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        磷素脅迫對雪茄煙生長和干物質(zhì)積累及磷素利用率的影響

        2025-04-16 00:00:00施锘孔光輝張光海趙高坤吳玉萍李薇李永平李青姚恒白羽祥
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2025年3期
        關(guān)鍵詞:干物質(zhì)積累雪茄煙

        摘要:為明確磷素脅迫對雪茄煙生長和干物質(zhì)積累及磷素利用率的影響,為雪茄煙的磷素營養(yǎng)管理提供科學(xué)依據(jù),本研究采用水培試驗法,以云雪38、云雪39為供試材料,設(shè)置全素(1倍P)、缺磷(無P,-P)和高磷(2倍P,+P)3個處理,分析不同磷素處理對煙株形態(tài)、農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累及磷素利用率等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明,煙苗移栽后30~40 d,云雪38高磷處理下可引發(fā)葉尖焦枯,缺磷處理下葉片生長較為遲緩,紫化、黃化等癥狀逐步加??;云雪39高磷處理下葉面斑駁黃化,缺磷處理下葉片紫化局限于老葉,新葉生長緩慢但未黃化。移栽后40 d,兩品種磷素豐缺處理的農(nóng)藝性狀各指標(biāo)值均低于全素處理;各處理植株干物質(zhì)積累量基本表現(xiàn)為高磷處理最高,云雪38和云雪39高磷處理植株干重分別較全素處理提高6. 56%和16.22%,但高磷處理并未提高磷肥的磷素表觀利用率和磷素農(nóng)學(xué)利用率,反而較全素處理分別降低39. 14%、32. 90%和30.75%、4.91%。綜上表明,雪茄煙生長表現(xiàn)和磷素利用率受磷素供應(yīng)狀況影響顯著,缺磷條件下植株生長遲緩、株型矮小,生物量和磷含量下降,而高磷處理提高了煙葉干物質(zhì)量及磷素含量,但并未提高磷素利用率。

        關(guān)鍵詞:磷素脅迫;雪茄煙;干物質(zhì)積累:磷素利用率

        中圖分類號:S572 文獻標(biāo)識號:A 文章編號:1001-4942(2025) 03-0139-07

        雪茄是一種區(qū)別于烤煙的葉卷煙,一般由晾煙卷制而成。在雪茄煙栽培過程中,氮、磷、鉀元素對其生長發(fā)育有重要影響,這些營養(yǎng)元素是構(gòu)成煙株干物質(zhì)的基礎(chǔ),干物質(zhì)積累直接影響雪茄煙產(chǎn)質(zhì)量、肥料利用率以及養(yǎng)分吸收等。陳棟、蔡斌等的研究均表明,干物質(zhì)累積是雪茄煙生長發(fā)育的體現(xiàn),直接影響煙葉品質(zhì)、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收,并通過化學(xué)成分協(xié)調(diào)來增強煙葉燃燒性、香氣等品質(zhì)。磷是植物生長發(fā)育所必需的大量元素之一,參與植物生理代謝,在多種生理代謝過程中起著重要作用,也是植物體內(nèi)許多重要化合物的組成成分,對作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有重要影響。磷脅迫可改變植物體內(nèi)磷參與的生理代謝活動,影響植物對磷素的吸收利用。王艷麗等研究表明,煙葉對氮磷鉀三種元素的累積速率不同,其中對磷素的累積速率最大,特別是煙葉在養(yǎng)分積累方面比根系更有優(yōu)勢。侯迷紅等研究表明,適宜的磷素水平有利于植株磷素積累,磷肥施用不足或過多,都會影響植株的生長發(fā)育,從而制約甜蕎麥產(chǎn)質(zhì)量的進一步提高。吳庚福等研究表明,施加磷素促進了煙株對養(yǎng)分的積累,從而在一定程度上影響煙草的生長發(fā)育和煙葉產(chǎn)質(zhì)量。孟凡等研究表明,土壤磷含量的高低會對煙草生長發(fā)育和干物質(zhì)積累與分配產(chǎn)生較大影響,含量充足時煙草生長良好,含量不足時出現(xiàn)煙株矮小,有效葉片數(shù)減少,干物質(zhì)積累明顯降低。賈子穎等研究表明,不同磷素處理下,小麥籽粒干物質(zhì)積累變化均呈“慢-快-慢”的變化趨勢,磷素水平影響植株農(nóng)藝性狀及籽粒品質(zhì)。

