摘要:為探索貴州威寧煙區(qū)烤煙優(yōu)質(zhì)上部葉形成的時空效應(yīng),本研究以移栽期和打頂時期進行雙因素隨機區(qū)組試驗,研究移栽期和打頂時期對云煙87上部葉農(nóng)藝性狀、烤后煙葉經(jīng)濟性狀的影響,并對成熟衰老相關(guān)指標與大田期碳氮代謝產(chǎn)物、葉片內(nèi)源激素與烤后煙化學(xué)成分進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明,9個處理間比較,上部葉成熟期T5處理(4月20日移栽—初花打頂)烤煙上部葉達到成熟狀態(tài),烤后煙產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙率均達最大值。煙株大田期過氧化氫酶(CAT)活性與烤后煙總糖、煙堿、總氮含量呈顯著相關(guān)性,是影響煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)的關(guān)鍵酶之一,生長素(IAA)、脫落酸(ABA)含量顯著影響烤后煙還原糖、總糖含量。同移栽期下,初花打頂處理的葉片IAA、ABA、赤霉素(GA3)含量整體上較低,而玉米素核苷(ZR)則較高,說明內(nèi)源激素以初花打頂較為協(xié)調(diào),這也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙的前提。綜合分析可見,威寧煙區(qū)烤煙4月20日移栽且初花打頂其上部葉田間生長、成熟度最好,有利于優(yōu)質(zhì)上部葉的形成,烤后煙經(jīng)濟性狀表現(xiàn)也最好。
關(guān)鍵詞:烤煙;移栽期;打頂時期:成熟度;衰老特性;生長發(fā)育
中圖分類號:S572 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2025)03-0088-07
煙草作為促進我國經(jīng)濟發(fā)展的重要作物,上部葉可用性較低阻礙我國優(yōu)質(zhì)烤煙的發(fā)展,而且煙葉品質(zhì)直接決定了種植農(nóng)戶的收益與煙草行業(yè)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)建設(shè)進程不斷完善,改善栽培技術(shù)是提高煙葉品質(zhì)與產(chǎn)量的重要手段。貴州威寧煙區(qū)屬亞熱帶季風性濕潤氣候,日溫差大,干旱發(fā)生概率大,常有不利于水資源利用和農(nóng)作物生長的情況發(fā)生,導(dǎo)致烤煙上部葉產(chǎn)量和質(zhì)量降低,因此,選擇適宜的移栽期和打頂時期使其與當?shù)厣鷳B(tài)條件相匹配,便可通過改善煙葉田間生長曲線來達到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙的效果,這是適應(yīng)烤煙生產(chǎn)發(fā)展的需要。朱一坷等研究表明,移栽期和采收期極顯著影響烤煙上部葉葉長、單葉重、葉質(zhì)重,陜南煙區(qū)在4月25日移栽、延遲2-4 d采收的上部葉感官質(zhì)量評分優(yōu)異,最有利于優(yōu)質(zhì)上部葉的形成。錢雪松等研究發(fā)現(xiàn),4月IO日移栽的煙葉烤后感官質(zhì)量最佳,化學(xué)成分協(xié)調(diào);較晚移栽的煙株后期總糖含量增加,還原糖呈現(xiàn)先增后減趨勢??緹熑~片成熟時由綠變黃,葉綠素含量、光合速率、各種酶的活性及內(nèi)源激素發(fā)生改變?;钚匝鮽κ窃斐扇~片衰老的重要原因,而隨著植株衰老,細胞代謝產(chǎn)物活性氧數(shù)量增加,超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)等活性氧清除系統(tǒng)的重要保護酶清除能力卻降低。王慧芳等研究發(fā)現(xiàn),壟下深松耕作模式能提高烤煙葉片生長發(fā)育期間的葉綠素含量、SOD活性和POD活性,降低MDA含量。劉晨等研究表明,雙行凹壟種植模式可抑制成熟衰老特性相關(guān)酶活性,增加MDA含量,促進煙葉生理衰老成熟。
