擬合出暗呼吸速率和光飽和點(diǎn)等光合特征參數(shù)[16]?？緹煹墓忭憫?yīng)曲線可以反映其在不同光照強(qiáng)度下的光合作用規(guī)律，在不同鉀肥水平下進(jìn)行研究，更能從生理機(jī)制上反映出烤煙對(duì)鉀脅迫的適應(yīng)及其自身的調(diào)節(jié)[17]。目前，有關(guān)鉀肥與烤煙光合作用的研究頗多[18]，而利用光響應(yīng)曲線研究鉀素水平與烤煙光合特性的研究在國內(nèi)則鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)以烤煙紅花大金元為研究對(duì)象，在其他條件一致的情況下，采用雙曲線修正模型對(duì)葉片光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合，從不同供鉀水平下研究煙株成熟期中部葉的光合作用光響應(yīng)特征和產(chǎn)質(zhì)量的差異，為研究烤煙鉀素營養(yǎng)生理和栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

大田試驗(yàn)于2015年4月在云南省曲靖市陸良縣小百戶鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤為紅壤土，前茬作物為小麥，供試烤煙品種為紅花大金元，種植密度為13 890株·hm-2。移栽前，按S形9點(diǎn)取樣法采集試驗(yàn)田基礎(chǔ)土樣，風(fēng)干后測(cè)定土壤樣品的理化性狀。pH值為7.77，有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀分別為24.77、1.77和13.95 g·kg-1；水解性氮、有效磷、速效鉀分別為98.66、44.69和178.07 mg·kg-1。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以鉀肥施用量為因素，共設(shè)4個(gè)處理。T1為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥，T2為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+20%常規(guī)鉀施用量，T3為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+40%常規(guī)鉀施用量，T4為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+60%常規(guī)鉀施用量，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。株行距1.20 m×0.60 m，每小區(qū)栽煙50株，小區(qū)之間設(shè)保護(hù)行。各處理氮、磷用量相同，均為45 kg·hm-2(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī))。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施鉀量為180 kg·hm-2，增加的施鉀量采用硫酸鉀于移栽前基施，基肥采用復(fù)合肥按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方法進(jìn)行。采用優(yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)措施，漂浮育苗，地膜覆蓋栽培。施肥方法采用60%做基肥，40%做追肥。煙試驗(yàn)T1～T4各處理鉀施肥量分別為180、210、240和270 kg·hm-2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀

打頂后，每小區(qū)隨機(jī)選取6株煙，測(cè)定其株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)葉寬等農(nóng)藝性狀。

1.3.2 SPAD值

每小區(qū)隨機(jī)選取一株煙，用日本產(chǎn)SPAD-502型葉綠素計(jì)定點(diǎn)測(cè)定一片中部葉的3個(gè)部位的SPAD值，然后取平均值便于統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.3 光響應(yīng)曲線

于移栽后90 d，在晴朗的上午9：00—12：00，每小區(qū)選取3株生長(zhǎng)一致的烤煙，每株烤煙中部定點(diǎn)選取1片葉片，用軟毛刷刷去中部葉表面的灰塵，然后用LI-6400型便攜式光合作用測(cè)定儀(Li-COR Inc，美國)并應(yīng)用Li-6400-02B藍(lán)紅光源探頭進(jìn)行測(cè)定，設(shè)置光合有效輻射強(qiáng)度(PAR)為1 500、1 200、900、600、300、150、50、0 μmol·m-2·s-1，CO2注入系統(tǒng)設(shè)定值為400 μmol·mol-1，氣體流速為500 mmol·s-1，設(shè)置葉溫為25 ℃。在測(cè)量前先將葉室的PAR設(shè)為1 500 μmol·m-2·s-1對(duì)葉片進(jìn)行誘導(dǎo)，待讀數(shù)穩(wěn)定后進(jìn)入自動(dòng)測(cè)量程序，將3次測(cè)定結(jié)果取平均值，便于分析。

