鋅錳硼配施對雪茄煙葉礦質元素含量及其干物質積累的影響

管慶林，樸晟源，袁華恩，秦艷青，張思唯，王俊，雷云康，向歡，趙銘欽

(1. 河南農業大學煙草學院/國家煙草栽培生理生化研究基地，河南鄭州 450002；2. 中國煙草總公司四川省公司，四川成都 610041；3. 四川省煙草公司德陽市公司，四川德陽 618400)

雪茄煙傳統概念上是指用煙葉手工卷制的吸用煙卷[1]，因其香氣獨特、吃味濃、勁頭大、滿足感強和對人體危害較小等特點，深受消費者歡迎[2]。 而隨著雪茄煙市場需求的增加，國內優質雪茄煙原料供給不足，嚴重制約了雪茄煙產業的發展。 四川什邡具有悠久的雪茄煙種植歷史，但生產上為追求高產過多施用氮磷鉀肥，忽視了微量元素肥料的補充，導致部分煙田土壤出現中微量元素缺乏、養分供應嚴重失衡和煙葉產質量下降的現象[3]。 通過改善煙株營養狀況，為其生長提供全面、均衡的營養，是提高煙草產質量和可用性的重要措施[4]。 鋅、錳、硼是煙株生長必需的微量元素，參與蛋白質代謝、生物堿合成、物質運輸、光合作用等代謝過程[5]，其含量豐缺直接影響煙草的產量和品質[6-8]。 尼金玉等[9]研究發現，鋅、硼、錳配施有利于煙草體內礦質元素含量和生物學產量的提高。 張曉園[10]研究表明，施用鋅、錳、硼可顯著提高夏玉米植株干物質的積累，對植株各器官的礦質養分吸收有顯著促進作用。因此，通過鋅、錳、硼元素配施來提高雪茄煙產量和品質，是有效解決優質雪茄煙原料不足，實現雪茄煙產業可持續發展的關鍵渠道之一。

礦質元素不僅對雪茄煙生長發育有促進作用，而且對調制后煙葉的產質量有重要影響[11]。葉片礦質元素含量水平較根莖等其它器官，更能直接反映煙株自身對土壤礦質元素的吸收利用狀況，因此通過分析葉片礦質營養狀況，可以對鋅錳硼配施下雪茄煙潛在的營養狀況進行有效診斷，從而改善煙株鋅錳硼營養狀況，使其施肥比例更加科學化。 目前國內涉及煙葉礦質營養的研究多集中在烤煙上[12-15]，對雪茄煙礦質元素的研究多集中在氮、磷、鉀等元素[16-17]，而關于鋅、硼、錳配施下雪茄煙葉礦質元素吸收及其與干物質積累間相關性的研究卻鮮見報道。 鑒于此，本研究以德雪1 號為材料，對鋅錳硼肥不同比例配施下雪茄煙生育期葉片中N、P、K、Ca、Mg、B、Cu、Fe、Mn、Zn、Na 共11 種元素含量進行測定，以明確各元素含量在不同時期的動態變化、元素間相關性及其與干物質積累間的相關關系，旨在為四川雪茄煙鋅錳硼肥科學配施提供理論依據和應用參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021 年在四川省什邡市師古鎮洛陽村(東經104°04′，北緯31°10′，海拔543 m)進行。試驗地土壤類型為水稻土，耕層土壤有機質含量31.24 g/kg、堿解氮120.42 mg/kg、速效磷38.14 mg/kg、速效鉀89.14 mg/kg、有效硼0.49 mg/kg、有效鋅0.63 mg/kg、有效錳3.95 mg/kg，pH 值為6.32。 供試烤煙品種為德雪1 號。 試驗用硼砂、ZnSO4和MnSO4均購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 試驗設計及方法

試驗采用隨機區組設計，共設置5 個處理，具體方案見表1。 重復3 次，小區面積66.7 m2。 參考前人[18-19]的研究，將不同微肥分別配成0.1%MnSO4、0.2%硼砂和0.2% ZnSO4水溶液后混合噴施。 于煙苗移栽后30 d 選擇無風傍晚進行第1次噴施處理，之后每隔10 d 噴施1 次，共處理3次。 第1 次噴施總量的30%，第2、3 次均噴施總量的35%。 每次對煙葉正背面均勻噴施，并確保噴施后12 h 內無雨。

