雪茄煙苗期鉀素營養特征及干物質的積累

摘要：為提高雪茄煙的品質，明確雪茄煙育苗階段干物質積累及鉀素吸收利用特性的很有必要，試驗采用溶液培養方法，研究鉀素供應水平（不供鉀、正常供鉀（1 L 霍格蘭氏營養液含有506 mg 硝酸鉀）、超量供鉀（1 L 霍格蘭氏營養液含有506 mg 硝酸鉀+523.23 mg 硫酸鉀）對雪茄煙煙苗生長狀況、干物質積累量及鉀素吸收利用特性的影響。結果表明，鉀素顯著影響雪茄煙苗期形態建成。就煙苗農藝性狀而言，水培45 d 時，株高、莖圍、最大葉長和最大葉寬均以正常供鉀處理最高，分別為31.67、2.30、21.17、11.17 cm；煙苗干物質積累而言，不供鉀處理在水培過程中干物質積累較為緩慢，超量供鉀處理在水培15～30 d 時累積量很小且緩慢，而水培30～45 d 時積累量急劇增加；在鉀素方面，與CK 相比，超量供鉀處理提高了煙株鉀素含量，但鉀素利用率卻有所降低，在水培15、30、45 d 時分別降低了1.48%、18.24%、11.45%。綜上，缺鉀從開始即影響煙苗生長，根系生長受抑制，缺鉀癥狀典型特征15 d 后逐步顯現；鉀素過量時，煙株前期長勢稍好，中后期增效不明顯，干物質積累在煙苗生長前期積累量小且緩慢，且鉀素利用率低于正常施鉀處理。

關鍵詞：雪茄煙；鉀素；溶液培養法；干物質積累；鉀素利用率

中圖分類號：S572 文獻標識碼：A 文章編號：1002?2481（2024）04?0068?08

近年來，雪茄煙消費市場持續走高，國內市場需求十分旺盛，發展前景廣闊[1]。但是，我國優質雪茄煙原料長期依賴進口，嚴重限制中式雪茄煙品牌的樹立和發展[2]。鉀素主要集中分布在煙株生長點、形成層、幼葉等生命活動最旺盛的部位，是煙草吸收量最大的元素[3]。其含量高低與雪茄煙長勢長相、農藝性狀及煙葉品質等密切相關[4]。而我國煙葉鉀含量普遍偏低，這已經成為制約我國煙葉品質提高的關鍵因素之一[5]。如何提升雪茄煙葉原料質量是當前我國煙草行業亟待解決的問題[6]，探究雪茄煙對鉀素營養特征的響應顯得十分有意義。

研究表明，充足的鉀素可促進蛋白質和糖合成、氣孔開放、光合作用、抗逆性等生理生化過程，直接影響煙葉品質[7-10]。鉀元素供應不足，煙株的長勢較差，烤后煙葉的化學成分不夠協調，嚴重影響著煙葉燃燒性和持火力，煙葉香氣量不足且香氣質較差，不利于煙葉產量和品質的提高[11-13]。植物需要從根部吸收環境中的鉀素并轉運到植物體中，然后以適合不同細胞的濃度跨膜運輸到不同細胞中[14]，參與煙株體內的多種酶反應，促進煙株體內許多代謝過程[15]，提高煙株抗逆性和煙葉產量，多方面改善煙葉，且其作用不能用其他無機離子替代。

鉀肥施用是當前最直接有效的增鉀措施，明確煙葉需鉀特征是科學施肥的關鍵。煙葉鉀素營養主要受煙草類型、品種、環境條件的綜合影響[16-18]，目前有關研究大多集中在烤煙的鉀素營養方面[19-22]，對于雪茄煙鉀素營養的研究鮮有報道，一定程度上限制了雪茄煙施鉀策略的科學制定。本研究以雪茄煙品種云雪38 為供試材料，采用溶液培養方法，探討了鉀素供應量對雪茄煙苗期生長、干物質積累及鉀素吸收利用的影響，以期為雪茄煙施肥提供必要的理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗于2022 年6 月24 日至8 月15 日在云南省玉溪市研和煙草栽培基地的溫室大棚中進行。該地位于24°23'97\"N，102°49'83\"E，海拔1 634 m。

