施氮量与株距互作对烤烟生长及产质量的影响

张海伟，何宽信，刘润生，苑举民，王玉胜，王念磊，焦绍赫，张 嵚

(1.江西省烟草科学研究所,江西 南昌 330025；2.江西省赣州市烟草公司瑞金分公司,江西 瑞金 342500；3.广东中烟工业有限责任公司,广东 广州 510385；4.江西农业大学 江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室,江西 南昌 330045)

施氮量和种植密度是烤烟诸多栽培因子中影响产质量的重要因素[1-2]。研究表明，适量的氮肥能使烟叶内的碳氮代谢达到平衡和协调[3]，改善烟叶的香气和吃味等感官质量。种植密度对烟株养分吸收量和烤烟群体的光合效能起关键作用[4]，对单株烟叶的养分积累和中下部烟叶的光合效率起到重要调节作用。植烟密度和施氮量对烤烟的化学成分、光合特性、产量及产值等均有显著影响[5-7]。通过优化施氮量与种植密度，可以有效解决烟株营养平衡和群体发育的矛盾，实现适产优质的目标[8-9]。近年来，国内一些卷烟工业企业提出培育“中棵烟”的要求，其目的是通过优化肥料供应和植烟密度，构建合理的烟株株型，实现田间群体和个体发育的协调。

与国内其他浓香型烟叶产区相比，江西烟区具有前期多雨寡照、后期高温的气候特点，特殊的生态条件造成下部烟叶光合积累少、身份薄、香气量不足等问题，而上部叶则存在组织结构紧密、成熟度不够等问题，主要原因就是各部位烟叶养分供应不协调、叶片发育不合理，导致碳氮代谢不平衡和香气物质不足。目前国内对植烟密度和施肥互作的影响大多侧重于对烤后烟叶品质的影响，而对烟叶生长发育过程中的含氮化合物及香气前体物质动态变化的研究相对较少，且由于不同产区土壤和气候条件的差异，有关施氮量和种植密度的研究结论并不具有普遍适用性。本试验旨在通过研究施氮量和株距互作对江西生态条件下烤烟不同生育阶段烟叶生长、物质转化及烤后烟叶质量的影响，分析不同措施下烤烟群体结构和物质代谢的变化特点，探索江西烟区适宜的施氮量和株距组合模式，为建立优质烤烟栽培技术体系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试条件

试验在江西瑞金烟叶科技示范园进行。供试烤烟品种为云烟87。试验田前茬为水稻，土壤肥力中等、均匀，土壤质地为砂质，基本理化性质为pH 5.6，有机质20.3 g/kg，碱解氮94.3 mg/kg，速效磷21.2 mg/kg，速效钾95.7 mg/kg，氯离子0.15 mg/kg，阳离子交换量21.3 cmol/kg。

1.2 试验设计

试验采用施氮量和株距的双因素随机区组设计(表1)，施氮量设127.5 kg/hm2和142.5 kg/hm22个水平，株距设0.45,0.50,0.55 m 3个水平。组合后共6个处理，每个处理3次重复，小区面积约50 m2。

表1 试验设计

1.3 试验方法

各处理菜籽饼有机肥用量均为750 kg/hm2，氮肥来源为硝酸钾和烟草专用复合肥(N-P2O5-K2O = 10-8-20)，磷肥主要是钙镁磷肥(P2O512%)，钾肥主要是硝酸钾、复合肥和硫酸钾(3种钾肥的K2O 含量分别为44.5%、20%和50%)，所有处理施磷量(P2O5)均为127.5 kg/hm2，施钾量(K2O)均为382.5 kg/hm2，氮肥基追肥比例为50%∶50%，硝酸钾和硫酸钾不做基肥施用。施肥均匀一致，施用时称量到小区。所有基肥均于移栽前15 d在烟垄中线开沟条施，沟深约20 cm。2015年3月8日进行膜上移栽。追肥中的烟草专用肥于移栽后20 d穴施于烟株根系两侧，硝酸钾、硫酸钾在移栽后7,14,21,28 d分4次兑水混匀浇施(每次用量逐渐增大)。烟苗7叶1心时进行膜上移栽，以小区为单位30%～50%烟株中心花开放时一次性平顶，打顶时打除长度短于15 cm的所有叶片。同项技术操作在同一天内完成，其它管理措施按照江西省优质烟生产技术规范执行。

