不同烤煙品種干物質(zhì)積累及養(yǎng)分吸收特征

王曉強(qiáng)， 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(jīng)濟(jì)作物之一，是卷煙生產(chǎn)的主要原料，煙株對(duì)養(yǎng)分的吸收狀況直接影響其生長發(fā)育[1-2]。平頂山作為河南煙葉的主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積近6 666.67 hm2，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收入的重要來源之一。烤煙對(duì)N、P、K養(yǎng)分的吸收及干物質(zhì)積累是其產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)，直接影響烤煙的經(jīng)濟(jì)效益[3]。研究作物干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，對(duì)采取有效措施調(diào)控作物生長發(fā)育，提高煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分積累是煙株生長發(fā)育的重要指標(biāo)。烤煙移栽后，不同時(shí)期干物質(zhì)和養(yǎng)分積累狀況反映植株不同部位(根、莖、葉)干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收變化規(guī)律[4]。前人在不同生態(tài)區(qū)對(duì)烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分積累分配規(guī)律等方面做了大量研究。符云鵬等[5]研究表明，豫西雨養(yǎng)煙區(qū)烤煙前期生長緩慢，對(duì)干物質(zhì)和養(yǎng)分的大量吸收積累較晚，干物質(zhì)積累較少；王世濟(jì)等[6]認(rèn)為，移栽后30～75 d是皖南煙區(qū)烤煙干物質(zhì)和大量元素、中量元素及微量元素的積累關(guān)鍵期；劉齊元[3]研究表明，干物質(zhì)重與N、P、K養(yǎng)分積累量的關(guān)系在不同時(shí)期均呈極顯著關(guān)系；顧勇等[7]研究表明，旱地輪作模式下，宜調(diào)整氮、鉀肥施用量和施肥時(shí)期，鉀肥分次施用，且易于遲施，從而達(dá)到提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量和品質(zhì)的目的；吳雷等[8]研究表明，不同施肥處理對(duì)煙株礦質(zhì)元素的吸收和干物質(zhì)積累影響明顯。煙葉產(chǎn)量與品質(zhì)的形成是干物質(zhì)和養(yǎng)分吸收積累相協(xié)調(diào)的結(jié)果，其累積不僅受生態(tài)、栽培等環(huán)境因子制約，還受烤煙品種的影響[9-12]。【研究切入點(diǎn)】河南煙區(qū)是典型的濃香型煙葉產(chǎn)區(qū)。近年來，由于種植品種單一，導(dǎo)致煙葉濃香型風(fēng)格弱化，難以滿足卷煙工業(yè)對(duì)煙葉原料的多樣性需求等[13]。因此，為恢復(fù)和彰顯河南煙葉濃香型特點(diǎn)，有必要對(duì)河南煙區(qū)不同優(yōu)質(zhì)烤煙品種的干物質(zhì)積累及養(yǎng)分吸收特征展開深入研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】以川煙1號(hào)、魯煙1號(hào)、豫煙13號(hào)和中煙100為材料，利用Logistic模型分析不同烤煙品種干物質(zhì)積累和氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，以期為品種區(qū)域化布局提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在平頂山市郟縣李口鎮(zhèn)白龍廟村現(xiàn)代煙草科技園區(qū)進(jìn)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(hào)、魯煙1號(hào)、豫煙13號(hào)和中煙100，均由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院提供。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用完全隨機(jī)區(qū)組排列，以當(dāng)?shù)刂髟云贩N中煙100為對(duì)照(CK)，其余參試品種各對(duì)應(yīng)1個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積0.067 hm2，種植密度為15 000株/hm2，小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行，以減少試驗(yàn)誤差。大田管理按照平頂山市煙葉生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)體系相關(guān)操作規(guī)程進(jìn)行。

1.3.2 樣品采集與測(cè)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(jìn)行殺青、烘干，分別記錄每個(gè)品種根、莖、葉的干物質(zhì)重量，經(jīng)粉碎過0.25 mm網(wǎng)篩，制成樣品，保存?zhèn)溆谩２捎肁AIII型連續(xù)流動(dòng)分析儀(德國BRAN+LUEBBE公司)測(cè)定總氮；Varian 715-ES ICP-OES光譜儀(美國瓦里安公司)測(cè)定總磷和總鉀。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Origin 9.0和Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。用Logistic非線性方程擬合并估算參數(shù)[14]。

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

2 結(jié)果與分析

2.1 不同烤煙品種的干物質(zhì)積累特征

對(duì)各烤煙品種干物質(zhì)積累規(guī)律進(jìn)行Logistic擬合(表1)得出，不同品種模型決定系數(shù)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(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。從圖1看出，各品種烤煙干物質(zhì)積累特征存在差異。豫煙13號(hào)、中煙100及魯煙1號(hào)均在移栽后56 d達(dá)最大積累速率；川煙1號(hào)在移栽后63 d達(dá)最大積累速率，較其他3個(gè)品種延遲7 d。豫煙13號(hào)、中煙100、魯煙1號(hào)的干物質(zhì)快速增長期出現(xiàn)在移栽后56～70 d，干物質(zhì)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(zhì)總積累量的58.11%、58.07%、58.12%；川煙1號(hào)的干物質(zhì)快速增長期出現(xiàn)在移栽后46～79 d，干物質(zhì)積累量為454.47 g/m2，占全生育期干物質(zhì)總積累量的58.47%。干物質(zhì)積累以豫煙13號(hào)最多，達(dá)817.99 g/m2；川煙1號(hào)次之，為777.23 g/m2，魯煙1號(hào)最少，為704.18 g/m2。雖然川煙1號(hào)干物質(zhì)快速增長期出現(xiàn)時(shí)間晚于其他品種，但其持續(xù)時(shí)間較長，快速增長期和成熟期的干物質(zhì)積累量均高于中煙100和魯煙1號(hào)。

