断根对延边烤烟根系生长和烟叶糖、烟碱及钾含量的影响

李小勇，赵铭钦，王鹏泽，王利超，拓阳阳，王雪丽

（河南农业大学烟草学院，郑州 450002）

断根对延边烤烟根系生长和烟叶糖、烟碱及钾含量的影响

李小勇，赵铭钦*，王鹏泽，王利超，拓阳阳，王雪丽

（河南农业大学烟草学院，郑州 450002）

延边烤烟存在烟叶糖含量偏高，烟碱含量较低的生产现状，通过田间试验以吉烟 9 号为试验材料，比较了不同断根措施对烤烟根系生长及烟叶糖、烟碱和钾含量的影响。结果表明，断根能明显促进烟株根系的生长，提高烟株生长后期根系活力，增加烟株对营养的吸收能力。断根降低了上、下部烟叶的糖含量，提高了烟叶烟碱含量，增加了中、上部烟叶钾含量，且化学成分更加协调。总的来看，团棵期轻度断根处理的烟株生长后期根系活力显著高于其他处理，显著提高了烟叶烟碱、钾含量，适度降低了烟叶糖含量，烟叶糖碱比更加协调，进而提高了烟叶的内在品质。

烤烟；断根；根系生长；糖；烟碱；钾

延边烟区是中间香型烤烟主产区之一，其生产的烟叶在工业上主要被用作优质填充料，由于延边地区烤烟生长期间昼夜温差较大、无霜期较短、土壤等因素导致延边烟区烤烟叶片含糖量高、烟碱含量低、化学成分不协调、烟叶采收成熟度不够[1]，这在一定程度上限制了其烤烟质量。根系是植物吸收养分的主要器官，围绕断根研究植物的相关生理特性变化已经有较长的时间[2-7]。中耕断根作为传统的农作物栽培农艺措施，在提高作物产质量方面效果比较明显[8-12]，但是针对烤烟方面的断根研究较少。有研究表明，打顶时断侧根并追施钾肥可以使烟株根系受到伤害，降低烟叶烟碱含量，但是烟叶钾含量有所提升，改善了烟草品质[13-14]。也有研究认为，打顶时断根结合喷施 IAA 并追施钾肥能促进烟叶中的干物质积累、降低糖碱比、提高有机钾指数，进而提高烟叶的内在品质[15]。冀宏杰等[16]研究指出，烟株生长后期实施断根和追施肥等措施可提高根系吸收活力和增加烟叶含钾量。洪丽芳等[17]针对烟株断根的位置进行了研究，发现距茎部20 cm 处从一侧断根效果较好。综上所述，断根也是一种有效的提高烤烟质量的农艺措施，但是由于断根的时间、距离、伤根的程度以及断根时烟株根系的分布状况等不同其效果有很大差异。在生产中，根据烟株根系的发育水平来确定合适断根时间和位置十分关键，为此，笔者结合延边烟区的气候、土壤以及施肥特点，在烤烟团棵期和打顶期进行了不同断根措施的大田试验研究，以期为提高延边烤烟生长发育水平和协调烟叶化学成分提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试烤烟品种为吉烟 9 号，试验在 2012 年于延边农科院试验田进行，采取低起垄、深栽烟、两次培土的栽培措施。土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为 42.77、42.70、308.21 mg/kg。有机质40.15 g/kg，pH 为 5.72。施氮量为 75 kg/hm2，m(N)׃m(P2O5)׃m(K2O)=1׃1.5׃2.5，肥料采用烟草专用肥 m(N)׃m(P2O5)׃m(K2O)=8׃10׃23、硫酸钾（K2O 52%）和硝酸磷（N 26.5%，P2O511.5%），氮、磷、钾肥的 50%开沟条施作基肥，50%作穴肥，其他管理同当地常规。

