不同栽培方式與追鉀時間對烤煙光合特性、鉀含量及產質量的影響

李 亮，張 翔*，王亞寧，毛家偉，司賢宗，索炎炎，余 瓊，范藝寬，陳啟龍

(1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省煙草公司，河南 鄭州 450018；3.臨潁縣煙草公司，河南 臨潁 462600)

鉀影響烤煙的內在及外觀質量，被譽為“品質元素”[1]。鉀含量高的煙葉，色澤呈橘黃色、香氣足、吃味好、富有彈性及韌性、填充性強[2]。國際上普遍將含鉀量作為考量優質煙葉的一項重要指標，美國煙葉鉀含量為4%～6%，巴西煙葉鉀含量3%～4%，但我國煙葉鉀含量多在1%～2%[2-3]。河南煙區作為黃淮煙區的重要組成部分，煙葉年產量200多萬擔，對河南經濟發展發揮至關重要的作用。但近年來，隨著復種指數的提高及長期不合理肥料的施用，造成該區煙葉鉀含量與優質煙葉生產區存在較大差距，煙葉鉀含量一直徘徊在1.5%左右[4]，嚴重制約了該區烤煙生產的優質化和高效化。因此，如何提高鉀含量已成為煙草科技工作者關注的重點。

煙葉鉀含量主要受品種、生態條件及栽培技術等因素的影響，品種受生態條件的限制較難改變，但可在特定的生態條件下改進烤煙栽培方式以提高煙葉鉀含量。前人研究認為，烤煙前期吸鉀量較少，30 d后吸收強度加大，45～60 d是烤煙的吸鉀高峰期，但60 d后吸鉀量又開始減少[5]。因此在烤煙生產上，除了基施鉀肥，主張追鉀來保證中后期鉀素的充足供應。河南煙區烤煙移栽期處于熱量條件差，積溫不足的春末夏初，通過地膜覆蓋栽培能有效提高地溫和土壤的保水保肥性能，為煙株的生長提供適宜的環境條件[6]。但在煙株生長中后期，為防高溫障礙，應及時揭膜，否則會導致煙株側根量少、根層浮淺、根系易老化、難以吸收充足的養分，易感染病蟲害，質量下降[7-8]。培土可增加肥沃土層的厚度，擴大煙株的營養吸收面積，促進烤煙生長發育，既利于防旱保墑，又便于排水防澇，還能促進埋入土中煙莖上發生次生根，并為不定根的生長創造一個良好的伸根環境，有利于防止倒伏，減輕雜草。鑒于此，采用田間小區試驗，通過改變地膜覆蓋、追鉀時間及揭膜培土等栽培方式來提高烤煙的鉀含量及產質量，以期為指導河南煙區烤煙生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年5至10月在河南省漯河市臨潁縣固廂鎮大師村進行，供試品種為中煙100，前茬作物為煙草。供試土壤質地為砂質壤土，耕層土壤基礎理化性質為：pH值 7.9，有機質10.0 g/kg，堿解氮89.8 mg/kg，有效磷6.2 mg/kg，速效鉀174.4 mg/kg，緩效鉀978.8 mg/kg。試驗地地勢平坦，肥力均勻一致，排灌條件良好。

1.2 試驗設計

如表1所示，試驗設8個處理。采取田間小區對比試驗，每個處理3次重復，共24個小區，小區面積72 m2(4.8 m×15 m)，隨機區組排列。試驗于5月10日選取長勢健壯、大小均勻一致的煙苗進行移栽，行株距為120 cm×50 cm。6月13日揭膜培土，6月29日對T2、T4、T6、T8處理小區再次培土，每次培土高度保證在30～35 cm左右，壟頂寬30 cm左右，培土時墑面的松土要與煙株莖基部緊密結合，以利于不定根生長。各處理氮、磷、鉀按當地煙農常規施肥，施肥量分別為N 67.5 kg/hm2、P2O5101.25 kg/hm2、K2O 236.25 kg/hm2。供試肥料種類為：芝麻餅肥(N 5%)，一銨(N 11%、P2O544%)，硝銨磷(N 32%、P2O54%)，硫酸鉀(K2O 50%)。其中，氮肥70%條施、30%穴施，餅肥和磷肥全部條施，鉀肥30%條施、20%穴施、50%追施。除試驗因素外，其它栽培措施均按當地優質煙葉生產管理規范措施進行。

