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        施氮水平對(duì)懷化雪茄煙生長(zhǎng)、氮肥吸收利用及煙葉品質(zhì)的影響

        2023-05-27 15:32:49邢云飛劉旭東覃飚羅小紅丁松爽
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年4期

        邢云飛 劉旭東 覃飚 羅小紅 丁松爽

        關(guān)鍵詞:施氮水平;懷化雪茄煙;農(nóng)藝性狀;干物質(zhì)積累:氮肥吸收利用;煙葉品質(zhì)

        氮素作為必需元素,在農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中不可或缺,然而土壤中的氮素不能供其完成正常的生長(zhǎng)發(fā)育。雪茄煙作為一種高氮型煙草,對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)的需求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于烤煙。適宜的施氮量可以滿足雪茄煙對(duì)養(yǎng)分的需求,提高肥料利用率,從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的目的。時(shí)向東等研究發(fā)現(xiàn),增施氮肥能夠顯著提高雪茄煙葉片葉綠素含量,并調(diào)控葉片內(nèi)源激素含量,進(jìn)而影響葉片的生長(zhǎng)發(fā)育;而在遮蔭條件下,適當(dāng)增施氮肥有利于改善雪茄煙葉片光合功能,提高葉片的凈光合速率,但過(guò)量氮肥則不利于光合能力的改善,更不利于熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化。張銳新研究表明,在海南五指山市,180kg/hm2的施氮量更有利于雪茄煙的生長(zhǎng)發(fā)育,煙葉化學(xué)成分較協(xié)調(diào),中性致香物質(zhì)含量最高。鄧弋戈通過(guò)研究不同施氮量對(duì)不同雪茄煙品種生長(zhǎng)及煙葉品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn),不同雪茄煙品種對(duì)氮素的需求不同,各品種煙葉只有在適宜氮肥用量下才能形成較高的品質(zhì)。

        前人在多個(gè)煙葉產(chǎn)區(qū)就雪茄煙株及煙葉品質(zhì)對(duì)氮肥的響應(yīng)作了較多研究。湖南作為我國(guó)重要的優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)省份之一,其豐富的氣候資源為煙草提供了良好生長(zhǎng)環(huán)境。湖南煙區(qū)引種試種雪茄煙具有可行性以及生態(tài)優(yōu)勢(shì),但關(guān)于該地區(qū)引種雪茄煙及施氮量對(duì)雪茄煙生長(zhǎng)、氮肥吸收利用及煙葉品質(zhì)影響的研究未見(jiàn)報(bào)道。因此,本研究就不同氮肥量對(duì)雪茄煙農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)和氮素積累分配、氮素吸收利用及煙葉品質(zhì)的影響開(kāi)展田間試驗(yàn),以確定懷化煙區(qū)雪茄煙種植的適宜氮肥用量,為該煙區(qū)引種雪茄煙及其氮肥施用提供理論參考。

        1材料與方法

        本研究于2021年4-11月在湖南省懷化市麻陽(yáng)苗族自治縣石羊哨鄉(xiāng)(E109°39'、N27°54',海拔300m)進(jìn)行,上季作物為水稻。試驗(yàn)地處中亞熱帶川鄂湘黔氣候區(qū)和江南氣候區(qū)的過(guò)渡區(qū)域,四季分明,雨量充足。土壤質(zhì)地為粉黏壤土,理化性狀:pH 4.980,速效鉀、速效磷、堿解氮、交換性鈣、交換性鎂含量分別為48.870、25.317、189.007、57.637、411.887mg/kg,有機(jī)質(zhì)含量32.090g/kg。

        1.1供試材料

        選用雪茄煙品種CX081作為試驗(yàn)材料(湖北省煙草科學(xué)研究院提供)。肥料為煙草專用基肥(N:P205:K20=7:14:8)、煙草專用追肥(N:P205:K20=10:0:32)、煙草專用氮鉀肥(N:P205:K20=13.5:0:44.5,提苗肥)、硫酸鉀(K20 50%)、鈣鎂磷肥(P20516%)。所有肥料均購(gòu)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)資公司。

