孫計(jì)平，吳照輝，李雪君，丁燕芳，孫 煥，平文麗

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所/河南省煙草公司 煙草研究所，河南 許昌 461000)

高氯灌溉水對(duì)盆栽烤煙氯吸收和分配的影響

孫計(jì)平，吳照輝*，李雪君，丁燕芳，孫 煥，平文麗

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所/河南省煙草公司 煙草研究所，河南 許昌 461000)

為了明確高氯灌溉水對(duì)烤煙氯含量的影響，采用盆栽試驗(yàn)，并使用高氯含量(90.25 mg/L)灌溉水進(jìn)行灌溉，比較灌水量對(duì)2個(gè)烤煙品種氯吸收和積累的影響。結(jié)果表明，2個(gè)烤煙品種不同器官的氯含量和氯積累量均表現(xiàn)為葉片>莖>根，葉片氯積累量分配比例為57.33%～75.61%，葉片氯含量在旺長期最高，隨生育時(shí)期推進(jìn)而減少，成熟期最低。葉片氯含量和氯積累量均隨灌水量增加而增加；豫煙13號(hào)各時(shí)期葉片氯含量和氯積累量均低于中煙100，且葉片氯積累量分配比例也低于中煙100。旺長期灌溉高氯含量的灌溉水顯著影響煙葉氯含量，灌溉量越大，煙葉氯含量越高；與中煙100相比，豫煙13號(hào)吸收的氯較少，煙葉氯含量較低。

烤煙； 高氯灌溉水； 氯； 積累量； 分配

煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，種植面積和產(chǎn)量均居世界第一[1]，其中，烤煙產(chǎn)量占煙葉總產(chǎn)量90%以上，是中式卷煙的重要原料基礎(chǔ)[2]。氯是烤煙生長所必需的營養(yǎng)元素之一，也是評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)。適宜的氯含量有利于提高煙葉品質(zhì)，一般認(rèn)為，煙葉氯含量在0.3%～0.8%較為適宜，超過1%將影響煙葉的燃燒性和煙氣質(zhì)量[3]。

黃淮煙區(qū)和西北煙區(qū)是我國土壤氯含量較高的兩大煙區(qū)，煙葉氯含量偏高的問題一直未得到很好地解決[4]，已經(jīng)成為影響煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵因子之一，尤其是干旱年份，煙葉氯含量偏高問題尤為突出。煙株對(duì)氯離子的吸收量與土壤和灌溉水的氯含量密切相關(guān)[5]。張翔等[6]研究認(rèn)為，煙葉61.8%的氯來源于土壤，37.1%的氯來源于灌溉水，但如果不引入高氯含量灌溉水，則煙葉氯含量仍在適宜范圍內(nèi)。范藝寬等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在煙葉氯含量偏高問題較為突出的豫中和豫東地區(qū)，灌溉水氯含量超過植煙適宜范圍的比例明顯大于土壤。旺長期是烤煙的需水臨界期，河南煙區(qū)在烤煙旺長期容易出現(xiàn)生理干旱，往往需要進(jìn)行灌溉以滿足煙葉正常生長。不同品種對(duì)水分需求不同，煙葉氯含量差異也較大[8]。高氯含量的灌溉水對(duì)不同品種煙葉氯含量的影響鮮有報(bào)道，鑒于此，利用盆栽試驗(yàn)?zāi)M旺長期干旱，以烤煙新品種豫煙13號(hào)和主栽品種中煙100為供試材料，采用高氯含量的灌溉水進(jìn)行灌溉，研究不同灌溉量對(duì)2個(gè)烤煙品種各生育時(shí)期氯吸收、積累和分配的影響，以了解不同烤煙品種在高氯灌溉水條件下灌水量對(duì)其氯含量的影響，為河南煙區(qū)推廣新品種以及有效降低煙葉氯含量提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為烤煙新品種豫煙13號(hào)和主栽烤煙品種中煙100。供試土壤為褐土，有機(jī)質(zhì)含量為15.12 g/kg、全氮含量為0.92 g/kg、堿解氮含量為67.25 mg/kg、速效磷含量為8.09 mg/kg、速效鉀含量為110.85 mg/kg，氯含量為20.16 mg/kg。灌溉水氯含量為90.25 mg/L。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所(許昌)進(jìn)行。選用直徑42 cm、高30 cm的塑料盆，裝盆前將土壤過篩，每盆裝土25 kg，施氮量6 g/盆，氮、磷、鉀比例為1∶1∶3，盆內(nèi)套0.125 mm篩網(wǎng)防止根系通過盆底下扎，盆底接托盤，滲出水分澆回盆中。3月5日播種，5月10日選取健壯7片真葉煙苗移栽于盆中，團(tuán)棵前(含團(tuán)棵期)正常管理。