小區種植烤煙行距120 cm，株距40 cm。 666.7m2施純氮11 kg，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)約為1∶0.8∶2 計。 基肥條施，施入 60% 硝酸鉀(N∶P2O5∶K2O＝13∶0∶46)、全部煙草專用復合肥(N∶P2O5∶K2O ＝10∶20∶20)和油菜餅肥(N ∶P2O5∶K2O＝3.5∶2.5∶1.5)；移栽后35 d 再追施40%硝酸鉀。 其它田間農事操作與調制管理均按當地優質雪茄煙葉生產技術規范統一進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質積累量的測定 于移栽后30 d 開始，各處理每10 d 選取具有代表性的煙株3 株，用去離子水清洗干凈，并用吸水紙吸干表面水分后，將煙株的根、莖、葉分開，在105 ℃下殺青15 min，60 ℃烘干至恒重，測干物質量。

1.3.2 礦質元素含量的測定 將煙葉殺青樣磨碎，過0.25 mm 篩，用于礦質元素測定。 其中，P、K、Ca、Mg、B、Cu、Fe、Mn、Zn、Na 含量采用干灰化法[20]測定，所用儀器為ICP-OES 分析儀(美國，VISTA- MPX)。 總氮含量參照 YC/T 161—2002[21]中的方法測定。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2016 進行數據整理及圖表繪制，運用DPS 7.05 進行差異顯著性(Duncan’s法)檢驗和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對雪茄煙葉礦質元素平均含量的影響

從表2 可知，隨著鋅錳硼配施量增加，除Fe元素外，雪茄煙葉中其它元素含量均呈先升高后降低變化，且處理間差異顯著，其中B 含量以T3處理最高，較CK 提高38.00%；N、P、K、Ca、Mg、Zn、Mn、Cu、Na 元素含量均以T2 處理最高，分別較CK 提高31.77%、30.29%、21.03%、24.68%、40.82%、54.05%、244.83%、100.00%、39.34%。說明鋅錳硼配施可促進煙葉除Fe 元素外的其它礦質元素的吸收、轉運和積累，提高煙葉礦質元素含量。 與其它元素含量相反，Fe 含量以CK 最高，T2 處理次之，分別為0.85 g/kg 和0.84 g/kg。 說明鋅錳硼配施抑制其對Fe 元素的吸收，降低煙葉Fe 含量。 綜合來看，T2 處理煙葉礦質元素含量最為適宜，礦質營養更為均衡。

2.2 不同處理對雪茄煙葉礦質元素含量動態變化的影響

由圖1 可知，雪茄煙葉中11 種礦質元素含量變化表現為以下5 種類型:

圖1 不同處理對雪茄煙葉11 種礦質元素含量動態變化的影響

(1)不同處理雪茄煙葉生長過程中P、Ca、Zn、Fe 含量變化趨勢相似，即總體呈先升高后降低的單峰變化，但到達峰值的時間略有不同。 說明隨時間的推移，雪茄煙對土壤中礦質元素的吸收同化能力增強，生長后期由于根系維管束木質化程度增加，煙株礦質元素吸收減弱。 在煙葉生長期間，P、Ca、Zn 含量均隨鋅錳硼配施量的升高呈先增加后降低變化趨勢，葉片中P 和Ca 含量分別在移栽后40 d 和70 d 達到最大值，以T2 處理最高，分別較CK 提高41.03%和19.16%，CK 最低；隨生育期推進，CK 煙葉Zn 含量有細微波動，但整體上仍呈先升后降變化趨勢，移栽后70 d 達到峰值，而其余處理均于移栽后60 d 達到最高，說明鋅錳硼配施可使鋅吸收高峰提前，提高煙葉Zn 含量。 各處理間葉片Zn 含量隨配施量增加呈先升后降變化趨勢，移栽后30 d，除T4 處理Zn 含量低于CK 外，其余處理較CK 均有所增加，以T2處理最高，為0.040 g/kg；其它時期，各處理間煙葉Zn 含量均表現為T2＞T3＞T4＞T1＞CK。 而各處理煙葉中Fe 元素的吸收規律具有階段性特點。移栽后30 d，Fe 含量表現為T3＞T4＞T2＞CK＞T1；移栽后40 ～60 d，以CK 最高，T2 處理次之；60 d后則表現為T2＞CK＞T3＞T1＞T4。

