皖南砂壤土和水稻土烤煙葉片組織結構發育規律研究

張 國，時向東，季學軍，沈思燈，馬稱心

（1.安徽皖南煙葉有限責任公司，安徽 宣城 242000；2.國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州 450002）

烤煙葉片的組織結構形態直接反映了烤煙的營養狀況和成熟特征[1]。研究發現，適熟煙葉柵欄組織和海綿組織內所含有的代謝產物和品質成分存在明顯差異，而這些品質成分和產物正是葉肉細胞在發育過程中一步步代謝而來，因此，葉片細胞組織結構的發育變化必然對煙葉的最終品質有重要影響[2]。在影響烤煙香氣質量的主要因素包括生態因素、基因型和栽培技術中，生態因素的權重就達56%[3]。前人對于煙葉組織結構的研究主要集中在基因型[4-6]和栽培技術[7-10]等方面，而且多注重成熟期[11-13]的研究，對生態因素尤其是不同土壤質地條件下煙葉組織結構的發育規律鮮見報道。

皖南煙葉具有獨特的焦甜香風格特征，但不同土壤質地間特色風格強弱存在一定差異。本研究探討皖南砂壤土和水稻土煙葉組織結構的發育規律，旨在為探索皖南焦甜香特殊香氣風格的形成機理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于 2007—2008年在安徽省宣城市文昌鎮進行。供試品種為云煙87，采用常規栽培。選取2個有代表性的試驗田取樣，取樣地為砂壤土（北緯30°50′，東經 118°29′，海拔 17.1 m）和水稻土（北緯 30°53′，東經 118°35′，海拔 43 m）。

1.2 試驗方法

還苗后，選擇試驗田中生長發育一致的 90株煙，掛牌標記，按上部葉（第15片可收葉）、中部葉（第10片可收葉）和下部葉（第5片可收葉）3個部位分別在葉長0.5、1、3、5、10、15、20、30、40、50、60、70 cm和成熟采收時取樣（下部葉未取70 cm）。

取樣標準：5 cm前取整片葉，從10 cm起取葉片第6～8條側脈間的葉肉組織。

取樣大小：0.5 cm×1 cm，含有一個小支脈，每次取3株煙。取樣后立即用FAA固定液固定并保存。后期用石蠟制片法制片，切片厚度10 μm ，番紅-固綠對染，Olympus攝影顯微鏡觀察并拍照，通過Image-Pro Plus 6.0專業圖像分析軟件測量組織厚度和單位長度柵欄組織細胞個數。每個處理分別制片15～20張。

柵欄組織細胞密度D = m/d，其中D為單位長度柵欄細胞個數（個/cm），m為柵欄組織細胞個數（個），d為長度（cm）。

2 結 果

2.1 砂壤土和水稻土烤煙葉片葉齡變化

由表1可知，水稻土煙葉成熟時葉齡較大，造成葉齡差異主要是在葉長60 cm以后的葉肉細胞腔隙擴展期和成熟期，而其他相鄰葉長之間的葉齡在兩種土壤質地間差異不大，說明在葉長60 cm以前，兩種土壤質地上烤煙葉片生長到一定長度需要的時間大致相當，也就是說葉長的生長速率差異不大，但成熟期水稻土需要的時間較長，便于煙葉落黃。

2.2 烤煙葉片發育過程中柵欄組織細胞密度變化

由圖1可知，柵欄組織細胞密度隨著葉長的增長呈現先增加后降低的趨勢，上、中部葉在葉長20 cm 時候達到最大，這與高致明等[14]的研究一致；下部葉在葉長10 cm時達到最大，葉位間的差異可能與定長葉的長度不同有關。說明上、中部葉在葉長20 cm和下部葉在葉長10 cm之前柵欄組織細胞以分裂生長為主，而后隨著葉片的生長，柵欄組織細胞逐漸加粗，胞間隙逐步增大。

砂壤土和水稻土煙葉柵欄組織細胞分裂結束時的細胞密度差異不大，但在分裂期間和細胞伸長生長期存在差別。水稻土煙葉柵欄組織細胞分裂速度相對均衡，但砂壤土上部葉柵欄組織細胞快速分裂出現在3 cm到15 cm之間，中部葉則在葉長10 cm時才出現，而砂壤土下部葉快速分裂則在葉長0.5 cm便開始出現。水稻土上部葉在葉長30 cm到50 cm時的柵欄組織細胞密度大于砂壤土，但在其他葉位之間這種差異不明顯。由此可知，土壤類型影響細胞快速分裂時期和增粗生長，并不影響柵欄組織細胞總數。砂壤土上、中部煙葉柵欄組織快速分裂的較晚，下部葉較早，水稻土煙葉的分裂速度相對均衡，而且砂壤土上部葉柵欄組織細胞快速橫向生長較早，中、下部葉土壤類型間的這種差異不明顯。另外，同一葉位在成熟采收時土壤類型間煙葉柵欄組織細胞密度差別不大。

