王慧芳，張 希，楊 照，燕亞平

（1.陜西省咸陽(yáng)市煙草公司 旬邑分公司，陜西 旬邑 711300；2.陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，陜西 西安 710065）

煙草是重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，煙葉是卷煙工業(yè)的最基本原料［1］。提高煙葉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，必須提升其品質(zhì)，采取適宜的耕作模式是獲得優(yōu)質(zhì)煙的基礎(chǔ)和前提［2］。近年來(lái)，傳統(tǒng)耕作模式對(duì)土壤結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，造成煙株根系發(fā)育不良［3］。已有研究表明，適宜的耕作模式能夠提高春玉米的水分利用效率，增加玉米產(chǎn)量［4］。采用不同耕作方式對(duì)冬小麥開(kāi)花后的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量均有顯著的影響［5］，且對(duì)葉片衰老及其活性氧代謝均有影響［6］。在豫南煙區(qū)，采用深耕耕作模式能夠促進(jìn)烤煙根系發(fā)育，提高烤后煙葉鉀含量，降低氯含量，改善煙葉品質(zhì)［7］。此外，不同耕作模式對(duì)烤煙的化學(xué)成分和香氣物質(zhì)均有顯著的影響［8］。同時(shí)，烤煙植株對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)十分敏感。煙農(nóng)為了提高烤煙的產(chǎn)量，往往過(guò)量使用氮肥，導(dǎo)致土壤退化，肥料利用率低下。有研究表明，合理地施用氮肥可以延緩烤煙和冬小麥葉片衰老，改善光合特性和煙葉品質(zhì)［9］。據(jù)報(bào)道，施用適量的氮肥對(duì)糜子［10］、玉米［11］、小麥［12］、馬鈴薯［13］等作物均具有增產(chǎn)、提質(zhì)的效果。良好的耕作模式和施氮量對(duì)于烤煙的發(fā)育和葉片生理活性具有重要的作用。我國(guó)煙區(qū)分布范圍廣，生態(tài)及土壤環(huán)境復(fù)雜多樣，應(yīng)因地制宜地選擇合適的耕作模式；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采取適量施氮與適宜耕作模式相配套的栽培措施，可以促進(jìn)烤煙根系發(fā)育，延緩葉片衰老，提高烤煙的產(chǎn)量，改善烤煙的質(zhì)量。因此，筆者通過(guò)雙因素裂區(qū)試驗(yàn)，研究了不同耕作模式和施氮量組合對(duì)于烤煙根系發(fā)育、葉片衰老特性與產(chǎn)量的影響，以期為咸陽(yáng)煙區(qū)烤煙適宜耕作模式、氮肥施用技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021年在陜西省咸陽(yáng)市旬邑縣村馬欄鎮(zhèn)坪里村進(jìn)行，土壤類型為黃綿土，耕作層土壤基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量12.3 g/kg，全氮含量0.85 g/kg，水解氮含量53.6 mg/kg，速效磷含量12.4 mg/kg，速效鉀含量157.8mg/kg，有效硼含量0.24 mg/kg，土壤pH值7.6。供試烤煙品種為延安1號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素裂區(qū)設(shè)計(jì)。主區(qū)試驗(yàn)因素為耕作模式，設(shè)3個(gè)處理：T1（傳統(tǒng)耕作，土壤耕層15 cm，起壟栽煙）、T2（深耕，土壤耕層30 cm，起壟栽煙）、T3（壟下深松，起壟前規(guī)劃行距，在種煙行用深松犁深松40 cm，然后施肥起壟）。副區(qū)試驗(yàn)因素為施氮量，也設(shè)3個(gè)處理：45 kg/hm2（N1）、60 kg/hm2（N2）、75 kg/hm2（N3）。裂區(qū)面積為333.3m2，重復(fù)3次?？緹煼N植的行距和株距分別為120 cm和50 cm。按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)規(guī)程進(jìn)行田間管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 煙株根系發(fā)育情況 采用五點(diǎn)取樣法在每個(gè)小區(qū)中選取生長(zhǎng)整齊一致、有代表性的烤煙植株15株，分別在移栽后35 d（團(tuán)棵期）、50 d（成熟期）、75 d（旺長(zhǎng)期）挖出其完整根系，用清水洗凈，然后取根系尖段的白嫩細(xì)根，采用TIC法［14］測(cè)定根系活力；將剩余的根系在105 ℃下殺青30 min，再在60 ℃下烘干至恒重，稱其干重。