(2)在整個生育期內，煙葉中N、Na 含量總體呈先降后升變化趨勢，除T4 外其它配比處理N含量于移栽后70 d 達到最低值，各處理Na 含量在移栽后40 ～50 d 達到最低值。 其中N 含量在70～80 d 有小幅上升，但整體上呈現前高后低變化趨勢。 除移栽后40 d CK 煙葉N 含量較配施處理有所增多外，不同時期各處理煙葉N 含量變化趨勢大致相同，即隨配施量的增加，呈先升高后降低再升高變化趨勢；生育期內煙葉Na 含量變化不大，為0.38～1.20 g/kg，各配施處理間差異不明顯，以T2 處理較高，移栽后30 ～80 d，T2 處理Na含量分別為CK 的1.43、1.50、1.17、1.47、1.55 倍和1.19 倍。

(3)不同處理煙葉K 含量在整個生育期內呈下降趨勢，即在生長前期煙葉K 含量出現最大值，而后隨時間的推移，鉀含量降低。 其中，K 含量在40～50 d 小幅上升，這說明移栽后40～50 d，雪茄煙累積單位干物質所需消耗的鉀到達最高峰。 葉片K 含量在50～70 d 之間降幅較大，之后變化趨勢平穩。 同一時期，各處理葉片K 含量均以T2 處理最高，CK 最低。

(4) 全生育期內，各處理煙葉Mg 含量呈先升后降再升高并趨于平穩的變化趨勢。 移栽后30～50 d，煙葉Mg 含量呈先增后降變化趨勢，各配施處理較CK 變幅更加明顯，說明此時雪茄煙正處于根系適應與生長階段，根系對Mg 的吸收能力存在波動；其它時期處理間葉片Mg 含量均隨配施量的增加呈先升高后降低趨勢，具體表現為T2＞T3＞T4＞T1＞CK。

(5) 葉片中Cu、Mn、B 含量在全生育期內呈波浪狀變化，三者整體變化趨勢相似，但處理間存在一定差異，峰值均出現在移栽后50 ～60 d。 在烤煙生長期間，煙葉Cu 和Mn 含量均隨配施量的增大而先增加后降低，Cu 含量于移栽后50 d 達到最高值，以T2 最高，較CK、T1、T3、T4 處理增幅分別為59.21%、27.15%、3.62%、8.41%；各配施處理煙葉Mn 含量在移栽后60 d 達到峰值，T1 ～T4處理Mn 含量分別為0.34、0.76、0.65 g/kg 和0.49 g/kg，CK 在移栽后70 d 最高，為0.092 g/kg。 說明鋅錳硼元素配施能提高Mn 的吸收強度和延長其吸收活躍期，促進煙葉對Mn 的吸收。 煙葉B含量在移栽后60 ～70 d 呈下降趨勢，生育期內B含量處理間變化規律基本一致，表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK，說明鋅錳硼配施可提高煙葉硼吸收速率，增加煙葉B 含量。

2.3 不同處理下雪茄煙葉礦質元素間的相關性分析

從表3 可知，N 與P、K、Cu、Fe 呈極顯著正相關，與其余元素呈顯著或極顯著負相關；P 與Ca、Zn、Mn、Na 呈顯著或極顯著負相關，與Mg、Cu、Fe呈顯著或極顯著正相關；K 與Cu、Fe 呈顯著或極顯著正相關，與除Mn 外的其余元素呈極顯著負相關；Ca 與Cu、Fe 呈極顯著負相關，與Mg、Zn、B、Mn、Na 呈極顯著正相關；Mg 與Cu 呈顯著負相關，與Zn、B、Mn、Na 呈極顯著正相關；Zn 與B、Mn、Na 呈極顯著正相關，與Fe 呈顯著負相關；B與Mn、Na 呈極顯著正相關，與Cu、Fe 呈顯著或極顯著負相關；Mn 與Fe 呈極顯著負相關，與Na 呈顯著正相關；Cu 與Fe 呈顯著正相關，Cu、Fe 與Na呈極顯著負相關。 由此可以得出，N 與P、K 元素間存在協同增效機制，對Cu、Fe 含量的積累有促進作用，對Ca、Zn、Na 等含量的積累有一定的抑制效果；Ca、Mn 元素可一定程度上促進煙葉對Mg、Zn、B、Na 元素的吸收；而B 與Cu、Fe 及Fe 與Ca、Zn、B、Mn 間存在拮抗作用。

