朱大恒，張閃閃，莫駿堅，朱潤琪，汪耀富，劉 麗，馬 軒，席 宇

（1.鄭州大學生命科學學院，河南鄭州450001；2.廣西壯族自治區(qū)煙草公司河池市公司，廣西河池547000；3.華中科技大學藥學院，湖北武漢430074；4.湖南中煙工業(yè)有限責任公司，湖南長沙410014）

煙草是一種對環(huán)境要求較高的茄科作物，具有喜光性。由于它是C3植物，光合作用效率低，只有在充足的光照條件下才有利于高效的光合作用［1］。湖南省郴州市地處長江中游，屬于中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，全年光照充足，雨量充沛，適于煙株進行有效的光合作用，充分積累內在干物質［2］。但其氣候特點對優(yōu)質煙生產(chǎn)來說仍存在諸多不利條件，從煙葉品質要求的角度出發(fā)，日照充足但光照不強烈的環(huán)境對煙葉品質的形成較為有利［3］。郴州植煙區(qū)盛夏季節(jié)，副高壓在南嶺一帶產(chǎn)生“焚風效應”，南風盛吹，蒸發(fā)旺盛，綜合影響使煙草產(chǎn)生“高溫逼熟”或“日燒”現(xiàn)象［4］。由于“高溫逼熟”現(xiàn)象具有明顯的地域特點，過去在認識方面缺乏足夠重視，在理論研究方面極為欠缺，其機制尚不完全清楚，實際生產(chǎn)中，“高溫逼熟”現(xiàn)象已成為制約湖南煙葉原料品質穩(wěn)定和提升的主要瓶頸之一。本研究通過大田搭建遮陰棚控制光照度，研究光照因子對湖南烤煙成熟期生理特性的影響，旨在為探討湖南煙區(qū)烤煙“高溫逼熟”現(xiàn)象的發(fā)生機制、優(yōu)化栽培技術提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料品種 材料為湖南煙區(qū)主栽品種云煙87。

1.1.2 試驗基本情況 試驗于2016年3—8月在湖南省郴州市桂陽縣仁義鎮(zhèn)梧桐村進行。試驗田土壤質地為壤土，前茬作物為水稻，肥力中等，地勢平坦，施純氮量為135 kg／hm2，N∶P∶K＝1.0∶1.0∶2.5，3月中旬移栽，植煙密度為1.20 m×0.50 m。

1.2 試驗設計

在大田旺長期5月份時，現(xiàn)場搭建1座遮陽棚，遮陽棚四面開敞，頂部呈拱形，頂部遮陽網(wǎng)收放可控，框架采用金屬管材質。棚寬4.0m，長18.0m，高3.5m，以大田不遮光為對照組（自然光照CK，晴天平均光照度為68 852 lx），在生長后期（現(xiàn)蕾期至采收期）對煙株進行70%遮光量的處理，用L表示，遮光處理時間為每天11：30—15：30，在陰雨天可以不覆蓋遮陽網(wǎng)；通過調整遮陽網(wǎng)密度，使透光量為自然光照的70%，處理以棚遮擋的3行煙為3個重復。田間管理措施按當?shù)爻Ｒ?guī)方法操作，分別于旺長后期和成熟期測定煙葉的光合特性和生理指標。

1.3 測定指標及方法

葉綠素含量測定采用乙醇浸提－分光光度法［5］；采用便攜式脈沖調制熒光儀FMS－2（Hansatch公司，英國），在自然光強下于晴天10：30—12：30間測定成熟期熒光參數(shù)。葉片經(jīng)暗適應20 min后測定初始熒光（Fo）、光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學效率（Fv／Fm）、非光化學猝滅系數(shù)（qN）、光化學猝滅系數(shù)（qP），每個處理測5張中部葉片，取平均值。

超氧陰離子產(chǎn)生速率測定采用李忠光等的方法［6］，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性測定采用李忠光等的方法［7］；總糖和還原糖含量測定采用馮大蘭等的方法［8］，略有改動；化學成分分析測定參照王瑞新等的方法［9］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0及Excel數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 光照度對生長后期煙葉葉綠素含量的影響

由表1可以看出，在煙株生長旺長后期，遮陰組與對照組的質體色素含量差異顯著，且葉綠素a／葉綠素b差異顯著，說明適當遮陰促進了煙葉色素的積累。遮陰處理下，煙葉葉綠素a／葉綠素b值減小，葉綠素b含量明顯高于對照，葉綠素b增長幅度大于葉綠素a，這是煙株對光照減弱自我適應的表現(xiàn)，對遠紅光吸收的增強使得光能利用率得到一定的提高，從而彌補外界光照減弱對植株生長的影響，有利于遮陰環(huán)境中光合作用的進行，也說明70%透光率的遮陰在煙株的耐受范圍內。遮陰處理葉綠素／類胡蘿卜素比值高于對照組，說明遮陰更利于葉綠素的合成積累。在成熟期，煙葉質體色素含量都高于旺長后期，但此期葉綠素a／葉綠素b的比值高于旺長后期，遮陰處理組與對照組差異不顯著，說明成熟期葉綠素a積累比例較大。同時，遮陰處理葉綠素／類胡蘿卜素比值顯著高于對照組，利于葉綠素合成積累，這可能會對烤煙的香氣質產(chǎn)生影響。

