劉晨，韓玉環(huán)，楊龍，于濤

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018)

煙草是一種葉用特殊經(jīng)濟(jì)作物，其中上部煙葉是整株煙葉產(chǎn)量的重要組成部分，優(yōu)質(zhì)上部葉也是現(xiàn)代卷煙企業(yè)的重要原料，顯著影響卷煙香味和風(fēng)格特征[1]。但與煙株中下部煙葉相比，由于獨(dú)特的煙株著生位置，烤煙上部葉普遍存在開(kāi)片差、干物質(zhì)積累量過(guò)多、組織結(jié)構(gòu)緊密、化學(xué)成分協(xié)調(diào)性差、難以落黃成熟等問(wèn)題，限制了上部葉的工業(yè)可用性，也影響煙農(nóng)收益[2－4]。因此，如何進(jìn)行高可用性上部煙葉開(kāi)發(fā)成為促進(jìn)煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

等行距種植一直是煙草等作物傳統(tǒng)的種植模式，而寬窄行種植是采用寬行和窄行相間排列的種植方式，被認(rèn)為是提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)的有效措施之一。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，寬窄行種植模式相較于等行距種植有利于改善作物通風(fēng)透光條件，提高光溫資源利用效率[5，6]，利于中后期的田間管理及機(jī)械化操作[7]，同時(shí)可以增加土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量[8]，協(xié)調(diào)作物光合性能及碳氮代謝等多種生理生化過(guò)程[9，10]，進(jìn)而促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，最終提高產(chǎn)量與品質(zhì)。但目前我國(guó)關(guān)于寬窄行種植技術(shù)研究主要集中在玉米、花生等作物上，涉及煙草的相關(guān)研究及應(yīng)用較少。已有研究表明，寬窄行種植模式有利于促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量與品質(zhì)[11，12]，但有關(guān)寬窄行模式下不同行距對(duì)烤煙上部葉生長(zhǎng)發(fā)育及質(zhì)量的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究在寬窄行模式下設(shè)置不同行距處理，探究其對(duì)烤煙上部葉生長(zhǎng)發(fā)育及內(nèi)在質(zhì)量的影響，旨在為煙草產(chǎn)業(yè)推廣寬窄行種植及改善上部煙葉質(zhì)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究于2019—2020年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草試驗(yàn)田進(jìn)行。供試烤煙品種為NC102。大田土壤為砂壤土，基本理化性質(zhì)如下:pH 6.40，有機(jī)質(zhì)含量為2.43%，堿解氮、有效磷及速效鉀含量分別為88.56 mg/kg、47.92 mg/kg、152.23 mg/kg。烤煙大田管理中施純氮90 kg/hm2，氮磷鉀肥施用比例m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)＝1∶1.5∶2.5。其他技術(shù)措施和田間管理按常規(guī)生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理:CK，常規(guī)等行距種植模式，行距110 cm；T1，寬行120 cm，窄行100 cm；T2，寬行130 cm，窄行90 cm；T3，寬行140 cm，窄行80 cm。全部處理煙株株距均為55 cm，打頂后留葉數(shù)均為18片。每處理3個(gè)小區(qū)，每小區(qū)植煙6行，每行20株。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 上部葉成熟采收時(shí)，每處理選擇6株代表性煙株，按照YC/T 142—2010煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法測(cè)定上部葉(自下而上第15葉位)葉長(zhǎng)和葉寬，計(jì)算長(zhǎng)寬比與葉面積。

1.3.2 光合參數(shù) 每處理在打頂后40 d選擇6株代表性煙株，使用Li－6400型便攜式光合系統(tǒng)分析儀按照葉衛(wèi)國(guó)等的方法[13]測(cè)定上部葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度等光合特性相關(guān)參數(shù)。

1.3.3 衰老特性相關(guān)酶活性及物質(zhì)含量 每處理在打頂后35 d選取6片新鮮上部葉片，液氮速凍后按照試劑盒(北京索萊寶科技有限公司)說(shuō)明測(cè)定衰老特性相關(guān)酶超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)、H2O2含量。