表1 不同烤煙品種干物質(zhì)積累模型參數(shù)及其特征值

圖1 不同烤煙品種的整株干物質(zhì)積累量與積累速率

2.2 不同烤煙品種的氮素積累特征

對(duì)各烤煙品種氮素積累規(guī)律進(jìn)行Logistic擬合(表2)得出，不同品種模型決定系數(shù)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(dòng)態(tài)變化規(guī)律。由圖2可知，豫煙13號(hào)、魯煙1號(hào)及川煙1號(hào)烤煙氮素積累均在移栽后55 d達(dá)最大積累速率，中煙100在移栽后60 d達(dá)最大積累速率；快速增長期以豫煙13號(hào)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(hào)和魯煙1號(hào)次之，分別10.31 g/m2和10.27 g/m2；豫煙13號(hào)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(shù)

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(duì)各烤煙品種磷素積累規(guī)律進(jìn)行Logistic擬合(表3)得出，不同品種模型決定系數(shù)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(dòng)態(tài)變化規(guī)律。從圖3看出，豫煙13號(hào)、中煙100、魯煙1號(hào)和川煙1號(hào)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(hào)最高，為0.61 g/m2，中煙100次之，為0.54 g/m2，川煙1號(hào)最低，為0.43 g/m2。豫煙13號(hào)、中煙100、魯煙1號(hào)和川煙1號(hào)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(shì)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(shù)

2.4 不同烤煙品種的鉀素積累特征

對(duì)各烤煙品種鉀素積累規(guī)律進(jìn)行Logistic擬合(表4)得出，不同品種模型決定系數(shù)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(dòng)態(tài)變化規(guī)律。由圖4看出，豫煙13號(hào)、中煙100、魯煙1號(hào)和川煙1號(hào)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(hào)最高，為4.50 g/m2，中煙100次之，為4.47 g/m2，魯煙1號(hào)最低，為4.10 g/m2。豫煙13號(hào)、中煙100、魯煙1號(hào)和川煙1號(hào)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(shì)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(shù)

3 討論

煙草的生長包括營養(yǎng)生長和生殖生長兩個(gè)階段，營養(yǎng)生長階段煙株生長迅速，養(yǎng)分的快速吸收、積累和轉(zhuǎn)運(yùn)為其干物質(zhì)增長和內(nèi)含物的充實(shí)提供了基礎(chǔ)[15]。在不同栽培和施肥條件下，煙葉的干物質(zhì)和養(yǎng)分累積存在明顯差異，氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收對(duì)其干物質(zhì)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(dòng)態(tài)與干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)基本同步，可用Logistic方程描述，養(yǎng)分最大吸收速率及其出現(xiàn)時(shí)間是反映玉米養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)的特征參數(shù)；湯宏等[17]研究表明，煙株不同生育期對(duì)養(yǎng)分的積累量和積累強(qiáng)度存在差異，煙株對(duì)養(yǎng)分的吸收主要在旺長期，煙葉是養(yǎng)分的主要積累器官。研究發(fā)現(xiàn)，煙株在移栽后50 d左右，即煙株進(jìn)入旺長期，養(yǎng)分的吸收速率達(dá)最大，與何萍等[16-17]的研究結(jié)果一致。

研究結(jié)果表明，不同烤煙品種的干物質(zhì)及養(yǎng)分吸收規(guī)律存在差異，豫煙13號(hào)、魯煙1號(hào)和川煙1號(hào)的氮、磷、鉀最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間早于干物質(zhì)，僅中煙100的氮、磷、鉀最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間稍晚于干物質(zhì)，表明養(yǎng)分吸收是煙株干物質(zhì)積累的前提，與宋海星等[1,18]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

綜合分析豫煙13號(hào)、中煙100、魯煙1號(hào)和川煙1號(hào)4種烤煙品種的干物質(zhì)積累及養(yǎng)分吸收特征可知，豫煙13號(hào)、中煙100和魯煙1號(hào)的干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)時(shí)間均早于川煙1號(hào)，干物質(zhì)快速增長期持續(xù)時(shí)間均短于川煙1號(hào)。整個(gè)生育期干物質(zhì)積累量以豫煙13號(hào)最高，川煙1號(hào)次之，魯煙1號(hào)最低。整個(gè)生育期烤煙對(duì)養(yǎng)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(hào)最高，分別為1.04 g/m2和7.74 g/m2。豫煙13號(hào)、魯煙1號(hào)和川煙1號(hào)的氮、磷、鉀最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間較其干物質(zhì)的最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間早，中煙100的氮、磷、鉀最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間稍晚于干物質(zhì)。表明，養(yǎng)分吸收是煙株干物質(zhì)積累的前提，豫煙13號(hào)和中煙100對(duì)干物質(zhì)及養(yǎng)分的吸收積累能力強(qiáng)，川煙1號(hào)長勢(shì)及對(duì)養(yǎng)分的吸收較弱，在生產(chǎn)中可對(duì)不同烤煙品種進(jìn)行差異化施肥。