施肥及采收方法对湘烟5号制种效果的影响

肖钦之，滕林娟，张双双，李小慧，秦 凌，

王 贵1，邓 斌1，王锡春1，甘在德1，卢朝军2，崔国贤3*

(1.湖南省烟草公司永州市公司，湖南 永州 425000； 2.永州市农业科学研究所，湖南 永州 425000； 3.湖南农业大学 农学院，湖南 长沙 410000)

优良品种繁育是优质种子生产的主要途径，优良品种及优质种子是实现烤烟高产优质的基础。因此，培育优良品种，保证种子的种性及纯度非常重要[1]。湘烟5号为2015年通过全国烟草品种审定的优质烤烟新品种，大田生育期平均为125 d，抗性强，抗叶斑病，中抗青枯病，耐普通花叶病。湘烟 5号品种烟叶在大田团棵期至旺长期有效生长天数多，植株烟叶个体发育充分，生长稳健，叶片光合作用强。干物质成分积累较多，加之其耐成熟较好，烟叶得以充分成熟采摘烘烤，有效提高了上部烟叶质量，因而湘烟 5号上部叶产值较高[2]。2015年该品种在湖南全省烟区开始大面积推广，种植面积达267 hm2，其中永州烟区推广面积为67 hm2，2019年永州烟区推广面积达400余hm2，全省推广面积达1.62万hm2。

烟草作为重要的经济作物，投入相对较高，并且对肥料反应十分敏感，烤烟制种的产量构成主要取决于单位面积株数、单株产量和千粒重等，质量则受种子水分、发芽势、纯度和净度等因素影响。烤烟制种过程中，单株产量、千粒重和种子发芽率等均受到温度、湿度和烟株营养状况等影响[3]。科学合理的施肥不但可提高烤烟制种产量，也可提高种子质量。氮、磷、钾是烤烟生长发育必须的大量元素，合理的氮、磷、钾肥配比对改善烤烟田间生长发育及保障其产质量均有重要作用。氮磷钾配施比例及施肥方式对烟叶产质量的影响已有较多研究报道[4-5]，但其对烤烟制种产质量的影响鲜见研究报道。为此，针对永州烟区的施肥习惯、植烟土壤现状以及湘烟5号生长特性，研究不同施肥及采收方式对湘烟5号制种效果的影响，以期为湘烟5号制种效率的提高提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在永州市农业科学研究所烟草试验田进行，其排灌良好，肥力中等，土壤基础肥力：pH 6.8，有机质含量16.1 g/kg，氮含量1.13 g/kg，磷含量0.50 g/kg，钾含量15.0 g/kg，碱解氮含量125.0 g/kg，有效磷含量6.1 g/kg，速效钾含量84.0 g/kg；烟株行株距为1.2 m×0.5 m，高垄单行种植。

1.2 材料

湘烟5号原种，由湖南省烟草公司永州市公司烟叶生产技术中心提供。

1.3 方法

1.3.1 试验设计

1) 施氮量及氮磷钾配比。施氮量设3个处理：N1，127.5 kg/hm2；N2，142.5 kg/hm2；N3，157.5 kg/hm2。氮磷钾配比(N∶P2O5∶K2O)设6个处理：P1，1∶1∶2.0；P2，1∶1∶2.5；P3，1∶1∶3.0；P4，1∶0.8∶2.5；P5，1∶1.5∶3.0；P6，1∶1.5∶3.5；各小区共60株，3次重复，随机区组排列。

2) 采收方法。同期开展采收方法试验研究，不同采收方法共设3个处理：T1，常规法，参照文献[6]的方法，当蒴果80%由黄转褐时，将整个果枝砍断脱离烟株，运回捆把晾挂于专用的钢架上15 d左右，然后再晒干脱离；T2，自然挂技法，参照文献[7]的方法，当蒴果80%由黄转褐时，将整个果枝折断，但仍留部分韧皮(杆皮)连挂于主杆上，让蒴果在5 d左右的自然条件下继续成熟，然后收回捆把晾挂于室内专用的钢架上15 d左右，再晒干脱粒；T3，分次采果法，参照文献[8]的方法，当蒴果80%由黄变褐时，采用人工分次摘果，晾摊于室内干净地面上15 d左右，再晒干脱粒。每处理10株，3次重复，行株距1.2 m×0.5 m，高垄单行种植，于团棵期，现蕾期，始花期去杂去劣3次，在盛花期后10 d和20 d各疏花疏果1次。单株留果120个，蒴果80%由黄转褐时按照不同方法采收。

1.3.2 指标测定 除种子发芽率、发芽势、千粒重及产量考察3个施氮时不同氮磷钾配比水平外，其余指标均只考察氮磷钾配比水平(N∶P2O5∶K2O为1∶1∶3.0)。