1.3.4 碳氮代謝相關(guān)酶活性及物質(zhì)含量 每處理在打頂后35 d選取6片新鮮上部葉片，液氮速凍后按照試劑盒(北京索萊寶科技有限公司)說(shuō)明測(cè)定碳氮代謝相關(guān)酶硝酸還原酶(NR)、中性轉(zhuǎn)化酶(NI)、α淀粉酶、β淀粉酶、總淀粉酶活性及蔗糖含量。

1.3.5 化學(xué)成分 上部葉烘烤結(jié)束后，每處理選取6片B2F等級(jí)煙葉，采用連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定其煙堿、還原糖、總糖含量[14，15]。

1.3.6 感官品質(zhì)評(píng)價(jià) 由山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司評(píng)吸專(zhuān)家進(jìn)行感官品質(zhì)評(píng)價(jià)。將不同處理煙葉卷制成單料煙后，根據(jù)YC/T 138—1998對(duì)各處理烤煙上部葉香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、余味、燃燒性、灰色等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分鑒定。

1.3.7 經(jīng)濟(jì)性狀評(píng)價(jià) 各處理全部煙葉經(jīng)常規(guī)烘烤調(diào)制后，根據(jù)GB/T 2635—1992進(jìn)行烤煙分級(jí)，計(jì)算各處理上等煙率、均價(jià)、產(chǎn)量、產(chǎn)值等經(jīng)濟(jì)性狀。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

烤煙上部葉農(nóng)藝性狀、感官質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性狀數(shù)據(jù)為2019、2020兩年測(cè)定結(jié)果，其余數(shù)據(jù)為2020年測(cè)定結(jié)果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2017及SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)烤煙上部葉農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響上部葉長(zhǎng)寬比及葉面積。與CK相比，T1、T2處理顯著增加上部葉面積，較CK兩年分別平均增加8.22%、13.11%；各處理長(zhǎng)寬比均低于CK，且T2處理差異顯著，兩年較CK平均降低8.76%。說(shuō)明寬窄行模式下適宜行距能改善烤煙上部葉農(nóng)藝性狀，提高葉面積，降低長(zhǎng)寬比，促進(jìn)開(kāi)片，其中T2處理效果較好。

表1 寬窄行模式下不同行距對(duì)烤煙上部葉農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同處理對(duì)烤煙上部葉光合特性的影響

由表2可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙上部葉光合特性。與CK相比，凈光合速率T2、T3處理分別顯著降低10.92%、11.46%；各處理蒸騰速率均低于CK，且T2、T3處理較CK分別顯著降低10.69%、7.84%；氣孔導(dǎo)度各處理間無(wú)顯著差異；胞間CO2濃度各處理均高于CK，其中T2、T3處理較CK分別顯著增加10.03%、8.12%?？梢?jiàn)相對(duì)于CK的110 cm行距，T2、T3處理窄行行距減小，導(dǎo)致上部葉片交疊，土壤養(yǎng)分分配及群體光溫條件受到一定影響，進(jìn)而降低了成熟后期的光合性能。

表2 寬窄行模式下不同行距對(duì)烤煙上部葉光合特性相關(guān)參數(shù)的影響

2.3 不同處理對(duì)烤煙上部葉衰老特性的影響

由表3可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙上部葉衰老特性相關(guān)酶活性及物質(zhì)含量。POD活性T1、T2、T3處理較CK分別降低5.43%、9.69%、15.56%，其中T2、T3處理差異顯著；SOD活性T1、T2處理均顯著低于CK，分別降低12.79%、10.07%；CAT活性各處理較CK均有所降低，但差異不顯著；各處理MDA、H2O2含量均高于CK，且T2、T3處理差異顯著。可見(jiàn)T2、T3處理窄行行距變小，加速上部葉的生理衰老進(jìn)程，并導(dǎo)致相關(guān)抗氧化酶活性降低，表征細(xì)胞膜損傷的組分MDA、H2O2含量升高。