        當(dāng)前,我國雪茄煙栽培尚處在起步階段,營養(yǎng)元素調(diào)控相關(guān)研究相對薄弱。目前關(guān)于磷素脅迫對雪茄煙生長發(fā)育影響的研究尚未能充分說明雪茄煙干物質(zhì)積累與磷素利用率之間的關(guān)系;同時,大田條件下影響雪茄煙生長的因素較多,不能直觀揭示磷素豐缺對煙株影響的具體表現(xiàn)和作用機制。因此,本試驗以雪茄煙品種云雪38和云雪39為材料,采用水培方式,探究磷素脅迫下雪茄煙長勢長相特征和干物質(zhì)積累及磷素利用率等指標(biāo)的變化規(guī)律,為雪茄煙養(yǎng)分調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地概況及材料

        試驗在云南省玉溪市研和煙草試驗基地栽培溫室(36.35 m × 9.60 m × 4.80 m)中進行。供試水培容器為水培專用玻璃瓶,上口直徑10 cm,高17 cm。供試營養(yǎng)液為霍格蘭氏營養(yǎng)液,溶劑為純水,藥劑增減所造成的元素變化補充劑為硫酸鉀。供試雪茄煙品種云雪38和云雪39(漂浮育苗,苗齡60 d)均由云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

        1.2 試驗設(shè)計及方法

        霍格蘭氏營養(yǎng)液是最常用的一種植物營養(yǎng)液配方,廣泛用于無土栽培試驗。本試驗以霍格蘭氏營養(yǎng)液為基礎(chǔ)培養(yǎng)液,磷元素豐缺為因素,共設(shè)3個處理:CK(全素,1倍P,霍格蘭氏營養(yǎng)液培養(yǎng))、-P(缺磷,無P,霍格蘭氏營養(yǎng)液—磷酸二氫鉀+87 mg/L硫酸鉀培養(yǎng))、+P(高磷,2倍P,霍格蘭氏營養(yǎng)液+136 mg/L磷酸二氫鉀-101.1 mg/L硝酸鉀+66 mg/L硫酸銨培養(yǎng))。每處理重復(fù)3次,每重復(fù)20株,共計60株(兩品種共計120株)。各處理培養(yǎng)液成分含量如表1所示。

        各處理營養(yǎng)液經(jīng)122℃高壓滅菌30 min后倒入水培瓶(1 L),瓶身用黑色塑料膜包裹后置于溫室大棚內(nèi)。水培過程中,煙苗根系處于避光條件下,每5d更換一次營養(yǎng)液,并利用小型通氣泵每小時通氣10 min(定時開關(guān)自動控制)。

        1.3 測定項目及方法

        1.3.1 煙株形態(tài)記錄

        在水培期間每天定時觀察煙草葉片和根系的形態(tài)變化,并記錄缺素癥狀及出現(xiàn)時間。分別于移栽后20、30、40 d,從各處理中選取最具代表性煙株進行外觀形態(tài)拍攝。

        1.3.2 煙株農(nóng)藝性狀調(diào)查

        于移栽后20、30、40 d按照YC/T 142-2010煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法進行農(nóng)藝性狀調(diào)查,包括株高、莖圍、有效葉片數(shù)、最大葉長、最大葉寬。

        1.3.3 煙株鮮重干重測定

        移栽后20、30、40 d,各處理分別選取5株最具代表性煙株,用清水沖洗干凈,將根、莖、葉分開吸干水分后稱重,之后經(jīng)105℃殺青15 min、65℃下烘至恒重,稱重。計算根冠比:根冠比=根鮮重/地上部鮮重。