適宜的移栽期能改變煙株田間生長周期,最大限度地促進優(yōu)質(zhì)烤煙的形成,對煙葉品質(zhì)具有十分重要的意義。打頂是煙株生長過程中去除頂端優(yōu)勢的重要農(nóng)事措施,利于光合營養(yǎng)物質(zhì)向煙葉分配,增加干物質(zhì)積累量,促進煙株根系生長發(fā)育,提高煙葉品質(zhì)。威寧作為貴州高海拔種植煙區(qū),光能資源充足,氣候條件好,是偏清香型烤煙的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)。但以往有關(guān)該地烤煙栽培的大多數(shù)研究集中于單一栽培措施對煙株生長發(fā)育的影響。本試驗將移栽期和打頂時期兩者相結(jié)合,研究其對烤煙上部葉田間生長、產(chǎn)量、光合特性、成熟衰老酶活性等的影響,旨在選出威寧黑石煙區(qū)最適宜的移栽期和打頂時期組合,為該地優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況與供試材料
試驗于2023年在貴州省威寧縣黑石頭鎮(zhèn)河壩村煙草科技園(北緯26.7°,東經(jīng)103.9°)進行。該地海拔2 218 m,年均氣溫10.9℃,年總積溫3 996 ℃,年均降水量981 mm,年均無霜期182 d。試驗地土壤為黃壤土,pH值為5.88,耕層土壤有機質(zhì)含量為11.32 g·kg-1,堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為89.43、11.08、241.37 mg·kg-1。前作為綠肥作物。供試烤煙品種為當?shù)刂髟云贩N云煙87。
1.2 試驗設(shè)計
本試驗采用移栽期(A)和打頂時期(B)雙因素隨機區(qū)組設(shè)計(表1),在當?shù)厣鷳B(tài)條件下設(shè)置3個移栽期即4月10日(A1)、4月20日(A2)、4月30日(A3)移栽和3個打頂時期即現(xiàn)蕾期(B1)、初花期(B2)、盛花期(B3)打頂。每個處理重復(fù)3次,共27個小區(qū)。小區(qū)面積36 m2,種植4行煙株,每行20株,行距120 cm,株距55 cm。試驗地四周設(shè)置保護行,其他田間管理措施一致。其他栽培管理技術(shù)和烘烤工藝按所在基地單元生產(chǎn)技術(shù)方案執(zhí)行。
1.3 測定項目及方法
1.3.1 農(nóng)藝性狀測定
每小區(qū)標記3株煙,按照標準(YC/T 142-2010)分別于各處理上部葉成熟期(打頂后40 d)測定煙株打頂株高、莖圍、節(jié)距、上部葉葉長和葉寬、上六葉面積。
1.3.2 光合特性測定
每小區(qū)選擇3株煙,于煙株上部葉成熟期,采用Li- 6400便攜式光合儀測定煙株頂部倒數(shù)第3片、第5片葉的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)。
1.3.3 葉綠素相對含量(SPAD值)測定
每個小區(qū)選擇3株煙,于煙株上部葉成熟期,采用葉綠素儀SPAD-502測定煙株頂部倒數(shù)第3片、第5片葉的SPAD值。用烤煙成熟度比色卡記錄每個處理上部葉的成熟度情況。
1.3.4 成熟衰老酶活性及生長激素測定
采用ELISA檢測試劑盒進行成熟衰老指標測定:在煙株上部葉成熟期,每小區(qū)選3株煙,采集頂部倒數(shù)第3片、第5片葉,用清水洗凈后迅速置于干冰中凍存,用于測定超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量。樣品采集方法同上,取葉片中間部分用于生長素(IAA)、脫落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)、赤霉素(GA3)含量的測定,測定方法采用高效液相色譜法。
1.4 數(shù)據(jù)處理與分析
試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進行統(tǒng)計處理,0噸in軟件制圖。用SPSS 26數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件進行方差分析,處理間差異顯著性比較采用鄧肯氏法。指標間相關(guān)性分析采用Pearson法。
2 結(jié)果與分析
2.1 移栽期和打頂時期對烤后煙葉經(jīng)濟性狀的影響
由表2可知,移栽期和打頂時期對烤后煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙率有顯著影響。666.7m2產(chǎn)量、產(chǎn)值總體上以初花打頂處理(T2、T5和T8)較高,具體表現(xiàn)為T5 >T8 >T2,且均與T4、T7、T9差異顯著。其中T5處理666.7m2產(chǎn)量、產(chǎn)值最高,分別為152.75 kg和4 515.87元;上等煙率也最高,達57 .52%。說明4月20日移栽—初花打頂組合有利于提高煙葉的經(jīng)濟性狀。
