外源鉀肥影響碳氮積累并改善煙草幼苗低溫抗性

關(guān)鍵詞：煙草；幼苗；外源鉀肥；碳氮積累；低溫脅迫；低溫抗性；生理響應(yīng)

中圖分類號(hào)： S143.3⁺9 ;S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2025）07-0036-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.07.007

Effects of exogenous potassium fertilizer on carbon and nitrogen accumulation and its enhancement of chilling tolerance in tobacco seedlings

CHEN Tao ¹ ，LIGuo-lan1，F(xiàn)UHui-jie2，ZHU Song-fa1，SONGWen-jing3，ZHANGYa-li2，YUKe-ke3 （1.Samingca；buio 210019，Ciasiebsecheadalesingoadoia;4 Resources and Environmental Sciences，Nanjing Agricultural University，Nanjing 21Oo95，China）

Abstract：Indertoexploeteeftofexogenuspotassiumfertlronteesistaneofflueuredtobacctochilingstrss，the effects of spraying 0.1% potassium dihydrogen phosphate（T1）and 0.1% potassium fulvic acid（T2）on the growth and development， carbonandnitrogencontentandantioxidantenzymesystemoftobaccowerestudied byindoorandfieldexperiments.Theresults showedthatcomparedtothecontrol（CK，foliarspraywithdistiledwater），theshotdryweightofTandT2increasedsignificantly by 65.8% and 27.2% ，respectively. The root dry weight of T1 and T2 increased significantly by 133.3% and 72.2% compared to the control，respectively. The total carbon content of T1 and T2 increased significantly by 17.4% and 20.2% compared to the control，respectively.The soluble sugar content and soluble protein content of T1 increased significantly by 26.4% and 41.5% compared to the control，respectively.Compared to thecontrol，the catalase activityof T1 and T2 increased significantly by 76.2% and 38.3% ，respectively，and the total antioxidant capacity increased significantlyby 250.2% and 40.8% ，respectively.The comprehensive evaluation resultsofthemembershipfunctionmethodshowedthathecomprehensivelowtemperatureresistanceofT1wasthebest.Itwasrecommended to spray 0.1% potassium dihydrogen phosphate during the tobacco transplanting period and the period of late spring frosts to improve cold resistance of tobacco to low response.

KeyWords：tbao；sedings;exognouspoassim；caboandnitrogenalatio;chillingstress；chillntolerane；pi logical response

低溫是影響作物的重要非生物逆境[，嚴(yán)重影響作物生長發(fā)育、產(chǎn)量和質(zhì)量[2.3]。煙草是原產(chǎn)于亞熱帶的喜溫作物，對(duì)溫度敏感，適宜生長溫度為 25～28^°C 在 10～13°C 時(shí)會(huì)停止生長[4.5]，在一些移栽較早或低溫霜凍頻發(fā)地區(qū)，如福建省、江西省等南方煙區(qū)，因移栽后倒春寒導(dǎo)致的低溫冷害問題普遍存在[6.7]低溫冷害從表觀形態(tài)上看，表現(xiàn)為出苗受阻、幼苗發(fā)育不良、葉片黃化萎蔫，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)死亡[8-10];從內(nèi)部代謝角度看，低溫脅迫下活性氧（ROS）大量產(chǎn)生，丙二醛（MDA）含量增加，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境平衡被打破，細(xì)胞膜易遭受氧化損傷，植物代謝紊亂[，12]。磷酸二氫鉀和黃腐酸鉀作為外源鉀肥，已被證實(shí)能顯著改善低溫下花生和西葫蘆幼苗的抗冷性，誘導(dǎo)植物自身抗性的產(chǎn)生，通過降低丙二醛的產(chǎn)生、促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的合成以及增強(qiáng)植株體內(nèi)活性氧的清除來緩解低溫脅迫帶來的損傷[13.14]。但是，關(guān)于葉面噴施磷酸二氫鉀和黃腐酸鉀能否有助于緩解烤煙低溫逆境及其抗低溫的生理機(jī)制鮮見報(bào)道。本研究采用室內(nèi)試驗(yàn)并結(jié)合大田試驗(yàn)研究葉面噴施磷酸二氫鉀和黃腐酸鉀后烤煙生長發(fā)育、碳氮轉(zhuǎn)化及其抗性生理指標(biāo)的變化，以探討磷酸二氫鉀和黃腐酸鉀對(duì)烤煙低溫抗性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與材料