1.2 试验设计

试验设 5 个处理，即：（1）CK：正常打顶不断根；（2）团棵期轻度断根：团棵期距烟株 20 cm，在烟株两侧断根，断根深度 20 cm；（3）团棵期重度断根：团棵期距烟株 10 cm，断根深度 20 cm，在烟株两侧断根；（4）打顶期轻度断根：打顶后距烟株 20 cm，断根深度 20 cm，在烟株两侧断根；（5）打顶期重度断根：打顶后距烟株 10 cm，断根深度20 cm，在烟株两侧断根。重复 3 次，共 15 个小区，随机区组排列。每个小区植烟 200 株，5 月 19 日移栽，7 月 25 日打顶，分别于团棵期 6 月 25 日和打顶期 8 月 1 日进行断根处理，植烟行距 1.2 m，株距 0.5 m。选择发育水平基本一致的烟株，处理前先挖 2～3 株烟，看根系扩展范围，再决定断根的距离，此时距烟株的距离即为真正处理距离，并称断下的根鲜重，杀青后称干重，各处理统一栽培，田间管理水平、施肥水平一致，以减少品种、栽培措施所造成的影响。烟叶成熟采收，按三段式烘烤工艺进行。

1.3 采样及指标测定

1.3.1 采样方法 各小区分别在旺长期、现蕾期、打顶期、成熟期进行取样，每个处理选有代表性长势基本一致的 3 株烟，距烟株 15～30 cm，挖深 30～40 cm，将烟株挖出，用水将大部分根土泡下，再用水洗净根土，冲洗时用网筛承接冲下的须根，根土冲净后将根与茎分开。

1.3.2 根系性状的测定 在成熟期用排水法测定根体积，将根系上的水淋净后称鲜重，测根数，根干重（根鲜重、根干重包括冲断的根）。

1.3.3 根系活力的测定 采用 TTC 法[18]测定不同取样时期的根系活力。

1.3.4 烟叶化学成分测定 取烘烤后各处理的上部叶（B2F），中部叶（C3F），下部叶（X2F）各0.5 kg，采用连续流动仪分析测定所取烟叶的烟碱、总糖、还原糖、总氮含量，钾含量采用火焰光度法。

1.4 数据处理

采用 SPSS Statistics 17.0 软件进行数据处理。

2 结 果

2.1 烤烟根系发育状况

从表1可以看出，不同的断根措施皆对生长后期烟株的根系性状有一定的影响。除了打顶期重度断根处理，其余3个处理的根鲜重均高于对照，团棵期轻度断根处理根系鲜重最大，团棵期重度断根处理次之，打顶期轻度断根处理最小，与对照和打顶期重度断根处理相比较差异显著；各个处理根干重均高于对照，团棵期轻度断根处理根干重最高，打顶期重度断根处理最低，团棵期轻、重度断根和打顶期轻度断根与对照差异显著，说明断根能促进烟株根系再生长，增加了根部干物质的积累，并且团棵期断根比打顶期断根效果更好；除了打顶期重度断根处理以外，其余3个处理的根体积和根条数均大于对照，并且这3个处理之间差异不显著，其中团棵期轻度断根处理根体积最大，根条数最多，打顶期重度断根处理根体积最小，根条数最少，这两个处理差异显著。

表1 不同断根处理烤烟根系状况Table 1 Effect of different root cutting treatments on tobacco root growth

2.2 烤烟根系活力

图1表明，不同处理的烤烟根系活力均呈现先增后降的趋势，对照的根系活力在烟株现蕾期达到最大，其余处理均在烟株打顶以后达到最大。不同处理间相比较，团棵期轻度断根处理烟株根系活力从旺长期到现蕾期最高且均高于对照，根系活力分别提高了 51.68%、16.75%，而团棵期重度断根处理根系活力低于对照。烟株打顶以后，不同处理的根系活力表现为团棵期轻度断根＞团棵期重度断根＞打顶期轻度断根＞打顶期重度断根＞对照，不同处理的烟株根系活力差异显著；到成熟期不同处理的根系活力表现为团棵期轻度断根＞打顶期轻度断根＞团棵期重度断根＞打顶期重度断根＞对照，团棵期轻度断根处理的根系活力依然是最高的，与其他处理比较差异显著。

