不同烤煙品種干物質積累及養分吸收特征

王曉強， 許躍奇， 何曉冰， 閻海濤， 常 棟， 張 凱， 毛 娟

(河南省煙草公司 平頂山市公司， 河南 平頂山 467000)

0 引言

【研究意義】烤煙是我國主要的經濟作物之一，是卷煙生產的主要原料，煙株對養分的吸收狀況直接影響其生長發育[1-2]。平頂山作為河南煙葉的主產區之一，種植面積近6 666.67 hm2，是當地農業經濟收入的重要來源之一。烤煙對N、P、K養分的吸收及干物質積累是其產量和品質形成的基礎，直接影響烤煙的經濟效益[3]。研究作物干物質積累與養分吸收動態變化規律，對采取有效措施調控作物生長發育，提高煙葉的產量和質量具有重要意義。【前人研究進展】烤煙干物質和養分積累是煙株生長發育的重要指標。烤煙移栽后，不同時期干物質和養分積累狀況反映植株不同部位(根、莖、葉)干物質積累與養分吸收變化規律[4]。前人在不同生態區對烤煙干物質和養分積累分配規律等方面做了大量研究。符云鵬等[5]研究表明，豫西雨養煙區烤煙前期生長緩慢，對干物質和養分的大量吸收積累較晚，干物質積累較少；王世濟等[6]認為，移栽后30～75 d是皖南煙區烤煙干物質和大量元素、中量元素及微量元素的積累關鍵期；劉齊元[3]研究表明，干物質重與N、P、K養分積累量的關系在不同時期均呈極顯著關系；顧勇等[7]研究表明，旱地輪作模式下，宜調整氮、鉀肥施用量和施肥時期，鉀肥分次施用，且易于遲施，從而達到提高烤煙產質量和品質的目的；吳雷等[8]研究表明，不同施肥處理對煙株礦質元素的吸收和干物質積累影響明顯。煙葉產量與品質的形成是干物質和養分吸收積累相協調的結果，其累積不僅受生態、栽培等環境因子制約，還受烤煙品種的影響[9-12]。【研究切入點】河南煙區是典型的濃香型煙葉產區。近年來，由于種植品種單一，導致煙葉濃香型風格弱化，難以滿足卷煙工業對煙葉原料的多樣性需求等[13]。因此，為恢復和彰顯河南煙葉濃香型特點，有必要對河南煙區不同優質烤煙品種的干物質積累及養分吸收特征展開深入研究。【擬解決的關鍵問題】以川煙1號、魯煙1號、豫煙13號和中煙100為材料，利用Logistic模型分析不同烤煙品種干物質積累和氮、磷、鉀養分吸收的動態變化規律，以期為品種區域化布局提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在平頂山市郟縣李口鎮白龍廟村現代煙草科技園區進行，地塊具有一定代表性。土壤肥力中等，地面平整，排灌方便，前茬作物為煙草。

1.2 材料

供試烤煙品種為川煙1號、魯煙1號、豫煙13號和中煙100，均由河南農業大學煙草學院提供。

1.3 方法

1.3.1 試驗設計 采用完全隨機區組排列，以當地主栽品種中煙100為對照(CK)，其余參試品種各對應1個處理，3次重復，小區面積0.067 hm2，種植密度為15 000株/hm2，小區四周設置保護行，以減少試驗誤差。大田管理按照平頂山市煙葉生產管理標準體系相關操作規程進行。

1.3.2 樣品采集與測定 各品種烤煙移栽后30 d每隔15 d采集3棵具有代表性的煙株，將根、莖、葉作分離處理，并置于105℃烘箱進行殺青、烘干，分別記錄每個品種根、莖、葉的干物質重量，經粉碎過0.25 mm網篩，制成樣品，保存備用。采用AAIII型連續流動分析儀(德國BRAN+LUEBBE公司)測定總氮；Varian 715-ES ICP-OES光譜儀(美國瓦里安公司)測定總磷和總鉀。

1.4 數據統計與分析

采用Origin 9.0和Excel 2007進行數據處理和分析。用Logistic非線性方程擬合并估算參數[14]。

式中，y指在移栽后不同時間(x，d)烤煙干物質積累量或養分積累量，e為自然常數，a、b和c為模型參數，a表征烤煙潛在最大干物質量(g/m2)，b表征與干物質積累量有關的阻滯系數，c表征干物質增長率(%)。

2 結果與分析

2.1 不同烤煙品種的干物質積累特征

對各烤煙品種干物質積累規律進行Logistic擬合(表1)得出，不同品種模型決定系數均在0.993 0以上，擬合程度較好，表明可用Logistic曲線擬合烤煙的干物質積累動態變化規律。從圖1看出，各品種烤煙干物質積累特征存在差異。豫煙13號、中煙100及魯煙1號均在移栽后56 d達最大積累速率；川煙1號在移栽后63 d達最大積累速率，較其他3個品種延遲7 d。豫煙13號、中煙100、魯煙1號的干物質快速增長期出現在移栽后56～70 d，干物質積累量分別為475.30 g/m2、437.82 g/m2、409.26 g/m2，分別占生育期干物質總積累量的58.11%、58.07%、58.12%；川煙1號的干物質快速增長期出現在移栽后46～79 d，干物質積累量為454.47 g/m2，占全生育期干物質總積累量的58.47%。干物質積累以豫煙13號最多，達817.99 g/m2；川煙1號次之，為777.23 g/m2，魯煙1號最少，為704.18 g/m2。雖然川煙1號干物質快速增長期出現時間晚于其他品種，但其持續時間較長，快速增長期和成熟期的干物質積累量均高于中煙100和魯煙1號。

