水肥一体化条件下减施氮肥对烤烟生长及生理特性的影响

杜传印 王德权 夏磊 高政绪 王大海 高凯 席元肖 方敏

摘 要：为研究水肥一体化条件下减施氮肥对烤烟生长及生理特性的影响，本试验以基施固态氮肥75 kg/hm2+滴灌为对照（CK），设置基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌（T1）、基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥15 kg/hm2（T2）和基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2（T3）3个减氮处理。结果表明，T3与CK的株高、最大叶面积和干物质积累差异不大，但两者显著高于T1、T2；成熟期CK的叶绿素含量最高，T3次之，T1最低，且各处理间差异显著。在生育后期CK的SOD、POD、CAT和NR活性最高且降低较慢；T1的SOD、POD、CAT和NR活性降低最快、活性最低；T2和T3的4种酶活性随生育期缓慢降低，并在生育后期显著降低，且叶绿素含量下降明显。水肥一体化条件下较传统施氮方式减少20%施氮量，烤烟农艺性状与对照无显著差异，且更有利于叶片干物质积累。

关键词：烤烟；减氮；滴灌施肥；生理特性

中图分类号：S572.06 文章编号：1007-5119（2018）06-0029-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.005

氮肥对于作物的生长发育、生理特性以及产量有重要影响[1-3]，烤烟为氮敏感作物，不科学施氮肥，会导致烟叶品质下降，化学成分不协调等诸多问题[4]。朱佩等[5]研究表明，不同质地土壤对烤烟氮素积累和吸收利用影响较大，砂壤土氮肥利用率高，氮肥施用量应严格把控；马兴华等[6]研究表明，降低施氮量或增加追肥比例，可获得较好的烟叶经济效益，同时避免肥料施用量多而产生其他问题；李文卿等[7]研究表明，高施氮量，导致高烟碱，影响烟叶质量，尤其对上部叶影响显著，因此重视对氮肥的调控，势在必行。滴灌水肥一体化技术是节水控肥的新技术，目前已在设施园艺、棉花及粮食作物上大范围应用，节水控肥效果显著[8-10]。滴灌水肥一体化在烤烟生产中也有一定的应用研究，多集中在灌溉条件下，不同的施肥水平、施肥措施对烟草矿质营养的吸收、分配、及增产作用[11-13]等。而关于烤烟滴灌水肥一体化条件下，减施氮肥对烤烟生长发育、抗氧化酶及硝酸还原酶活性等方面的影响还不明确，本试验采取小区试验，在水肥一体化条件下，研究减施氮肥对烤烟生长发育、叶绿素含量、抗氧化酶及硝酸还原酶活性等指标的影响，以期为水肥一体化条件下制定合理的施肥方案提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 地点与材料

试验于2016—2017年在诸城进行，供试品种选用当地主栽品种NC55。试验地土壤为棕壤土，土壤碱解氮含量为76.2 mg/kg，速效磷15.3 mg/kg，速效钾84.2 mg/kg，土壤肥力属于中等水平。年均降水量641.7 mm。5月8日移栽，行距1.2 m，株距0.5 m。试验供试肥料为硝酸铵钙（含N 15.5%），硫酸钾（含K2O 50%），过磷酸钙（含P2O5 12%）。

1.2 试验设计

以基施固态氮肥75 kg/hm2+滴灌为对照（CK），设置基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌（T1）、基施固態氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥15 kg/hm2（T2）和基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2（T3）3个减氮处理。钾肥、磷肥全部一次性基施，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1∶3。全生育期以滴灌形式按当地生产要求进行灌溉，以水表控制每个处理同等灌水量。

1.3 取样方法

每个小区选取长势均匀的10株烟株挂牌定株

观察，分别在团棵期、旺长期及成熟期测量株高、最大叶面积。

团棵期、旺长期及成熟期取3株长势均匀的烟株，用水冲洗干净后，分根、茎、叶杀青烘干测定干物质量，同时采集烟株的中部叶，放在冰盒中带回实验室，采用95%乙醇提取分光光度计测定法测定叶绿素含量[14]。

