三類稻作煙田的烤煙生長(zhǎng)、物質(zhì)積累分配及養(yǎng)分利用效率特征

黃 杰，張 敏，鄧永晟，肖漢乾，肖文鋒 ，陳治鋒 ，單雪華，顏成生，向鵬華，鄧小華

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省教育科學(xué)研究院，長(zhǎng)沙 410005；3.湖南省煙草公司煙葉處，長(zhǎng)沙 410004；4.湖南省煙草公司衡陽市公司，湖南 衡陽 421000)

【研究意義】烤煙生物量是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提，而烤煙養(yǎng)分吸收與分配又是生物量累積的基礎(chǔ)。在烤煙栽培過程中，協(xié)調(diào)好烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分積累及其在根、莖、葉器官中的分配比例，對(duì)培育“中棵煙”和實(shí)現(xiàn)烤煙優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)意義深遠(yuǎn)。【前人研究進(jìn)展】影響烤煙生長(zhǎng)、干物質(zhì)和養(yǎng)分積累與分配的因素有很多，土壤類型[1]、土壤鹽分[2]、土壤水勢(shì)[3]、海拔[4]、種植模式[5-6]、施肥方式[7]、耕作方式[8-9]等均有重要的影響。烤煙產(chǎn)量和風(fēng)格特征是品種、生態(tài)環(huán)境、栽培措施共同作用的結(jié)果。不同土壤類型的養(yǎng)分含量[10]及各養(yǎng)分的貢獻(xiàn)率[11]不同，會(huì)影響烤煙對(duì)養(yǎng)分的吸收與分配，從而影響烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)積累，進(jìn)而影響煙葉品質(zhì)。馬新明等[12]發(fā)現(xiàn)不同類型土壤煙草根系生長(zhǎng)雖有差異，但煙草根系干重的變化趨勢(shì)相同。熊淑萍等[13]發(fā)現(xiàn)調(diào)根劑在不同的土壤類型上對(duì)煙草根系的調(diào)節(jié)作用不同，應(yīng)根據(jù)不同土壤類型選擇使用。梁洪波等[14]認(rèn)為山東煙區(qū)石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的土壤所產(chǎn)煙葉品質(zhì)最好。李崢[15]研究貴州畢節(jié)煙區(qū)認(rèn)為土壤耕層質(zhì)地與速效鉀對(duì)煙葉感觀質(zhì)量的影響較大，在煙葉生產(chǎn)中要注重鉀肥的分配。【本研究切入點(diǎn)】有關(guān)湖南濃香型稻茬烤煙，特別是不同產(chǎn)量水平煙田的烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分積累與分配特征的研究報(bào)道較少。【擬解決的關(guān)鍵問題】本文采用案例研究方法，以湖南濃香型稻茬烤煙為研究對(duì)象，研究了3種典型煙田的烤煙生長(zhǎng)、干物質(zhì)和養(yǎng)分積累與分配規(guī)律，及其煙葉養(yǎng)分利用效率，為優(yōu)化湖南特色優(yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)與烤煙種植概況

本試驗(yàn)開展于2020年，研究地點(diǎn)位于湖南省耒陽市馬水鎮(zhèn)稻茬煙田(113°04′E，26°38′N)。烤煙大田期日平均溫度、降雨量、日照時(shí)數(shù)分別為23.45 ℃、809.24 mm、542.46 h。烤煙品種為“云煙87”。烤煙采用漂浮育苗，3月18日大田移栽，烤煙種植密度為16 500株/hm2，5月25日現(xiàn)蕾打頂，并去除低腳葉3～5片，留葉數(shù)16～18片。烤煙施氮量為180.00 kg/hm2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶0.81∶2.45。其他烤煙栽培管理措施按照耒陽市優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。