2.2 移栽期和打頂時期對上部葉成熟期農(nóng)藝性狀及成熟時間的影響
由表3可知,上部葉成熟期處理間各項指標均有一定差異。打頂株高以T3處理的最高,其次為T2,T5、T6、T8、T9也較高:莖圍、節(jié)距T6最大??傮w來看,在上部葉成熟期,T6、T5處理煙株莖圍、最大葉長、最大葉寬及上六葉面積為較優(yōu)水平,能改善上部葉生長條件,降低上部葉密度,使其組織結(jié)構(gòu)疏松,提高上部葉的可用性。
由表4可知,同一打頂時期下,隨移栽期推遲,到達上部葉成熟期所需時間呈逐漸減少趨勢。同一移栽期下,隨打頂時期推遲,到達上部葉成熟期所需時間總體上以盛花打頂處理(T3、T6、T9)的最長,以初花打頂處理(T2、T5、T8)的最短。
2.3 移栽期和打頂時期對上部葉成熟期光合特性的影響
由表5可知,上部葉成熟期的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs),4月10日、4月20日移栽時隨打頂時期推遲呈先減后增的變化趨勢,其中,初花打頂處理(T2、T5)出現(xiàn)較小值,盛花打頂處理(T3、T6)出現(xiàn)高值。葉片胞間CO2濃度(Ci) T3處理最高,且與T6、T7、T9處理差異顯著。處理間葉片蒸騰速率(Tr)以T6最大,與其他處理差異顯著。說明到了成熟后期,4月20日移栽—初花打頂處理葉片的光合能力減弱,葉片與外界氣體交換和水分利用減少,有利于上部葉衰老成熟。4月20日移栽時葉片葉綠素相對含量隨打頂時期推遲而逐漸降低,T6、T5處理較低。葉綠素含量與光合作用密不可分,若上部葉成熟后期光合作用過旺,會導(dǎo)致葉片發(fā)育過度,不利于成熟。說明4月20日移栽并推遲打頂有利于上部葉成熟落黃。
2.4 移栽期和打頂時期對上部葉成熟度及衰老相關(guān)指標的影響
由表6可知,不同移栽期下初花打頂處理(T1、T5、T8)上部葉成熟度達到成熟標準。表明初花打頂更有利于上部葉成熟落黃。
葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性,4月20日、4月30日移栽時均以初花打頂處理(T5和T8)達到最大值,分別為1 842.32、1 875.83 U·g-1。過氧化氫酶(CAT)活性,T8處理表現(xiàn)出最大值,為747. 25U·g-1。過氧化物酶(POD)活性,4月10日、4月20日移栽時隨打頂時期推遲呈遞增趨勢:4月30日移栽時則隨打頂時期推遲呈先增后減的變化趨勢,T3處理表現(xiàn)出最大值(3.28 U·g-1),T7處理表現(xiàn)出最小值(1.38 U·g-1)。丙二醛(MDA)含量則在不同移栽期條件下具有不同的變化趨勢,4月20日移栽、盛花打頂時出現(xiàn)最大值,為112.29μmol·g-1,可使煙葉較早成熟落黃。
2.5 移栽期和打頂時期對上部葉成熟期內(nèi)源激素含量的影響
上部葉成熟期各處理葉片內(nèi)源激素含量見圖l。同一移栽期下,葉片生長素(IAA)、脫落酸(ABA)、赤霉素(GA3)含量均以初花打頂處理(T2、T5、T8)較低,玉米素核苷(ZR)含量則與之相反。說明各個移栽期下初花打頂處理成熟前期均有利于上部葉生長,成熟后期有利于上部葉的落黃成熟。
2.6 成熟衰老相關(guān)指標與大田期煙葉碳氮代謝產(chǎn)物的相關(guān)性分析
由表7可見,上部葉成熟期,葉片CAT活性與總糖含量呈顯著正相關(guān)(r= 0.722),與煙堿含量呈極顯著負相關(guān)(r= -0.800),與總氮含量呈顯著負相關(guān)(r= -0.674)。說明CAT活性對煙株碳氮代謝產(chǎn)物具有較為明顯的影響。
2.7 上部葉內(nèi)源激素與烤后煙化學(xué)成分的相關(guān)性分析
分析結(jié)果(表8)表明,上部葉成熟期IAA含量與烤后煙還原糖含量呈顯著正相關(guān)(r=0.690);ABA含量與烤后煙總糖含量呈顯著負相關(guān)(r=-0.768),說明ABA對總糖含量有穩(wěn)定且顯著的影響。
3 討論
上部葉成熟度不足是影響我國烤煙上部葉工業(yè)可用性的重要因素。成熟的過程通常涵蓋兩到三個層次,具體取決于品種和生長環(huán)境。高海拔地區(qū)的氣候變化會對煙草葉片成熟產(chǎn)生低溫脅迫,改變煙葉的微觀結(jié)構(gòu)、葉綠素含量及成熟度,進而影響其產(chǎn)量和質(zhì)量。威寧煙區(qū)早晚溫差大,尤其是立秋后低溫對煙葉成熟有明顯影響,降低上部葉品質(zhì)。因此,選擇適宜的移栽期和打頂時期以使烤煙生長發(fā)育進程與氣候因素相匹配具有重要意義。齊飛研究認為不同移栽期與烤煙煙葉成熟度有顯著相關(guān)性。