        1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)4個(gè)施氮處理:NO(CK,不施氮)、N1(180kg/hm2)、N2(210kg/hm2)、N3(240kg/hm2),每處理重復(fù)3次。各處理鉀、磷肥用量分別為630、315kg/hm2。40%的氮、鉀肥及全部磷肥做基肥于移栽前條施,基肥施人后立即起壟覆膜,60%的氮、鉀肥分別于移栽后15、30d分兩次溶水灌根追施。小區(qū)面積48m2,5行區(qū)栽植,每行栽煙20株,行株距120cm×40cm。煙苗于5月7日采用“井窖式”膜上移栽,煙株初花打頂。其他田間管理按優(yōu)質(zhì)雪茄煙生產(chǎn)規(guī)程進(jìn)行。

        1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

        1.3.1農(nóng)藝性狀調(diào)查

        各處理于移栽后30d標(biāo)記10株生長(zhǎng)一致的煙株進(jìn)行觀測(cè),于打頂后7d按YC/T142-2010的方法測(cè)定株高、莖圍、節(jié)距、有效葉數(shù)、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬。 1.3.2煙株干物質(zhì)積累量及氮素含量

        各處理于煙葉成熟期取3株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的煙株,將根、莖、葉分離后于105℃下殺青30min、60℃下烘干至恒重稱重。煙株各部位氮素含量按YC/T160-2002的方法測(cè)定。

        1.3.3氮肥吸收利用率根據(jù)杜彩艷等研究中的相關(guān)方法計(jì)算以下參數(shù):

        氮素積累量=根系干物質(zhì)重×根系氮素含量+莖稈干物質(zhì)重×莖稈氮素含量+葉片干物質(zhì)重×葉片氮素含量:

        氮肥利用率(NUE,%)=(施氮處理植株總氮積累量一不施氮處理植株總氮積累量)/氮肥施用量x100:

        氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE,kg/kg,指單位施氮量所增加的作物產(chǎn)量)=(Y-YO)/F,式中Y為施肥后所獲得的葉片干物質(zhì)積累量.YO為不施氮條件下葉片干物質(zhì)積累量,F(xiàn)表示氮肥的投入量;

        氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN,kg/kg)=葉片干物質(zhì)積累量/氮肥施用量。

        1.3.4化學(xué)成分晾制后的中部葉初次發(fā)酵后進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分(包括:總氮、蛋白質(zhì)、煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯)測(cè)定。按YC/T 160-2002、YC/T161-2002的方法分別測(cè)定煙葉煙堿和總氮含量,YC/T249-2008的方法測(cè)定蛋白質(zhì)含量,YC/T159-2019的方法測(cè)定總糖和還原糖含量.YC/T162-2011的方法測(cè)定氯含量.YC/T217-2007的方法測(cè)定鉀含量。

        1.3.5中性致香物質(zhì)晾制后的中部葉初次發(fā)酵后進(jìn)行中性致香物質(zhì)(美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物等)測(cè)定。煙葉初次發(fā)酵完成后,45℃烘干后過(guò)60目篩,采用水蒸氣蒸餾一二氯甲烷溶劑萃取法提取香氣物質(zhì)。蒸發(fā)萃取后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀提取1mL左右樣品,使用氣質(zhì)聯(lián)用儀(美國(guó),HP5890 -5972)進(jìn)行中性致香物質(zhì)測(cè)定。

        1.4數(shù)據(jù)處理與分析

        采用Microsoft Excel 2016和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析,采用Duncan's法進(jìn)行差異顯著性分析。

        2結(jié)果與分析

        2.1不同施氮水平對(duì)雪茄煙成熟期農(nóng)藝性狀的影響

        如表1所示,施氮處理的煙株株高、有效葉數(shù)、莖圍、節(jié)距及最大葉長(zhǎng)葉寬均較NO顯著增加。隨著施氮水平提高,煙株的株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)均逐漸增加,節(jié)距先增加后降低。N3處理的有效葉數(shù)最多,N1處理的最大葉寬值最大。綜合來(lái)看,N3處理的煙株農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最優(yōu),但與N2、N1處理差異不顯著。

