密度与施氮量对烤烟农艺性状及烟叶主要化学成分的互作效应

*

（1湖南农业大学农学院，长沙410128；2中国烟草总公司重庆市公司，重庆400023）

密度与施氮量对烤烟农艺性状及烟叶主要化学成分的互作效应

刘佳1，戴林建1，王勇2，穰中文1*

（1湖南农业大学农学院，长沙410128；2中国烟草总公司重庆市公司，重庆400023）

采用田间裂区试验，研究了3种种植密度（主处理）与3个施氮水平（副处理）对烤烟农艺性状及烤后烟叶主要化学成分含量的互作效应。研究表明，种植密度与施氮量对烤烟的株高及烤后烟叶的总糖、还原糖、总氮、烟碱等主要化学成分含量的影响存在显著交互作用；对烤烟农艺性状的调控作用表现出阶段性差异和“剂量效应”；对主要化学成分含量的调控因部位、化学成分指标不同存在差异。以移栽密度18 525株／hm2与施氮量120 kg／hm2对促进烤烟生长与改善烤后烟叶化学成分含量的效应最好。

烤烟；种植密度；施氮量；互作效应

合理的种植密度、适当的氮肥施用量是获得理想产量和优质烟叶的基础，也是人们有效控制烟草产量与质量的主要手段［1～6］。合理的种植密度能通过协调烟田群体与个体之间的关系以及群体的生理、生态特性，调控烟叶的产量与品质，从而保证烟叶优质、稳产［7，8］。氮肥施用是限制烟草生长和品质产量的首要因素［9］，对烟草产量与品质的形成影响极大［10，11］。传统观念认为，烟草单株生产力是烟叶生产过程中产质量形成最主要的因素，个体发育是群体产质构成的基础，且常以单株生产力和栽培株数预测产质和收益，故在烤烟生产实践中多采用株形较大、干物质含量较高、易烤抗病的品种，以实现优质高产［12］，导致生产中更倾向于通过提高单株生产力来提高群体的生产水平，造成重施氮肥的普遍现象，以致烟叶特别是上部叶普遍表现为叶厚、组织结构致密、成熟较缓慢、上等烟比例较低、烟叶可用性低等突出问题［13］。烟叶的产量和质量是相互联系而又相互矛盾的两个方面［14］，故通过适当控制氮肥施用量，并在一定产量范围扩大群体数量来适当限制个体生产力，以协调个体发育与群体发育的关系，构建烟田合理群体结构，从而改善各部位烟叶品质及其可用性具有理论上的可行性。利用影响因素或栽培措施之间的交互效应促进农业高效在一些作物生产中得到应用［15，16］。对烟草而言，一些研究也发现种植密度与施氮量对烟草的生长、品质以及烟田小气候的影响存在交互作用［18～20］，但未对其交互效应进行定量分析与系统研究。重庆烟区烟草种植分布范围较广，地貌气候复杂多样，立体气候明显，垂直差异显著，导致‘云烟87’品种在不同的种植区域受到各种制约因素的影响存在着明显差异。鉴于此，笔者通过种植密度与施氮量两因素试验，进一步分析因素之间的交互作用对烤烟主要农艺性状与化学成分的效应关系及其效应量，以为科学定制适宜种植密度与氮肥施用量标准，构建优质烟叶生长的合理群体提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

田间试验于2013年在重庆市酉阳县苍岭镇盖坪村进行，当地海拔高度1248 m。室内烟样化学成分检测在湖南农业大学作物生理与分子生物学教育部重点实验室进行。试验烟田土壤肥力较好且均匀一致，供试土壤为黄棕壤至棕壤，质地均偏粘，土壤基本理化性状为：pH值6.0，有机质24.2 g／kg、碱解氮146.4 mg／kg、有效磷25.34 mg／kg、速效钾185.39 mg／kg。