1.2 供試材料

雪茄煙品種材料為四葉一心的云雪38 煙苗。供試水培容器為水培專用玻璃瓶，上口直徑10 cm，高17 cm；供試營養液為霍格蘭氏營養液，溶劑為純水；藥劑增減造成元素變化的補充劑為硫酸鉀、氯化鈣和普鈣。

1.3 試驗設計

水培試驗設置3 個鉀素供應量，分別為常規供鉀（CK）、不供鉀（-K）、超量供鉀（+K）（表1）。各處理重復3 次，每個重復10 株，共30 株。元素缺失及過量營養液在霍格蘭氏營養液的基礎上進行試劑增減，若增減的試劑中涉及到其他元素含量的改變，則使用相應試劑進行補充或減量。

各處理營養液經122 ℃ 高壓滅菌30 min 后倒入水培瓶，每個水培瓶裝營養液1L，待煙苗長至四葉一心時將其移植入水培瓶，并用支撐桿固定，所有水培瓶均置于溫室大棚內統一條件培養。在水培全程中，瓶身用黑色塑料膜包裹，來讓煙苗根系完全處于避光條件下，每5 d 更換一次營養液，利用小型通氣泵通氣10 min/h（定時開關，自動控制）。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 煙苗生長狀況調查

于水培第15、30、45 天，每個處理選取15 株作為調查對象，觀測煙苗長勢長相，并參照《煙草農藝性狀調查方法》（YC/T142—2010）進行農藝性狀測定。

1.4.2 煙苗干物質測定

于水培第15、30、45 天進行煙苗取樣，用清水洗凈后，根、莖、葉分別記鮮質量后放入烘箱，經105 ℃殺青15 min，65 ℃下烘至恒質量后進行稱量。

1.4.3 煙苗鉀素含量及利用率測定

于水培第15、30、45 天進行煙苗取樣，在稱質量后煙苗各器官粉碎過篩，采用火焰光度計法測定整株煙苗的（NY/T 2017—2011）鉀素含量。煙苗吸鉀量、鉀素利用率參照李淮源等[23]的方法進行計算。

1.5 數據分析

試驗數據采用SPSS 23.0 進行方差分析，采用Excel 2013 進行處理作圖。

2 結果與分析

2.1 各處理對云雪38煙苗長勢長相及農藝性狀的影響

2.1.1 各處理對云雪38 煙苗長勢長相的影響

由圖1 可知，鉀素供應水平顯著影響了煙苗生長發育。CK 的煙苗葉色、根莖長勢等生長發育正常；就株高而言，+K 處理15 d 時，煙苗生長勢優于其余處理，30 d 時與CK 差異不明顯，45 d 時則弱于CK。-K 處理從培養開始即逐漸顯現鉀素缺乏癥狀，葉尖15 d 開始輕微枯焦，根系稀少，之后癥狀逐漸加重，V 字型焦斑擴大，顏色變深，部分組織枯死，葉尖和葉緣停止生長，葉片下垂，葉數較少。

2.1.2 各處理對云雪38 煙苗農藝性狀的影響

各處理農藝性狀指標如表2 所示。

從表2 可以看出，水培15 d 時，株高、莖圍以+K 處理最優，其次為-K 處理，且二者與CK 差異顯著（Plt;0.05）；30 d 時，有效葉數、最大葉長、最大寬各處理間差異顯著（Plt;0.05），以CK 處理最優，-K處理最差；45 d 時，CK 的各指標顯著優于+K 和-K處理。綜合來看，缺鉀處理在前期煙苗表現為徒長，15 d 時株高、莖圍顯著高于正常供鉀處理（Plt;0.05），45 d 時則出現顯著下降。超量供鉀處理在15 d 時，株高、莖圍均不同程度優于CK，而有效葉數、最大葉長、最大葉寬間差異不顯著；30 d 時，株高、莖圍差異不顯著，有效葉數、最大葉長、最大葉寬則不同程度低于CK；45 d 時超量供鉀處理的各指標均低于正常供鉀處理。正常供鉀水平的葉長、葉寬在水培全過程中均高于其余處理。