        2.2不同施氮水平對(duì)煙株干物質(zhì)積累量的影響

        由表2看出,隨著施氮量增加,煙株的干物質(zhì)積累總量先增加后降低,處理間差異顯著,N1、N2、N3處理較NO顯著提高52.15%~72.63%。同一施氮量水平下,干物質(zhì)在煙株各器官的分配均表現(xiàn)為葉>莖>根。就煙株不同器官而言,根、莖干物質(zhì)積累量隨施氮水平的提高而增加,N2、N3處理根的干物質(zhì)積累量顯著高于N1;莖干物質(zhì)積累量處理間差異顯著:葉片干物質(zhì)積累量隨施氮水平的提高先增加后下降,處理間差異顯著,N2處理顯著高于其他處理。

        2.3不同施氮水平對(duì)煙株氮肥吸收利用的影響

        由表3可知,施氮處理的整株氮素積累量較NO顯著提高169.14%~242.95%,處理間差異顯著,整體表現(xiàn)為N2>N3 >N1>NO。各處理?xiàng)l件下煙株不同器官氮素積累量均表現(xiàn)為葉>莖>根,煙葉的氮素積累量占煙株的53.98%~69.00%.莖占20.15%~30.32%,根占10.05%~15.70%.

        由表4可知,煙株氮肥利用率隨施氮水平提高先升高后降低,處理間差異顯著,N2處理顯著高于N1和N3。氮肥農(nóng)學(xué)效率也呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),N3處理顯著低于N1和N2,N1和N2差異不顯著。氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮水平提高顯著降低。

        2.4不同施氮水平對(duì)雪茄煙葉化學(xué)成分含量的影響

        由表5看出,隨施氮量增加,煙葉總氮、煙堿含量顯著升高,總氮含量3.00%~3.56%,煙堿含量3.97%~4.87%??偺恰⑦€原糖含量顯著降低,總糖含量0.91%~3.07%.還原糖含量0.73%~2.73%。蛋白質(zhì)和鉀含量先升高后降低,N2處理均顯著高于N1和N3。N1處理的氮堿比最大,處理間無(wú)顯著差異。N2處理的鉀氯比最大,各處理間差異顯著。

        2.5不同施氮水平對(duì)雪茄煙葉中性致香物質(zhì)含量的影響

        由表6看出,煙葉中共檢測(cè)出六類中性致香物質(zhì),各處理的新植二烯含量均最高,其次為類胡蘿卜素降解產(chǎn)物。不同處理雪茄煙葉中性致香物質(zhì)總量表現(xiàn)為N2>N3>N1。其中,新植二烯作為重要的中性致香物質(zhì),其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他類致香物質(zhì)總和,且在N2處理時(shí)含量最高。隨施氮水平提高,美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和類西柏烷類降解產(chǎn)物含量逐漸減少,苯丙氨酸類降解產(chǎn)物逐漸增加,類胡蘿卜素降解產(chǎn)物先減少后增加,新植二烯、其他及中性致香物質(zhì)總量均呈先增加后降低的趨勢(shì)。

        3討論與結(jié)論

        煙草農(nóng)藝性狀是煙株生理協(xié)調(diào)性最直接的外在表現(xiàn),也是煙草生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中生理代謝和生化反應(yīng)強(qiáng)弱的表現(xiàn)。本研究表明,氮肥用量增加對(duì)雪茄煙農(nóng)藝性狀均有不同程度的影響,但處理間差異不顯著,這可能是由于前作水稻收獲后殘留氮素較多的緣故。隨施氮量增加,煙株株高、有效葉數(shù)、莖圍、最大葉長(zhǎng)均逐漸增加,整體來(lái)看N3(240kg/hm2)處理農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最優(yōu),這與前人研究結(jié)果基本一致。

