門思潤， 朱列書， 彭 妙

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南長沙 410128)

磷是繼氮之后影響植物生長的第2位大量元素，在植物中占干質(zhì)量總量的0.05%～0.30%[1]。煙葉是煙株的營養(yǎng)器官及經(jīng)濟(jì)器官，煙株產(chǎn)量的形成與煙葉對光能的利用效率緊密相關(guān)。磷素與煙草葉片光合作用的各個環(huán)節(jié)都聯(lián)系緊密。光合作用的基礎(chǔ)是葉綠體，葉綠體由被膜、基質(zhì)和類囊體3個部分組成，而磷脂是構(gòu)成葉綠體被膜與類囊體膜的主要成分。NADP+氧化型輔酶是光合作用中的遞氫體和遞電子體，在物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化中起重要作用。而磷作為NADP+、磷脂的組成成分，參與光合作用各階段的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量傳遞[2]。光合作用劇烈程度受RuBP羧化酶再生能力和活性的影響，而適宜的磷酸(Pi)濃度是RuBP羧化酶合成的必要條件之一[3]。資料顯示，缺磷條件下，類囊體膜上ATP合成酶活性降低，葉綠體同化力形成受到影響，從而影響磷酸丙糖含量及RuBP激酶的活性，阻礙RuBP的再生，使同化產(chǎn)物的運輸能力降低[4-6]。葉綠體每同化3分子CO2即同化1分子Pi，因此，間質(zhì)中Pi含量隨著光反應(yīng)的進(jìn)行不斷下降，Pi濃度不足，光合作用將無法正常進(jìn)行[7]。因此，磷與煙株光合作用密切相關(guān)。周開勇等研究表明，缺磷條件下，煙草光呼吸將增強。嚴(yán)重缺磷下，光呼吸/光合作用甚至高達(dá)1.4左右[8-9]。施磷能在一定程度上抑制光呼吸，同時促使葉片從外界吸取較多的磷以滿足及增強光合作用。

SPAD值是用來衡量一株植物葉綠素相對含量的參數(shù)。SPAD值與植物葉綠素含量相關(guān)，通過測量植物葉片的SPAD值變化，得出葉綠素含量的變化趨勢。SPAD值常常用來判定葉色，研究作物產(chǎn)量、品質(zhì)，指導(dǎo)施肥[10]。研究表明，磷肥的施用對植株葉綠素含量的提高有很大的促進(jìn)作用， 在一定

范圍內(nèi)，葉片的葉綠素含量與光合速率呈正相關(guān)關(guān)系[11-14]。之前關(guān)于磷對煙草光合作用影響的研究多集中在光呼吸和光合作用同化產(chǎn)物及分配方面，關(guān)于磷肥對煙草SPAD值及其他光合特性影響的研究不多。本試驗通過測定植物葉綠素相對含量，研究葉綠素相對含量與磷肥施肥種類及用量水平之間的關(guān)系。同時，結(jié)合凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)等光合特性參數(shù)，根據(jù)煙草不同生育期生長特點，探索磷肥類型和施用量的最佳組合。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

田間試驗于2015年12月至2016年7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)中南煙草基地進(jìn)行。試驗田塊為黏壤土，試驗地地勢平坦，土壤肥力均勻，排灌條件較好，種植前茬作物為水稻，試驗地土壤基本理化性狀如表1。供試品種為湖南省自育烤煙品種湘煙5號。

表1 供試土壤基本理化性狀

1.2 試驗設(shè)計及方法

采用雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗，A因素為磷肥類型，包括4種磷肥類型，分別為A1(過磷酸鈣)、A2(磷酸一銨)、A3(鈣鎂磷肥)、A4[混合磷肥(50%過磷酸鈣+50%鈣鎂磷)]。B因素為磷肥濃度，包括3個磷肥濃度，分別為B1(72 kg/hm2)、B2(108 kg/hm2)、B3(144 kg/hm2)，即N ∶P ∶K比例分別為B1(1.0 ∶0.6 ∶2.2)、B2(1.0 ∶0.9 ∶2.2)、B3(1.0 ∶1.2 ∶2.2)。對照CK為不施磷處理。共13個處理，2次重復(fù)，共26個小區(qū)，采用雙因素隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)種植煙株60株。所有試驗材料于2015年12月播種，2016年4月移栽?；贩拾? ∶4施用，其中磷肥全部用作基肥。氮肥為硝酸銨與硫酸銨，施氮量為120 kg/hm2，選用硝酸鉀與農(nóng)用硫酸鉀作為鉀肥，施鉀量為264 kg/hm2。田間具體栽培管理措施參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 測定內(nèi)容及方法