表3 寬窄行模式下不同行距對(duì)烤煙上部葉衰老特性相關(guān)參數(shù)的影響

2.4 不同處理對(duì)烤煙上部葉碳氮代謝的影響

由表4可知，寬窄行模式下不同行距處理對(duì)烤煙上部葉碳氮代謝活動(dòng)有顯著影響。NR活性各處理均低于CK，其中T2處理較CK顯著降低29.27%；α淀粉酶活性T1、T2處理較CK分別顯著增加17.06%、15.48%；β淀粉酶、總淀粉酶及NI活性各處理均高于CK，且T2、T3處理差異顯著；蔗糖含量各處理均低于CK，且T2處理差異顯著，較CK降低10.69%?？梢?jiàn)相對(duì)于CK的110 cm行距，T2、T3處理寬行行距增大，導(dǎo)致土壤排水及養(yǎng)分流失速度加快，從而有利于煙株打頂后快速脫氮，進(jìn)而抑制煙株氮代謝，降低上部葉NR活性。但改變寬行行距對(duì)碳代謝的影響相對(duì)較小，從而使碳氮代謝向有利于提高上部煙葉品質(zhì)的方向轉(zhuǎn)化。

表4 寬窄行模式下不同行距對(duì)烤煙上部葉碳氮代謝相關(guān)參數(shù)的影響

2.5 不同處理對(duì)烤煙上部葉化學(xué)成分的影響

由表5可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙上部葉化學(xué)成分含量。煙堿含量各處理均低于CK，且T1、T2處理差異顯著，較CK分別降低17.11%、18.42%；還原糖含量各處理均高于CK，且T2處理差異顯著，較CK增加11.10%；總糖含量各處理均高于CK，且T2處理最高，較CK提高6.10%；糖堿比各處理均高于CK，且T1、T2處理差異顯著，較CK分別提高22.43%、33.92%。可見(jiàn)適宜寬窄行行距可降低烤煙上部葉煙堿含量，增加可溶性總糖及還原糖含量，改善糖堿比，進(jìn)而提高上部葉可用性，并且以T2處理效果較優(yōu)。

表5 寬窄行模式下不同行距對(duì)烤煙上部葉化學(xué)成分的影響

2.6 不同處理對(duì)烤煙上部葉感官質(zhì)量的影響

由表6可知，寬窄行模式下不同行距處理對(duì)烤煙上部葉感官質(zhì)量有顯著影響。與CK相比，T1、T2處理香氣質(zhì)及香氣量增加，雜氣較少，余味得到改善，總分顯著提高，較CK兩年分別平均增加2.57%、4.31%。各處理間感官質(zhì)量參數(shù)刺激性、燃燒性和灰色無(wú)顯著差異。說(shuō)明寬窄行模式下適宜行距能改善烤煙上部葉感官質(zhì)量，提高香氣質(zhì)和香氣量，總體以T2處理較優(yōu)。

表6 寬窄行模式下不同行距對(duì)烤后上部葉感官質(zhì)量評(píng)分的影響

2.7 不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表7可知，寬窄行模式下不同行距處理顯著影響烤煙經(jīng)濟(jì)性狀。與CK相比，T1、T2處理顯著增加上等煙比例，較CK兩年平均分別增加13.67%、20.22%；各處理產(chǎn)量均高于CK，且T1、T2處理差異顯著，較CK兩年平均分別增加7.41%、10.79%；均價(jià)和產(chǎn)值兩年T1、T2處理均高于CK，且T2處理最高，均價(jià)、產(chǎn)值較CK兩年平均分別增加6.73%、18.25%。說(shuō)明寬窄行模式下適宜行距能改善烤煙經(jīng)濟(jì)性狀，其中T2處理較優(yōu)。