        煙草營(yíng)養(yǎng)元素吸收及煙株干物質(zhì)積累過(guò)程表現(xiàn)都近似“S”形曲線,即先增加后降低,且兩者關(guān)系密切。氮素作為影響煙株生長(zhǎng)發(fā)育及煙葉品質(zhì)的重要營(yíng)養(yǎng)元素之一,對(duì)煙株干物質(zhì)積累起著關(guān)鍵作用。本研究結(jié)果顯示,隨著施氮量的增加,煙株干物質(zhì)總量先增加后降低,各施氮水平下煙株不同器官干物質(zhì)分配均表現(xiàn)為葉>莖>根,這與劉衛(wèi)群等的研究結(jié)果一致。根和莖的干物質(zhì)量均隨施氮量的增加而增加,N3處理時(shí)達(dá)最大值;葉干物質(zhì)積累量則隨施氮量增加呈先增加后降低的變化,N2處理達(dá)最大值。這可能是由于過(guò)量施氮抑制煙株對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)元素的吸收,導(dǎo)致葉片干物質(zhì)積累量有所下降。就煙株整株和煙葉而言,施氮量為210kg/m2時(shí)的干物質(zhì)積累量最高。

        氮肥利用率是衡量施氮水平是否合理的重要指標(biāo)。杜彩艷等研究表明,煙株的氮素積累量隨著氮用量的增加而提高,氮肥利用率先升高后降低,氮肥偏生產(chǎn)力顯著下降。本試驗(yàn)條件下,隨施氮水平提高,煙株氮素積累量先增加后降低,N2處理時(shí)達(dá)到最大。這種差距主要源于葉片氮素積累的差異,根和莖對(duì)煙株氮肥利用率差異的貢獻(xiàn)較小。不同施氮水平下氮素在各器官的分配呈現(xiàn)相同規(guī)律,即葉>莖>根,這與前人在烤煙上的研究結(jié)果一致。氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率均隨施氮量增加而先升高后降低,均在N2處理時(shí)達(dá)到最大。隨施氮水平提高,氮肥偏生產(chǎn)力顯著下降,表明過(guò)量的氮肥施用會(huì)顯著降低雪茄煙的氮肥利用效率。綜合本試驗(yàn)條件下煙株氮肥吸收利用結(jié)果得出,懷化煙區(qū)適宜的施氮水平為210kg/hm2。

        煙葉各化學(xué)成分含量并不是越高越好,抽吸過(guò)程中的感官感受是煙中各類化學(xué)成分綜合影響的結(jié)果。前人研究表明,增施氮肥會(huì)增加煙葉含氮化合物含量,降低碳水化合物含量,本研究也有類似結(jié)果。參考張思唯等研究中優(yōu)質(zhì)煙葉的數(shù)據(jù)得出,本研究各處理煙葉總氮、總糖、鉀含量均接近優(yōu)質(zhì)雪茄煙葉化學(xué)成分范圍:氮堿比越接近于1,煙葉質(zhì)量越好。本研究中,N1處理煙葉的氮堿比最高,但各處理間差異不顯著。鉀氯比越高,煙葉燃燒性越好。本研究結(jié)果顯示,N2處理的鉀氯比最高,且各處理間差異顯著。綜合來(lái)看,N2處理下雪茄煙葉各化學(xué)成分含量較協(xié)調(diào),表明210kg/hm2氮用量更有利于煙葉內(nèi)在品質(zhì)形成。

        中性致香物質(zhì)種類繁多,其含量雖然很少,但對(duì)雪茄煙燃吸過(guò)程中特殊香味的形成有重要作用。其中,新植二烯作為煙葉中重要的致香物質(zhì),不僅有風(fēng)味清香的特點(diǎn),還可降低煙葉的刺激性,使煙氣醇和。類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物中巨豆三烯酮可使雪茄煙葉抽吸過(guò)程中產(chǎn)生花香、木香等特點(diǎn)。本試驗(yàn)條件下,中性致香物質(zhì)總量隨著氮肥用量的增加先升高后降低,其中以N2處理表現(xiàn)最優(yōu),這與王慧方的研究結(jié)果較為一致。表明210kg/hm2氮用量更有利于懷化雪茄煙葉香氣物質(zhì)的形成與積累。關(guān)于氮肥對(duì)煙葉香氣物質(zhì)的具體影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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