1.2 調(diào)查田選取

采用典型案例方法，在烤煙團(tuán)棵期(移栽后30 d)，依據(jù)最近3年種植的煙葉產(chǎn)量水平和煙苗長(zhǎng)勢(shì)，選擇3種典型煙田(經(jīng)過長(zhǎng)期在烤煙生產(chǎn)一線工作的技術(shù)員和具有豐富烤煙種植經(jīng)驗(yàn)的煙農(nóng)及研究人員多次磋商確定)，其差異主要表現(xiàn)在土壤類型和產(chǎn)量水平上。T1為保障煙田，煙葉產(chǎn)量1800～2250 kg/hm2，土壤為黏性較重的水稻土；T2為適產(chǎn)煙田，煙葉產(chǎn)量2250～2700 kg/hm2，土壤為中壤的水稻土；T3為豐產(chǎn)煙田，煙葉產(chǎn)量2700～3150 kg/hm2，土壤為沙壤的水稻土。每類煙田選擇3丘，面積不小于1000 m2。各煙田土壤養(yǎng)分狀況見表1。

表1 不同處理煙田的土壤養(yǎng)分與氮礦化量

1.3 主要檢測(cè)指標(biāo)及方法

烤煙根系生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：于移栽后30、60、90 d，每類型煙田選擇5株長(zhǎng)勢(shì)一致的煙株，小心連根土一起將植株挖取，用水浸泡，使根土分離并沖洗干凈，用網(wǎng)篩承接根系，盡量保持根系完整。采用LA-2400多參數(shù)根系分析系統(tǒng)，測(cè)定根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根直徑、根尖數(shù)及分叉數(shù)。

烤煙地上部生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：于移栽后30、60、90 d，每類型煙田定10株長(zhǎng)勢(shì)一致的煙株，按照標(biāo)準(zhǔn)《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》(YC/T142—2010)測(cè)定株高、莖圍、節(jié)距、有效葉數(shù)、最大葉面積等農(nóng)藝性狀。

烤煙干物質(zhì)及全氮、全磷、全鉀、煙堿含量測(cè)定：于移栽后30、60、90 d，每類型煙田選擇5株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，分為根、莖、葉片，在105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重后測(cè)定干物質(zhì)量。植株用H2SO4-H2O2法消煮，全氮采用凱氏定氮法測(cè)定[16]，全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定[16]，全鉀采用火焰光度法測(cè)定[16]；煙堿含量采用流動(dòng)分析儀測(cè)定[17]。

氮(磷、鉀)煙葉生產(chǎn)效率(LPE) =單株煙葉干物質(zhì)量(90 d)/植株氮(磷、鉀)素積累總量×100%

氮(磷、鉀)收獲指數(shù)(HI)=單株煙葉中的氮(磷、鉀)積累量(90 d)/植株氮(磷、鉀)積累量

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 17.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。采用Duncan法在P=0.05 水平下檢驗(yàn)顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙生長(zhǎng)發(fā)育特征

2.1.1 根系生長(zhǎng)特征 由表2可知，在烤煙移栽后30、60 d，T2和T3煙田的烤煙根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根平均直徑顯著高于T1；3類煙田間烤煙根尖數(shù)和根交叉數(shù)差異顯著。在烤煙移栽后90 d，T3根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、平均直徑、根尖數(shù)和根分叉較T2高27.71%、28.23%、51.63%、12.21%、52.30%、87.29%；較T1高57.11%、51.34%、60.57%、44.66%、86.08%、95.17%。表明豐產(chǎn)煙田烤煙根系發(fā)育最好，其次是適產(chǎn)煙田。

表2 不同處理的煙草根系形態(tài)指標(biāo)

2.1.2 地上部生長(zhǎng)特征 由表3可知，在烤煙移栽后30 d，T2和T3煙田的烤煙株高、莖圍、節(jié)距、有效葉片數(shù)顯著高于T1；3類煙田間烤煙最大葉面積差異顯著。在烤煙移栽后60 d，T2和T3煙田的烤煙株高、莖圍、節(jié)距顯著高于T1；3類煙田的烤煙有效葉片數(shù)差異不顯著，但最大葉面積差異顯著。在烤煙移栽后90 d，T3煙田的烤煙株高、莖圍、節(jié)距、有效葉片數(shù)、最大葉面積較T2高5.40%、13.14%、6.08%、6.62%、16.87%；較T1高21.52%、23.73%、30.42%、13.98%、28.08%。表明豐產(chǎn)煙田烤煙地上部分生長(zhǎng)發(fā)育最好，其次是適產(chǎn)煙田。

表3 不同處理的煙草地上部生長(zhǎng)指標(biāo)