抗氧化酶活性在煙株生長、發(fā)育、抗逆性及煙葉品質(zhì)中起著重要作用,適宜的栽培措施可調(diào)控抗氧化酶活性進而改善煙葉的衰老特性。因此,通過合理的栽培措施來調(diào)節(jié)煙株田間生長特性、改善上部葉成熟度,是提高上部葉總體質(zhì)量的重要手段。有研究指出,噴施保護劑對煙葉活性氧系統(tǒng)及內(nèi)源激素具有顯著影響,烤后煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提升。
本研究中,上部葉成熟期,SOD活性在4月20日、4月30日移栽時隨打頂時期推遲呈先增后減的變化趨勢,T8處理達到最大值;CAT活性總體以A2移栽期下較低,并隨打頂時期推遲逐漸降低:POD活性在較晚移栽期下隨打頂時期推遲呈先增后減趨勢:MDA含量和SPAD值均在T2處理下處于較高水平。張嵐清等研究發(fā)現(xiàn),滇東北煙區(qū)4月21日至25日移栽處理大田生育期最短,提高上部葉SOD、PPO活性,降低MDA含量,成熟度最好。這與本研究中T5處理結(jié)果相似,可能是生態(tài)環(huán)境差異較小以及移栽期與氣候條件相匹配的結(jié)果。整體上,同移栽期下葉片IAA、ABA、GA、含量在初花打頂時呈現(xiàn)最小值,而ZR含量較高,說明初花打頂有利于上部葉成熟落黃。
煙株移栽后,經(jīng)大田期營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變,大量光合產(chǎn)物及礦質(zhì)營養(yǎng)向頂端花器轉(zhuǎn)移,很大程度上降低了葉片營養(yǎng)的供應(yīng),最終導(dǎo)致烤后煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量下降。韓玉環(huán)等研究發(fā)現(xiàn),同一打頂時期下留葉18片或20片,有利于其抗氧化酶活性及NR活性降低。劉晨等研究發(fā)現(xiàn),初花期套袋免打頂促進烤煙上部葉生長發(fā)育,產(chǎn)量、產(chǎn)值增加,抑制衰老相關(guān)酶SOD、POD、CAT活性,增加MDA含量。不同打頂時期還會影響次生代謝物質(zhì)及糖類物質(zhì)的積累。打頂是生產(chǎn)管理過程中抑制頂端優(yōu)勢,調(diào)控煙株營養(yǎng)分配與轉(zhuǎn)移,繼而提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要措施。吳文信等研究表明,烤煙經(jīng)濟性狀隨打頂時期推遲呈先增后減趨勢。這與本研究結(jié)果一致,即烤后煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙率在初花打頂達最優(yōu)水平。
4 結(jié)論
4月20日移栽—初花打頂組合有利于烤煙上部葉田間生長、落黃成熟以及內(nèi)源激素協(xié)調(diào),其烤后煙產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙率均達最優(yōu)水平。上部葉成熟期SOD、CAT活性均以T8處理(A382)最高,POD活性以T3處理(AIB3)最高,MDA含量則以T6處理(A283)最高、T9處理(A383)最低。煙株大田期CAT活性與烤后煙總糖、煙堿、總氮含量呈顯著相關(guān)性,是影響煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)的關(guān)鍵酶之一,IAA、ABA含量顯著影響烤后煙還原糖、總糖含量。同移栽期下隨打頂時期推遲,葉片IAA、ABA含量整體上呈先減后增趨勢,說明內(nèi)源激素以初花打頂較為協(xié)調(diào),也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙的前提。綜上所述,威寧黑石產(chǎn)區(qū)烤煙以4月20日移栽并初花打頂最為適宜,有利于優(yōu)質(zhì)上部葉的形成。
基金項目:貴州省煙草公司項目“畢節(jié)西部煙區(qū)甜潤感形成機理及栽培調(diào)控技術(shù)研究”(2022520500240190)、“威寧煙區(qū)烤煙上 部葉可用性限制因子及高可用性上部葉生產(chǎn)技術(shù)研究與運用”(2023520500240160)