1.4 测定项目

各处理分别于烤烟移栽后65 d(现蕾期)、75 d(初烤期)和95 d(中部叶成熟期)取自下向上第10叶位(中部叶)，于移栽后75，95，110 d(上部叶成熟期)取第16叶位(上部叶)用于计算叶面积，杀青烘干后测定叶片质体色素和含氮化合物(烟碱和蛋白质)含量。以小区为单位单独采收烘烤、分级计产，统计经济性状。各处理取C3F和B2F等级烟叶1 kg，分析内在化学成分，并进行感官质量评吸。

1.5 测定方法

叶面积计算方法为叶长×叶宽×0.634 5[8]。采取连续流动分析仪测定烟叶中总氮、烟碱、还原糖、总糖、钾、淀粉含量[10]，质体色素测定参照邹琦的方法进行[11]，烟叶蛋白质含量采用间接法测定[12]。感官质量评价由广东中烟技术中心专业技术人员参照《YC/T138—1998烟草及烟草制品感官评吸方法》[13]进行。统计分数时，劲头和浓度得分只反映烟叶的风格，不计入总分计算。评吸总分由香气质、香气量、杂气、刺激性和余味5项指标得分乘以各自权重，然后求和得出。香气质、香气量、杂气、刺激性和余味的权重分别为20%、35%、20%、10%和15%。

1.6 统计方法

采用SPASS19.0对试验数据进行处理和统计分析，多重比较采用Duncan法，英文小写字母a、b、c等表示5%差异显著性水平P≤0.05。采用Excel制作图表。

2 结果与分析

2.1 施氮量与株距对烟叶叶面积的影响

由图1可知，成熟期施氮量对第16叶位叶面积的影响较第10叶位更大。施氮量相同时，随株距增大，第10叶位和第16叶位叶面积均呈增大趋势。株距相同时，施氮量越高叶面积越大。与移栽后75 d相比，移栽后95 d时各处理第10叶位的叶面积变化较小。由表2可知，移栽后65～110 d期间，施氮量、株距及其两者互作对第10叶位叶面积的影响均不显著，施氮量对第16叶位叶面积影响显著，而株距及其与施氮量互作对第16叶位叶面积影响均不显著。

表2 不同处理烤烟叶面积的方差分析

*表示在0.05水平上方差显著

* showed significant variance at the 0.05 level

2.2 施氮量与株距对烟叶干质量的影响

由图2可知，第10叶位干质量随烤烟移栽时间延长略有增加，第16叶位干质量不断增大。相同施氮量条件下，第10叶位和第16叶位干质量均随株距增大有增加趋势，但第10叶位采收前单叶质量差异变小。相同株距时，施氮量越大，第10叶位和第16叶位的干质量越大。

图1 施氮量与株距对烤烟叶面积的影响Fig.1 Leaf area under different treatments

图2 施氮量与株距对烤烟不同叶位烟叶干质量的影响Fig.2 Effects of nitrogen application rate and planting spacing on dry weight

2.3 施氮量与株距对烟叶质体色素含量的影响

由表3可知，随株距和施氮量增加，移栽后65 d时(现蕾期)第10叶位的叶绿素a、叶绿素b、β-胡萝卜素及其总量均呈增加趋势。移栽后95 d时(采收前)第10叶位的叶绿素a、叶黄素、叶绿素b、β-胡萝卜素及其总量均呈增加趋势。施氮量为127.5 kg/hm2时，叶绿素a、叶黄素、叶绿素b、β-胡萝卜素及其总量的降解率随株距增大而降低。施氮量为142.5 kg/hm2时，叶绿素a、叶黄素、叶绿素b、β-胡萝卜素及其总量的降解率随株距增大而升高。由表4可知，随株距和施氮量增加，移栽后75 d和110 d时第16叶位的叶绿素a、叶黄素、叶绿素b、β-胡萝卜素及其总量的变化趋势与第10叶位基本一致。