1.2 试验材料

供试烤烟品种‘云烟87’，供试肥料为烟草专用基肥、硝酸铵、磷酸钾、过磷酸钙，由重庆市烟草公司酉阳县分公司提供。采用漂浮育苗技术育苗，待烟苗长到5叶1心并剪叶1次后选择生长健壮、整齐的烟苗供“井窖式”移栽。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

采用双因素裂区试验设计。种植密度为主区，设3水平，行、株距分别为1.2 m×0.45 m（A1）、1.2 m×0.5 m（A2）和1.2 m×0.55 m（A3），即各密度水平分别种烟18 525株／hm2、16 680株／hm2和15 150株／hm2；施氮量为副区，设施纯氮量分别为90（B1）、105（B2）和120 kg／hm2（B3）3个水平。试验设3次重复，共27小区，每小区面积约为50 m2。4月25日移栽，其它栽培管理措施按《重庆市优质烤烟生产技术规范》要求进行。

1.3.2 测定项目与方法

烟株农艺性状调查：各小区随机选取有代表性的5棵烟株，分别在移栽后55 d（旺长期）和75 d（成熟期）观察记载株高、茎围、最大叶长、最大叶宽等，按照行业标准YC／T 142进行测定。

烤后烟叶主要化学成分检测：各小区取B2F、C3F、X2F等级的烤后烟叶样各1 kg，烟样粉碎后用连续流动分析仪（SKALAR，荷兰）测定主要化学成分指标。总糖、还原糖按照YC／T159－2002方法检测；总氮、蛋白质参照YC／T161－2002方法检测（其中蛋白质含量为总氮含量×6.25）；烟碱参照YC／T160－2002方法检测；淀粉参照YC／T216－2007方法检测。

1.3.3 数据处理

Excel 2003和SPSS 20软件用于农艺性状调查及烟样检测数据的统计分析；交互效应值与效应率分别说明两种因素相互存在影响及影响程度，可由SPSS 20软件直接读出。

2 结果与分析

2.1 种植密度与施氮量对烟株农艺性状的影响

2.1.1 旺长期

烤烟旺长期主要农艺性状的方差分析表明（表1），种植密度与施氮量均对烤烟旺长期的生长发育影响显著。种植密度对最大叶长、最大叶宽、株高和茎围均有显著影响；施氮量对最大叶宽和株高有显著影响，但不影响最大叶长与茎围；种植密度与施氮量仅对烤烟株高的影响具有显著的交互效应（Sig.＝0.016）。

表1 不同处理烤烟旺长期主要农艺性状方差分析Tab le 1 Variance analysis about themain agronom ic traits of flue－cured tobacco during vigorous grow ing stage w ith different treatments

如表2所示，同一施氮水平下，种植密度的增加导致烟株最大叶长变小，各施氮水平下密度每增加1500株／hm2，烟株最大叶长分别减少2.14、2.27和1.88 cm；同一种植密度下，施氮量增加导致烟株最大叶长增加，各种植密度水平下施氮量每增加15 kg／hm2，烟株最大叶长分别增加1.12、0.34和1.2 cm。同一施氮水平不同种植密度以及同一种植密度不同施氮水平下，烟株最大叶宽均无显著差异，但在较高密度与高施氮量水平下（A2与B3），烟株最大叶宽显著大于低种植密度和低施氮量水平（A3与B1，p＝0.015）。种植密度与施氮量对烟株茎围的影响不大（p＝0.943）。种植密度与施氮量对株高的影响交互效应表现为株高随着密度的增大而减小，随施氮量的增加而增大。具体而言，氮肥用量每增加15 kg／hm2，株高增加2.42 cm，密度每增加1500株／hm2，株高降低2.73 cm，种植密度与施氮量的交互效应值为－0.39 cm，效应率为0.36%。

表2 不同处理烤烟旺长期的主要农艺性状Table 2 Themain agronom ic traits of flue－cured tobacco during vigorous grow ing stage w ith different treatments