2.2 烤煙干物質(zhì)積累與分配特征

由表4可知，在烤煙移栽后30 d，T2和T3煙田的烤煙干物質(zhì)總量和各器官干物質(zhì)量顯著大于T1；在烤煙移栽后60、90 d，T1、T2和T3煙田的烤煙干物質(zhì)總量和各器官干物質(zhì)量差異顯著。在烤煙移栽后30、60、90 d，T3煙田的烤煙總干物質(zhì)較T2分別高24.84%、68.28%、35.08%，較T1分別高89.38%、144.00%、70.41%。干物質(zhì)分配比例總體表現(xiàn)為葉>莖>根；在烤煙移栽后30 d，3個(gè)煙田間沒有差異；在烤煙移栽后60、90 d，T3煙田的烤煙根干物質(zhì)分配比例最高，葉干物質(zhì)分配比例較低。表明豐產(chǎn)煙田烤煙干物質(zhì)積累量大，其根系也發(fā)達(dá)。

表4 不同處理的干物質(zhì)積累與分配

2.3 烤煙養(yǎng)分積累與分配特征

2.3.1 氮積累與分配特征 由表5可知，在烤煙移栽后30、60、90 d，T3煙田的煙株氮素積累量較T2分別高66.67%、64.71%、33.84%，較T1分別高127.27%、73.45%、44.51%。氮素在煙株中的分配比例表現(xiàn)為葉>莖>根；在烤煙整個(gè)生育期，不同處理的根、莖、葉氮素分配比例差異不顯著。

表5 不同處理的氮積累與分配

2.3.2 磷積累與分配特征 由表6可知，在烤煙移栽后30、60、90 d，T3煙田的煙株磷積累量較T2分別高41.74%、55.05%、18.18%，較T1分別高163.99%、73.19%、63.53%；但是，根、莖、葉磷積累量在不同時(shí)期表現(xiàn)不一致。磷素在煙株中的分配比例表現(xiàn)為葉>莖>根；在烤煙移栽后30、60 d，不同處理的根、莖、葉磷素分配比例表現(xiàn)不一致；在烤煙移栽后90 d，不同處理的根、莖、葉磷素分配比例差異不顯著。

2.3.3 鉀積累與分配特征 由表7可知，在烤煙移栽后30、60、90 d，T3煙田的煙株鉀素積累量較T2分別高32.35%、53.93%、28.03%，較T1分別高125.00%、83.75%、59.94%；其中，烤煙移栽后30、60 d，煙株鉀積累量表現(xiàn)為T3顯著大于T2和T1；移栽后90 d，3個(gè)煙田的煙株鉀積累量差異顯著。鉀素在煙株中的分配比例表現(xiàn)為葉>莖>根；在烤煙移栽后30 d，根、莖、葉鉀分配比例差異不顯著；移栽后60、90 d，根、莖、葉鉀分配比例表現(xiàn)不一致。

表6 不同處理的磷積累與分配

2.4 煙堿積累與分配特征

由表8可知，在烤煙移栽后30、60、90 d，T3煙田的煙株煙堿積累量較T2分別高32.20%、15.30%、25.24%，較T1分別高44.51%、24.99%、21.81%；其中，移栽后30 d，煙株煙堿積累量與根、葉煙堿積累量表現(xiàn)為T3大于T2和T1；移栽后60 d，煙株總煙堿含量和莖部煙堿積累量表現(xiàn)為T3顯著大于T1，根部煙堿積累量表現(xiàn)為T3>T2>T1；移栽后90 d，煙株總煙堿含量和根、葉煙堿積累量表現(xiàn)為T3大于T2和T1，莖煙堿積累量表現(xiàn)為3個(gè)煙田差異顯著。從煙堿分配比例看，在烤煙移栽后60、90 d，煙葉的煙堿分配比例是T1>T2>T3。可見，豐產(chǎn)煙田的烤煙煙堿積累量雖高，但其分配給煙葉的比例卻相對(duì)較低。