        1.3.4 煙株磷素含量測定

        采用釩鉬黃比色法進行根、莖、葉全磷含量測定。測定完成后進行磷素表觀利用率、磷素農(nóng)學(xué)利用率、磷素生理利用率計算。

        磷素表觀利用率(%)=(施肥區(qū)雪茄煙磷素吸收量-不施肥區(qū)雪茄煙磷素吸收量)/磷肥施用量×100:

        磷素農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量)/磷肥施用量:

        磷素生理利用率(kg/kg)=(施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量)/(施肥區(qū)植株磷素吸收量-不施肥區(qū)植株磷素吸收量)。

        1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

        采用Microsoft Excel 2019對數(shù)據(jù)進行處理和作圖,用SPSS 23.0軟件進行差異顯著性分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 磷素脅迫對雪茄煙長勢長相的影響

        由圖l看出,云雪38的全素處理煙苗,移栽后20 d,株高適中,葉片呈淺綠色,整體長勢平穩(wěn);移栽后30 d,株高明顯增長,葉片數(shù)增多且面積擴大、顏色轉(zhuǎn)為深綠:移栽后40 d,株高較高,葉片濃密且厚實,葉脈清晰,長勢均衡。+P處理移栽后20 d株高明顯高于全素處理,葉片顏色偏深綠,但部分新葉邊緣輕微卷曲:移栽后30 d葉片面積快速增大,部分葉尖出現(xiàn)焦枯現(xiàn)象;移栽后40 d葉片肥厚且顏色暗綠。-P處理移栽后20 d生長遲緩,莖圍明顯細于全素處理,葉片狹小且邊緣輕微發(fā)紫:移栽后30 d株高增長緩慢,葉片紫化加重,下部葉片出現(xiàn)黃化脫落:移栽后40 d葉片稀疏且皺縮,植株矮小,表現(xiàn)出嚴(yán)重缺磷癥狀。

        云雪39的全素處理煙苗,移栽后20 d葉片寬大舒展,葉色鮮綠:移栽后30 d株高增長迅速,葉片數(shù)量多且分布均勻:移栽后40 d植株健壯,葉片厚實且葉面光滑,整體長勢均衡。+P處理移栽后20 d株高略高于全素處理,葉片深綠且肥大:移栽后30 d葉片過度擴展導(dǎo)致通透性下降,葉緣出現(xiàn)輕微水漬狀斑點:移栽后40 d植株較高但葉片下垂,葉面出現(xiàn)斑駁黃化。-P處理移栽后20 d,葉片數(shù)較少、顏色偏淺;移栽后30 d葉片紫化局限于葉,新葉生長緩慢但未黃化:移栽后40 d,葉片數(shù)量減少但未脫落。

        2.2 磷素脅迫對雪茄煙農(nóng)藝性狀的影響

        2.2.1 對雪茄煙株高、莖圍的影響

        由圖2A可知,煙苗移栽后20~30 d,-P和+P處理的煙苗株高均高于CK,移栽后40 d則顯著低于CK,-P處理降低15. 79%(云雪38)和17. 80%(云雪39),+P處理降低13. 17%(云雪38)和9.81%(云雪39)。從煙株莖圍(圖2B)來看,云雪38煙苗移栽后水培20-30 d,-P和+P處理的莖圍均大于CK,其中+P處理增粗趨勢快于-P處理:移栽后40 d,與CK相比,-P與+P處理莖圍均明顯降低,其中,-P處理顯著降低18. 70%,+P處理降低7.39%。云雪39移栽后20~40 d,-P與+P處理莖圍均低于CK,其中移栽后20 d時與CK差異不顯著,移栽后30、40 d時兩處理均顯著低于CK,其中移栽40 d時-P與+P處理的莖圍較CK分別顯著降低27.08%和9.58%。