2.1.2 成熟期

种植密度与施氮量对成熟期烟株的农艺性状影响显著（表3），且种植密度与施氮量仅对株高的影响具有显著的交互效应（Sig.＝0.029）。

同一施氮水平下，增加种植密度导致烟株最大叶长减小，各施氮水平下密度每增加1500株／hm2，烟株最大叶长分别减少2.02、2.23和1.91 cm；同一种植密度下，施氮量的增加导致烟株的最大叶长增加，各密度水平下施氮量每增加15 kg／hm2，烟株最大叶长分别增加2.21、1.32和2.09 cm。同一施氮水平下，高种植密度下（A1）烟株最大叶宽显著小于低密度（A3，各施氮水平下F值分别为0.035、0.018与0.003），但A3与A2无显著差异；同一种植密度，烟株最大叶宽均随施氮量的增加而增大，各密度水平下施氮量每增加1 kg／hm2，烟株最大叶宽分别增加1.54、2.25和1.27 cm。不同种植密度与施氮量对成熟期烟株的茎围也产生显著影响，表现为随密度的增加以及施氮量的减少而减小的规律。交互效应分析表明，密度每增加1500株／hm2，株高减小2.43 cm，减率为3.35%；施氮量每增加15 kg／hm2，株高增加2.74 cm，增率为2.59%；种植密度与施氮量对株高的交互效应值为1.76 cm，效应率为1.78%（表4）。

表3 不同处理烤烟成熟期主要农艺性状方差分析Tab le 3 Variance analysis about themain agronom ic traits of flue－cured tobacco during mature stage w ith different treatments

表4 不同处理烤烟成熟期主要农艺性状Table 2 Themain agronom ic traits of flue－cured tobacco duringmature stage w ith different treatments

2.2 种植密度与施氮量对烤后烟叶主要化学成分的交互效应

2.2.1 样品检测的有效性评价

根据杜文等人方法［21］，分别用还原糖、烟碱、氯和钾等4个指标和还原糖、烟碱、糖碱比、氯和钾等5个指标，对中、上部烟叶的化学成分进行一致性评价和合理性评价，用各评价得分的加权平均进行综合评价。各评价分值分析表明，中、上部烟叶样品的化学成分一致性好（AS＞80）、化学成分合理性评价较为接近，且种植密度与施氮量因素处理下均无显著差异（表5），表明本次试验所取样品化学成分检测结果可靠且有效，可用于进一步统计分析。

表5 各样品主要化学成分综合评价及差异分析Table 5 Comprehensive evaluation and difference analysis about themain components of the sam pled leaves

（续表5）

2.2.2 因素效应分析

种植密度与施氮量对烤后烟叶的总糖、还原糖、总氮、烟碱、淀粉以及蛋白质的含量均产生显著影响，且对同一部位烟叶各主要化学成分含量均存在显著互作效应（表6）。

表6 不同处理烤后烟叶主要化学成分方差分析Table 6 Variance analysis about themain chem ical com positions of different treated tobacco cured leaves

因烟叶各部位化学成分差异的客观存在，本文仅对试验因素即种植密度与施氮量进行互作效应分析。如图1所示，同一施氮水平下，中、上部叶总糖含量随着密度的增加而显著减少，下部叶总糖含量在高施氮水平下也随密度的增加而显著减少；同一密度水平下，上部烟叶总糖含量随施氮量的增加而显著减小，但高种植密度下（A1），氮肥施用量对中部叶的总糖含量影响不显著，而显著影响低种植密度下（A3与A2）中下部叶总糖含量。因素作用分析表明（A3到A1以及B1到B3），种植密度每增加1500株／hm2，下、中、上部烟叶总糖含量分别增加1.23%、2.17%与2.01%；施氮量每增加15 kg／hm2，下、中、上部烟叶总糖含量分别增加1.01%、0.31%与－3.88%。互作效应（从A3到A1及B1到B3，下同）对下、中、上部烟叶总糖含量的效应量分别为－0.81%、－0.18%与1.62%。