表3 不同处理对移栽后不同时间第10叶位烟叶质体色素含量

降解率=移栽后95 d与65 d的烟叶质体色素含量差/移栽后65 d质体色素含量×100%

Degradation rate=Difference between the content of plastid pigment in 95 d and 65d after transplanting/Content of plastid pigment in 65 d after transplanting×100%

表4 施氮量与株距对移栽后不同时间第16叶位烟叶质体色素含量的影响

降解率=移栽后110 d与75 d的烟叶质体色素含量差/移栽后75 d质体色素含量×100%

Degradation rate=Difference between the content of plastid pigment in 110 d and 75 d after transplanting/Content of plastid pigment in 75 d after transplanting×100%

2.4 施氮量与株距对烟叶含氮化合物的影响

不同部位烟叶烟碱含量随生育进程呈增加趋势。烟碱含量随株距和施氮量增加而增大。蛋白质含量随生育进程呈减小趋势。随着打顶后时间延长，施氮量和株距对蛋白质的影响变大，施氮量越大，蛋白质含量越高，株距越大，蛋白质含量也呈增加趋势(图3)。

图3 不同处理对烤烟不同叶位烟叶含氮化合物的影响Fig.3 Effects of different treatments on content of nitrogen-containing compound

2.5 施氮量与株距对烤后烟叶经济性状的影响

相同施氮量水平下株距对烤烟产量无显著影响，但对产值影响显著。施氮量越高，烤后烟叶产量越高，均价、上中等烟比例和上中等烟比例越低。N127.5-0.50处理均价和上中等烟比例最高，N142.5-0.50处理产值、均价、上等烟比例和上中等烟比例均为最低。综合来看，N127.5-0.50、N127.5-0.55、N142.5-0.45处理产值相对较高。施氮量对产量、均价和上等烟比例的影响显著，株距对产值的影响显著。施氮量和株距互作对烟叶经济性状的影响均不显著(表5)。

表5 施氮量与株距对烤后烟叶经济性状的影响

*表示在0.05水平上差异显著

2.6 施氮量与株距对烤后烟叶化学成分的影响

由表6可知，随施氮量增加，C3F和B2F烟叶的烟碱、总氮含量整体呈增大趋势。各处理总糖、还原糖和淀粉含量规律不明显。随株距增大，C3F烟叶和B2F烟叶的总糖、还原糖和糖碱比呈减小趋势，烟碱和总氮含量呈增大趋势。综合来看，N127.5-0.55、N142.5-0.45和N142.5-0.50处理的C3F烟叶化学成分较协调，N127.5-0.45、N127.5-0.55和N142.5-0.45处理的B2F烟叶化学成分较协调。

表6 施氮量与株距对烤后烟叶化学成分的影响

2.7 施氮量与株距对烤后烟叶评吸质量的影响

由表7可知，施氮量为127.5 kg/hm2时，C3F等级烟叶香气质、香气量、余味及评吸总分随株距增大而升高。施氮量为142.5 kg/hm2时，香气量得分随株距增大而升高，杂气、刺激性、余味和评吸总分有减小趋势。施氮量为142.5 kg/hm2时烟叶的劲头和烟气浓度普遍高于施氮量为127.5 kg/hm2处理。N127.5-0.55和N142.5-0.45处理C3F等级烟叶评吸质量最佳。