表1 不同試驗處理

注：普通白膜寬90 cm，黑白配色膜寬90 cm(中間透明部分20 cm，兩邊黑色部分膜寬35 cm)。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 干物質積累量測定

每個小區選擇長勢均勻一致的代表性煙株3株。團棵期取全株，旺長期、圓頂期和成熟期，分根、莖、葉取樣并沖洗干凈，放入烘箱105℃殺青30 min，在70℃下烘干稱重。

1.3.2 葉綠素與光合特性測定

烤煙各生育期，采用葉綠素儀(Chlorophyll meter,SPAD-502)測中部葉，每個處理隨機挑選3株烤煙，并分葉尖、葉中、葉基進行測定。

烤煙圓頂期(打頂后第7 d)，采用Li 6400便攜式光合儀，于晴天上午9:00～11:00測定光合速率、氣孔導度、葉肉胞間CO2濃度、蒸騰速率等指標[9]。每小區選取3株生長一致的煙株，測定上部葉(頂部倒數第3片功能葉)[10]。

1.3.3 鉀含量測定

烤煙團棵期取全株樣品，旺長期、圓頂期和成熟期分根、莖、葉取樣，每小區選代表性樣3株，煙葉殺青、烘干至恒重，采用濃硫酸-雙氧水法消煮，用火焰光度計測定鉀含量[11]。

1.3.4 烤后煙葉化學成分

取烤后煙葉中部葉進行總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯含量的測定?？偺呛坎捎幂焱壬y定，還原糖含量采用DNS比色法測定，煙堿含量采用提取脫色法測定，總氮含量采用凱氏定氮法測定，鉀含量采用火焰光度法測定，氯含量采用莫爾法測定[12-13]。

1.3.5 經濟性狀計算

煙葉成熟后，按不同處理分區采收和計產，按國家標準《烤煙》(GB 2635-1992)進行分級，計算中上等煙率，并按2016年國家收購指導價格計算產值和均價。每公頃產量、產值由小區產量、產值折算。

1.4 數據處理

采用Excel 2013和Origin 8.0進行數據整理和作圖，利用SPSS 17.0進行數據方差分析，并用Duncan,s進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙干物質積累量的影響

由表2可知，黑白配色膜覆蓋的煙株干物質積累量大于普通白膜覆蓋的處理，可能是黑白配色膜既具有普通白膜增溫保墑的優點，又能有效抑制雜草的生長，減少雜草的營養消耗對煙株生長的危害，保障了煙株的健壯生長。從煙株生長后期來看，黑白配色膜覆蓋30 d追鉀效果好于45 d追施鉀肥，普通白膜覆蓋45 d追施鉀肥效果好于30 d追施鉀肥。較揭膜培土1次的處理，揭膜培土2次更有利于促進煙株干物質量的積累。

表2 不同生育期烤煙干物質積累量 (g/株)

注：同列數據后不同小寫字母表示同一生育期5%差異顯著，下同。

2.2 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙葉片葉綠素含量的影響

烤煙生長發育及產質量的形成，最終取決于其個體與群體的光合作用，光合色素尤其是葉綠素，在植物的光合作用中對光能的吸收、傳遞和轉化起著極為重要的作用，而SPAD值可以反應葉綠素的含量與光合作用強度[14-15]。由表3可知，烤煙生育期內，葉片SPAD值呈先升高后降低的趨勢，各處理SPAD峰值均出現在旺長期，成熟期最低。團棵期至圓頂期各處理均是葉尖>葉中>葉基，而成熟期各處理均是葉基>葉中>葉尖。生長前期，黑白配色膜覆蓋的SPAD值顯著高于普通白膜覆蓋的處理，30 d追鉀提高了團棵至旺長期煙葉的SPAD值。在生長后期，45 d追鉀煙葉SPAD值小于30 d追鉀處理，表明烤煙移栽后45 d較30 d追鉀更有利于促進煙株生長后期的成熟落黃。