大田試驗(yàn)于2023年在福建省三明市建寧縣進(jìn)行，該地區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.8^°C ，年積溫 4900～5069^°C ，極端最低氣溫 _.-12.8°C 在烤煙育苗期至旺長期常遭遇低溫霜凍惡劣天氣，lt;10‰ 的日數(shù)占比為 63.5% ；盆栽試驗(yàn)于2023年在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院溫室內(nèi)進(jìn)行。供試烤煙品種均為翠碧1號(hào)，所用外源鉀肥均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

室內(nèi)和大田試驗(yàn)均設(shè)置3個(gè)處理，包括清水對(duì)照（CK）、 0.1% 磷酸二氫鉀（T1）和 0.1% 黃腐酸鉀（T2），每個(gè)處理重復(fù)3次。田間試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為 96m² （寬 4.8m× 長 20.0m ），四周均設(shè)置保護(hù)行，小區(qū)除試驗(yàn)處理外，其余所有管理操作均與當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)操作規(guī)程保持一致，包括中耕、追肥、打頂、除草等環(huán)節(jié)。田間試驗(yàn)中，外源鉀肥于移栽期和倒春寒發(fā)生前采用背負(fù)式電動(dòng)噴霧器進(jìn)行噴施，每2d噴施1次，在早晨（8：00—9：00）或傍晚（17：00—18：00）噴施，噴施后確保葉片正反面均有掛液，共噴施3次。室內(nèi)盆栽試驗(yàn)在育苗60d后進(jìn)行，采用便攜式小噴壺每2d噴施1次，共噴施3次。大田及盆栽試驗(yàn)均于處理后7d進(jìn)行樣品采集及測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

室內(nèi)試驗(yàn)中，取不同處理中長勢(shì)一致的煙苗各5株，從根莖結(jié)合處分開，將地上部和根系置于烘箱中 105°C 殺青， 75^°C 烘干后稱取整株生物量。田間試驗(yàn)樣品采集后，一部分進(jìn)行煙葉鮮重的稱量，后置于烘箱中 105^°C 殺青 30min，80^°C 烘干至恒重，過篩后分別采用植物全碳含量測(cè)試盒光度法和凱氏定氮法對(duì)植物全碳和全氮含量進(jìn)行測(cè)定。另一部分鮮樣采用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的植物可溶性糖檢測(cè)試劑盒、可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定試劑盒、丙二醛含量測(cè)定試劑盒和植物總抗氧化能力測(cè)定試劑盒分別對(duì)可溶性糖（SS）含量、可溶性蛋白質(zhì)（SP）含量、丙二醛含量及總抗氧化能力（TAC）進(jìn)行測(cè)定；超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性及過氧化氫酶（CAT）活性分別采用氮藍(lán)四唑法、愈創(chuàng)木酚法及紫外吸收法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS21.0軟件進(jìn)行單因素ANOVA方差分析 （Plt;0.05） ，采用 0rigin2021 軟件繪圖。借助隸屬函數(shù)法進(jìn)行抗性評(píng)價(jià)，當(dāng)生理指標(biāo)有利于增強(qiáng)抗性時(shí)，采用式（1）計(jì)算隸屬函數(shù)值，反之則選擇式（2）計(jì)算。

式中， U_max 為某指標(biāo)測(cè)定值的最大值， U_min 為某指標(biāo)測(cè)定值的最小值， 分別為某指標(biāo)的隸屬函數(shù)值和測(cè)定值。最后計(jì)算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值的加權(quán)平均數(shù)，即得綜合值 U O