采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，設(shè)計(jì)3個(gè)灌水量處理，即處理A：每次澆水量為6 kg/盆(正常供水)；處理B：每次澆水量為4 kg/盆(中度干旱)；處理C：每次澆水量為2 kg/盆(重度干旱)。6月18日(團(tuán)棵期結(jié)束，開始進(jìn)入旺長期)開始控制澆水，用防雨棚遮擋自然降水，每次以處理C表現(xiàn)嚴(yán)重干旱時(shí)進(jìn)行澆水，控制澆水20 d。控水結(jié)束后打開防雨棚，所有處理均在自然狀態(tài)下，遇干旱進(jìn)行灌溉以補(bǔ)充水分(各處理補(bǔ)水量相同)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

分別于旺長期(處理結(jié)束后7月9日)、現(xiàn)蕾期(7月20日)、成熟期(9月9日)取樣，每次隨機(jī)選取3株，按部位分解為根、莖、葉片，分別稱鮮質(zhì)量，105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱干質(zhì)量。不銹鋼電磨粉碎后過0.15 mm篩，煙葉氯含量參照標(biāo)準(zhǔn)YC/T 162—2011[9]采用連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel和DPS 14.1[10]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

氯積累量=干物質(zhì)質(zhì)量×氯含量，

各器官氯積累量分配比例=各器官氯積累量/整株氯積累量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1灌溉量對(duì)不同烤煙品種根、莖、葉氯含量的影響

根據(jù)表1可知，除現(xiàn)蕾期根部氯含量外，其他時(shí)期品種間根、莖、葉的氯含量差異均達(dá)極顯著水平；除旺長期根部氯含量外，其他時(shí)期灌水處理間根、莖、葉的氯含量差異均達(dá)極顯著水平；除旺長期葉部氯含量外，其他時(shí)期品種與灌水互作對(duì)氯含量的影響極顯著。

表1 各生育時(shí)期烤煙根、莖、葉氯含量的方差分析(F值)

注：*表示在0.05水平差異顯著，**表示在0.01水平差異顯著。表3和表5同。

由表2可以看出，隨生育時(shí)期的推進(jìn)，烤煙根、莖、葉中的氯含量均呈下降趨勢(shì)。不同生育時(shí)期，供試烤煙葉部氯含量均隨灌溉量的降低而降低。相同灌水處理不同品種比較來看，3個(gè)生育時(shí)期豫煙13號(hào)葉部氯含量均低于中煙100，且除現(xiàn)蕾期正常供水處理外，品種間葉片氯含量差異均達(dá)到顯著水平。中煙100旺長期根部氯含量隨灌溉量的降低而增加，豫煙13號(hào)旺長期和現(xiàn)蕾期根部氯含量隨灌溉量的降低而降低。除旺長期處理C外，豫煙13號(hào)莖部氯含量顯著高于中煙100。

表2 各生育時(shí)期烤煙根、莖、葉的氯含量 %

注：同列不同小寫字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平，表4和表6同。

2.2灌溉量對(duì)不同烤煙品種根、莖、葉干質(zhì)量的影響

表3表明，3個(gè)生育時(shí)期，灌水處理對(duì)根、莖、葉的干質(zhì)量均有極顯著影響；品種對(duì)現(xiàn)蕾期和成熟期的莖、葉干質(zhì)量有極顯著影響；品種與灌水互作對(duì)現(xiàn)蕾期根、旺長期莖、成熟期葉的干質(zhì)量影響極顯著，對(duì)現(xiàn)蕾期莖和旺長期葉的干質(zhì)量影響顯著。

表3 各生育時(shí)期烤煙根、莖、葉干質(zhì)量的方差分析(F值)

由表4可以看出，旺長期，2個(gè)烤煙品種根干質(zhì)量隨灌水量的減少而降低，且處理C顯著低于處理A、B；現(xiàn)蕾期，豫煙13號(hào)在正常供水時(shí)根干質(zhì)量顯著高于其他2個(gè)處理，而中煙100根干質(zhì)量在3個(gè)灌水處理間差異不顯著；成熟期，2個(gè)品種處理C根干質(zhì)量顯著低于處理A。3個(gè)時(shí)期2個(gè)烤煙品種的莖干質(zhì)量均隨灌水量的減少而下降。從葉干質(zhì)量來看，旺長期中煙100隨灌水量的減少顯著降低，豫煙13號(hào)處理C顯著低于處理A、B；現(xiàn)蕾期和成熟期，2個(gè)烤煙品種葉干質(zhì)量均隨灌水量減少而顯著降低。