同一施氮水平下，施氮量较低时（B1），上部叶还原糖含量随种植密度增加而增加，施氮水平较高时（B2，B3），上部叶还原糖含量随着种植密度的增加而减少；中部叶还原糖含量在各施氮水平下均表现为随着密度的增加而增加；下部叶还原糖含量存在显著差异，但无明显规律。同一种植密度下，高种植密度下（A1），施氮量对上部叶还原糖含量无显著影响，但其他种植密度处理下（A2、A3），上部叶还原糖含量均随着施氮量的增加而显著减小。因素作用分析表明（A3到A1以及B1到B3），种植密度每增加1500株／hm2，下、中、上部烟叶还原糖含量分别增加1.20%、1.79%、0.69%；施氮量每增加15 kg／hm2，下、中、上部烟叶还原糖含量分别增加0.12%、0.39%、－1.21%。互作效应对下、中、上部烟叶还原糖含量的效应量分别为－0.28%、－1.16%、－0.19%。

图1 不同处理烤后烟叶的主要化学成分含量Fig.1 Content of themain chem ical constituents in treated tobacco cured leaves

同一施氮水平下，中、上部烟叶总氮含量均随密度的增加而减小，下部叶总氮含量在高施氮量处理下（B3）受种植密度影响较小（PB3＝0.387）；同一种植密度下，上部烟叶总氮含量随着施氮量的增加而增加（PA1＝0.000、PA2＝0.030、PA3＝0.000），中、下部叶总氮含量虽受施氮量的显著影响，但无明显规律，且下部烟叶总氮含量在低种植密度下（A3）不受氮施用量的影响（P＝0.104）。因素效应分析表明，种植密度每增加1500株／hm2，中、上部烟叶总氮含量分别减少0.186%与0.859%；施氮量每增加15 kg／hm2，中、上部烟叶总氮含量分别增加0.043%、0.15%。互作效应对中、下部烟叶总氮含量的效应量分别为－0.196%与－0.196%。

同一施氮水平下，下、上部烟叶烟碱含量均随种植密度的增加而显著减小（下部叶：PB1＝0.001、PB2＝3.26E－5、PB3＝0.002；上部叶：PB1＝3.79E－6、PB2＝1.45E－7、PB3＝4.42E－5），中部叶烟碱含量差异显著但无明显规律；同一种植密度下，上部叶烟碱含量随施氮量的增加而显著增大（PA1＝1.23E－5、PA2＝2.49E－7、PA3＝0.001），但下部叶烟碱含量在较高种植密度下（A1）随施氮量的增加而减小（P＝0.03）。因素效应分析表明，种植密度每增加1500株／hm2，下、中、上部烟叶烟碱含量分别增加 －1.28%、－1.94%与－0.361%；施氮量每增加15 kg／hm2，下、中、上部烟叶烟碱含量分别增加0.04%、0.069%与0.234%。互作效应对下、中、上部烟叶烟碱含量的效应量分别为0.047%、－0.378%与－0.15%。此外，种植密度与施氮量的互作效应对下、中、上部烟叶淀粉含量的效应量分别为－0.841%、－0.065%与1.83%，对中、上部烟叶蛋白质含量的效应量分别为－1.17%与0.375%。

3 讨论与结论

3.1 种植密度与施氮量对烤烟农艺性状的调控作用

合理的群体结构是获得适宜产量和保证烟草质量的基础［20］。种植密度与氮肥施用等栽培措施，通过对烟株个体发育与群体结构的调控，从而影响烟株的生长发育及烟叶质量［3，6，20，22～25］。本研究表明，种植密度与施氮量对烟草株高的调节存在显著交互作用，且不同生育期因素的效应有不同表现，即在烟株旺长期种植密度的调控作用大于施氮量，成熟期施氮量的调控作用大于种植密度，随着生育进程二者的交互作用有增大趋势。

种植密度与施氮量对烟株生长后期各农艺性状的调控作用大于生长前期［25］，说明二者的调控作用具有阶段性差异；另一方面，当某一因素（如种植密度）达到一定水平时对烟株农艺性状的调节作用受另一因素水平（如施氮量）的影响，说明因素互作的调控作用具有“剂量效应”。阶段性差异和“剂量效应”是种植密度与施氮量对烟株农艺性状调控起作用的主要表现，但阶段性差异的“氮肥后移”，导致烟株生长后期的氮肥供应不适是否掩盖或弱化种植密度与施氮量对农艺性状的调控作用有待进一步研究。