表7 施氮量与株距对烤后烟叶(C3F)评吸质量的影响

3 讨论与结论

田间群体结构直接影响烟株养分吸收利用和光合效能[14]，合理的施氮量和种植密度组合对促进烟叶物质积累和生长发育具有重要作用。本研究表明，当施氮量和株距中任一指标固定时，随另一指标增大，第10叶位和第16叶位叶面积和干质量均呈增大趋势。表明在一定范围内，施氮量越多、种植密度越小，单株养分吸收量和物质积累越多，导致叶片身份变厚，叶片干质量变大。这与王瑞[15]、汪耀富等[16]的研究结果是一致的。研究还发现，施氮量对中部和上部烟叶面积的影响显著，而株距及两者互作对叶面积的影响不显著，表明施氮量对叶片发育的影响更大。优质烟叶要求物理指标、化学成分和评吸质量之间有较好的协调性，而身份过厚往往伴随着烟碱含量高，杂气多、刺激性大等缺点。因此，根据烟区生态条件和工业企业对烟叶质量的需求，确定合理的施氮量和株距，是提高烟叶生产水平的重要保障。

烟叶中含碳化合物和含氮化合物的积累和分配是烟株碳氮代谢状况的体现。本研究表明，中部叶和上部叶采收前烟碱和蛋白质含量均随株距和施氮量增加而增大，这与张建等[17]、卢素萍等[18]的研究结果基本一致，表明提高施氮量和株距能够促进烟株氮代谢。质体色素作为烟叶中很多香气物质前体物，其合成和降解量是影响烟叶香气量的重要因素。本试验中，中部和上部烟叶的叶绿素a、叶黄素、叶绿素b、β-胡萝卜素及其总量均随施氮量和株距增大呈增加趋势，表明增大施氮量和株距，促进了烟叶内质体色素合成，这与王新发等[19]的研究结果一致。研究还发现，不同施氮量和株距组合下，中部和上部烟叶中质体色素的降解规律有较大差异。施氮量中等(127.5 kg/hm2)时，质体色素降解率随株距增大而减小，施氮量较高(142.5 kg/hm2)时，质体色素降解率随株距增大而增大。这可能与不同施氮量和株距组合造成烟株体内碳氮代谢差异有关[20]。只有施氮量与株距组合达到最优、烟株碳氮代谢协调时，才能促进烟叶质体色素的大量合成和有效降解，形成较多的香气物质[21-22]，保证烤后烟叶较高的香气量。

夏玉珍等[23]认为，种植密度和施肥量显著影响烟叶质量与产量，其中种植密度对产量影响较大，施肥量对化学成分影响较大。邓小华等[24]认为，种植密度对烤烟上等烟比例和均价具有显著的影响效应，种植密度、施氮量、种植密度和施氮量互作对烤烟产量、产值具有显著的影响效应。本试验中，施氮量显著影响烟叶产量、均价、上等烟比例，株距显著影响产值，但两者互作对经济性状影响均不显著。这与上述文献结果略有差异，可能与试验设置的施氮量水平有关。施氮量虽然是决定烟叶产量、均价和上等烟比例的主要因素，但对三者的影响效应是不同的，施氮量过高能提高产量，但上等烟比例和均价降低。

不同烟区针对施氮量和种植密度的研究表明，不同的施氮量应对应不同的株距，才能协调烟叶中的物质代谢，提升烟叶质量[25-27]。江西地处东南烟区，烟季气候多雨寡照，肥料易流失的观念导致烟农习惯多施氮肥。但从对照N142.5-0.50处理中部烟叶评吸质量看，刺激性和劲头偏大，一定程度上影响了口感，表明单株烤烟需要的氮素仍然偏多。而N127.5-0.55和N142.5-0.45 2个处理的烟叶香气质和余味相对较好，表明适当降低施氮量或增加植烟密度对提升烟叶整体评吸质量起到了较好的作用。

中部叶和上部叶面积、干质量、质体色素及含氮化合物含量随株距和施氮量增大而增大。施氮量显著影响烟叶产量、均价、上等烟比例，株距显著影响产值。施氮量与株距互作对叶面积和经济性状影响均不显著。施氮量127.5 kg/hm2、株距0.55 m和施氮量142.5 kg/hm2、株距0.45 m 2种种植模式下，烤后烟叶的产值、评吸质量较好，内在化学成分较协调，推荐在赣南烟区进行推广。