干旱狀態下不同復水時間對烤煙上部葉理化性狀的影響

徐賽 張麗 侯欣 于濤 李建東 趙環宇 陳振國

摘要：為提高上部煙葉可用性，以烤煙品種NC102 為材料，采用盆栽試驗方式，設置土壤相對含水量40%～50%干旱狀態下的不同復水時間處理，測定其上部葉的葉面積、葉片組織結構、光合特性、保護性酶活性及烤后煙葉的化學成分，探究干旱脅迫下不同復水時間對烤煙上部葉理化性狀的影響。結果表明：移栽成活后煙株在土壤相對含水量40%～50%干旱脅迫下實施復水的有效調控時間臨界點為移栽后40天;有效調控時間內復水時間越早，復水補償效應越顯著，表現為：上三葉位葉面積、光合速率顯著提高，葉厚、柵欄海綿組織比顯著降低，糖類、鉀、施木克值、糖堿比顯著提高，化學成分趨于協調。

關鍵詞：烤煙;上部葉;干旱;復水;可用性

中圖分類號：S572.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）04-0039-05

Abstract In order to improve the availability of upper tobacco leaves， the pot experiment with flue-cured tobacco variety NC102 as material was conducted in the drought condition of 40%～50% relative soil water content with different rehydration time. Then the upper leaf area， leaf tissue structure， photosynthetic characteristics， the protective enzymes activity and the chemical constituents of roasted tobacco leaves were determined to investigate the effects of different rehydration time on the physical and chemical properties of the upper leaves of flue-cured tobacco under drought stress. The results showed that the effective regulated critical point of rehydration? implemented under the drought stress with 40%～50% relative soil water content for live tobacco plants was 40 days after transplanting. The earlier the rehydration time was in the effective regulate time， the more the rehydration compensation effect significantly was， and the performance was as follows： the leaf area and photosynthetic rate of the upper three leaves increased significantly， and the leaf thickness and the ratio of palisade tissue to sponge tissue decreased significantly， and the sugar and potassium contents， the gram value， the ratio of sugar to alkali increased significantly， and the chemical composition tended to be coordinated.

Keywords Flue-cured tobacco; Upper leaves; Drought; Rehydration; Availability

上部煙葉通常葉片小、葉片厚、結構緊密、內在化學成分不協調，導致其工業可用性和在我國一二類卷煙品牌配方中的使用比例均偏低，制約了一二類卷煙的發展[1，2]，因此提高烤煙上部葉的可用性備受行業和學者的重視。近幾年煙草行業主要在田間栽培措施[3-5]、化控技術[6，7]、采收方式[8]、成熟度[9，10]、烘烤調制[11]方面對提高上部煙葉可用性進行過一些研究，而對于煙田水分含量影響上部葉理化性狀及可用性方面的研究較少，尤其是煙株在大田前中期干旱脅迫狀態下不同復水時間對烤煙上部葉理化性狀影響的量化參數研究更是鮮有報道。

據研究報道，煙草伸根期、旺長期和成熟期的適宜土壤水分指標分別為61.9%、81.6%和77.3%，干旱指標分別為50.1%、69.0%和58.6%[12-14]。土壤水分不足會影響煙株正常發育，對莖葉生長的影響大于根系，旺長期土壤水分不足會影響煙株的農藝性狀和光合生理特性[15]，氣孔導度下降，氣孔阻力與葉肉阻力增大[16]。張永剛等[17]研究表明，在干旱逆境條件下，雙子葉植物黃芩啟動SOD、POD保護酶自身防御機制，以減少活性氧對細胞的傷害;復水后干旱脅迫解除，活性氧清除系統表現為防御和恢復機制;適當干旱以及干旱后復水有利于黃芩中黃芩苷的積累，干旱脅迫過強不利于黃芩苷的積累。郝衛平[18]研究指出，干旱脅迫復水時期對補償效應的影響是玉米水分利用效率提高的重要機制，揭示出干旱脅迫時期和脅迫程度是決定干旱脅迫復水補償效應的關鍵，如短期脅迫后復水對玉米可產生一定程度的（正）補償效應，長期干旱脅迫后復水補償效應不足，最終導致產量和水分利用效率明顯降低。陳振國等[19]研究發現增加土壤水分含量或施肥量均可促進烤煙的生長發育，提高產量和產值，高水高肥處理的水肥互作效應明顯。

本試驗著重探究烤煙前中期干旱脅迫下不同復水時間對烤煙上部葉生長發育的補償效應，以期為移栽后煙株干旱脅迫下把握有效灌溉時間節點進而提高上部煙葉可用性提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

試驗于2017年5—10月在山東農業大學南校區試驗基地進行。供試煙草品種為NC102。供試土壤為砂壤土，容重1.35 g/cm3，有機質22 g/kg，堿解氮42 mg/kg，速效磷72.9 mg/kg，速效鉀232.3 mg/kg，pH值6.47。