        2.2.2 對雪茄煙葉片生長的影響

        由圖3A可知,-P和+P處理兩品種在3個生育時間的有效葉片數(shù)均少于CK,且在移栽后40 d與CK差異最大,其中-P處理顯著降低40.55%(云雪38)和55. 83%(云雪39),+P處理顯著降低20.28%(云雪38)和17.45%(云雪39)。由圖3B、C看出,+P處理下的最大葉長和最大葉寬較-P處理增加較快,但兩處理不同生育時期的最大葉長(移栽30天的云雪39除外)和最大葉寬均低于CK,且在移栽后40 d差異最大。最大葉長方面,移栽后40 d,與CK相比,-P處理顯著降低35.90%(云雪38)和46. 09%(云雪39),+P處理顯著降低30.17%(云雪38)和31.35%(云雪39);最大葉寬方面,-P處理顯著降低33. 75%(云雪38)和34.05%(云雪39),+P處理顯著降低13.43%(云雪38)和16. 89%(云雪39)。

        2.3 磷素脅迫對雪茄煙干物質(zhì)積累及磷素含量的影響

        2.3.1 對雪茄煙植株鮮重的影響

        由表2可知,隨移栽后天數(shù)的延長,不同品種各處理雪茄煙鮮重均逐漸增加,移栽后40 d處理間差異最大且達顯著水平,表現(xiàn)為+P >CK>-P。移栽后40 d,與CK相比,-P處理根重降低36. 96%(云雪38)和25.77%(云雪39),+P處理根重增加99.46%(云雪38)和136. 20%(云雪39);-P處理莖重降低35.71%(云雪38)和33.33%(云雪39),+P處理莖重增加24. 11%(云雪38)和3 1.88%(云雪39);-P處理葉重降低27.50%(云雪38)和34. 02%(云雪39),+P處理葉重增加54. 87%(云雪38)和95. 62%(云雪39)。云雪38的根冠比,+P處理在移栽后20~40 d呈逐漸增大趨勢,-P處理和CK表現(xiàn)為先增加后趨于穩(wěn)定:云雪39各處理的根冠比隨移栽后天數(shù)的延長均呈逐漸增大趨勢,且+P處理均高于-P處理和CK。

        2.3.2 對雪茄煙植株干重及磷素含量的影響

        由圖4A、B可知,移栽后40 d兩品種各處理干重均表現(xiàn)為+P >CK>-P,與CK相比,-P處理減少19.67%(云雪38)和18.02%(云雪39),+P處理增加6.56%(云雪38)和l6.22%(云雪39)。由圖4C、D看出,隨移栽后天數(shù)的延長,煙株磷素含量也隨之增加,其中+P處理磷素含量增加較快,而-P處理增加較緩慢。移栽后30 d,云雪38煙株磷素含量與CK差異較大;移栽后40 d,云雪39煙株磷素含量與CK差異較大。

        2.4 磷素脅迫對雪茄煙磷素利用率的影響

        磷素表觀利用率能很好地反映作物對化肥養(yǎng)分的吸收狀況,磷素農(nóng)學(xué)利用率是評價肥料增產(chǎn)效應(yīng)較為準(zhǔn)確的指標(biāo),磷素生理利用率說明的是植物體內(nèi)養(yǎng)分的利用效率。由表3可知,隨移栽后時間的延長,各處理雪茄煙磷素表觀利用率均呈逐漸提高趨勢,+P處埋的磷素表觀利用率均明顯低于CK,其中移栽后40 d,+P處理較CK低39.14%(云雪38)和30. 75%(云雪39)。隨生育時期推進,煙株磷素農(nóng)學(xué)利用率也表現(xiàn)為逐漸增加趨勢,各處理均在10 kg/kg以下,其中CK均高于+P處理,移栽后40 d,+P處理較對照降低32.90%(云雪38)和4.91%(云雪39)。在磷素生理利用率方面,煙苗移栽后40 d,+P處理較CK分別增加10. 10%(云雪38)和37. 30%(云雪39)。