表3 不同處理下雪茄煙葉礦質元素間的相關性分析

2.4 不同處理對雪茄煙干物質積累的影響

從表4 可知，隨著生育期的推移，雪茄煙干物質積累呈“S”形曲線變化，煙株前期生長較慢，之后進入旺長期(移栽后40 d)，煙株生長逐漸加快，干物質積累速率達到峰值，進入成熟采收期(移栽后70～80 d)后，生長速率又逐漸減慢。 各時期不同處理雪茄煙干物質重均隨配施量的增加呈先升高后降低變化趨勢。 移栽后30、40 d 和80 d，干物質重以T2、T3 處理較高，二者間差異不顯著，分別較CK 顯著增加3.82%、14.51%、15.31%和1.70%、12.63%、12.77%；移栽后50、60、70 d，處理間干物質重表現為T2＞T3＞T4＞T1＞CK，且T2處理顯著高于其它各處理，分別為171.79、320.90 g/株和417.21 g/株。說明鋅錳硼配施有利于煙株的生長發育和干物質積累，以T2 效果最佳，T3處理次之。

表4 不同處理對雪茄煙葉干物質積累的影響g/株

2.5 不同處理下雪茄煙葉礦質元素含量與干物質積累量間的相關分析

由表5 可知，葉片中N 含量與干物質積累量在30～40 d 及60 d 時相關性不顯著，50 d 時存在極顯著正相關，70 d 后達到顯著負相關；P、Mg、Na含量僅在30 d 時與干物質積累量呈顯著正相關，其余時期均呈極顯著正相關；K 含量與干物質積累量在30、50 d 時相關性不顯著，其余時期均存在極顯著正相關；煙葉中Ca 元素僅在30 d 時與干物質積累量間相關性不顯著，其余時期均存在極顯著正相關；Zn 元素在50～60 d 時與干物質積累量間呈顯著負相關，而在80 d 時呈極顯著正相關，其余時期相關性均不顯著；全生育期內煙葉Mn 含量與干物質積累量均達到極顯著正相關，其相關系數分別為0.6657、0.8509、0.8509、0.9336、0.8790 和0.8962；B 元素與干物質積累量僅在70～80 d 時存在顯著或極顯著正相關；Cu 含量與干物質積累量在60 d 之后存在極顯著正相關關系，其余時期與干物質積累量間無顯著相關性；而Fe 含量與干物質積累量僅在70 d 時呈極顯著正相關，其余時期相關性均不顯著。

表5 全生育期內雪茄煙葉礦質元素含量與干物質積累量間的相關性分析

3 討論

3.1 鋅錳硼配施對雪茄煙葉礦質元素平均含量的影響

礦質元素以多種形式廣泛參與植物體的各項生命活動[22]，不僅可以促進雪茄煙的生長發育，而且可提高其調制后煙葉的產質量[23]。 本研究中隨著鋅錳硼施用量的增加，葉片中N、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、B、Cu、Na 含量先升高后降低，低用量水平下，煙株根系對土壤中元素的吸收、轉運和積累少，不利于煙葉的生長發育；高用量水平下，會使煙株出現“鹽脅迫”現象，導致體內營養元素缺乏，引起細胞代謝紊亂[24-25]。 說明鋅錳硼適宜配比施用可促進煙葉多數礦質元素的吸收和積累。而Fe 含量以CK 最高，T2 處理次之，表明鋅錳硼施用不利于葉片對Fe 的吸收利用。 這與植物細胞吸收鐵元素時，鋅與鐵的轉運載體競爭相同的轉運位點有關，不同濃度下煙葉鋅鐵平衡涉及的載體蛋白ZIP、FRO 和MTP 基因家族表達的情況不同[26]。