2.5 煙葉養(yǎng)分利用效率特征

由圖1可知，3個(gè)處理間的N-LPE、P-LPE、K-LPE差異不顯著，表明不同煙田的烤煙，其單位干物質(zhì)積累量所需的氮、磷、鉀量沒有差異。由圖2可知，3類煙田的烤煙氮收獲指數(shù)表現(xiàn)為T2顯著大于T1、T3；磷收獲指數(shù)表現(xiàn)為T2顯著大于T3，T1與T2、T3差異不顯著；表明適產(chǎn)煙田烤煙對(duì)氮、磷的收獲指數(shù)高。鉀收獲指數(shù)是T1顯著大于T3，T2與T1、T3差異不顯著，以保障煙田烤煙對(duì)鉀收獲指數(shù)高；可見保障煙田的煙葉鉀含量高。

3 討 論

3.1 土壤對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

氮素是影響烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，煙株在土壤中可直接吸收的氮素主要是硝態(tài)氮和銨態(tài)氮[18]，土壤氮礦化量在一定程度上反映了土壤對(duì)植物氮素的供應(yīng)能力。本研究中，T3處理土壤為沙壤土，其總氮含量雖低于其他處理，但其銨態(tài)氮含量和氮礦化量遠(yuǎn)高于其他處理，說明土壤供氮能力強(qiáng)，因而烤煙根系和地上部生長(zhǎng)發(fā)育優(yōu)于其他處理。與此同時(shí)，沙壤土質(zhì)地較疏松、孔隙度高、透氣性好，有利于大田前期(伸根期、旺長(zhǎng)期)土壤溫度升高，也有利于烤煙根系和地上部的生長(zhǎng)發(fā)育[19]。煙株良好的生長(zhǎng)發(fā)育是其產(chǎn)量和品質(zhì)形成的前提，T3處理的烤煙表現(xiàn)為豐產(chǎn)水平。相反，T1處理的土壤質(zhì)地較黏重，雖保水保肥力強(qiáng)，但土塊顆粒大而硬、通氣性差，春季土壤升溫慢，不利于烤煙早生快發(fā)，因而烤煙根系和地上部生長(zhǎng)發(fā)育相對(duì)要差，產(chǎn)量表現(xiàn)為保障水平。可見，不同類型土壤的質(zhì)地和理化性質(zhì)有很大差別，對(duì)烤煙根系和地上部生長(zhǎng)發(fā)育影響差別也大，表現(xiàn)為不同的烤煙產(chǎn)量水平。因此，對(duì)土壤質(zhì)地較黏重的稻茬煙田，實(shí)行秸稈全量還田，在晚稻收獲后及早冬翻掩埋水稻秸稈，促進(jìn)秸稈腐熟，提高土壤有機(jī)質(zhì)和通透性，以熟化土壤，將保障煙田改良成豐產(chǎn)煙田。在烤煙田間管理中，保障煙田更要重視中耕培土，以提高土壤通氣性和促進(jìn)土壤溫度升高，促進(jìn)烤煙早生快發(fā)。

表7 不同處理的鉀積累與分配

表8 不同處理的煙堿積累與分配

N-LPE:氮煙葉生產(chǎn)效率；P-LPE:磷煙葉生產(chǎn)效率；K-LP:鉀煙葉生產(chǎn)效率N-LPE: Nitrogen tobacco leaf production efficiency；P-LPE: Phosphors tobacco leaf production efficiency；K-LP: Potassium tobacco leaf production efficiency圖1 不同烤煙產(chǎn)量水平的氮磷鉀煙葉生產(chǎn)效率Fig.1 NPK tobacco leaf production efficiency in different yield level of flue-cured tobacco

N-HI：氮收獲指數(shù)；P-HI：磷收獲指數(shù)；K-HI：鉀收獲指數(shù)N-HI：Nitrogen harvest index；P-HI：Phosphors harvest index；K-HI：Potassium harvest index圖2 不同烤煙產(chǎn)量水平的氮磷鉀收獲指數(shù)Fig.2 NPK harvest index in different yield level of flue-cured tobacco