1.3.2 葉片衰老特性 在移栽后30 d，每個(gè)處理選擇生長(zhǎng)均勻一致的煙株，取其第9～11葉位的葉片共5片；以后每隔15 d取1次樣，共取樣5次。用液氮固定葉片樣品；帶回實(shí)驗(yàn)室后先用蒸餾水清除葉片表面的塵土和污物，再用吸水紙擦干水分，最后去除葉脈，混勻，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，重復(fù)測(cè)定3次，計(jì)算平均值。葉綠素含量的測(cè)定采用95%乙醇提取法［15］；丙二醛含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法［16］。超氧化物歧化酶（SOD）活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）法［17］；過(guò)氧化物酶（POD）活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚氧化法［18］。

1.3.3 產(chǎn)量 采收各處理的正常成熟的煙葉，然后采用統(tǒng)一三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤，在調(diào)制后進(jìn)行分等定級(jí)，最后計(jì)算產(chǎn)量、產(chǎn)值與上等煙比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和圖片制作用SPSS 22.0和Excel 2016軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙根系生物量和根系活力的影響

2.1.1 耕作模式和施氮量對(duì)烤煙根系生物量的影響 根系的生長(zhǎng)集中表現(xiàn)為根系生物量的積累，根系生物量越大，代表根系越發(fā)達(dá)。作物地上部分的營(yíng)養(yǎng)也會(huì)受到根系生物量的影響［19］。從表1可以看出，耕作模式、施氮量處理對(duì)烤煙根系的生物量均有極顯著的影響，但兩者的互作只對(duì)旺長(zhǎng)期烤煙根系的生物量有極顯著的影響。在不同耕作模式下，烤煙在各生育期的平均根系生物量均表現(xiàn)為T(mén)3＞T2＞T1，且在三者間差異顯著（P＜0.05），其中T3在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、成熟期的平均根系生物量分別為2.67、34.28、47.22 g，比T2分別高出19.2%、11.8%、16.5%，比T1分別高出24.8%、20.0%、10.3%。在不同施氮量處理下，烤煙在各生育期的平均根系生物量均表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，且三者間差異顯著（P＜0.05），其中N3在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期的平均根系生物量分別為2.56、32.92、45.80g，比N2分別高出8.5%、5.0%、2.2%，比N1分別高出20.8%、12.7%、4.7%。在T1、T2、T3耕作模式下，增加施氮量會(huì)顯著提高根系的干物質(zhì)積累量。因此，采用壟下深松結(jié)合高氮處理可以顯著增加烤煙根系生物量的積累，從而更有利于根系對(duì)水分和土壤礦質(zhì)元素的吸收。

表1 耕作模式和施氮量對(duì)烤煙根系生物量的影響 g

2.1.2 耕作模式和施氮量對(duì)烤煙根系活力的影響 根系活力是地上部分生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，是衡量烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的重要生理指標(biāo)，直接關(guān)系到根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收［20］。從表2可以看出，耕作模式、施氮量處理對(duì)烤煙的根系活力均有極顯著的影響，在旺長(zhǎng)期和成熟期兩者的互作效應(yīng)也達(dá)到了極顯著水平。不同耕作模式處理的烤煙在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、成熟期的根系活力均表現(xiàn)為T(mén)3＞T2＞T1，且在三者間的差異均達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。施氮量處理也顯著增加了烤煙的根系活力，烤煙在各生育期的根系活力均表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，其中N3下烤煙在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、成熟期的根系活力比N1分別增加了3.7%、3.2%、3.9%。因此，采用壟下深松結(jié)合高氮處理可以顯著提高烤煙的根系活力。

表2 耕作模式和施氮量對(duì)烤煙根系活力的影響μg/（g·h）

2.2 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片衰老特性的影響

2.2.1 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片葉綠素含量的影響 葉綠素含量下降是葉片衰老的顯著特性，葉綠素含量下降越快，代表葉片衰老速度越快［21］。由圖1可知，在不同耕作模式和不同施氮量處理下烤煙葉片的葉綠素含量均隨著生育期的推進(jìn)呈單峰型變化，在移栽后60 d時(shí)達(dá)到最大值，在移栽60 d之后葉綠素含量呈下降趨勢(shì)。在移栽后60 d（成熟期）時(shí)，各耕作模式處理間烤煙葉片的葉綠素含量差異達(dá)到了顯著水平（P＜0.05），其中T2、T3比T1分別提高了8.4%、16.6%，以T3對(duì)葉片葉綠素含量的提升效應(yīng)最為明顯。在各施氮量處理間烤煙成熟期葉片的葉綠素含量差異也達(dá)到了顯著水平（P＜0.05），其中N2和N3處理下的葉片葉綠素含量比低氮處理N1分別提高了3.6%、9.2%，以N3的增加效應(yīng)最為顯著。這表明在T3和N3處理下烤煙可以保持較高的葉片葉綠素含量，延緩煙株的衰老進(jìn)程，有效推遲煙葉成熟期，有利于葉片生長(zhǎng)發(fā)育。