表1 砂壤土和水稻土烤煙葉片葉齡變化 dTable1 The change of flue-cured tobacco leaf age in sandy loam and clay loam

圖1 各部位煙葉發育過程中柵欄組織細胞密度變化Fig.1 The change on cell density of palisade tissue of upper leaves

2.3 烤煙葉片柵欄組織和海綿組織厚度變化

煙草葉肉組織由柵欄組織和海綿組織組成，柵欄組織細胞排列整齊，含有大量葉綠體，是葉片進行光合作用的主要組成部分，而海綿組織空隙較大，細胞排列疏松，是葉肉干物質的主要貯存場所[15]。煙葉柵欄組織和海綿組織發育與煙葉的品質有一定關系。由圖2可以看出，任何葉位，葉片柵欄組織厚度和海綿組織厚度隨著葉長的增加呈現先緩慢后快速增加的趨勢，這與張貴峰等[16]的研究一致。上、中部葉葉長20 cm，下部葉葉長10 cm以前，柵欄組織厚度和海綿組織厚度增幅較小，因為這個時期葉肉細胞以分裂生長為主，隨后細胞進入伸長生長階段，柵欄組織厚度迅速增加，直到葉片定長，葉長60 cm后的第2次快速增加可能與打頂有關。在上、中部葉長30 cm、下部葉長15 cm后，海綿組織厚度迅速增加，這是海綿組織的胞間隙逐步增大的結果。

由圖2可知，砂壤土和水稻土烤煙上部葉柵欄組織厚度在葉長30 cm之前差異不明顯，其后砂壤土烤煙柵欄組織厚度快速增加，直到葉長40 cm。而水稻土烤煙柵欄組織厚度在葉長40 cm后快速增加，到葉長50 cm，且在成熟期又有一定程度的增加，這可能與水稻土較強的保肥能力和后期的梅雨有關；而在葉長30 cm后，砂壤土烤煙上部葉海綿組織厚度迅速增加，超過了水稻土，直到葉長60 cm后兩者才保持了相當的水平。圖2表明，中部葉葉長30 cm后，柵欄組織厚度迅速增加。砂壤土烤煙中部葉柵欄組織細胞在葉長40 cm時伸長生長速度超過水稻土，但水稻土烤煙柵欄組織在葉長50 cm后快速增加，直到葉長60 cm，使其柵欄組織厚度超過砂壤土；兩種土壤類型下中部葉海綿組織厚度的差異也從葉長30 cm后開始出現，水稻土烤煙海綿組織厚度在葉長30 cm后明顯大于砂壤土。由圖2還可以看出，自下部葉葉長20 cm以后，砂壤土烤煙柵欄組織伸長生長速度超過水稻土，使得其厚度保持在較高水平，但葉長50 cm后，水稻土柵欄組織厚度又迅速增加，其厚度又超過砂壤土；而水稻土海綿組織厚度在葉長50 cm后也快速增加，超過砂壤土。

由此可知，砂壤土和水稻土煙葉柵欄組織厚度和海綿組織厚度的差異主要體現在葉肉細胞伸長期。砂壤土烤煙葉片柵欄組織快速增厚的較早，水稻土雖晚，但最終其柵欄組織厚度達到或者超過砂壤土水平。砂壤土和水稻土煙葉海綿組織厚度發育差異在葉位間規律不一，但葉片定長時水稻土海綿組織厚度也達到或者超過砂壤土水平。

2.4 烤煙葉片厚度變化

由圖3看出，葉片厚度受柵欄組織和海綿組織厚度的影響，上、中部葉葉長20 cm，下部葉葉長15 cm之前，葉厚變化不明顯，而后迅速增加，這與張貴峰等[16]的研究一致。不同土壤類型下烤煙葉片厚度的差異也主要體現在細胞伸長生長階段。上部葉葉厚的發育規律差異與柵欄組織一致；水稻土烤煙中部葉葉厚自葉長20 cm后超過砂壤土；水稻土烤煙下部葉葉厚在葉長50 cm后也超過砂壤土。但無論哪個葉位，成熟采收期水稻土烤煙葉片厚度均比砂壤土大。由此可見，砂壤土烤煙僅上部葉葉厚有快速早發之勢，而且最終無論任何葉位，水稻土的葉厚在成熟期均達到較高水平。

2.5 烤煙葉片發育過程中柵欄組織厚度與葉厚比值和柵欄組織與海綿組織厚度比值變化

由圖4看出，無論砂壤土還是水稻土，烤煙葉片柵欄組織厚度和葉厚的比值都呈現緩慢增加的趨勢；而柵欄組織厚度和海綿組織厚度的比值也呈現波浪式增加的趨勢，在細胞分裂結束后開始出現大幅度的升高，這與趙光偉[17]的研究結論無明顯變化規律不一致。