3.2 种植密度与施氮量对烤烟主要化学成分的调控作用

化学成分是烟叶内在质量的基础，化学成分之间的协调性直接影响烟叶内在质量［26］。大量研究表明，种植密度与氮肥施用量等栽培措施能有效调控烟叶化学成分［1，6，7，20，22，23，25，27，28］。本研究也表明，种植密度与施氮量对烟叶主要化学成分还具有显著交互作用。种植密度与施氮量对总糖与还原糖的交互效应为负效应，且因烟叶部位存在差异，绝对效应值表现为上部叶＞中部叶＞下部叶，表明施氮水平的控制是调控上部烟叶还原糖含量的主要因素；上部烟叶总氮含量随密度的增加而减小、随施氮量的增加而增加，二者存在显著负效应，表明种植密度的控制是调控上部叶总氮含量的主要因素；低种植密度及低施氮量水平下，总氮含量均不受另一因素影响，表明二者对烟叶总氮的调控也具有“剂量效应”。种植密度与施氮量互作对上部烟叶烟碱含量具有显著调控作用，二者的交互作用使下部叶烟碱含量增加，使中、上部烟叶烟碱含量减小，且种植密度是调控中、上部烟叶烟碱含量的主要因素。此外，种植密度与施氮量的交互作用对中、下部叶淀粉含量的影响表现为负效应，对上部叶表为正效应，进一步阐明了二者对烟叶化学成分的调控主要是通过调节碳氮代谢水平来实现。

种植密度与施氮量对烟株生长后期的生长发育、烟叶的主要化学成分具有调控作用，充分利用二者对各指标的调控关系，对于构建合理的烟田群体结构以及优质烟叶生产具有重要的实际意义。因此，在一定的施氮水平下，通过适当增加种植密度、适当扩大烟株的群体数量、适当限制个体的生长发

育水平、进一步协调个体与群体之间的关系，从而可在一定程度上减轻因氮肥用量过多对烟叶品质造成的影响。生产中，建议烟田种植密度在18 000株／hm2以上，既能保证肥料的充分利用，又能在“限制个体”与“促进群体”的辩证关系下保证合理的烟叶产量与品质的改善。

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The Interaction Effect of Density and N App lication Rate on the Main Chem ical Composition and Agronom ic Traits of Flue－cured Tobacco

LIU Jia1，DAILinjian1，WANG Yong2，RANG Zhongwen1*

（1 Agronomy College，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 China National Tobacco Corporation Chongqing Company，Chongqing 400023，China）

Split－plot field experimentwith three planting density（main plot）and three nitrogen levels（split plot）was carried out to study the interaction effects of the two factors on the growth and the contentof themain chemical components of flue－cured tobacco.Results showed that therewere significant interaction effects of planting density and nitrogen application rate on the plant height，total sugar，reducing sugar，total nitrogen，nicotine et.al.The regulation of plant density and nitrogen application to the agronomic traits showed differences in difference stages and“dose effect”.The regulation of plant density and nitrogen application to themain chemical components showed differenceswith leaf position and chemical component index.When the transplanting density at 18 525 plants／hm2and the N application rate at 120 kg／hm2，there was the best effect to promote the growth of flue－cured tobacco and improve the chemical component content of roast tobacco leaf.

flue－cured tobacco；planting density；nitrogen application rate；interaction effect

S572.04

A

1001-5280（2017）02-0152-08

10.16848／j.cnki.issn.1001-5280.2017.02.12

2016 11 14

刘 佳，助理研究员，硕士研究生，Email：liuxiaodan＠126.com。*通信作者：穰中文，讲师，博士，主要从事作物生理生态研究，Email：rzwronger＠126.com。

湖南中烟工业有限责任公司科技项目（YC12146）。