表1 不同烤煙品種干物質積累模型參數及其特征值

圖1 不同烤煙品種的整株干物質積累量與積累速率

2.2 不同烤煙品種的氮素積累特征

對各烤煙品種氮素積累規律進行Logistic擬合(表2)得出，不同品種模型決定系數均在0.994 0以上，擬合程度較好，表明可用Logistic曲線擬合烤煙的氮素積累動態變化規律。由圖2可知，豫煙13號、魯煙1號及川煙1號烤煙氮素積累均在移栽后55 d達最大積累速率，中煙100在移栽后60 d達最大積累速率；快速增長期以豫煙13號最短，為30 d，氮素積累量為7.59 g/m2，中煙100最長，為41 d，氮素積累量為7.90 g/m2。成熟期氮素積累量以中煙100最高，為13.36 g/m2，川煙1號和魯煙1號次之，分別10.31 g/m2和10.27 g/m2；豫煙13號最低，為13.05 g/m2。

表2 不同烤煙品種氮素積累模型及其特征參數

圖2 不同烤煙品種的整株氮素積累量與積累速率

2.3 不同烤煙品種的磷素積累特征

對各烤煙品種磷素積累規律進行Logistic擬合(表3)得出，不同品種模型決定系數均在0.994 0以上，擬合程度較好，表明可用Logistic曲線擬合烤煙的磷素積累動態變化規律。從圖3看出，豫煙13號、中煙100、魯煙1號和川煙1號烤煙的磷素累積快速增長期分別為36 d、35 d、32 d和33 d；磷素積累量以豫煙13號最高，為0.61 g/m2，中煙100次之，為0.54 g/m2，川煙1號最低，為0.43 g/m2。豫煙13號、中煙100、魯煙1號和川煙1號在成熟期磷素積累量分別為1.04 g/m2、0.92 g/m2、0.82 g/m2和0.74 g/m2，與其快速增長期變化趨勢相似。

圖3 不同烤煙品種的整株磷素積累量與積累速率

表3 不同烤煙品種磷素積累模型及其特征參數

2.4 不同烤煙品種的鉀素積累特征

對各烤煙品種鉀素積累規律進行Logistic擬合(表4)得出，不同品種模型決定系數均在0.995 0以上，擬合程度較好，表明可用Logistic曲線擬合烤煙的鉀素積累動態變化規律。由圖4看出，豫煙13號、中煙100、魯煙1號和川煙1號烤煙的鉀素累積快速增長期分別為32 d、31 d、33 d和26 d；鉀素積累量以豫煙13號最高，為4.50 g/m2，中煙100次之，為4.47 g/m2，魯煙1號最低，為4.10 g/m2。豫煙13號、中煙100、魯煙1號和川煙1號在成熟期鉀素積累量分別為7.74 g/m2、7.69 g/m2、7.05 g/m2和7.10 g/m2，與其快速增長期變化趨勢相似。

圖4 不同烤煙品種的整株鉀素積累量與積累速率

表4 不同烤煙品種鉀素積累模型及其特征參數

3 討論

煙草的生長包括營養生長和生殖生長兩個階段，營養生長階段煙株生長迅速，養分的快速吸收、積累和轉運為其干物質增長和內含物的充實提供了基礎[15]。在不同栽培和施肥條件下，煙葉的干物質和養分累積存在明顯差異，氮、磷、鉀養分吸收對其干物質的形成有重要影響。何萍等[16]研究表明，玉米植株氮、磷、鉀積累動態與干物質積累動態基本同步，可用Logistic方程描述，養分最大吸收速率及其出現時間是反映玉米養分吸收動態的特征參數；湯宏等[17]研究表明，煙株不同生育期對養分的積累量和積累強度存在差異，煙株對養分的吸收主要在旺長期，煙葉是養分的主要積累器官。研究發現，煙株在移栽后50 d左右，即煙株進入旺長期，養分的吸收速率達最大，與何萍等[16-17]的研究結果一致。

研究結果表明，不同烤煙品種的干物質及養分吸收規律存在差異，豫煙13號、魯煙1號和川煙1號的氮、磷、鉀最大積累速率出現時間早于干物質，僅中煙100的氮、磷、鉀最大積累速率出現時間稍晚于干物質，表明養分吸收是煙株干物質積累的前提，與宋海星等[1,18]的研究結果一致。

4 結論

綜合分析豫煙13號、中煙100、魯煙1號和川煙1號4種烤煙品種的干物質積累及養分吸收特征可知，豫煙13號、中煙100和魯煙1號的干物質積累最大速率出現時間均早于川煙1號，干物質快速增長期持續時間均短于川煙1號。整個生育期干物質積累量以豫煙13號最高，川煙1號次之，魯煙1號最低。整個生育期烤煙對養分的積累量依次為氮>鉀>磷。成熟期除氮素積累量最低外，磷、鉀素積累量均以豫煙13號最高，分別為1.04 g/m2和7.74 g/m2。豫煙13號、魯煙1號和川煙1號的氮、磷、鉀最大積累速率出現時間較其干物質的最大積累速率出現時間早，中煙100的氮、磷、鉀最大積累速率出現時間稍晚于干物質。表明，養分吸收是煙株干物質積累的前提，豫煙13號和中煙100對干物質及養分的吸收積累能力強，川煙1號長勢及對養分的吸收較弱，在生產中可對不同烤煙品種進行差異化施肥。