表7 寬窄行模式下不同行距對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

3 討論

烤煙上部葉與中下部葉相比，往往出現(xiàn)開(kāi)片較差、后期光合作用旺盛、干物質(zhì)積累較多、葉片窄而厚等問(wèn)題[16，17]。本研究結(jié)果表明，寬行130 cm、窄行90 cm的行距配置可增加上部葉葉面積，降低長(zhǎng)寬比，促進(jìn)開(kāi)片；同時(shí)抑制凈光合速率及蒸騰速率，增加胞間CO2濃度，改善上部葉的光合特性。前人研究發(fā)現(xiàn)適宜寬窄行種植可增加土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量及煙株生長(zhǎng)的光溫資源條件[18，19]，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，利于根系對(duì)土壤肥料的吸收[20，21]，這為促進(jìn)上部葉生長(zhǎng)發(fā)育奠定了重要基礎(chǔ)。但寬行140 cm、窄行80 cm的行距配置，由于窄行煙株密度過(guò)大，根系發(fā)育受到抑制，葉片生長(zhǎng)光溫條件變差[22]，進(jìn)而不利于上部葉的發(fā)育。

烤煙上部葉采收成熟度較差，內(nèi)部化學(xué)成分不協(xié)調(diào)也是影響其工業(yè)可用性的重要原因[23，24]。煙葉的成熟過(guò)程與衰老特性有關(guān)，且內(nèi)部化學(xué)成分協(xié)調(diào)性及最終煙葉品質(zhì)與碳氮代謝關(guān)系密切[25，26]。與對(duì)照相比，T1寬行120 cm、窄行100 cm的行距配置對(duì)烤煙上部葉衰老及碳氮代謝無(wú)顯著影響，這可能是因?yàn)閮煞N處理行距僅相差10 cm，這種差距對(duì)于大田耕作和煙株高大的占地面積而言不足以引起顯著差異。T2和T3處理寬行大幅增加，有利于煙株打頂后快速脫氮，從而使上部葉煙堿含量有所降低。但T3處理窄行行距過(guò)小，影響上部葉光合速率，導(dǎo)致上部葉碳代謝受到一定影響，不利于香氣物質(zhì)的積累。寬行130 cm、窄行90 cm的行距配置不僅能抑制煙株NR活性和氮代謝、降低上部葉煙堿含量、優(yōu)化糖堿比，同時(shí)可促進(jìn)上部葉衰老成熟，進(jìn)而改善上部煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，提高其可用性，為適宜的寬窄行種植模式。

化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性與感官質(zhì)量密切相關(guān)，而感官評(píng)吸質(zhì)量對(duì)烤煙原料的可用性起決定性作用。煙葉感官質(zhì)量與還原糖、糖堿比等呈顯著正相關(guān)，而與煙堿等呈顯著負(fù)相關(guān)[27，28]。本研究結(jié)果表明，寬窄行模式下不同行距顯著影響烤煙上部葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性及感官質(zhì)量，且寬行130 cm、窄行90 cm的行距配置可協(xié)調(diào)上部葉化學(xué)成分，進(jìn)而使香氣質(zhì)及香氣量增加、余味改善，感官質(zhì)量提升，改善上部葉經(jīng)濟(jì)性狀。

4 結(jié)論

寬窄行模式下適宜的行距可增加烤煙上部葉葉面積、減小長(zhǎng)寬比、促進(jìn)開(kāi)片、改善煙葉農(nóng)藝性狀及光合特性，同時(shí)降低衰老特性相關(guān)酶活性、加快葉片衰老成熟，并能優(yōu)化碳氮代謝過(guò)程，提高烤后還原糖含量，減少煙堿含量，提高糖堿比，改善煙葉香氣質(zhì)和香氣量等感官質(zhì)量，提高整株煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值。綜之，寬行130 cm、窄行90 cm的寬窄行種植對(duì)提升烤煙上部葉質(zhì)量效果最為顯著。