中心花开花后第3、7、15、30和45天每个处理选取3株均匀一致烟株，采集中部叶，放在冰盒中带回实验室测定SOD、CAT、POD、NR活性，SOD、POD、NR活性测定参照张宪政方法[15]，CAT活性测定参照杨兰芳等方法[16]。

2 结 果

2.1 水肥一体化条件下减施氮肥对烤烟农艺性状的影响

2.1.1 对烤烟株高的影响 大田生育期内，滴灌施氮条件下，随着滴灌追肥量的增加，烟株株高呈增加趋势（图1）。团棵期，T1株高较低，显著低于其他处理，其他处理间差异不显著，CK和T3株高较高。进入旺长期，处理间株高变化与团棵期相似，T1最低，CK和T3较高。到成熟期，处理间株高差异加大，T3与CK株高显著高于其他两个处理，但CK与T3无显著性差异。

2.1.2 对烤烟最大叶面积的影响 从图2看出，团棵期不同处理的叶面积差异不大；随着生育期推进，不同处理之间差异性增加。旺长期，CK和T3叶面积显著高于T1，但CK和T3之间无显著性差异。成熟期，各处理间差异更明显，T3叶面积最大，CK次之，T1叶面积最小；T3叶面积高于CK，但两者间差异不显著；T1和T2叶面积均小于CK，且T1与CK存在显著性差异。

2.2 水肥一体化条件下减施氮肥对烤烟干物质积累的影响

从表1中看出，团棵期各滴灌施肥处理干物质积累差异不大，与CK也无显著性差异。旺长期，各处理根、茎、叶干物质积累出现了差异性变化，CK根干物质积累最高，T1、T2根干物质积累量较低，且显著低于CK；T3根干物质积累与CK无显著性差异。旺长期T3叶片干物质积累最高，T1最低，两者差异显著。通过比较还可以看出，T3叶片干物质积累大于CK，而根干物质积累小于CK，表明，传统灌溉施肥方式更有利于根系干物质积累，而滴灌追氮更有利于叶片干物质积累。成熟期，CK根干物质积累最高，T3叶片干物质积累最大。同时，通过比较成熟期各烟株干物质积累情况还可以看出，虽然T3较CK减少了20%的施氮量，但其整株干物质仅较CK低2.14%。说明，水肥一体化条件下减施20%氮肥，可以获得较高的干物质积累，与常规灌溉施肥方式差异不大。

2.3 水肥一体化条件下减施氮肥对烤烟叶片叶绿素含量的影响

从表2中看出，在团棵期，T1叶绿素总量最低，T3叶绿素总量最高。旺长期，各处理叶绿素总量的差异与团棵期相似，T3叶绿素总量最高，T1最低，两者存在差异显著。成熟期，CK叶绿素总量最高，T3次之，T1最低，且各处理差异显著。叶绿素a、b的变化趋势与叶绿素总量变化趋势一致。从3个时期叶绿素总量的变化看，施氮量降低，显著影响叶绿素含量变化，且在成熟期减施氮肥各处理的叶绿素含量降低速率都较快，T1、T2、T3叶绿素总量分别降低了48.75%、34.07%和33.03%，而CK处理降低速率较慢，叶绿素总量降低了14.17%。过高的叶绿素含量不利于叶片的正常落黄。

2.4 水肥一体化条件下减施氮肥对烤烟叶片SOD、POD、CAT及NR活性的影响

从图3中看出，各处理叶片SOD活性总体呈先升高再降低趋势，其中T1、T2叶片SOD活性在开花后7 d开始降低，且T1的SOD活性降低速度大于T2；T3在开花后15 d降低，CK则在开花后30 d降低。经比较，开花后45 d，CK叶片SOD活性最高，T1处理叶片SOD活性最低。