2.2 各處理對云雪38煙苗鮮質量及干物質積累的影響

2.2.1 各處理對鮮質量的影響

由表3 可知，各處理煙苗在不同時期各部位（根、莖、葉）鮮質量生物累積量基本呈現出葉gt;莖gt;根的積累規律。而水培15 d 時，-K 處理各部位鮮質量均顯著最低（Plt;0.05），CK 和+K 處理間差異不顯著。水培30、45 d時，各部位鮮質量所有處理間差異顯著（Plt;0.05），且均以-K 處理顯著最低（Plt;0.05），+K 處理顯著最高（Plt;0.05），均表現出CKgt;+Kgt;-K 的規律。整體來看，在水培15～45 d 中，隨著生育期的推進，各處理的鮮質量均逐漸增加，且CK 增加量最大，+K 次之，-K 處理增加最少。就根冠比而言，水培各時期的根冠比表現為CKgt;+Kgt;-K。在水培15～45 d 中，-K 處理根冠比變化幅度最小，+K 處理次之，CK 處理變化幅度最大，到水培45 d 時各處理根冠比依次增加了2.21、4.43 和4.87。

2.2.2 各處理對煙苗干物質積累的影響

從圖2可以看出，不同處理的各部位干質量占比均表現為葉部gt;莖部gt;根部。水培45 d 時，與CK 相比，+K處理的根部干質量占比增加，葉部干質量占比降低，-K 處理的根部和葉部的干質量占比均降低，而莖部干質量占比有所增加。總體來看，各處理煙株隨著水培時間的推移，干物質積累量均不同程度地增加。具體表現為，-K 處理在水培各個時期內干物質積累較為緩慢；+K 處理在水培15～30 d 時累積量很小且緩慢，而水培30～45 d 時積累量急劇增加；CK 處理在水培各時期干物質積累較快且積累量較大。

2.3 各處理對煙苗鉀素含量及利用率的影響

從圖3 可以看出，水培15、45 d 時，各處理的鉀素積累量表現為+Kgt;CKgt;-K，水培30 d 時表現為CKgt;+Kgt;-K。在整個測定期內，隨著煙株生長期的延長，不同處理的鉀素含量積累趨勢存在一定差異。其中，-K 處理的鉀素含量出現輕微的下降趨勢。+K 處理在水培15～30 d 時鉀素含量積累緩慢，水培30～45 d 時鉀素含量積累較為迅速。CK 處理的鉀素積累量整體呈現上升的趨勢。在鉀素利用率方面，隨著生育期的延長，鉀素利用率亦在增加呈上升趨勢。其中，CK 處理前期的利用率增加較快，后期的利用率增加幅度略有減緩。+K處理前期的鉀素利用率相對較低，后期則快速增加。與CK 相比，+K 處理提高了煙株鉀素含量，但鉀素利用率卻有所降低，在水培15、30、45 d 時分別降低了1.48%、18.24%、11.45%。

2.4 農藝性狀、干物質積累及鉀素利用率的相關性

對農藝性狀、干物質積累量與鉀素利用率進行相關性分析（圖4），結果表明，最大葉長與有效葉數呈極顯著正相關（Plt;0.05），最大葉寬與莖圍、有效葉數和最大葉長間呈極顯著正相關（Plt;0.05），其余農藝性狀間呈顯著正相關（Plt;0.05）。干物質積累量與株高、莖圍呈顯著正相關（Plt;0.05），但相關性較弱，與有效葉數、最大葉長和最大葉寬呈顯著正相關（Plt;0.05），且相關性較強。鉀素利用率與有效葉數、最大葉長相關性較強，但不顯著，與最大葉寬呈顯著正相關（Plt;0.05），與株高、莖圍呈顯著正相關（Plt;0.05），但相關性較弱。