表3 不同生育期烤煙葉片SPAD值

2.3 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙葉片光合特性的影響

烤煙是喜光作物，光合作用是作物生產過程中干物質積累和產量形成的基礎[16]。烤煙圓頂期，光合產物可集中向煙葉分配，有利于烤煙干物質的積累，故該生育期光合作用對烤煙生長態勢有重要影響，是決定煙葉產質量的關鍵時期[17-18]。從表4看出，圓頂期，煙葉的氣孔導度、蒸騰速率與凈光合速率呈現相同的變化趨勢，為T6>T5>T8>T4>T7>T3>T2>T1。而胞間CO2濃度則呈現相反變化趨勢，為T6

表4 圓頂期烤煙葉片光合特性

2.4 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙鉀素的影響

從圖1看出，團棵期，全株鉀含量較高，隨著生育進程的推進，全株鉀含量逐漸降低。根中鉀含量變化范圍為0.85%～1.80%，隨著煙株的生長，根中鉀含量也在逐漸降低，成熟期各處理根中鉀含量差異不顯著，究其原因主要是煙株的根部活力逐漸降低，吸鉀能力減弱所致。莖中鉀含量變化范圍為0.83%～3.52%，T6處理莖中鉀含量最高。旺長期，黑白配色膜覆蓋處理的莖中鉀含量均超過了3.00%，隨著煙株的生長，莖中鉀含量也在逐漸降低。煙葉鉀含量的變化范圍為1.20%～3.22%，各處理煙葉鉀含量在旺長期均超過了2.00%，但各器官煙葉鉀含量隨生育期推進有明顯降低的趨勢，原因是煙株干物質的積累速度大于鉀素的吸收速度，由烤煙的稀釋效應所導致[2]。整體來看，T6處理煙葉鉀含量顯著高于其他處理。

從圖2看出，根、莖、葉中鉀積累量均隨煙株生長呈遞增趨勢，且各器官鉀素積累量呈葉(1.60～4.91 g/株)>莖(0.97～3.56 g/株)>根(0.23～0.78 g/株)的規律。整個生育期，不同處理對煙株根的鉀素積累影響不大，但對煙株的莖和葉鉀素積累有顯著的影響，T6處理煙葉鉀素積累量較其他處理要高。各器官鉀素分布如圖3所示，煙葉鉀占全株的43.17%～69.78%，其次是莖為23.12%～40.99%，根僅為6.27%～14.66%，表明各處理大部分鉀素分配在煙葉中，而根和莖中積累的鉀素則顯著少于煙葉的含鉀量。

2.5 不同栽培方式與追鉀時間對烤后煙葉化學成分的影響

從煙葉化學成分指標協調性來看，優質煙葉總糖含量要求達到18%～22%，還原糖16%～18%，煙堿含量2.4%～2.6%，總氮含量1.9%～2.1%，鉀含量2%以上，氯含量1%以下，糖堿比6～10，氮堿比0.8～1.0，鉀氯比≥8.0，還原糖與總糖的比值應≥0.9[20-21]。從表5看出，黑白配色膜覆蓋煙葉化學品質比普通白膜覆蓋協調，鉀氯比提高明顯。T5和T6處理中部葉的總糖、還原糖均在適宜范圍內，煙堿、總氮、氯含量較低，鉀含量均最高。

圖1 不同生育期煙株鉀含量

2.6 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙經濟性狀的影響

如表6所示，產量和產值均是T6>T5>T8>T4>T7>T3>T2>T1。普通白膜覆蓋除T4外，其余處理的均價和中上等煙率均小于黑白配色膜覆蓋處理。表明黑白配色膜覆蓋更有利于烤煙產量和產值的提高，黑白配色膜覆蓋在移栽30 d后追施鉀肥比45 d后追施鉀肥對經濟效益的提高更有積極的促進作用，白膜覆蓋在煙苗移栽45 d后追施鉀肥較30 d后追施鉀肥有較好的經濟效益。此外，培土2次的處理較培土1次的處理更有利于煙株根系的生長發育從而有利于烤煙經濟效益的提高。