图1 不同断根处理对烟叶根系活力的影响Fig. 1 Effect of different root cutting treatments on root activity of tobacco

2.3 烟叶糖、烟碱和钾含量

表2结果表明，断根处理的上、下部位烟叶的糖含量均低于对照，而中部叶除了打顶期重度断根处理的总糖含量低于对照，其他处理略高于对照，说明不同处理对不同叶位的糖含量影响存在差异；对于烟碱含量，上部叶＞中部叶＞下部叶，各个处理不同叶位烟叶烟碱含量均符合这一规律，断根处理的上、中、下3个部位烟叶烟碱含量总体上都高于对照，特别是团棵期轻度断根处理，其烤后上、中、下部叶烟碱含量比对照分别提高了 21.07%、20.75%、11.28%，说明断根作为机械刺激，增加了根呼吸和无机氮的吸收，促进了根系烟碱的合成；总氮含量与烟碱含量变化一致，随着部位的降低，总氮含量也随之减少；就烟叶钾含量而言，不同处理对不同叶位的钾含量影响也存在差异，从表中可以看出，团棵期轻度断根处理的中、上部叶钾含量比对照则分别增加了 9.1%、39.9%，处理间差异显著，断根处理的下部烟叶的钾含量有所降低。此外，由于延边烟叶糖含量偏高，并且烟碱含量偏低，所以糖碱比偏高，打顶期断根处理的中部叶糖碱比略高于对照，但处理间未达到显著差异，其中仍以团棵期轻度断根处理的上、中、下部位烟叶的糖碱比最低，相比对照降幅分别达到 22.95%、23.27%和26.24%。

表2 不同断根处理烟叶化学成分含量Table 2 Effect of different root cutting treatments on the chemical components of flue-cured tobacco leaves

3 讨 论

断根是促进根系发育，提高根系活力的一项重要栽培措施，烟株根系生长因断根措施而得以改善。断根不仅可以增加根系的吸收位点，提高根系活力，而且延缓了根系衰老[19]，有利于烟株对营养物质的吸收，增强叶片的光合作用[20]，本试验结果表明，断根可以促进根系的再生，使次生根系数量增加，根系活力提升，不同处理相比较，以团棵期轻度断根处理根系发育最好，团棵期重度断根和打顶期轻度断根处理居中，打顶期重度断根最差，这说明，不同时期不同程度断根对根系发育的影响不同，这可能是由于团棵期断根以后，烟株进入旺长阶段，新根发生较快，到烟株生长后期新根的数量较多，根系的总吸收面积较大，而打顶期断根后，新根发生较慢，到烟株生长后期新根发育迟缓，数量较少，根系相对吸收面积较小，因此团棵期轻度断根对烟株根系发育最为有利。

烟叶化学成分是评价烟叶香吃味质量的重要指标，是烟叶感官质量的内在反映，烟叶香吃味的好坏不是取决于某种成分的绝对含量，而是依赖于各种成分的比例是否协调[21]。本研究结果表明，断根能降低烟叶总糖含量，这是由于断根促进了烟株后期的生长，使烟株颜色更绿、落黄更慢，延长了氮代谢的时间，进而导致淀粉积累不足，烘烤后总糖含量降低。断根也显著提高了烟叶的烟碱含量，烟碱是由根系合成并运至地上部分，钾素是通过根系吸收并运至地上部分，有研究表明，根系活力和烟碱的合成与钾素的吸收存在正相关关系[22]。烟草由于断根受到机械伤害，导致短期内根部 ABA 含量的升高和 JA 的生物合成，引起 pin 基因活化，从而产生次生代谢物，烟碱合成增多[23]。团棵期轻度断根处理的烤后烟叶烟碱含量增加较为显著，有些处理烟碱含量下降，这和断根的时间与程度紧密相关，早期轻度断根刺激大量的新根发生，使烟株生长后期产生超补偿效应，根系的活力明显提高，烟碱合成能力提升，而重度断根对烟株的根系损害较重，新根生成数量较少，根系吸收能力降低，损害大于补偿效应，导致烟碱含量不升反降。烟草体内的钾在地上部和根系之间循环，根系钾外流是烟株客观存在的生理现象[24]，断根能够抑制钾素回流和通过根系外排[15]，促进钾通过伤流液运输到叶片，最终提高了烟叶的钾积累量[25]。从烤后烟叶的钾含量来看，团棵期轻度断根对中上部烟叶的钾含量有提升效果，尤其是中部叶，不同处理的下部叶的钾含量有所下降，具体原因还需要进一步研究。