無論任何葉位，砂壤土烤煙煙葉柵欄組織厚度與葉厚的比值和烤煙柵欄組織厚度與海綿組織厚度比值在其他葉長時差別不明顯，僅在葉長30 cm到50 cm之間大于水稻土，這是砂壤土煙葉柵欄組織細胞伸長期及早快速增加的結果。成熟采收期，除了水稻土烤煙上部葉柵欄組織厚度和葉厚的比值大于砂壤土外，其他無論任何葉位，不同土壤類型煙葉柵欄組織厚度和葉厚的比值以及柵欄組織厚度和海綿組織厚度的比值差異均不明顯。

圖2 各部位煙葉柵欄組織和海綿組織厚度變化Fig.2 The variation on thickness of palisade tissue and sponge tissue of upper leaves

圖3 砂壤土和水稻土烤煙各部位煙葉厚度變化Fig.3 The change on thickness of upper leaves in sandy loam soil and paddy soil

圖4 砂壤土和水稻土烤煙各部位柵葉比和組織比Fig.4 The ratios on both palisade tissue to leaf and palisade tissue to sponge tissue in sandy loam soil and paddy soil

3 討 論

砂壤土質地偏輕，土壤透氣性好，肥效較快，而水稻土質地偏黏，肥勁穩，肥效長。在葉肉細胞進入伸長生長以后，砂壤土煙葉柵欄組織較早的快速發育，而水稻土相對較晚，但到葉片定長時，其柵欄組織厚度也達到或者超過砂壤土煙葉的水平，這可能與土壤質地之間的肥效尤其是氮素的供應差異有關，這與徐光輝等[18]、朱英華等[19]的研究結果一致。海綿組織在葉肉細胞伸長生長期后出現胞間隙，其厚度的增加主要受胞間隙的增大影響，土壤質地所造成的肥效差異在此時的影響相對較小，因此，土壤質地所引起的海綿組織厚度差異規律與柵欄組織的規律在葉位間表現不太一致。由于葉厚主要受海綿組織厚度和柵欄組織厚度共同影響，也由此使土壤質地造成葉厚的差異規律與柵欄組織的規律在葉位之間表現也不一致，與時向東等[20-21]、邱立友等[22]的研究規律吻合。

砂壤土烤煙柵欄組織快速增厚的時期較早，以便合成和儲存較多光合物質以盡早供給煙株生長需要和細胞內部的生理生化代謝活動，雖然水稻土烤煙葉片柵欄組織厚度、海綿組織厚度和葉厚最終也達到甚至超過了砂壤土水平，但此時葉片即將進入成熟階段，成熟期是煙葉進行物質轉化的重要階段，若光合產物太多，降解不充分，不利于煙葉品質[23-26]。由此推測，砂壤土煙葉柵欄組織厚度及早快速增厚，和水稻土煙葉葉片組織結構后期較厚，以及他們所引起的細胞內部生理生化代謝差異，可能是這兩種土壤類型烤煙形成不同香氣風格的原因之一。

隨著葉長的增長，烤煙葉片柵欄組織厚度與葉厚比值和柵欄組織厚度與海綿組織厚度比值都大體呈現增加的趨勢，說明在皖南煙葉在發育過程中，煙葉柵欄組織厚度增加幅度比海綿組織大，柵欄組織對葉厚的貢獻度比海綿組織高。另外，皖南煙葉柵欄組織厚度與海綿組織厚度比值比云南[4]、黑龍江[6]和湖南[10]的云煙87都大，說明皖南生態條件下烤煙葉片柵欄組織相對發達，有助于光合產物的合成和積累，可能是皖南煙葉能夠形成焦甜香風格的前提。

4 結 論

（1）柵欄組織細胞密度隨葉長的增長呈現先增加后降低的趨勢，土壤類型影響烤煙葉片柵欄組織細胞快速分裂時期和增粗生長，并不影響柵欄組織細胞總數。砂壤土上、中部煙葉柵欄組織快速分裂的較晚，下部葉較早；水稻土煙葉的分裂速度相對均衡，而且砂壤土上部葉柵欄組織細胞快速橫向生長較早，中、下部葉土壤類型間的這種差異不明顯。

（2）葉片柵欄組織厚度、海綿組織厚度和葉厚均隨著葉長的增加呈現先緩慢后快速增加的趨勢，兩種土壤類型下柵欄組織厚度和海綿組織厚度在葉肉細胞分裂期差異不大，其差異主要體現在葉肉細胞伸長期。砂壤土烤煙葉片柵欄組織快速增厚的較早，而不同土壤類型煙葉海綿組織厚度和葉厚的發育差異規律在葉位之間表現不一，且最終葉片定長時水稻土煙葉的柵欄組織厚度、海綿組織厚度和葉厚都達到或者超過砂壤土水平。

（3）隨著葉長的增長，皖南烤煙葉片柵欄組織厚度與葉厚比值和柵欄組織厚度與海綿組織厚度比值都大體呈現增加的趨勢。在葉肉細胞伸長前期，柵欄組織厚度與葉厚的比值和柵欄組織厚度與海綿組織厚度比值也較大。

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