各处理叶片POD活性均随生育期的推进呈逐渐降低趋势，其中T1叶片POD活性下降最快，活性最低；CK叶片POD活性降低速度最慢，活性最高。各处理叶片CAT及NR活性变化与叶片POD活性变化趋势一致，且各处理间叶片CAT及NR活性降低程度较POD活性变化更为明显。

3 讨 论

3.1 水肥一体化减施氮肥对烤烟农艺性状及叶绿素含量影响

氮肥是烤烟生长发育的关键因素之一，合理的氮肥施用量对促进烤烟叶片发育，烟株生长，改善光合作用、调节土壤养分等有重要作用[17-18]。有研究表明[19]，增加施氮量可以提高叶绿素含量，光合色素含量、光合速率等都会随氮肥增加而升高[20]；刘卫群等[21]研究得出，烤烟农艺性状及干物质积累受施氮量影响较大，随施氮量的增加而增加。在本试验条件下，基施固态氮肥75 kg/hm2+滴灌形式（CK）施氮量最大，干物质积累最多，叶绿素含量最高；基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌形式（T1）施氮量最低，干物质积累最小，叶绿素含量最低，这与前人研究一致。但本研究还表明，基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2形式（T3）处理与CK处理在农艺性状和干物质积累方面无显著差异。这可能虽然T3较CK处理降低了15 kg/hm2施肥量，但由于在旺长期之前烤烟对氮肥吸收多来源于肥料[22]，而T3降低了基肥投入，同时增加水肥

一体化追肥比例，使肥料中的氮肥分配更有效，提高了肥料利用率，养分吸收利用转化充分，进而表现为T3叶片干物质积累大于CK，根干物质积累小于CK，最终使T3与CK整株干物质差异不大。另外T3叶绿素含量在烤烟成熟期下降速率大于CK，说明T3处理烟田后期的烟叶落黄特征要优于CK处理。

3.2 水肥一体化减施氮肥对烤烟叶片硝酸还原酶活性影响

硝酸还原酶（NR）对作物光合作用和氮代谢有较大影响，其活性与施氮量的多少有关联，施氮量提高，NR活性也会随之提高[23]。韩锦峰等[24]研究表明，NR活性会随着烤烟的成熟而活性降低，且施氮量低时，NR活性会迅速降低，而施氮量高时，NR活性在生育后期则降低缓慢。本研究表明，各处理NR活性呈随生育期递进而降低，减氮施肥处理NR活性降低显著，且T1处理降低最为迅速；CK处理NR活性较高，在生育后期依然保持较高NR活性。表明，CK处理下的烟叶氮代谢在生育后期依然活跃。

3.3 水肥一体化减施氮肥对烤烟叶片活性氧清除系统的影响

植物生育后期，活性氧清除性酶如SOD、CAT、POD等含量下降，清除自由基能力降低，质膜过氧化作用加强，叶片衰老[27]。张生杰等[28]研究表明，生育后期随成熟度增加，SOD等酶活性下降，增加施氮量可以增加SOD活性；也有研究表明，SOD活性在叶片成熟过程中先升高再降低趋势[27]。本研究表明，各处理SOD总体变化趋势呈先升高后降低的趋势，但施氮量不同的各处理变化情况不同，CK施氮量最高，SOD活性最高，且活性缓慢降低，其他减氮施肥处理在开花后15 d，SOD活性均下降明显。CAT和POD的酶活性变化也体现出相似状况。这表明施肥量大的CK处理在开花后其活性氧清除系统仍然较为活跃，活性高，衰老特征不明显，叶片晚熟特征显著。

4 结 论

水肥一体化条件下减施氮肥处理烤烟叶片SOD、POD、CAT和NR活性在生育后期显著降低，叶绿素含量下降明显，有利于烟叶落黄。在实际生产中，采用基施固态氮肥30 kg/hm2+滴灌追施氮肥30 kg/hm2的施肥方式有利于叶片干物质积累。

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