4 结 论

本试验证明，断根对延边烤烟的根系生长和烟叶的化学品质有明显的调节作用。团棵期轻度断根处理促进了烟株生长后期根系再生，对根系活力有明显提升作用。在团棵期对烟株进行轻度断根，使延边烤烟的烟碱明显提高，并且适度降低了烟叶的糖含量，烟叶化学成分更加协调，弥补了延边烤烟的质量缺陷，更加适于卷烟企业使用，对特色优质烟叶的生产有一定的理论指导意义。不同断根措施对烟叶的钾含量影响表现各不相同，有些处理的钾含量偏低，可以在施肥中多注重氮、钾肥的合理配施，以提高烟叶质量。

[1] 池敬姬，李元实，朴深学，等. 延边烤烟主要化学成分的分析[J]. 延边大学农学学报，2003，25（3）：175-178.

[2] Elena Baldi, Christina E Wells, Bruno Marangoni. Nitrogen Absorption and Respiration in White and Brown Peach Roots[J]. Journal of plant Nutrition, 2010, 33(3): 461-469.

[3] Robyn C Reed, Shari R Brady, Gloria K. Muday. Inhibition of Auxin Movement from the Shoot into the Root Inhibits Lateral Root Development in Arabidopsis[J]. Plant Physiol., 1998, 118: 1369-1378.

[4] Zhang-Zhi Huang, Xiao-long Yan, Abdul Jalil, et al. Short-Term Experiments on Ion Transport by Seedlings and Excised Roots[J]. Plant Physiol., 1992, 100: 1914-1920.

[5] Lidia B Vysotskaya, Tatyana N Arkhipova, Leila N Timergalina, et al. Effect of partial root excision on transpiration,root hydraulic conductance and leaf growth in wheat seedlings[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2004, 422: 51-255.

[6] Arnold J Bloom, Richard M Caldwell. Root Excision Decreases Nutrient Absorption and Gas Fluxes[J]. Plant Physiol., 1988, 87: 794-796.

[7] Bingham I J. Factors affecting the longevity of clover roots following shoot excision and its implications for managing N cycling in arable cropping systems[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2012, 50: 199-207.

[8] 余松烈，亓新华，刘希运，等. 冬小麦深耘断根增产作用的研究[J]. 中国农业科学，1985（4）：30-35.

[9] 王振宇，吕金印，李凤民，等. 断根对冬小麦竞争能力与产量的影响[J]. 植物生态学报，2007，31（2）：300-304.

[10] 石岩，位东斌，于振文，等. 深耘断根对旱地高产小麦花后旗叶衰老及产量的影响[J]. 麦类作物学报，2000，20（3）：67-69.

[11] 杨洪强，接玉玲，张连忠，等. 断根和剪枝对盆栽苹果叶片光合蒸腾及 WUE 的影响[J]. 园艺学报，2002，29（3）：197-202.

[12] Zhao Sen Xie, Bo Li, Charles F Forney, et al. Changes in sugar content and relative enzyme activity in grape berry in response to root restriction[J]. Scientia Horticulturae, 2009, 123: 39-45.