3.2 鋅錳硼配施對雪茄煙葉礦質元素含量動態變化的影響

煙株生長過程中，不同時期不同部位煙株礦質元素含量的積累也不同，劉蒙蒙等[11]研究表明，雪茄茄衣煙根部礦質元素積累最多的時期在移栽后35 d 左右，而莖和葉則在后期較高。 本研究表明，不同處理煙株葉片中礦質元素含量在生育期內的吸收積累有各自的特點，呈一定的規律性變化，且處理間存在差異。 這與楊秋云等[27]在紫花苜蓿上的研究相一致。

氮是植物體內蛋白質、磷脂、酶和葉綠素等物質的重要組分，直接影響著雪茄煙葉產量和品質[28]。 本研究發現，雪茄煙移栽后30 d，各處理煙葉N 含量迅速下降，70 d 后有小幅上升，這是由于雪茄煙在生長前期進行營養生長，需要消耗大量氮素，成熟后期由于四川當地雨水較大煙葉出現“返青”現象。 這與霍昭光等[29]的研究結果相吻合，表明鋅錳硼配施下雪茄煙生長后期應減少氮素供應，促進煙葉適時成熟采收。 通過分析處理間氮素吸收與積累規律發現，移栽后30 d，各配施處理氮素營養出現積累高峰，較CK 提前10 d 左右，表明鋅錳硼配施能明顯提高氮素在葉片中的轉運與積累速率，促進煙株生長發育，因此雪茄煙大田管理中可減施氮肥增施鋅錳硼肥。 這與劉夢星[30]的研究結果相符合。

硼對煙葉細胞膜和細胞壁的形成、穩定以及光合作用、碳氮代謝等過程有重要的調節作用，同時對煙葉產質量的形成有重要影響[31]。 本研究發現，隨著生育期的推進，煙葉B 含量在60 d 達到峰值，30～70 d 煙葉B 含量均以T3 處理最高、CK 最低，這與張曉園[10]在夏玉米上的研究相一致，表明施用鋅錳硼肥可提高煙葉中硼含量與總的累積吸收量。 其中，各處理煙葉B 含量在移栽60 d 后出現下降，這可能是因為當地后期降雨較多，土壤速效B 出現不同程度的淋失，煙葉出現缺B 現象。

Fe 作為輔酶因子和電子傳遞鏈的關鍵組分，參與了植物光合作用、氮固定、氨基酸合成等重要代謝過程[32]，缺Fe 會導致煙株葉片黃化和生長發育受阻，使煙葉產質量顯著降低。 本研究發現，前期煙葉Fe 積累量CK 明顯高于各配施處理，后期T2 處理煙葉Fe 積累量高于CK。 這可能是由于前中期(移栽后40 ～60 d)雪茄煙煙株較小，鋅錳硼各配施處理濃度偏高，誘導煙株出現缺鐵癥狀，煙葉鐵含量偏低；后期(移栽后60 ～80 d)除T2 處理外，T3、T4 處理比例過高和T1 處理過低，均不利于煙葉鐵元素積累。

K 可維持生物膜結構的穩定，參與核酸、磷脂、葉綠素等物質的合成及光合作用和碳代謝過程，其含量高低對保持細胞完整性及植物正常生長有重要作用[33-34]。 本研究發現，隨著時間的推移，煙葉K 的積累逐漸下降，同一時期處理間K含量均以T2 最高，CK 最低。 這與王艷玲等[35]的研究結論基本一致，表明鋅錳硼配施可促進鉀的吸收與積累，提高煙葉鉀含量。 從整體上來看，在整個生育內其余7 種元素含量處理間基本表現為T2＞T3＞T4＞T1＞CK，說明鋅錳硼配施能在全生育期內有效促進煙葉對礦質元素的吸收、轉運和積累，改善煙葉營養狀況。