圖1 耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片葉綠素含量的影響

2.2.2 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片MDA含量的影響 丙二醛（MDA）是膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物之一，煙葉在衰老的同時(shí)伴隨著MDA含量的上升［22］。由圖2可知，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，在不同耕作模式和不同施氮量處理下烤煙葉片的MDA含量均逐漸增加。在移栽后30～90 d期間，不同耕作模式處理烤煙葉片的MDA含量表現(xiàn)為T(mén)1＞T2＞T3。在移栽后60～90 d，T1處理的葉片MDA含量顯著高于T2、T3的（P＜0.05）。這說(shuō)明采用壟下深松耕作模式可以減弱烤煙葉片細(xì)胞膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受傷害的程度。在各生育階段，N1處理的烤煙葉片MDA含量均明顯高于N2和N3處理的，以N3處理的葉片MDA含量最低，表明增加施氮量可以降低烤煙葉片的MDA含量，降低葉片膜脂過(guò)氧化水平，延緩葉片衰老。

圖2 耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片MDA含量的影響

2.2.3 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片SOD和POD活性的影響 超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化物酶（POD）是煙葉內(nèi)活性氧酶促防御系統(tǒng)的2種重要保護(hù)酶，當(dāng)植物產(chǎn)生較多的活性氧時(shí)這2種酯的活性會(huì)增強(qiáng)，從而提高植物對(duì)活性氧的清除能力，即增強(qiáng)植物的抗衰老能力和抗逆能力［23］。由圖3可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，烤煙葉片的SOD活性呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)，在移栽后60 d時(shí)達(dá)到最大值，此后逐漸降低。在移栽后30 d時(shí)，T3處理葉片的SOD活性最高，T1和T2處理間的SOD活性差異不顯著；在移栽后45 d時(shí)，T1、T2、T3處理間葉片的SOD活性差異不顯著；此后隨著生育期的推進(jìn)，T3處理葉片的SOD活性逐漸高于T1、T2，這說(shuō)明T3處理清除超氧陰離子自由基的能力強(qiáng)于T1、T2。不同施氮量處理烤煙葉片的SOD活性在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，其中N2和N1處理間差異不顯著，說(shuō)明隨著施氮量的增加，烤煙葉片的SOD活性增強(qiáng)，增施氮肥可以延緩葉片衰老。

圖3 耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片SOD和POD活性的影響

隨著烤煙生育進(jìn)程的推進(jìn)，不同耕作模式下烤煙葉片的POD活性表現(xiàn)為先升高后下降的趨勢(shì)，在移栽后75 d時(shí)達(dá)到最高值。在各生育階段，不同耕作模式處理烤煙葉片的POD活性均表現(xiàn)為T(mén)3＞T2＞T1，且差異顯著（P＜0.05）。T1處理葉片的POD活性在前期上升較慢，T2處理葉片的POD活性在移栽75 d之后急劇下降。上述結(jié)果表明壟下深松可以顯著提高烤煙葉片的POD活性，延緩葉片衰老。在各生育階段，不同施氮量處理烤煙葉片的POD活性均表現(xiàn)為N3＞N2＞N1。除了在移栽后30～60 d期間N1和N2處理間葉片POD活性差異不顯著外，在其余各個(gè)生育期N1、N2、N3處理間葉片的POD活性均差異顯著。這說(shuō)明隨著施氮量的增加，葉片的POD活性增大，葉片的抗逆能力增強(qiáng)。

2.3 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表3可以看出，耕作模式、施氮量對(duì)烤后煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例均有極顯著的影響，但兩者的互作只對(duì)產(chǎn)量和上等煙比例有極顯著的影響。就耕作模式而言，上等煙比例表現(xiàn)為T(mén)2＞T3＞T1，而煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)均表現(xiàn)為T(mén)3＞T2＞T1，且3個(gè)處理間的差異均達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。就施氮量而言，N2處理的煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例均最高，且顯著高于N1和N3的（P＜0.05）；而均價(jià)表現(xiàn)為N1＞N2＞N3，這可能是因?yàn)檫^(guò)量施氮影響烤后煙葉的外觀質(zhì)量，導(dǎo)致收購(gòu)價(jià)格不高?？偟膩?lái)看，采用壟下深松的耕作模式，并適當(dāng)提高施氮量，可以保證煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，提升烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀。