在團(tuán)棵期(移栽30 d)、旺長期(移栽60 d)、成熟期(移栽90 d)，采用便攜式葉綠素測定SPAD儀測定煙株SPAD值，每個處理隨機(jī)選取5株生長正常的煙株，每株分別測量從最上邊數(shù)第4張(代表上部葉)、第9張(代表下部葉)，每張煙葉測定基部、中部和頂部的相對葉綠素含量(SPAD值)，求平均值。在晴朗天氣的中午，采用美國產(chǎn)Li-6400便攜式光合系統(tǒng)測量儀測定光合作用各項指標(biāo)，包括凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)分析、作圖用Excel 2003和SPSS 19.0軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙株葉綠素相對含量

由表2可知，隨著生育期的推進(jìn)，SPAD值總體變化趨勢為先逐漸升高后急劇降低。團(tuán)棵期時，SPAD值在36.3～42.3，均高于對照組均值(34.0)，其中A1B3最大，A4B1最低且任意磷肥濃度處理下的SPAD值均表現(xiàn)為A1>A3>A2>A4。進(jìn)入旺長期后，SPAD值達(dá)到最高峰。團(tuán)稞期和旺長期時，在任意磷肥濃度下施用過磷酸鈣后的SPAD值明顯優(yōu)于其他組；進(jìn)入成熟期后，各組SPAD值迅速下降，其中施用過磷酸鈣組在各濃度條件下的SPAD值均低于其他磷肥組。成熟期，各組SPAD值迅速下降，含量大體表現(xiàn)為A2>A3>A4>A1。這是由于隨著葉片成熟，煙葉內(nèi)葉綠素迅速分解，含量隨之減少。同時，施磷組的SPAD值明顯低于不施磷的對照組均值(26.8)。A1組下降幅度最大，組內(nèi)不同濃度間分別下降22.7、23.6、26.1，說明A1組處理內(nèi)煙株成熟速度最快。

表2 不同處理對煙株SPAD值影響

注：移栽后30、60、90 d的CK的SPAD值分別為34.0、37.4、26.8。

磷肥類型一致時，團(tuán)棵期A1、A4組內(nèi)SPAD值隨著施磷量增加而上升，A2、A3組呈現(xiàn)“B2>B3>B1”的規(guī)律；旺長期各組內(nèi)均表現(xiàn)為高磷大于低磷；成熟期A1、A4組表現(xiàn)為B1>B3>B2，A2、A3組表現(xiàn)為B1>B2>B3。說明適當(dāng)增加磷肥用量，可加速葉綠素的分解，促使煙葉成熟。

2.2 煙株光合特性參數(shù)

2.2.1 煙株葉片凈光合速率 由表3可知，隨著煙株生育期的推進(jìn)，凈光合速率呈逐漸下降的趨勢。從團(tuán)棵期進(jìn)入旺長期凈光合速率僅略微下降，進(jìn)入成熟期降低幅度加大，這與SPAD值變化有較小差異。相同適宜磷濃度條件下，團(tuán)棵期與旺長期均為A4>A1>A3>A2，組間差異明顯；成熟期大體為A1>A4>A3>A2?？傮w而言，A1和A4組內(nèi)的凈光合速率較高，煙株在施用這2種磷肥時光合積累最多。

表3 不同處理對煙株葉片凈光合速率的影響

注：移栽后30、60、90 d CK的凈光合速率分別為18.04、16.23、10.56 μmol/(m2·s)。

同一磷肥類型條件下，團(tuán)棵期(除A4組外)不同濃度間凈光合速率均為B2>B3>B1。旺長期時，A1、A2、A3磷濃度和Pn關(guān)系與前期表現(xiàn)一致，說明A1、A2、A3組在B2濃度下光合積累能力最強。團(tuán)棵期和旺長期時，A4組則隨著施磷量增加，煙葉光合積累能力逐漸上升，在B3時最高；進(jìn)入成熟期后，A4組隨磷濃度增加也表現(xiàn)出先增后減的趨勢，在B2時最高。說明隨著煙葉的成熟，煙葉內(nèi)含物逐漸被分解，葉綠素含量急劇下降，煙葉凈光合速率隨之下降，但濃度間下降差異不明顯。