表4 各生育時(shí)期烤煙根、莖、葉的干物質(zhì)積累量 g/株

2.3灌溉量對(duì)不同烤煙品種氯積累量的影響

表5表明，各生育時(shí)期，品種和灌水處理對(duì)整株烤煙氯積累量均有極顯著影響，灌水處理對(duì)葉片和整株氯積累量的影響大于品種。灌水處理對(duì)烤煙根、莖、葉和整株氯積累量的影響均達(dá)極顯著水平；除現(xiàn)蕾期根和旺長期莖外，其他時(shí)期各部位氯積累量的品種間差異顯著或極顯著；品種與灌水互作對(duì)現(xiàn)蕾期各部位、成熟期根和葉的氯積累量影響極顯著，對(duì)旺長期莖和整株、成熟期整株氯積累量影響顯著。

由表6可以看出，不同部位的氯積累量由大到小依次為葉、莖、根。從根部氯積累量比較來看，旺長期，豫煙13號(hào)隨灌水量減少而顯著降低，中煙100表現(xiàn)為處理A、B顯著高于C；現(xiàn)蕾期，2個(gè)品種均隨灌水量減少而減少；成熟期，中煙100表現(xiàn)為處理A顯著高于處理B、C，豫煙13號(hào)表現(xiàn)為處理A、B顯著高于C。

從莖氯積累量比較來看，旺長期，2個(gè)品種均隨灌水量減少而顯著降低；現(xiàn)蕾期，中煙100隨灌水量的減少而顯著降低，而豫煙13號(hào)隨灌水量的減少呈先增加后降低的趨勢(shì)；成熟期，2個(gè)烤煙品種莖部氯積累量均隨灌水量的減少而降低。

2個(gè)烤煙品種葉部氯積累量和整株氯積累量均隨生育時(shí)期的推進(jìn)呈先增加后降低的變化趨勢(shì)。旺長期和成熟期，豫煙13號(hào)各處理葉部和整株氯積累量均明顯低于中煙100。隨灌水量的減少，2個(gè)烤煙品種在3個(gè)生育時(shí)期的葉部和整株氯積累量顯著下降。

表5 各生育時(shí)期烤煙根、莖、葉氯積累量的方差分析(F值)

表6 各生育時(shí)期烤煙根、莖、葉的氯積累量 mg/株

2.4灌溉量對(duì)不同烤煙品種氯分配的影響

由表7可以看出，氯積累量主要集中在葉片上，占整個(gè)植株氯積累量的57.33%～75.61%，其次為莖，根部氯積累量最少。各部位氯積累量的分配比例隨品種、生育時(shí)期和灌水量的不同而不同。品種間比較，除現(xiàn)蕾期處理A外，豫煙13號(hào)3個(gè)生育時(shí)期其他處理的葉部氯積累量分配比例均小于中煙100；不同生育時(shí)期比較，2個(gè)烤煙品種葉部氯積累量分配比例在生育后期明顯低于生育前期和中期，且豫煙13號(hào)下降幅度較大；不同灌水量處理比較，隨著灌水量的減少，烤煙葉部氯積累量分配比例總體呈下降趨勢(shì)。

根系中氯積累量分配比例較低，故其隨品種、生育時(shí)期和灌水處理的變化對(duì)整個(gè)煙株各部位氯分配比例變化的影響相對(duì)較小。成熟期時(shí)，莖部氯積累量分配比例明顯高于旺長期和現(xiàn)蕾期，且豫煙13號(hào)的莖部氯積累量分配比例明顯高于中煙100。