1.2 試驗設計

試驗以當地煙田指導性土壤水分指標為對照（CK），設置土壤相對含水量40%～50%水平下不同復水時間處理，詳見表1。

采用盆栽試驗，在防雨棚下進行。5月10日，取8葉齡幼苗移栽至內徑36 cm、高45 cm的瓷盆中。每盆裝土25 kg，每盆施1∶1.5∶2.5的氮磷鉀煙草專用復合肥125 g，其中基肥70%，追肥30%。按照行株距110 cm×50 cm擺放瓷盆。移栽成活后按照表1各處理所述要求實施土壤水分干旱處理，即T1～T5和CK。用土壤墑情速測儀每天8時測定土壤含水量，根據補水公式計算補水量，進行水分調控。現蕾期打頂后，各處理煙株從上而下第三葉位作為上部葉測定葉片，腰葉選其最大葉片作為測定葉片，掛牌標記。每個處理20次重復（即20盆）。其它管理措施按當地優質煙葉生產方案執行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤含水量 試驗開始前，用土壤墑情速測儀（TDR）與烘干法測定土壤含水量，將兩者測定數據對比發現其誤差在2%以內，符合試驗允許誤差范圍，所以采用TDR測定土壤相對含水量[20-24]。

1.3.2 水分調控 參考土壤儲水量及灌水（或排水）定額[25]進行。公式為：

Mw=104×h×ρ（A-B）。

式中，Mw代表灌水量（t/hm2），h代表土層厚度（m），ρ代表土壤容重（g/cm3），A代表土壤目標含水量（%），B代表土壤實際含水量（%）。

1.3.3 植株農藝性狀調查 于成熟采收期按《煙草農藝性狀測量方法》（YC/T 142—2010 ）測定株高、莖圍、葉長與葉寬。葉面積=葉長×葉寬×0.6345。

1.3.4 組織結構觀察 用石蠟切片法[26]。

1.3.5 光合作用指標 打頂后第7天，用美國產光合作用測定儀Li-6400測定[27]。

1.3.6 化學成分含量 可溶性總糖測定采用蒽酮法[28]，總氮測定采用凱式半微量定氮法[29]，鉀測定采用原子吸收分光光度法[30]，煙堿測定采用色譜法[31]。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0 軟件進行數據統計分析，用LSD法在0.05水平上進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同復水時間對煙株農藝性狀的影響

從表2知，團棵期烤煙的株高、莖圍、最大葉葉面積，對照（CK）顯著高于干旱處理;現蕾期、采收期，株高、莖圍、最大葉葉面積CK>T1、T2>T3>T4>T5，說明干旱30天后復水對烤煙株高、莖圍、腰葉的補償效應不能解除前期干旱脅迫造成的危害，復水時間越早，降低干旱逆境脅迫的效果越顯著。

干旱處理復水后，現蕾期上三葉位葉面積，CK>T1>T2>T3>T4>T5;采收期上三葉位葉面積，T1>CK>T2>T3>T4>T5。這說明干旱30天復水對上部煙葉的生長發育可產生正補償效應，上部煙葉面積顯著高于CK;干旱40天復水可使上部煙葉面積恢復至對照水平;干旱50天復水補償效應不足，上部煙葉面積顯著低于CK。因此，干旱40天內復水屬于有效水分調控時間，且可在不降低腰葉葉面積的基礎上提高上部煙葉開片程度。

2.2 不同復水時間對上部鮮葉組織結構的影響

由表3可知，隨著干旱脅迫加劇（復水延遲），葉厚，T1處理顯著低于CK，其它處理呈增加趨勢，且T3、T4、T5處理顯著變厚;海綿組織，T1處理顯著高于CK，其它處理均變薄，且T4、T5處理顯著變薄;柵欄海綿比， T1與T2處理低于CK，其它處理均增大;葉質重則呈先增加后降低趨勢。

2.4 不同復水時間對上部葉SOD、NR活性和Pro含量的影響

由表5可知，團棵期，細胞膜系統保護酶超氧化物歧化酶（SOD）、硝酸還原酶（NR）活性，對照與干旱處理有顯著差異，以CK最高，游離脯氨酸（Pro）以CK最低，T5處理最高。采收期，除T5外其它處理的SOD活性、Pro含量與對照差異不顯著，說明SOD、Pro對水分狀況響應敏感，受干旱程度影響顯著。

2.5 不同復水時間對上部葉化學成分的影響

烘烤后分別取各處理上三位葉有代表性的5個葉片進行化學成分測定，結果見表6。可以看出，土壤水分對煙葉中化學成分有顯著影響。隨著復水時間的提前，總糖、鉀、糖堿比和施木克值升高，總氮、蛋白質、煙堿降低。干旱 40 天內進行水分調控，相比對照，總糖、鉀、糖堿比和施木克值顯著升高，總氮、蛋白質、煙堿顯著降低，說明干旱 40 天內進行水分調控使上部煙葉中化學成分趨于協調，煙葉品質得到提升。

3 討論

前人研究發現：養分元素釋放存在水分界限。土壤含水量越高，肥料養分的釋放率越高[32]。本試驗中干旱處理由于在團棵期土壤實際持水量及肥料釋放率低于對照，因此干旱處理的土壤在成熟期留有肥料量要高于對照，復水后，肥效開始釋放，使得前期干旱處理煙株上部煙葉相比對照可獲得更多養分滿足葉片生長發育。對超過土壤有效水分調控時間外的干旱處理進行復水，上三位葉葉面積顯著低于對照，干旱脅迫使葉片細胞原生質大量增殖，限制細胞縱橫向分裂延伸及體積增大，原生質對煙葉開片的限制作用大于肥料對煙葉開片的促進作用，最終表現為葉片狹小而葉厚;對在土壤有效水分調控時間內的干旱處理進行復水，上三位葉葉面積顯著高于對照，是因為復水時間越提前，原生質的增殖相對越少，其成熟期有適足的養分供應，水肥互作效應對上部葉開片的促進就可以表現出來。