3 結論與討論

鉀是植物生長發育必需的大量元素之一[24]，適宜的鉀素供應可保證作物的正常生長發育[25]。鉀素對煙草產量和品質的形成尤為重要，因此，煙草被稱為嗜鉀作物[15]。大量研究表明，植物根系生長與鉀離子濃度密切相關[26]，缺鉀可抑制根系生長[27]，導致煙株根系生物量、總根長和根系總體積顯著下降[28-29]，影響煙株品質[30]。本研究表明，與正常供鉀處理相比，缺鉀煙苗側根生根量明顯不足，根系生物量少，總根長較短。植株下部葉片出現從老葉的葉尖、葉緣黃化焦邊或有褐色的斑點是缺鉀的典型癥狀[31]。本研究中，缺鉀明顯影響了煙苗生長，15 d 后煙苗葉片開始表現出缺鉀典型癥狀，葉尖、葉緣處開始出現病斑，隨后由葉尖向整個葉片擴展，這與烤煙缺鉀癥狀相似[32]。

作物長期處于鉀饑餓狀態下，會導致其生長受到抑制， 嚴重時會導致植株死亡[33]。本試驗結果顯示，缺鉀和超量供應均不同程度影響煙苗生長發育，比如超量供鉀時，在煙苗生長前期表現為顯著促進，但后期效果不明顯甚至生長停滯，其整體長勢差于CK。這說明只有適宜的鉀素供應量才能保證煙苗生長。侯云鵬等[34]研究得出，施用鉀肥可顯著提高作物產量，但鉀素供應量與作物產量不呈正比關系的觀點也能佐證本試驗中超量供鉀對干物質積累促進效果并不顯著的結論。在雪茄煙煙苗生長前期，干物質累積量很小，水培15 d 后開始緩慢增加，在30～45 d 時干物質累積量急劇增加，這與張碩等[35]的研究結果一致。

鉀素供應水平同樣顯著影響植株對鉀素的吸收利用[36-37]。劉蒙蒙等[38]研究表明，雪茄煙鉀素吸收高峰在移栽后35 d。本研究中超量供鉀的煙苗鉀含量在生長后期（30～45 d）反超對照的現象也佐證了這一結論。前人研究表明，隨鉀肥用量的增加，煙株鉀積累量呈增加趨勢[39]，煙株鉀吸收總量與施鉀量呈顯著正相關[40]。而本研究中缺鉀、正常供鉀和超量供鉀處理雪茄煙煙苗的含鉀量依次增加，說明增加鉀素供應量能提高煙株對鉀的吸收。本研究結果還表明，煙苗鉀素利用率與供應量不成正比，超量供鉀情況下鉀素利用率低于常規供應量，這可能是本試驗采用水培方式，煙苗生長環境與實際土壤環境差異較大，導致根系鉀素吸收效率較低，具體原因還有待進一步研究。相關性分析表明，鉀素利用率與有效葉數和最大葉長呈正相關，且相關性較強，這可能是因為較多的綠葉面積有利于提高光合面積和光合產物，生理代謝活動旺盛，蒸騰作用加大，導致鉀素需求量變大。這也說明，同時關注鉀素的供應量和地上部煙株的長勢，才能保證較好的煙葉產質量。

綜上，雪茄煙煙苗缺鉀時，缺素癥狀突出，根系生長停滯，活力較差，煙株體內鉀含量較低。鉀素過量時，煙株前期長勢稍好，中后期增效不明顯，長勢不如正常供鉀。干物質在煙苗生長前期積累量小，積累緩慢；30～45 d 是干物質大量、迅速積累期。鉀素利用率與有效葉數和最大葉長密切相關，且隨生長期的延長而增加，其中正常施鉀處理的鉀素利用率最高，且幾近呈直線增加。

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基金項目：中國煙草總公司云南省公司科技計劃項目（2022530000241004）