2.2.2 煙株葉片蒸騰速率 由表4可知，各處理間蒸騰速率(Tr)均呈現(xiàn)先升高后降低的規(guī)律。團(tuán)棵期，高磷Tr大于低磷，中磷最佳，其中A4組平均值最高，為 4.93 mmol/(m2·s)，A2組平均值最低，為 3.83 mmol/(m2·s)。進(jìn)入旺長期后，煙株對礦物質(zhì)需求加大，加之試驗地氣溫明顯升高，煙株為避免高溫灼傷，蒸騰作用加強，其中施用過磷酸鈣的A1組煙葉長勢好，開片快，Tr較高，平均值為9.03 mmol/(m2·s)，施用鈣鎂磷肥的A3組Tr最高，平均達(dá)9.14 mmol/(m2·s)，這可能與此組田間移栽位置有關(guān)，A3組種植于試驗田最南邊，旁邊無遮擋物，通風(fēng)性最好，蒸騰速率高。成熟期由于煙葉新陳代謝速率降低，營養(yǎng)需求減弱，蒸騰速率有所下降，4組成熟期Tr均表現(xiàn)為高磷>中磷>低磷；對照組由于進(jìn)入成熟期較慢，Tr水平仍較高。總體而言，不同磷肥施用量與蒸騰速率間無明顯相關(guān)規(guī)律，但不同磷肥種類下Tr表現(xiàn)差異明顯，其中以施用過磷酸鈣和鈣鎂磷肥Tr最高。

表4 不同處理對煙株葉片蒸騰速率的影響

注：移栽后30、60、90 d的CK的蒸騰速率分別為3.04、6.21、5.87 mmol/(m2·s)。

2.2.3 煙株葉片氣孔導(dǎo)度 由表5可知，氣孔導(dǎo)度在各生育期變化不大，略微呈現(xiàn)先升高后降低的規(guī)律。團(tuán)棵期Gs略小，可能是因為此時葉齡較低，開片未完全，氣孔打開程度受限，各組內(nèi)隨施磷量增加，氣孔導(dǎo)度逐漸提高，說明前期足量的磷營養(yǎng)有利于煙葉氣孔的打開。進(jìn)入旺長期后，各處理Gs明顯上升，有利于充分吸收養(yǎng)分，加強光合產(chǎn)物的同化；同時在同一施磷量下，A2組氣孔導(dǎo)度遠(yuǎn)低于其他組，說明磷酸一銨在各生育期中對氣孔導(dǎo)度的影響較小。成熟期后，盡管光合速率有所降低，但由于成熟階段外界氣溫過高，蒸騰作用仍處于較高水平，對CO2的吸收維持在相似水平，以致氣孔導(dǎo)度較旺長期下降不明顯。A3組由于種植位置優(yōu)勢，旺長期后Gs均維持在較高水平。總體而言，不同磷肥類型Gs表現(xiàn)為A4>A1>A3>A2。磷肥類型相同時，隨著施磷量增加，氣孔導(dǎo)度有所提高。

表5 不同處理對煙株葉片氣孔導(dǎo)度的影響

注：移栽后30、60、90 d CK的氣孔導(dǎo)度分別為0.19、0.27、0.25 mol/(m2·s)。

2.2.4 煙株葉片胞間CO2濃度 由表6可知，團(tuán)棵期不同磷肥類型間Ci表現(xiàn)出隨施磷量增加而增加的趨勢。旺長期與團(tuán)棵期類似，在中磷條件下，A1、A3組Ci值較大。進(jìn)入成熟期后，Ci值均大幅下降。

團(tuán)棵期A1、A2、A3組Ci值隨施磷量增加而上升，A4組先增后降，在B2時Ci值最大。旺長期Ci值處于266.28～412.52 μL/L，最高/最低達(dá)1.55倍；除A2B3外，其余所有處理較團(tuán)棵期均有所升高；A1、A3組內(nèi)變化規(guī)律和團(tuán)棵期一致，而A2組B1最高，B3最低，A4組B1最高，B2最低。說明當(dāng)用過磷酸鈣和鈣鎂磷作磷肥來源時，提高施磷量有利于增加煙葉Ci值，增強光合能力。進(jìn)入成熟期Ci值均有所下降，但中磷處理下降幅度相對較小。說明適宜的磷肥用量能延緩成熟期煙葉Ci值的降低，保證光合底物的提供。