1.3.4 產(chǎn)量

以小區(qū)為單位單獨(dú)采收烘烤、分級(jí)計(jì)產(chǎn)，將各小區(qū)測(cè)得值進(jìn)行平均計(jì)算，便于統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.5 煙葉品質(zhì)

每個(gè)處理選取C3F各3.0 kg，按國家標(biāo)準(zhǔn)分析其常規(guī)化學(xué)成分，包括煙堿含量、鉀含量、氯含量、還原糖含量、總糖含量、總氮含量。

1.4 雙曲線修正模型

雙曲線修正模型的表達(dá)式為：

式中,β和γ為系數(shù);Pn為凈光合速率(μmol·m-2·s-1)；α是表觀量子效率；I為光量子通量密度(μmol·m-2·s-1)；Rd是暗呼吸速率(μmol·m-2·s-1)。參數(shù)初始值及限制設(shè)定范圍為：α=0.01，β=0.000 1，γ=0.001，Rd=0.3；α≤1，β≤1，γ≤1，Rd≤1.5[19-21]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行初步處理，并采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀肥水平對(duì)成熟期烤煙農(nóng)藝性狀的影響

隨著鉀肥的增施，烤煙的株高、葉長(zhǎng)、葉寬和莖圍大致呈依次增加的趨勢(shì)(表1)。其中T4顯著高于其他處理，T2和T3的農(nóng)藝性狀沒有顯著差異。以上結(jié)果表明，增施適量的鉀肥，在一定程度上有利于提高烤煙的生長(zhǎng)。

表1 各處理對(duì)成熟期烤煙農(nóng)藝性狀的影響

注：同列無相同小寫字母表示處理間差異顯著，表2、4同。

2.2 不同鉀肥水平對(duì)成熟期烤煙中部葉SPAD值的影響

隨著鉀肥的增施，烤煙成熟期葉片的SPAD值逐漸增加(表2)。其中，T4的SPAD值顯著高于其他處理，T1最低，具體表現(xiàn)為T4>T3>T2>T1。以上結(jié)果說明，增施適量的鉀肥可以提高烤煙葉片的葉綠素含量。

表2 各處理對(duì)成熟期烤煙中部葉SPAD值的影響

2.3 雙曲線修正模型對(duì)光響應(yīng)曲線擬合

雙曲線修正模型對(duì)4個(gè)處理的擬合效果均與測(cè)量值相似(圖1)。其中，由于T3和T4處理施用的鉀肥充足，葉片的光合作用較強(qiáng)，在設(shè)定測(cè)量的光照強(qiáng)度內(nèi)還未達(dá)到光飽和點(diǎn)，擬合出的光響應(yīng)曲線一直處于上升趨勢(shì)符合實(shí)際情況；而T1和T2處理鉀肥施用量較少，在設(shè)定的光照強(qiáng)度內(nèi)已達(dá)到光飽和點(diǎn)，擬合出的光響應(yīng)曲線呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，即隨著光照強(qiáng)度的增加，光合作用強(qiáng)度先升高后降低。

圖1 雙曲線修正模型對(duì)不同處理烤煙光響應(yīng)曲線的擬合

雙曲線修正模型對(duì)4個(gè)處理光響應(yīng)曲線擬合的決定系數(shù)分別為0.995、0.993、0.995、0.993(表3)，說明該模型較為適合不同鉀肥水平下烤煙光合作用光響應(yīng)曲線的擬合。由實(shí)測(cè)值可以看出，隨著鉀肥施用量的提高，最大凈光合速率(Pn max)、光飽和點(diǎn)(LSP)、Rd等參數(shù)依次呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)，其中T4最高，T1最低，說明增施適量的鉀肥，可以提高烤煙的光飽和點(diǎn)，促進(jìn)烤煙光合作用的進(jìn)行。由擬合出的不同處理間的光合參數(shù)可以看出，增施適量的鉀肥，可以提高烤煙的α等光合特征參數(shù)，從而會(huì)進(jìn)一步加快光合作用。以上結(jié)果表明，隨著施鉀量的增加，烤煙的光合特征參數(shù)逐漸增加，表現(xiàn)為T4>T3>T2>T1。