3.2 煙株干物質(zhì)積累與分配規(guī)律

作物干物質(zhì)積累量是衡量作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況及代謝強(qiáng)弱的重要生理生化指標(biāo)[20]。烤煙光合產(chǎn)物并不是平均分配給各器官，研究表明烤煙各生育時(shí)期干物質(zhì)分配均表現(xiàn)為葉>莖>根，這與劉衛(wèi)群[21]、鄧小華[8]等的研究結(jié)果是一致的。本研究中T3處理干物質(zhì)積累量更多，與其烤煙根系發(fā)育較好和土壤供氮能力較強(qiáng)有關(guān)。因此，烤煙的促早生快發(fā)主要是促進(jìn)烤煙早發(fā)根、多發(fā)根，以提高烤煙對(duì)肥料的吸收與利用率，為煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

3.3 煙株氮磷鉀的吸收與分配規(guī)律

氮磷鉀是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的三大必要營(yíng)養(yǎng)元素。烤煙質(zhì)量與煙株對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的吸收及其在煙株體內(nèi)的分配密切相關(guān)[22]。煙株吸收的氮、磷、鉀主要分配給葉片，與張翔[23]、鄧小華[8]等的研究一致。氮、磷、鉀在葉中分配比例均隨著生育進(jìn)程而降低，這可能與現(xiàn)行田間管理措施注重地上部生長(zhǎng)，前期施氮量過大有關(guān)。這也是南方稻茬烤煙施氮量大、肥料利用率低的重要原因。

3.4 煙株煙堿合成與分配規(guī)律

煙堿占煙草生物堿的90%以上[24-25]，煙堿主要合成于根系的根冠。本研究中T3處理烤煙的煙堿積累較多，是因其根系更發(fā)達(dá)，對(duì)煙堿的合成與運(yùn)輸能力更強(qiáng)。雖然T3處理煙株煙堿總積累量大，但煙葉干物積累量也較高，導(dǎo)致煙葉的煙堿濃度反而較低(90 d，T1、T2、T3的煙葉煙堿濃度分別為3.19%、2.51%、2.45%)。這種相對(duì)高產(chǎn)帶來的煙堿“稀釋效應(yīng)”，是我國(guó)南方煙區(qū)一些高產(chǎn)煙田的煙葉煙堿含量并不高的緣由。因此，南方煙區(qū)要降低煙葉煙堿含量，不僅僅是減少氮肥的用量，也要促進(jìn)烤煙早生快發(fā)，保證煙葉產(chǎn)量在適當(dāng)水平。

3.5 土壤對(duì)煙株養(yǎng)分利用效率的影響

從稻茬烤煙對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率看，不同處理的煙葉生產(chǎn)效率差異不顯著，但T2處理的氮、磷收獲指數(shù)顯著高于T3處理。適產(chǎn)煙田烤煙的氮、磷養(yǎng)分收獲指數(shù)高，說明適產(chǎn)煙田烤煙的氮、磷養(yǎng)分積累總量雖不高，但在煙葉中分配比例高。T1處理的鉀素收獲指數(shù)較高，與其土壤全鉀含量較高有關(guān)。稻茬烤煙生產(chǎn)中，如何將煙株吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分更好地分配給煙葉，以提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量潛力，是烤煙栽培中要重視的問題。

4 結(jié) 論

不同類型煙田的土壤質(zhì)地、理化特性和供氮能力不同，導(dǎo)致稻茬烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和物質(zhì)積累存在差異。豐產(chǎn)煙田的烤煙根系發(fā)達(dá)、數(shù)量多、吸收表面積大，莖桿粗壯，葉面積大，更有利于養(yǎng)分的吸收和運(yùn)輸及光合作用，其烤煙干物質(zhì)和氮、磷、鉀養(yǎng)分積累多，為優(yōu)質(zhì)為豐產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。豐產(chǎn)煙田的烤煙的根部干物質(zhì)分配比例高于保障煙田，保障煙田烤煙的葉部干物質(zhì)分配比例高于豐產(chǎn)煙田。保障煙田烤煙的葉部煙堿分配比高于豐產(chǎn)煙田。適產(chǎn)煙田烤煙的煙葉氮、磷、鉀收獲指數(shù)較高。稻茬烤煙生產(chǎn)要選擇適宜土壤類型，實(shí)行秸稈全量還田以提高土壤有機(jī)質(zhì)，及早冬翻曬垡促進(jìn)土壤熟化，重視中耕培土以提高土壤通氣性和地溫，促進(jìn)烤煙早生快發(fā)。