2 結(jié)果與分析

2.1葉面噴施鉀肥對(duì)低溫下煙草生長發(fā)育的影響

煙苗在室內(nèi)培養(yǎng) 60d 后進(jìn)行處理并于處理后7d取樣測(cè)定，結(jié)果（圖1）表明，T1和T2較CK均顯著促進(jìn)了低溫下煙草幼苗的生長，煙草葉片大小、根系數(shù)量和根系體積均明顯增加。T1和T2的地上部干重比CK分別顯著增加 65.8% 和 27.2% ，根系干重比CK分別顯著增加 133.3% 和 72.2% 。由此可知，噴施 0.1% 磷酸二氫鉀在低溫下對(duì)煙草幼苗生長的促進(jìn)作用最顯著。

圖1室內(nèi)葉面噴施鉀肥后煙草植株形態(tài)和干重

2.2葉面噴施鉀肥對(duì)低溫下煙草碳氮轉(zhuǎn)化的影響

與CK相比，大田葉面噴施 0.1% 磷酸二氫鉀使烤煙鮮重和全碳含量分別顯著增加 57.5% 和17.4% ，但并未顯著增加其全氮含量；葉面噴施 0.1% 黃腐酸鉀的烤煙鮮重和全碳含量較CK也均顯著增加，分別增加 20.0% 和 20.2% ，但對(duì)烤煙全氮含量無顯著影響（表1）。此外，噴施 0.1% 磷酸二氫鉀的烤煙鮮重顯著高于噴施 0.1% 黃腐酸鉀，但2個(gè)處理在全碳和全氮含量上差異均不顯著，以大田葉面噴施0.1% 磷酸二氫鉀的低溫抗逆效果最突出

表1大田葉面噴施鉀肥后煙草的鮮重和碳、氮含量

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著 Plt;0.05 。表2同

2.3 葉面噴施鉀肥對(duì)低溫下煙草滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的 影響

如表2所示，與CK相比，大田葉面噴施 0.1% 鉀肥均能增加可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量，同時(shí)減少丙二醛的產(chǎn)生，降低因低溫導(dǎo)致的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能損傷。其中，噴施 0.1% 磷酸二氫鉀后煙葉可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量比CK分別顯著增加26.4% 和 41.5% ;與CK相比，噴施 0.1% 黃腐酸鉀后煙葉可溶性糖含量增加 9.7% ，可溶性蛋白質(zhì)含量顯著增加 13.1% 。這表明噴施 0.1% 磷酸二氫鉀對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響更大。此外，T1和T2均降低了丙二醛含量，但不同處理間差異不顯著。

表2大田葉面噴施鉀肥后煙葉滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量

2.4葉面噴施鉀肥對(duì)低溫下煙草葉片抗氧化酶活性的影響

如圖2所示，與CK相比，大田葉面噴施 0.1% 磷酸二氫鉀和 0.1% 黃腐酸鉀均改善了烤煙葉片的抗氧化能力，總抗氧化能力顯著提升。其中，葉面噴施0.1% 磷酸二氫鉀的煙葉CAT活性和總抗氧化能力比CK分別顯著增加 76.2% 和 250.2% ；葉面噴施0.1% 黃腐酸鉀的POD活性、CAT活性和總抗氧化能力比CK分別顯著增加 13.5%.38.3% 和 40.8% 。2個(gè)處理對(duì)SOD活性影響均較小。

圖2大田葉面噴施鉀肥后煙草葉片抗氧化酶的活性

2.5煙草抗低溫逆境隸屬函數(shù)綜合分析

隸屬函數(shù)法的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表3，可知在大田移栽期或倒春寒頻發(fā)期噴施外源鉀肥能夠明顯改善烤煙在低溫下的抗逆性，其中噴施 0.1% 磷酸二氫鉀對(duì)低溫逆境的抵御效果最明顯，綜合得分值較噴施 0.1% 黃腐酸鉀明顯增加，增幅為 68.8% 。