2.4 不同鉀肥水平對(duì)烤煙凈光合速率和產(chǎn)量的影響

表4表明，增施鉀肥能顯著提高烤煙產(chǎn)量，且隨施鉀量增加呈先增加后減小趨勢(shì)，其中T3處理產(chǎn)量最高。同時(shí)，增施適量的鉀肥也提高凈光合速率，且隨施鉀量增加而增加。以上結(jié)果說明，適量增施鉀肥可以促進(jìn)烤煙的光合速率，進(jìn)一步提高了產(chǎn)量。

表3 雙曲線修正模型對(duì)各處理光響應(yīng)曲線的擬合值與測(cè)量值的對(duì)比

表4 各處理對(duì)烤煙凈光合速率和產(chǎn)量的影響

2.5 不同鉀肥水平對(duì)烤煙化學(xué)品質(zhì)的影響

一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)煙葉的總糖含量要求達(dá)到18%～22%，還原糖16%～18%，總氮含量1.5%～3.5%，煙堿1.5%～3.5%，鉀2%以上，氯1%以下，糖堿比以10左右為好，氮堿比以1左右為好，鉀氯比以4～10為宜。

由表5可知，各處理的總糖和還原糖含量均高于優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)，其中T1處理最低，T3處理最高；總氮和煙堿含量處于適宜范圍內(nèi)，其中總氮含量以T4最高，T1最低，煙堿含量大小順序?yàn)門3>T1>T2>T4；各處理鉀含量均低于標(biāo)準(zhǔn)，氯含量處在優(yōu)質(zhì)煙葉氯含量最適宜范圍內(nèi)，其中鉀含量以T1為最高，T2最低，氯含量以T3最高，T1最低；各處理糖堿比均高于優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)，以T4為最高；各處理氮堿比均小于1，T4最接近于1；各處理鉀氯比均低于標(biāo)準(zhǔn)4～10，以T1為最高。綜合分析可知，化學(xué)成分以處理T4較好，化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)。

表5 各處理對(duì)烤煙C3F化學(xué)成分的影響

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)中的雙曲線修正模型能很好的擬合出4個(gè)處理的光響應(yīng)曲線，這與王帥等[11]在玉米上的研究結(jié)果基本一致，且該模型能夠直觀的擬合出烤煙的光飽和點(diǎn)和暗呼吸速率等光和特性參數(shù)[22]，建議在研究不同鉀肥水平下烤煙光響應(yīng)曲線特征時(shí)采用此模型進(jìn)行擬合。

植物葉綠素含量及光合作用的強(qiáng)弱對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程及產(chǎn)質(zhì)量形成具有重要作用[23]，提高鉀肥施用量，葉綠素含量增加，植物光合速率增加，產(chǎn)質(zhì)量都有明顯的提高[24]。本研究得出了相同的結(jié)果，即隨著鉀肥的增施，烤煙的長(zhǎng)勢(shì)、SPAD值、光飽和點(diǎn)、暗呼吸速率、凈光合速率等光合特性以及烤煙產(chǎn)量和化學(xué)品質(zhì)均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。因此，在本試驗(yàn)條件下，鉀肥施用量為270 kg·hm-2的處理能較為顯著的提高烤煙的凈光合速率和產(chǎn)質(zhì)量。

[1] 王江洪. 烤煙鉀肥不同基追比及根部追鉀時(shí)期對(duì)上部煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015(17)：106-108.

[2] 雷晶，郝艷淑，王曉麗，等. 植物鉀效率差異的營養(yǎng)生理及代謝機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 中國土壤與肥料，2014 (1)：1-5.

[3] 馬海洋，石偉琦，劉亞男，等. 氮，磷，鉀肥對(duì)卡因菠蘿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2013，19(40)：901-907.

[4] 陳佳廣. 植物適應(yīng)鉀營養(yǎng)脅迫的形態(tài)及生理特性[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備，2015 (5)：25-26.

[5] 歐清華. 根外追施鉀肥對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響研究進(jìn)展[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，19(7)：30-34.