表7 烤煙各部位氯積累量分配比例 %

3 結(jié)論與討論

氯是煙草生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素之一，同時(shí)，煙草也是典型的“忌氯作物”之一[11]，因此，煙葉中氯含量過低或過高均不利于煙葉質(zhì)量的提高[12]。我國西南煙區(qū)由于降水量大等原因，往往需要施用含氯肥料來解決煙葉氯含量偏低問題，而北方煙區(qū)則需要采用不含氯肥料、控制土壤和灌溉水氯含量等措施來降低煙葉氯含量。煙葉中氯主要來源于土壤，而輸入土壤中的氯主要有以下幾個(gè)來源：雨水、施肥、灌溉水、海洋飛沫、灰塵和空氣污染[13]。我國主要植煙區(qū)遠(yuǎn)離海洋，雨水和海洋飛沫帶入土壤中的氯很少，灰塵和空氣污染除特殊情況外也不是煙田氯輸入的主要途徑，而在煙葉生產(chǎn)當(dāng)季基本杜絕了肥料氯的帶入，因此，煙田中氯輸入的主要途徑為前茬殘留和灌溉水?！吨袊鵁煵莘N植區(qū)劃》中明確提出，土壤氯含量小于30 mg/kg、灌溉水氯含量小于16 mg/kg是煙草種植最適宜區(qū)的主要指標(biāo)[14]。近年來，河南煙葉氯含量偏高已經(jīng)成為制約河南煙葉質(zhì)量提高和影響煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因子之一。

煙草對(duì)氯屬于“奢侈吸收”，隨介質(zhì)中氯離子濃度的增加而吸收增加。劉國順等[15]研究表明，在0.5～4.0 mmol/L的Cl-(17.75～142 mg/kg)營養(yǎng)液中，煙株各種酶活性仍較高，表明烤煙對(duì)介質(zhì)Cl-濃度有較大的適應(yīng)范圍。選擇合適的茬口可以避免土壤中殘留的氯含量過高，但在干旱時(shí)需要采取灌溉的方式減輕干旱對(duì)烤煙生長的影響[16]，在黃淮海煙區(qū)，作為主要灌溉水來源的地下水有很大比例超過了植煙適宜的灌溉水氯含量標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用高氯灌溉水和盆栽的方式，研究了烤煙在旺長期遭遇干旱時(shí)，不同灌溉量對(duì)不同烤煙品種煙葉氯含量的影響。結(jié)果表明，烤煙葉片氯含量因品種、生育時(shí)期、灌水量(氯引入量)的不同而變化，葉片中氯含量在旺長期最高，隨生育時(shí)期推進(jìn)而逐漸降低，成熟期最低；葉片氯含量和氯積累量均隨灌水量增加而增加，這與前述的煙葉氯含量隨介質(zhì)中Cl-濃度增加而增加的結(jié)論一致。何其芳[8]研究了94份烤煙品種鉀、氯、總糖、還原糖、總氮、蛋白質(zhì)、煙堿等化學(xué)成分含量的變化幅度后發(fā)現(xiàn)，氯含量的變異系數(shù)最大，說明煙葉氯含量存在基因型差異。在本試驗(yàn)中，與中煙100相比較，豫煙13號(hào)吸收的氯較少，煙葉氯含量較低。成熟期，豫煙13號(hào)葉部氯積累量顯著低于中煙100，而豫煙13號(hào)莖部氯積累量卻顯著高于中煙100。因此，建議在高含氯灌溉水煙田采用葉片低積累氯或者抗旱的烤煙品種、進(jìn)行抗旱栽培、改變灌溉方式等措施減少灌溉水量以達(dá)到降低煙葉氯含量的目的。

煙草體內(nèi)氯以離子形態(tài)存在，移動(dòng)性強(qiáng)，可在不同部位間轉(zhuǎn)移。煙草不同器官含氯量以葉最高，其次是莖，再次是根，根、莖、葉吸收總氯量比例約為1∶2∶7[5]。在本試驗(yàn)中，2個(gè)烤煙品種各處理氯含量和積累量均表現(xiàn)為葉片>莖>根，葉片氯積累量分配比例70%左右，氯在根、莖、葉的分配比例大致與前人研究一致。與生育前期相比，在生育后期莖部氯積累量分配比例明顯上升；當(dāng)灌水量(氯引入量)增加時(shí)，烤煙葉部氯積累量分配比例明顯上升。本試驗(yàn)中，盡管灌溉水氯含量較高，但豫煙13號(hào)成熟期處理B和C葉片氯含量為0.65%左右，均在適宜范圍；且在相同條件下，豫煙13號(hào)葉片的氯含量和氯積累量均顯著低于中煙100，其葉片氯積累量分配比例也明顯低于中煙100，這可能是由其自身的生物學(xué)特性決定的，且灌水量(氯引入量)越少趨勢(shì)越明顯，豫煙13號(hào)葉片氯含量較低是否還存在其他機(jī)制尚待研究。

[1] 劉國順.煙草栽培學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003:1-2.

