UV—B紫外輻射與煙葉生理指標的關系研究

摘要[目的]為探究紫外輻射與煙葉生理指標之間的關系。[方法]在云南玉溪模擬海拔高度600、1 100、1 600和2 100 m進行烤煙生產大棚試驗。在烤煙生長的不同時間，測定煙葉光合參數、光合色素、可溶性蛋白含量、類黃酮和比葉重等指標。[結果]在自然環境（CK）下種植的K326對UVB輻射響應敏感。[結論]適當強度的UVB輻射有利于提高K326凈光合速率（Pn）、同化能力（AC）和光合色素含量。

關鍵詞 光合參數；煙葉原料；環境模擬

中圖分類號S572文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）30-10543-04

基金項目云南中煙工業責任有限公司項目滇煙工科【2013】494號。

作者簡介夏玉珍（1978- ），女，安徽廬江人，農藝師，從事煙草農業方面的研究。*通訊作者，農藝師，從事煙草農業、煙草工業生產方面的研究。

紫外輻射對農作物生長、農作物最終的產品質量有著極大的相關性。這方面的研究主要包含紫外輻射對作物內在品質產生的影響研究[1-2]、紫外輻射對作物光合特性影響的研究[3-4]以及作物對紫外輻射的耐性研究等[5-7]。對于烤煙這個特有的經濟作物，也有一些研究者開展了其品質與紫外輻射關系的研究[5，8-10]。

云南屬低緯度高海拔地區，氣候呈現出輻射資源豐富，氣溫隨海拔高度增加而降低，日溫差較大，在重要植煙地區降水分布具有時間與空間上分布不均特點。這些獨特的氣候特征形成了云南煙葉特有的“清香型”風格。然而，長期以來，研究眾多氣候要素對煙草生長和品質的影響及在煙草種植區劃中低緯高原的紫外輻射強度變化對烤煙種植尤其質量形成可能產生的影響機理等方面仍是空白。為此，筆者通過模擬不同海拔的紫外輻射條件，對UVB紫外輻射對與煙葉品質關系密切的生理指標進行了研究。

1材料與方法

試驗①以烤煙品種K326為材料，在國家級試驗基地云南省玉溪市煙草科技示范園趙桅試驗基地進行。以自然環境條件種植為對照，采用控制試驗設置4個處理（T1～T4），每個處理設3次重復。通過在試驗大棚中采用不同輻射強度紫外燈照射，模擬的海拔高度分別為600、1 100、1 600和2 100 m，設置自然環境種植為對照（CK），比較其模擬效果。具體如下：大棚覆蓋Mylar膜后，棚內到達濾減后UVB輻射（以312 nm計）僅為自然環境的40%（按趙桅基地1 591 m海拔計，相當于當地600 m左右的UVB輻射強度處理，不用外源燈照射，即設置的T1處理）。T2～T4處理UVB輻射由上海惠光照明電器有限公司生產的紫寶牌紫外燈管（功率40 W，輻射波長范圍280～320 nm，中心波長312 nm，燈管長1 199.4 mm）提供。調整紫外燈管懸掛在以打頂后頂端葉片為基準的不同高度，達到控制模擬不同海拔高度UVB輻射強度的要求，處理時段內每天9：00～16：00提供7 h的UVB輻射照射（陰雨天暫停），在試驗樣品進入大田期后15、23、33 d取樣。同時，在烤煙生長不同時期，測定不同處理的光合參數、光合色素[11]、可溶性蛋白含量、類黃酮和比葉重等指標[12]。

試驗②以烤煙品種K326為材料，開展大棚試驗（輻射的調整和設置方法參照試驗①）和室外試驗。大棚試驗在云南省玉溪市煙草科技示范園趙桅試驗基地，處理分別設置0.252 mW/cm2（趙桅A號）、0.526 mW/cm2（趙桅B號）、0571 mW/cm2（趙桅C號）和0.616 mW/cm2（趙桅D號）4個UVB輻射梯度，并且與外界環境UVB輻射0.622 mW/cm2（趙桅CK）進行對比；通海試驗基地設置0.299 mW/cm2（通海1號）、0.277 mW/cm2（通海2號）2個UVB輻射梯度，與外界環境UVB輻射0.395 mW/cm2（通海CK）進行對比。在正常采收烘烤后，取各處理的C3F煙葉進行感官評吸。

所取數據均采用Excel進行方差分析。

2結果與分析

2.1K326光合參數的變化由表1可知，在自然環境（CK）下種植的K326對UVB輻射響應敏感，不同UVB輻射對K326光合參數的影響較大，適當強度的UVB輻射對提高K326的Pn和AC有利。就不同處理而言，T1處理Pn最低，而在23、33 d，T4處理的Pn最高。15 d時，Pn隨海拔高度呈拋物線變化，T3處理達最大值，T3處理與CK差異不顯著，但二者在0.05水平顯著高于其他處理。處理23 d，T4處理顯著高于CK（P<0.05）和T1處理（P<0.01），而CK與T2處理和T3處理較接近。處理33 d后，Pn隨模擬的海拔升高而呈逐漸上升的趨勢，而T4處理顯著高于其他處理（P<0.01）。總體上看，在整個處理時段內，T3處理Pn呈先上升后下降的變化，而其他處理則始終呈逐漸下降的趨勢。AC的變化與Pn基本一致，但處理15 d時各處理之間AC差異不顯著，而處理23 d時T4處理顯著高于CK和T3處理（P<0.05）及T1處理（P<0.01），但處理33 d后，T4處理顯著高于其他處理（P<0.01）。