圖2 不同生育期煙株鉀積累量

圖3 不同生育期煙株鉀的分布

處理總糖(%)還原糖(%)煙堿(%)總氮(%)鉀(%)氯(%)糖堿比氮堿比鉀氯比兩糖比T124.21a20.80a3.19a2.30a1.58b0.51a6.52ab0.72a3.10c0.86abT222.93a18.97ab3.07a2.27a1.64b0.49a6.18b0.74a3.35c0.83bT323.80a19.30ab2.84b2.09b1.83ab0.54a6.80ab0.74a3.39c0.81bT420.04b18.00b2.49bc1.98c1.91a0.48a7.23a0.80a3.98bc0.90aT520.35b17.15b2.37c2.02c1.99a0.32b7.24a0.85a6.22a0.84bT621.06b17.40b2.40c2.08c2.03a0.40ab7.25a0.87a5.08b0.83bT720.10b18.01b2.62bc2.11b1.89ab0.38ab6.87ab0.81a4.97b0.90aT821.21b17.23b2.42c2.04c1.93a0.31b7.12ab0.84a6.23a0.81b

表6 烤煙的經濟性狀

3 結論與討論

烤煙是河南重要的經濟作物，但河南煙區烤煙生產長期面臨前期溫度偏低，旺長期伏旱等不利氣候因素，影響煙葉的產質量，而地膜覆蓋有利用保持地溫，并且增強土壤的保墑和提墑作用，促進煙株早生快發，對烤煙生產發揮了積極有效作用，但烤煙生長中后期覆膜土溫過高，導致肥效發揮提前、煙株生長前旺后衰、根系發育不良、株形變化等。因此適時揭膜培土能克服地膜覆蓋的不利影響，可彌補河南不利氣候因素對煙葉生長發育的障礙因素[22]。陳茂建等[23]采用灰色關聯分析法研究了不同揭膜時間對烤煙產質量的影響，發現烤煙移栽后35 d揭膜處理煙葉產質量最優，煙葉化學成分協調，品質好，故本研究在移栽后35 d左右進行揭膜培土處理。

不同的覆蓋物能調節土壤溫度、水分，改變土壤環境，從而影響煙株的長勢及烤后煙葉化學成分[24]。本研究發現，對砂質壤土而言，與普通白膜覆蓋相比，前期覆蓋黑白配色膜能提高地溫和協調水肥氣熱，煙株緩苗快，長勢好，可能是黑白配色膜較普通白膜覆蓋能更好地限制雜草的生長。生產上旺長期揭膜后一般只培土1次，要求壟面整齊、微呈拱形，表土與煙莖基部密接，但因雨水沖刷常使煙壟變矮變窄，2次培土加厚了活土層，為不定根的發育創造了良好條件，更有利于煙株根系的發育、吸收充足養分，改善煙葉化學成分，且能顯著提高煙葉產量、產值、均價和上等煙比例。

鉀主要以離子形態賦存在代謝比較旺盛的組織和器官中，它在維持細胞內物質代謝、促進光合作用、光合產物的運輸及蛋白質合成等方面發揮著重要的作用[25]。鉀在煙株體內流動性很強，在旺長和打頂后地上部的鉀存在回流到根中并外溢的現象，再者河南煙區土壤鉀素的有效性較低，施入的鉀肥易被土壤固定，故烤后煙葉鉀含量往往低于1.5%[26-27]。裘宗海等[28]報道了，煙葉對鉀素的吸收積累均與鉀素的供應呈正相關，增加鉀素的供應能提高煙葉對鉀的積累。楊鐵釗等[29]和景沙沙等[30]研究表明，保持土壤中后期較高的供鉀能力，是提高煙葉鉀含量的關鍵所在。所以采取“基肥+適時追鉀”相結合的施鉀方式，才能提高煙草對鉀素的吸收效率，從而達到在相同供肥量下提高煙葉產質量的目的。但不同時期追鉀對煙葉鉀含量有迥異的影響，生育前期施鉀對煙葉鉀含量影響較小，主要對其產量影響較大，而生育后期供鉀對煙葉產量作用較小，主要影響煙葉鉀含量[31]。對砂質壤土而言，黑白配色膜覆蓋+30 d追鉀+揭膜后培土2次的栽培方式能最大限度地發揮栽培技術的優越性，達到高產高效生產特色優質煙葉的目的，在河南省乃至黃淮煙區具有推廣利用價值。