[2] 黃國友,翟欣,朱維華,等.我國烤煙種植業(yè)重心區(qū)位空間分析[J].中國煙草科學(xué),2012,33(2):94-97.

[3] 李永忠,羅鵬濤.氯在煙草體內(nèi)的生理代謝功能及其應(yīng)用[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995,10(1):57-61.

[4] 商靜,許嘉陽,范藝寬,等.高氯土壤條件下烤煙對(duì)Cl-通道抑制劑的生理響應(yīng)[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2017,23(2):460-467.

[5] 張陽,屠乃美,康健,等.烤煙氯營養(yǎng)研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(3):139-143.

[6] 張翔,范藝寬,黃元炯,等.烤煙吸收氯的主要來源及其在體內(nèi)分布的研究[J].土壤肥料,2006(2):62-64.

[7] 范藝寬,張翔,黃元炯,等.河南煙區(qū)土壤和灌溉水氯含量狀況評(píng)價(jià)[J].煙草科技,2003(8):39-41.

[8] 何其芳.94份煙草材料的遺傳多樣性和主要品質(zhì)成分的分析[D].廣州:華南理工大學(xué),2012.

[9] 國家煙草專賣局.煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法:YC/T 162—2011[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

[10] Tang Q Y,Zhang C X,Data processing system(DPS) software with experimental design,statistical analysis and data mining developed for use in entomological research[J].Insect Science,2013,20(2):254-260.

[11] 劉洪斌,毛知耘.氯和鉀營養(yǎng)對(duì)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),1995,1(1):57-63.

[12] 冉法芬,許自成,李東亮,等.我國主產(chǎn)煙區(qū)烤煙鉀、氯、鉀氯比與評(píng)吸質(zhì)量的關(guān)系分析[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,23(4):1147-1150.

[13] White P J,Broadley M R.Chloride in soils and its uptake and movement within the plant:A review[J].Annals of Botany,2001,88:967-988.

[14] 王彥亭,謝劍平,李志宏.中國煙草種植區(qū)劃[M].北京:科學(xué)出版社,2010.

[15] 劉國順,李?yuàn)檴?位輝琴,等.不同濃度氯營養(yǎng)液對(duì)烤煙葉片生理特性的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2005,20(2):72-75.

[16] 劉鵬,朱金鋒,郭利,等.烤煙氯離子來源及控制措施研究進(jìn)展[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,25(3):74-77.

Effect of High Chlorine Irrigation Water on the Chlorine Absorption and Distribution of Potted Flue-cured Tobacco

SUN Jiping,WU Zhaohui*,LI Xuejun,DING Yanfang,SUN Huan,PING Wenli

(Tobacco Research Institute of Henan Academy of Agricultural Sciences/Tobacco Research Institute of Henan Tobacco Company,Xuchang 461000,China)

In order to study the effect of irrigation water on the chlorine content of flue-cured tobacco,we compared the effect of different amount of irrigation water on the chlorine content and accumulation of two flue-cured tobacco varieties by using pot experiment and irrigation water with high chlorine(90.25 mg/L).The results showed that the content and accumulation of chlorine in two varieties were all shown as leaf>stem>root.The chlorine accumulation in leaves accounted for 57.33%—75.61% of the total chlorine accumulation.The chlorine content of leaf decreased with growth of the leaves and it was highest in vigorous growth stage and was lowest in the mature period.The chlorine content and accumulation of leaves increased with the increase of irrigation amount.The chlorine content and accumulation of leaves of Yuyan 13 were lower than that of Zhongyan 100.The proportion of chlorine accumulation in the leaves of Yuyan 13 was lower than that of Zhongyan 100.The chlorine content of tobacco leaf was significantly affected by the chlorine content of irrigation water in the vigorous stage.The greater the amount of irrigation,the higher chlorine content of tobacco leaves.Compared with Zhongyan 100,the chlorine content of Yuyan 13 was lower due to the less absorption of chlorine.

flue-cured tobacco; high chlorine irrigation water; chlorine; accumulation; distribution

S572

A

1004-3268(2017)10-0044-05

2017-03-25

河南省煙草公司科技項(xiàng)目(HYKJ201204，HYKJ201404)；上海煙草集團(tuán)項(xiàng)目(SZBCW201500829)；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院財(cái)政預(yù)算項(xiàng)目(YCY20167813，201776-5)

孫計(jì)平(1978-)，女，河北玉田人，助理研究員，碩士，主要從事煙草遺傳育種研究。E-mail:sunjiping2002@126.com。*與第一作者同等貢獻(xiàn)