[13] 赵正雄，殷红慧，李宏光，等. 断根追钾条件下减量施氮对烟株后期氮、钾吸收及烟叶产量质量的影响[J].作物学报，2008，34（7）：1294-1298.

[14] 招启柏，汤一卒，王广志，等. 烤烟烟碱合成及农艺调节效应研究进展[J]. 中国烟草科学，2005，26（4）：19-22.

[15] 吴彦辉，薛立新，许自成，等. 断根结合生长素和钾肥施用对烤烟生长及糖碱比、有机钾指数的影响[J]. 生态学报，2013，33（18）：5686-5695.

[16] 冀宏杰，李春俭，张福锁，等. 生长后期不同断根及追钾对云南烤烟含钾量的影响[J]. 中国生态农业学报，2004，12（1）：83-86.

[17] 洪丽芳，付丽波. 提高烟叶含钾量调控措施的研究初报:Ⅰ.物理调控对提高烟叶含钾量的影响[J]. 华中农业大学学报，2000，19（6）：563-567.

[18] 赵世杰，刘华山，董新纯. 植物生理学实验指导[M].北京：中国农业科技出版社，1998.

[19] 刘国顺，刘韶松，贾新成，等. 烟田施用有机肥对土壤理化性状和烟叶香气成分含量的影响[J]. 中国烟草学报，2005，11（3）：29-33．

[20] 罗海波，钱晓刚，何腾兵，等. 增施氮肥和环割对烤烟光合速率的影响[J]．土壤，2003，35（3）：259-261.

[21] 金闻博，戴亚. 烟草化学[M]. 北京：清华大学出版社，1994：14-15.

[22] 马新明，牛书丽，倪继恒，等. 不同根系调节剂对烟草烟碱及钾素分布的动态影响[J]. 河南农业大学学报，2000，34（4）：345-348.

[23] 刘华山，田效园，韩锦峰，等. 烟草对机械伤害的响应[J]. 中国烟草科学，2009，30（3）：58-62.

[24] 韩锦峰，刘华山，左涛. 烤烟根系 K+外流的研究进展[J]. 中国烟草学报，2010，16（6）：104-107.

[25] 沈方科，何明雄，黄芩芬，等. 断根、环割处理对烤烟内源激素水平及钾积累的影响[J]. 中国烟草学报，2011，17（6）：37-42.

Effect of Root Cutting on Root Growth and Sugar, Nicotine, and K Contents of Yanbian Flue-cured Tobacco

LI Xiaoyong, ZHAO Mingqin*, WANG Pengze, WANG Lichao, TUO Yangyang, WANG Xueli
(The Tobacco College of Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Currently, high sugar and low nicotine contents in flue-cured tobacco leaves in Yanbian area had resulted in some problems. A field experiment with the Jiyan 9 was carried out to investigate the effects of various root cutting treatments on tobacco root growth and leaf sugar, nicotine, potassium content. The results showed that root cutting obviously promoted the tobacco root growth, improved root activity at later growth stage of tobacco, and also increased the uptake of the nutrition of tobacco. Root pruning reduced sugar of tobacco leaves, improved the nicotine content, and increased the K content of middle and upper leaves, and harmonized the chemical components. In general, through the rosette stage light root pruning, root activity was significantly higher than other treatments in later growth stage, and increased the nicotine and potassium content, and reduced sugar content of tobacco leaf appropriately, and the ratio of sugar and nicotine was more coordinaed, which improved the internal quality of tobacco leaves.

flue-cured tobacco; root cut; root growth; sugar; nicotine; potassium

S572.04

1007-5119（2014）05-0001-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.001

吉林烟草工业有限责任公司重大科技公关项目（JY2006012）

李小勇，男，硕士，主要从事烟草栽培及发育方面研究。E-mail：tobaccolxy@126.com。*通信作者，E-mail：zhaomingqin@126.com

2014-04-01

2014-06-01