表6 不同處理對煙株葉片胞間CO2濃度的影響

注：移栽后30、60、90 d CK的胞間CO2濃度分別為240.24、274.11、201.69 μL/L。

3 討論

3.1 施磷對烤煙葉綠素相對含量的影響

烤煙葉綠素參與煙株光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能貯藏在有機(jī)化合物中，其SPDA值能在一定程度上反映煙葉進(jìn)行光合能力。試驗中葉綠素含量變化呈單峰曲線，旺長期達(dá)到最大值，成熟期迅速降低，這與煙株生長狀況是一致的。高守疆等根據(jù)煙草葉片缺磷時光呼吸大大增強以及其他試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光呼吸有回補葉綠體進(jìn)行光合作用所需的磷的作用[15]，此理論在本研究中得到證實。陳國林在水稻研究中也存在類似結(jié)論，各磷肥類型中均為高磷>低磷，說明低磷下葉片光合作用減弱[16]。生長早期施用過磷酸鈣，SPAD值較高，成熟期較低，這在一定程度上反映了施用該種磷肥有利于煙株正常落黃。而施用磷酸二銨時，旺長期之前葉綠素含量較低，后期相對較高，是因為此組煙株補施過量鉀肥，貪青現(xiàn)象嚴(yán)重，進(jìn)入成熟期較晚。

3.2 施磷對烤煙光合特性指標(biāo)的影響

試驗結(jié)果顯示，凈光合速率在移栽后30 d達(dá)最大值，此后逐漸下降。這可能與煙株前期生長降水充足、肥料見效快導(dǎo)致前期光合產(chǎn)物積累迅速有關(guān)。除施用混合磷肥外，其余各組均為中磷>高磷>低磷，與郭東海之前關(guān)于磷脅迫對烤煙生長影響結(jié)論[17]一致。施用磷酸一銨組生長后期感染花葉病毒，發(fā)病率高，使得成熟期組內(nèi)各光合參數(shù)明顯偏低。Crafts-Brandner等關(guān)于磷營養(yǎng)對于光合作用的影響研究指出，普通煙草栽培種G28和KY14葉片光合強度隨磷水平的提高而提高[18]。隨著煙葉的成熟，煙葉內(nèi)含物逐漸被分解，葉綠素含量急劇降低，煙葉凈光合速率等指標(biāo)隨之下降。當(dāng)施磷水平一定時，各處理表現(xiàn)出隨生育期推進(jìn)，煙葉光合作用先增強后減弱，這與崔志燕等對施磷水平對煙葉光合特性影響的試驗結(jié)論[19]基本一致。說明在適宜范圍內(nèi)施磷肥，可顯著增強煙葉光合性能。與此結(jié)論相似，本試驗中所有肥料類型中高磷處理光合強度均大于低磷。施用鈣鎂磷肥葉片的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度均明顯高于其他磷肥類型，且各參數(shù)隨施磷量的增加而增加。

4 結(jié)論

研究表明，湘煙5號在類似本試驗土壤環(huán)境條件下，隨著生育期的推進(jìn)，SPAD值、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)總體呈現(xiàn)出先逐漸升高后急劇降低的趨勢，其中氣孔導(dǎo)度變化差異小。團(tuán)稞期和旺長期時，在任意磷肥濃度下施用過磷酸鈣后的SPAD值明顯優(yōu)于其他組；進(jìn)入成熟期后，各組SPAD值迅速下降，其中施用過磷酸鈣組在各濃度條件下的SPAD值均低于其他磷肥組。隨煙株生育期的推進(jìn)，各磷肥類型組的凈光合速率在任意濃度條件下均呈現(xiàn)出逐漸下降趨勢，進(jìn)入成熟期后下降尤為明顯。施用混合磷肥有利于提高凈光合速率，在適磷量時達(dá)到最高。不同磷肥施用量與蒸騰速率間無明顯相關(guān)規(guī)律，但不同磷肥種類下蒸騰速率差異明顯，其中以施用過磷酸鈣和鈣鎂磷肥Tr最高。磷酸一銨在各生育期中對氣孔導(dǎo)度的影響較?。涣追暑愋拖嗤瑫r，隨著施磷量增加，氣孔導(dǎo)度有所提高。不同磷肥類型間，胞間CO2濃度表現(xiàn)出隨施磷量增加而增加的趨勢，當(dāng)用過磷酸鈣和鈣鎂磷肥作磷肥來源時，提高施磷量有利于增加煙葉Ci值，增強光合能力。

綜上所述，種植時以施用過磷酸鈣108 kg/hm2、50%過磷酸鈣+50%鈣鎂磷肥(108～144 kg/hm2)對提高煙葉質(zhì)量效果最佳，有利于提高煙葉的光合強度，加速光合同化產(chǎn)物的積累。

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