[6] 朱經(jīng)偉，張?jiān)瀑F，劉青麗，等.石灰與腐植酸鉀配施對(duì)新平整土地烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016(2)：346-351.

[7] 戴勛，王毅，劉彥中，等. 不同鉀肥追施量對(duì)烤煙K326生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 中國煙草科學(xué)，2009，30(1)：19-22.

[8] 周一飛，聶紅資，關(guān)體青，等. 不同鉀用量對(duì)煙草光合速率和煙株鉀含量的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，24(9)：92-94.

[9] 胡雪平. 不同施鉀量對(duì)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D]. 長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

[10] 蔣永濤，劉傳蘭，邵燕，等. 缺鉀對(duì)黃瓜幼苗光合作用和氮素代謝的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010 (6)：47-49.

[11] 蔣德安，陸慶，薛建明，等. 鉀營養(yǎng)對(duì)稻葉光合功能及光能吸收的調(diào)節(jié)[J]. 浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，18(4)：25-29.

[12] 蔣德安，饒立華，彭佐權(quán). 鉀對(duì)水稻產(chǎn)量形成的一些生理效應(yīng)[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào) (農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)，1987，13(4)：441-444.

[13] 潘勇輝，陸志峰，魯劍巍，等. 缺鉀對(duì)越冬期油菜光合特性和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 中國油料作物學(xué)報(bào)，2015，37(5)：688-693.

[14] 李玉影，金繼運(yùn)，劉雙全，等. 鉀對(duì)春小麥生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2005，11(4)：449-455.

[15] 李曉宇，楊成超，于雷，等. DPS 軟件在中綏 12 楊光響應(yīng)曲線擬合中的應(yīng)用[J]. 湖南林業(yè)科技，2015，42(3)：85-89.

[16] 葉子飄，李進(jìn)省. 光合作用對(duì)光響應(yīng)的直角雙曲線修正模型和非直角雙曲線模型的對(duì)比研究[J]. 井岡山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，31(3)：38-44.

[17] 王帥，韓曉日，戰(zhàn)秀梅，等. 不同氮肥水平下玉米光響應(yīng)曲線模型的比較[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014，20(6)：1403-1412.

[18] 吳昊，官宇，侯宗瓊，等. 氮，磷，鉀不同施肥水平對(duì)烤煙光合特性的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53(7)：1605-1608.

[19] 王秀偉，毛子軍. 7 個(gè)光響應(yīng)曲線模型對(duì)不同植物種的實(shí)用性[J]. 植物研究，2009，29(1)：43-48.

[20] 劉宇鋒，蕭浪濤，童建華，等. 非直線雙曲線模型在光合光響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21(8)：76-79.

[21] 葉子飄，于強(qiáng). 光合作用光響應(yīng)模型的比較[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，32(6)：1356-1361.

[22] 葉子飄. 光合作用對(duì)光響應(yīng)新模型及其應(yīng)用[J]. 生物數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)，2008，23(4)：710-716.

[23] 江力，張蓉銑. 不同氮鉀水平對(duì)烤煙光合作用的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，27(4)：328-331.

[24] 黃松青，危躍，屠乃美，等. 控釋肥對(duì)烤煙光合特性和產(chǎn)質(zhì)量與氮鉀利用率的影響[J]. 中國煙草科學(xué)，2015，36(1)：54-60.

(責(zé)任編輯：張瑞麟)

2017-02-12

云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目(滇煙工科[2013]494號(hào))；云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2015FB145)；云南省煙草公司資助項(xiàng)目(2015YN03)；中國煙草總公司云南省公司科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014YN12)

吳 濤(1982—)，湖南常德人，農(nóng)藝師，碩士，從事煙葉原料品質(zhì)分析和煙草生理生化研究工作，E-mail：396616494@qq.com。

王 戈，E-mail：wangge302@126.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170713

S572

A

0528-9017(2017)07-1136-04

文獻(xiàn)著錄格式：吳濤，白羽祥，王戈，等. 鉀肥用量對(duì)烤煙光合特性和產(chǎn)質(zhì)量的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(7)：1136-1139.