表1 遮光（70%透光率）對煙葉色素含量的影響

2.2 光照度對煙草葉片光合特性的影響

從表2的光合數(shù)據(jù)可以看出，旺長后期遮陰與對照光合特性差異多不顯著，而成熟期遮陰煙葉光合速率、氣孔導度與蒸騰速率均高于對照，胞間CO2濃度低于對照，除氣孔導度外均差異顯著；進一步分析葉綠素熒光參數(shù)，結果（圖1、圖2、圖3、圖4）表明，生育后期遮陰煙葉Fv／Fm均高于對照，而qN低于對照，說明生育后期自然光照度過強，已導致光抑制現(xiàn)象發(fā)生。在旺長后期遮陰組Fo低于對照，成熟期與對照差異不大；而qP在旺長后期遮陰組高于對照，在成熟期則相反，說明旺長后期遮陰對緩解強光導致的光抑制現(xiàn)象作用更為突出。

表2 遮光（70%透光率）對煙葉旺長后期和成熟期光合特性的影響

2.3 光照度對生育后期煙葉保護酶活性的影響

從表4可以看出，旺長后期處理組CAT活性及超氧陰離子產(chǎn)生速率、過氧化氫含量低于對照組，由此推測旺長后期適當遮陰可以一定程度降低活性氧的產(chǎn)生和積累，此階段SOD和POD發(fā)揮主要保護作用。成熟期遮陰處理組POD、CAT活性高于對照；超氧陰離子產(chǎn)生速率和過氧化氫含量顯著低于對照組，表明適度遮光可有效抑制強光對煙葉保護酶系統(tǒng)的破壞，降低生物膜受損指標。

表4 光照度對煙葉保護酶活性的影響

2.4 光照度對烤后煙葉化學成分的影響

從表5可以看出，和標準優(yōu)質煙葉化學成分含量相比，處理組明顯優(yōu)于對照組，其中處理組總鉀含量中部煙好于上部煙，且中部煙氮堿比、糖堿比也優(yōu)于對照，表明采取遮陰網(wǎng)適度遮陰，有利于煙葉吸味和刺激性達到較好的平衡，提高煙葉等級和品質。

表5 光照度（70%遮光）對烤后煙葉化學成分的影響

3 結論與討論

植物的光合作用與葉綠素含量密切相關，除少數(shù)特殊狀態(tài)下的葉綠素a分子作為作用中心色素外，其余的葉綠素a和葉綠素b均為聚光色素［10］。本研究發(fā)現(xiàn)，生育后期遮陰處理提高了煙葉葉綠素總量、葉綠素a含量、葉綠素b含量，這和前人研究結果［11－12］一致。湘南煙區(qū)生育后期自然強光使對照煙葉的葉綠素含量下降明顯，其中葉綠素a的下降尤為顯著，導致煙草落黃早衰，這正是“高溫逼熟”現(xiàn)象的主要表現(xiàn)癥狀。適度降低自然光照度可有效緩解成熟期煙葉光合色素尤其是葉綠素a的過快降解，抑制煙葉早衰，緩解“高溫逼熟”現(xiàn)象發(fā)生。至于強光是加速葉綠素的降解，還是抑制葉綠素的合成，有待進一步研究。

分析熒光參數(shù)的變化有助于探明光合機構受影響的部位［13－14］，F(xiàn)v／Fm是光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率，是判斷植物是否受到光抑制的最重要指標，非環(huán)境脅迫下葉片的熒光參數(shù)Fv／Fm極少變化，不受環(huán)境影響，而遭受光抑制時此值才會消減［15］。Fo為初始熒光，根據(jù)Fo的變化可推斷反應中心的狀況［16－17］，F(xiàn)o上升表明光系統(tǒng)Ⅱ反應中心受到破壞或失活。本研究遮光處理下，煙葉Fv／Fm的增高表明生育后期自然光照度已導致光抑制現(xiàn)象發(fā)生。

在環(huán)境脅迫下，植物細胞會產(chǎn)生、積累大量活性氧自由基，這些活性氧會導致膜脂過氧化和蛋白質、核酸分子破壞，使生物膜受損。而植物體內的保護酶能清除活性氧，保護細胞免受逆境傷害［18］。本研究中，在旺長后期遮陰處理煙葉SOD活性、POD活性、超氧陰離子產(chǎn)生速率和過氧化氫含量與對照相比差異不顯著；但成熟期適度遮陰煙葉CAT、POD活性升高，超氧陰離子產(chǎn)生速率、過氧化氫含量顯著低于對照，由此推測成熟期煙草保護酶系統(tǒng)損傷可能是湘南煙區(qū)“高溫逼熟”現(xiàn)象的成因之一。

烤煙生育后期光照度不同對烤后煙葉的品質也有很大影響［19－20］。光照不足，干物質積累相對緩慢，內在品質差；光照過強，葉片變厚而粗糙，形成“粗筋暴?！?，煙堿含量過高，刺激性增強，吃味辛辣，煙葉口感受到嚴重影響［21］。本研究中適度遮陰，明顯改善了煙葉中化學成分的平衡，提高了煙葉等級和品質。

湘南煙區(qū)煙葉成熟期出現(xiàn)的非正常落黃、黃斑、褐斑等“高溫逼熟”現(xiàn)象，與生育后期光照度過強導致光抑制和光損傷發(fā)生密切相關，在旺長后期光抑制現(xiàn)象相對更突出，而成熟期強光導致的保護酶系統(tǒng)變化相對更突出。適度降低大田自然光照度有利于減輕光損傷，緩解煙葉“高溫逼熟”現(xiàn)象。

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