表3 耕作模式和施氮量對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙根系發(fā)育的影響

耕作可以改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤的透氣性，增強(qiáng)其蓄水保墑能力，從而為烤煙生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的條件［24］。毛家偉等［25］研究發(fā)現(xiàn)，在不同耕作模式下，土層深度不同，土壤容重的表現(xiàn)也不同。宋日等［26］的研究結(jié)果表明：采用深翻耕作模式可以降低土壤容重，改善深層土壤環(huán)境，促進(jìn)深層根系生長(zhǎng)。張萬(wàn)鋒等［27］的研究結(jié)果顯示：深耕翻作可以提高夏玉米的深層根密度，合理調(diào)控根系的分布空間，形成良好的根冠關(guān)系。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在成熟期和旺長(zhǎng)期，T3處理可以顯著增加根系生物量和根系活力，這是由于壟下深松40 cm后，土壤的理化性質(zhì)得到了改善。本研究結(jié)果與候賢清等［28］的研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，根系生物量和根系活力隨著施氮量的增加而提高，在N3處理下，根系會(huì)進(jìn)一步發(fā)育。這是因?yàn)榭緹煾瞪L(zhǎng)對(duì)氮比較敏感，在土壤供應(yīng)充足氮的條件下烤煙的根系生長(zhǎng)旺盛。這一結(jié)果與鄭存德等［29］的研究結(jié)果相似。

3.2 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙葉片衰老的影響

過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶和丙二醛在植物體內(nèi)普遍存在，與植株衰老密切相關(guān)。有研究表明，水稻根系活力與葉片衰老指數(shù)顯著相關(guān)［30］。劉妍等［31］研究發(fā)現(xiàn)，翻耕可以提高花生的抗氧化酶活性，延緩葉片衰老。楊志曉等［32］的研究結(jié)果表明，稻草覆蓋可延緩烤煙葉片衰老和光合功能衰退。本研究發(fā)現(xiàn)：在T3處理下，成熟期烤煙葉片的葉綠素含量顯著高于T2和T1的；在移栽60 d后，T3處理烤煙葉片的SOD、POD活性顯著高于T1和T2的；T3處理烤煙葉片的丙二醛含量顯著低于T1和T2的。說(shuō)明壟下深松40 cm可以改善土壤的理化性質(zhì)，提高烤煙根系的活力和功能葉片的保護(hù)酶活性，減緩葉片葉綠素的降解，有效清除葉片中的活性氧自由基，從而延緩葉片衰老。氮肥是煙株生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的肥料。張玉霞等［33］的研究表明：燕麥葉片的POD和CAT活性隨著施氮量的增加而顯著增加。袁昌洪等［34］的研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，茶樹(shù)葉片中的MDA含量先增加后降低。王煒等［35］的研究結(jié)果顯示，隨著施氮量的增大，煙葉中的GS活性增高，氮素合成能力增強(qiáng)，使葉綠素含量升高，煙葉衰老減慢。在本研究中，N3處理下烤煙葉片的葉綠素含量較高，SOD、POD活性較高，MDA含量較低。這說(shuō)明增施氮肥顯著抑制了煙株細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化過(guò)程，從而延緩了葉片衰老。這與張生杰等［36］的研究結(jié)果一致。

3.3 不同耕作模式和施氮量對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響

楊鐵釗等［37］的研究表明，合理耕作可以解決廣東南雄煙區(qū)土層較薄而影響烤煙產(chǎn)量的問(wèn)題。姜英等［38］的研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)母鞣绞接欣谔岣叽河衩壮墒炱诟晌镔|(zhì)在果穗中的積累，使產(chǎn)量提高。李素麗等［39］的研究發(fā)現(xiàn)，粉壟耕作可以增強(qiáng)成熟期甘蔗的光合能力，從而提高其產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，不同耕作模式對(duì)烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例均有顯著的影響，以壟下深松40 cm的提升效果最好。

王媛等［40］的研究結(jié)果表明，施用氮肥顯著提高了高粱的產(chǎn)量和地上部氮素吸收率，但當(dāng)施氮量超過(guò)150 kg/hm2時(shí)，氮肥利用率會(huì)大幅下降。周健飛等［41］的研究結(jié)果顯示，在30～60 kg/hm2范圍內(nèi)隨著施氮量的增加，煙葉產(chǎn)量、均價(jià)和上等煙比例均增加；但當(dāng)施氮量超過(guò)60 kg/hm2時(shí)，煙葉的氮代謝酶活性和氮素利用效率均下降。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，適量施用氮肥可以提高烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例，但當(dāng)施氮量超過(guò)75 kg/hm2時(shí)，烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值均下降。這是由于過(guò)量施用氮肥會(huì)造成煙葉貪青晚熟和烤后煙的青煙率增長(zhǎng)。此外，過(guò)量施用氮肥還會(huì)增加生產(chǎn)成本，造成環(huán)境污染。因此，應(yīng)該科學(xué)施用氮肥。

綜合來(lái)看，耕作模式和施氮量對(duì)烤煙的根系發(fā)育、葉片衰老特性和經(jīng)濟(jì)性狀均有影響，其中壟下深松40 cm結(jié)合60～75 kg/hm2的氮肥用量能增強(qiáng)烤煙的根系發(fā)育，延緩葉片衰老，增加產(chǎn)量。本研究結(jié)果可為烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程的制定提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。