        3 討論與結(jié)論

        本試驗結(jié)果表明,煙苗移栽后30~40 d,云雪38高磷處理下引發(fā)葉尖焦枯,缺磷處理下植株矮小,葉片紫化、黃化等癥狀逐步加??;云雪39高磷處理下葉面斑駁黃化,缺磷處理下葉片紫化局限于老葉,新葉生長緩慢但未黃化。主要原因可能是缺磷時蛋白質(zhì)合成受阻,使煙株生長緩慢,株型矮小,葉片變小,葉色暗綠:磷過量時葉片中磷酸鈣沉淀,導(dǎo)致葉片上產(chǎn)生小焦斑。研究表明高磷環(huán)境下植株營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達量不同,導(dǎo)致磷養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運受到抑制;低磷水平會降低構(gòu)樹幼苗的株高、葉長葉寬等指標(biāo)。本試驗結(jié)果表明,移栽后40 d全素處理(CK)雪茄煙有效葉片數(shù)、葉片長寬均高于磷脅迫處理(+P和-P),其中-P處理生長緩慢。肖如武等研究表明,烤煙能通過自我調(diào)節(jié)的方式適應(yīng)低磷脅迫,在整個生育期表現(xiàn)為生長發(fā)育緩慢,株高較矮,有效葉片數(shù)少,葉面積也較小等。由此可見,缺磷抑制雪茄煙生長,煙株長勢長相較弱,農(nóng)藝性狀指標(biāo)值較低:高磷在一定程度上促進雪茄煙生長,使煙株長勢提升,農(nóng)藝性狀各指標(biāo)值提高,但其未達到全素處理的水平。

        前人研究表明,適當(dāng)增施磷肥可促進作物分蘗及莖葉干物質(zhì)積累,不同磷水平均能提升胡麻等作物的生物量。本試驗結(jié)果表明,+P處理下,雪茄煙植株鮮重、干重與單株磷素含量隨生育時期推進逐漸增加,尤其在移栽后40 d磷素需求高峰期,鮮重達峰值且干物質(zhì)積累變化顯著,表明磷素對雪茄煙生育中后期的生長驅(qū)動作用突出:而-P處理則顯著抑制雪茄煙鮮重與干物質(zhì)積累。

        磷素表觀利用率、磷素農(nóng)學(xué)利用率和磷素生理利用率是表征煙株磷素利用的重要參數(shù),施磷量影響雪茄煙養(yǎng)分的吸收。前人研究表明,外界磷素供應(yīng)不足時,大豆植株會更高效地利用磷素:低磷脅迫下根系吸收磷元素能力增加,低磷脅迫還抑制毛竹幼苗生長和養(yǎng)分積累。本試驗結(jié)果表明,+P和全素處理(CK)在移栽后20~40 d內(nèi)磷素表觀利用率和磷素農(nóng)學(xué)利用率均有增加,但CK磷素利用率大于+P處理,即高磷條件下并未提高磷素利用率。這可能是因為+P處理施磷量遠大于雪茄煙正常吸收的量,因此出現(xiàn)磷素大量積累在培養(yǎng)液中,形成高濃度磷環(huán)境,影響煙株根部對磷的吸收利用。移栽后40 d,+P處理的磷素生理利用率比CK高,這可能是因為+P處理雪茄煙干物質(zhì)積累量較高,導(dǎo)致磷素生理利用率增大。整體而言,磷素利用率均隨著雪茄煙生育時期的推進而逐漸增加,但高磷處理在雪茄煙生育過程中并未提高磷素利用率。

        本研究表明,缺磷和高磷處理對雪茄煙生長均產(chǎn)生消極影響。移栽后30~40 d,云雪38在高磷處理下引發(fā)葉尖焦枯,缺磷處理下葉片發(fā)育不良,紫化、黃化等癥狀逐步加劇:云雪39在高磷處理下葉面斑駁黃化,缺磷處理下葉片紫化局限于老葉,新葉生長緩慢但未黃化。在雪茄煙生長的不同階段,缺磷和高磷處理不同程度地影響雪茄煙的株高、莖圍、有效葉片數(shù)和葉片大小,特別是在移栽后40 d,上述各指標(biāo)均顯著低于正常磷營養(yǎng)處理。缺磷處理明顯降低了雪茄煙的鮮重、干重以及磷素含量,而高磷處理雖提高了煙葉干物質(zhì)量及磷素含量,但并未提升磷素利用率。

        基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(32160517);中國煙草總公司云南省公司科技計劃項目(2023530000241005, 2022530000241004)

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