表3大田葉面噴施鉀肥后煙草抗低溫逆境的綜合評(píng)價(jià)

3 討論

本研究采用室內(nèi)模擬試驗(yàn)結(jié)合大田試驗(yàn)，既探究低溫下外源噴施磷酸二氫鉀和黃腐酸鉀對(duì)煙草幼苗根系和葉片的保護(hù)作用，又定量評(píng)估了大田低溫冷害下煙葉碳氮代謝、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化以及抗氧化酶系統(tǒng)變化。本研究中，外源噴施 0.1% 磷酸二氫鉀和 0.1% 黃腐酸鉀后，可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均明顯增加，有利于維持低溫下細(xì)胞較低的滲透勢(shì)，避免細(xì)胞過度失水，增強(qiáng)煙株在低溫逆境下的保水能力[5.15]。本研究中外源鉀肥未使丙二醛含量顯著降低，但仍能觀察到一定降低趨勢(shì)，這與已有研究[16.17]一致。煙株可以依靠自身抗性抵御適度低溫，但溫度過低，煙株無法有效清除體內(nèi)的氧化物質(zhì)，會(huì)使細(xì)胞過氧化損傷嚴(yán)重。本研究中超氧化物歧化酶活性在各處理間差異較小，但葉片噴施 0.1% 磷酸二氫鉀和 0.1% 黃腐酸鉀卻明顯增加了過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性及總抗氧化能力，提高了低溫下煙株清除活性氧自由基的能力，避免了膜質(zhì)過氧化及膜系統(tǒng)的損傷，一定程度增強(qiáng)了煙株在低溫下的抗性，這與已有研究[18-20]一致。

此外，本研究為更好地評(píng)價(jià)外源物質(zhì)對(duì)烤煙低溫逆境的抵御作用，采用了隸屬函數(shù)法綜合分析了各抗性指標(biāo)，結(jié)果表明外源噴施 0.1% 磷酸二氫鉀和0.1% 黃腐酸鉀均改善了烤煙低溫抗性，研究從綜合指標(biāo)入手，避免了單一指標(biāo)的片面性，證明葉面噴施0.1% 磷酸二氫鉀能最大程度緩解烤煙低溫?fù)p傷，有利于增強(qiáng)烤煙低溫抗性，減少因倒春寒等低溫天氣造成的產(chǎn)量和品質(zhì)損失。但是，本研究中僅關(guān)注了部分抗性指標(biāo)，對(duì)于相對(duì)電導(dǎo)率、脯氨酸含量、烤煙根系活力、植物生長調(diào)節(jié)因子含量及抗性基因表達(dá)的變化等指標(biāo)未關(guān)注，之后可進(jìn)一步加深相關(guān)研究，系統(tǒng)揭示磷酸二氫鉀增強(qiáng)烤煙低溫抗性的生理機(jī)制。

4 小結(jié)

外源噴施 0.1% 磷酸二氫鉀和 0.1% 黃腐酸鉀均能改善烤煙低溫抗性，以葉面噴施 0.1% 磷酸二氫鉀效果較優(yōu)。外源鉀肥的噴施可以明顯促進(jìn)烤煙地上部和根系生長，葉面積和根系體積均明顯增大，煙株的碳氮轉(zhuǎn)化和積累明顯改善，不僅增加了可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，而且提高了烤煙總抗氧化能力、過氧化物酶和過氧化氫酶活性，增強(qiáng)了其活性氧清除能力，使低溫抗性綜合值顯著增加。生產(chǎn)上建議在移栽期或低溫冷害頻發(fā)期前噴施0.1% 磷酸二氫鉀，以降低外界環(huán)境脅迫對(duì)烤煙生長發(fā)育的影響。

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（責(zé)任編輯 呂海霞）