3.3 鋅錳硼配施下雪茄煙葉礦質元素間的相關性分析

前人對雪茄煙葉片中大中微量元素間的相關性研究較少[11，16]。 本研究表明，N 與P、K 元素間存在協同增效作用，Ca、Mn 元素一定程度上促進煙葉對Mg、Zn、B、Na 的吸收；Fe 與Ca、Zn、B、Mn間存在一定的拮抗作用。 這與冀愛青等[36]的研究結果相一致。 而B 與Cu、Fe 間存在一定的拮抗作用，與霍昭光等[29]的研究結果不一致。 這可能是由于鋅錳硼元素在煙葉Cu、Fe 離子養分吸收與利用過程中存在競爭作用有關，鋅可影響銅的有效性，而在水培條件下錳、鋅含量過高，會誘導煙株缺鐵[37]。

3.4 鋅錳硼配施對雪茄煙干物質積累的影響

煙株干物質積累量一定程度上反映了煙株的生長速率，而干物質的積累與水分、養分的供應及栽培措施密切相關[38]。 本研究發現，隨著生育期的推進，雪茄煙干物質積累呈現出“慢-快-慢”特點，處理間隨鋅錳硼配施量的增加呈先升高后降低變化，以T2 效果最佳，T3 處理次之。 這與前人研究結果[39-40]相吻合。 可能是因為雪茄煙生長前期鋅錳硼肥比例過大，促使雪茄煙幼苗組織的滲透壓升高，影響其光合代謝及礦質營養代謝的正常進行，后期Zn、Mn、B 加速植物葉綠素的合成和CO2的同化，增強了雪茄煙的光合作用，促進了碳水化合物的正常運轉，進而有助于器官的生長發育、光合有機物合成以及干物質的積累，但須選擇適當的配施比例[41]。

3.5 鋅錳硼配施下雪茄煙葉礦質元素含量與干物質積累量間的相關分析

煙葉中礦質元素的積累量在整個生育期內呈動態變化，且在不同時期各元素含量的動態變化與煙草生物量密切相關[30]。 本研究發現，葉片N含量與干物質積累量在30 ～40 d 和60 d 時相關性不顯著，50 d 時存在極顯著正相關，但在70 d后呈顯著負相關；P、Mg、Na 元素含量與干物質積累量在全生育期內存在顯著或極顯著正相關；K含量僅在30 d 和50 d 時相關性不顯著，其余時期均存在極顯著正相關；Mn 元素含量全生育期內與干物質積累量間均達到極顯著正相關；而Ca 元素僅在30 d 時相關性不顯著，其余時間均有極顯著正相關關系。 因此，生育期內葉片中N、P、K、Ca、Mg、Mn、Na 元素含量的動態變化，可作為雪茄煙鋅錳硼肥配施過程中營養診斷和煙葉產量估測的重要參考。

本研究闡明了鋅錳硼配施下不同生育期雪茄煙葉片礦質元素和干物質的累積特性，并對其相關性進行了分析，這對揭示雪茄煙葉對鋅錳硼肥配施的響應規律具有一定的理論價值。 然而，鋅錳硼配施下雪茄煙植株體內礦質元素在組織、細胞和亞細胞水平上的動態變化，及其與干物質積累關系間的內在生理生化機制，均有待今后進一步探討。

4 結論

在雪茄煙生長期間，隨著鋅錳硼配施比例的增加，煙葉Fe 含量呈先降低后升高再降低的變化趨勢，其余10 種元素含量和干物質積累量均呈先增加后降低趨勢；葉片N 與P、K 元素間存在協同增效機制，對Cu、Fe 含量的積累有促進作用；Ca、Mn 元素可一定程度上促進煙葉對Mg、Zn、B、Na元素的吸收；而B 與Cu、Fe 及Fe 與Ca、Zn、B、Mn間存在拮抗作用；P、Mg、Mn、Na 元素與干物質積累量間呈顯著或極顯著相關，而其余7 種礦質元素僅在部分時期相關性達到顯著或極顯著水平；T2 處理的煙葉B 和Fe 含量適中，其余礦質元素含量均為最高，煙株干物質積累量最多，有利于提高煙葉產量。 因此在四川什邡煙區鋅錳硼肥666.7m2宜采用10 g ZnSO4＋10 g MnSO4＋7.5 g 硼砂的配施比例(T2)。 本研究可為四川雪茄煙鋅錳硼肥科學配施提供理論參考。