在所研究的3個時段內，K326葉片的Tr均以CK最低，各處理整體上Tr呈先升高后下降的變化。處理15 d，CK顯著低于T1處理、T2處理和T4處理（P<0.01），而與T3處理差異不顯著，T3處理亦與T1處理和T2處理差異顯著（P<0.05）；23 d時處理間差異不顯著，處理33 d后T4處理顯著高于其他處理（P<0.01），CK與T2處理和T3處理較為接近。

WUE則不同，處理15、33 d時CK最高，其中15 d時CK與T1處理、T2處理和T4處理差異顯著（P<0.01），與T3處理差異顯著（P<0.05），33 d后CK與T1處理差異顯著（P<001）；處理23 d時T4處理顯著高于T1處理（P<0.05），處理23、33 d均呈現隨模擬海拔高度的增加WUE升高的趨勢變化。而各處理時段內IWUE均隨海拔高度呈拋物線形式變化，處理15 d時T3處理的IWUE最高，并顯著高于T1處理和T2處理（P<0.05），CK則次之；而處理23、33 d均為CK 的IWUE最高，其次為T4處理或T3處理，但處理間差異表現不顯著。

2.2K326光合色素和可溶性蛋白含量的變化由表2可知，處理各時段3種光合色素（葉綠素a、b、類胡蘿卜素）和總葉綠素對模擬的海拔高度呈現一致的變化規律。處理15 d時，除T1處理外，其他處理的葉綠素含量a、b、總葉綠素和類胡蘿卜素含量均沒有顯著差異，且顯著高于T1處理（P<005），其中T2處理、T4處理和CK與T1處理差異達P<001水平，且CK各色素含量最高。處理23 d時，CK葉綠素a和類胡蘿卜素含量顯著高于T1處理和T2處理（P<001），T4處理葉綠素b含量顯著高于T1處理和T2處理（P<0.01），T4處理和CK總葉綠素含量也顯著高于T1處理和T2處理（P<0.01），各色素含量呈現隨模擬海拔高度的增加而逐漸上升的趨勢。處理33 d后，T4處理葉綠素a和總葉綠素含量均顯著高于其他處理，其中T1處理、T2處理和T3處理與T4處理差異達0.01水平，而與T4處理葉綠素b含量差異顯著（P<0.05），其中T1處理和T2處理與T4處理差異達0.01水平。T1處理和T2處理與CK類胡蘿卜素含量差異顯著（P<0.05）。處理15、33 d時各處理葉綠素a/b比值差異不顯著，處理23 d時CK葉綠素a/b比值顯著高于T1處理（P<0.05）。

此外，模擬不同海拔高度的光合色素降解速率也存在較大差別。由表3可知，3種光合色素和總葉綠素在整個測定期間的降解速率均為T2處理>CK>T3處理>T1處理>T4處理，T2處理和T3處理與CK較接近，而T3處理與CK接近程度更高。三者的光合色素降解速率遠大于T1處理和T4處理。煙葉可溶性蛋白質含量隨處理時間的延長而呈先上升后下降的變化。處理15 d時可溶性蛋白質含量僅0.29～0.33 mg/cm2，到處理23 d時達到0.68～0.82 mg/cm2，提高了1～2倍，而到處理33 d時又急劇下降，只有0.25～0.28 mg/cm2。各時段處理間差異很小，均未達到顯著水平。

2.3K326類黃酮和比葉重的變化由圖1可知，隨處理天數的增加，葉片類黃酮含量下降，并且逐漸達到一致水平。在試驗的不同處理時段，CK和T1處理都維持相對較高的類黃酮含量，而T4處理在處理15、23 d時類黃酮含量均較低。在處理15 d時，T4處理顯著低于CK（P<0.05），處理23 d時T4處理則顯著低于CK和T1處理（P<0.05）。而處理33 d后處理間類黃酮含量沒有顯著差異，T3處理略低。隨著模擬海拔的升高，煙葉SLM有下降趨勢，隨處理天數的增加這種趨勢更加明顯（圖2）。處理15、23 d時，T1處理的 SLM最高，但處理間差異不顯著；處理33 d后，T3處理和T1處理顯著高于T4處理（P<0.05）。

3總結

不同海拔的模擬UVB輻射對煙葉的生理指標影響較大。結果表明，在自然環境（CK）下種植的K326對UVB輻射響應敏感，適當強度的UVB輻射對提高K326的Pn、AC和光合色素含量有利。以不同UVB輻射強度模擬的海拔高度對煙葉可溶性蛋白影響甚微，類黃酮含量隨模擬海拔的增加呈先上升后下降，SLM則呈逐漸下降的趨勢。模擬的1 100和1 600 m的Pn、AC的表現及類黃酮含量變化與CK較為接近，尤以模擬的1 600 m與CK差異最小，且二者氣孔調節能力也較強。1 600 m的光合色素及色素的降解速率與CK接近，但CK的蒸騰速率較模擬處理的低而水分利用較高。這說明隨海拔變化的UVB輻射強度在決定海拔高度對烤煙種植生態適應性的評價中起不可忽視的作用，但還存在UVB輻射與其他氣候要素、土壤因子的交互作用。根據UVB紫外輻射大棚和大田試驗研究，獲得符合品牌需求煙葉原料適宜生態環境的UVB紫外輻射上下限值，即適宜上限值和下限值分別是0.40、0.62 mW/cm2。

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