1) 发芽势和发芽率。于光照培养箱内(25℃)进行。每处理100粒种子，3次重复，光照16 h/d，光强2 000 lx，用消过毒的培养皿内铺两层滤纸作为发芽床，取定量蒸馏水湿润发芽床，在发芽试验过程中不断向发芽床补充水分，水分含量以发芽床表面有明显水色，以无明水为宜[9]。

发芽势=种子处理第7天的种子生根粒数/总粒数×100%

发芽率=种子处理第14天的种子生根粒数/总粒数×100%

2) 单株产量、千粒重、种子饱满度及色泽。于80%蒴果由黄转褐采收种子，选取长势、蒴果数量相对一致的单株，种子脱粒称重，3次重复，计算单株产量；种子千粒重测定为随机选取收获种子称重，3次重复；种子饱满度及色泽评价参照烟草裸种质量要求GB/T 21138-2007“烟草种子质量指标”进行评价。

3) 苗期时间(d)、幼苗农艺性状及生理生化指标。苗期时间：漂浮盘中50%种子出苗，并长出新叶为记载各处理烟苗生长速率的起始时间，记录各处理苗期天数，分别跟踪记载3盘。幼苗农艺性状：4叶一心、7叶一心时各处理漂浮盘中选取长势相近的烟苗10株，测定苗高、茎围、鲜重、根鲜重以及主根长等农艺性状指标。生理生化指标：参照《植物生理生化试验原理和技术》[10]的方法，幼苗叶绿素含量〔mg/g(FW)〕，采用丙酮法测定；丙二醛(MDA)含量(nmol/L)，采用硫代巴比妥酸法测定；超氧化物歧化酶(SOD)〔U/(g·min)〕，经Morchbacher法提取后采用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定；POD〔U/(g·min)〕，采用Kochba法测定；过氧化氢酶(CAT)〔U/(g·min)〕，采用Dhindsa法测定；脯氨酸(Pro)含量(μg/g)，紫外分光光度法测定。

4) 烟叶化学成分。指标包括还原糖、烟碱、总氮、氯和钾含量，其中烟叶还原糖、烟碱、总氮、氯含量采用连续流动法测定，钾含量采用火焰光度法测定。

1.3.3 烟叶等级评价 烟叶烘烤后评价烟叶等级，参照《烟叶分级》中烟叶等级标准评价，统计上等、中等与中上等烟率。

1.4 数据处理

采用SPSS22.0对数据进行统计与分析，采用多因素方差分析和多重比较，置信度95%。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量及氮磷钾配比对湘烟5号生长及种子产质量的影响

2.1.1 苗期时间 从表1可知，不同处理湘烟5号播种至出苗和十字至生根的时间分别为11.7～13.2 d和16.7～18.1 d，均为N1P3>N2P3>N3P3，N1P3显著长于N3P3，N1P3与N2P3和N2P3与N3P3差异不显著；出苗至十字的时间为18.0～21.0 d，依次为N1P3>N2P3>N3P3，N1P3显著长于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3差异不显著；生根至成苗的时间为16.3～17.6 d，依次为N1P3>N2P3=N3P3，N1P3显著长于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3差异不显著；整个苗期时间为51.0～56.7 d，依次为N1P3>N2P3>N3P3，N1P3显著长于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3差异不显著。

表1 不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号的苗期生长历期

2.1.2 烟株农艺性状 从表2可知，不同处理湘烟5号4叶一心和7叶一心的苗高、茎围和根鲜重等农艺性状的变化。苗高：4叶一心和7叶一心分别为10.2～11.5 mm和40.65～53.12 mm，均为N3P3>N2P3>N1P3，N1P3均显著矮于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。茎围：4叶一心和7叶一心分别为10.2～10.9 mm和16.36～21.62 mm，依次为N2P3>N3P3>N1P3和N3P3>N2P3>N1P3，4叶一心各处理间差异均不显著，7叶一心N1P3显著小于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。根鲜重：4叶一心和7叶一心分别为0.20～0.27 mg和1.24～2.01 mg，均为N3P3>N2P3>N1P3，N1P3均显著轻于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。主根长：4叶一心和7叶一心分别为0.85～0.97 cm和1.23～1.65 cm，均为N2P3>N3P3>N1P3，N1P3均显著短于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。

表2 不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号的农艺性状

2.1.3 种子发芽率及发芽势 从图1看出，不同处理湘烟5号种子发芽势和发芽率的变化。

1) 种子发芽率。N1P1～6为94.2%～96.2%，依次为N1P5>N1P6>N1P4>N1P3>N1P1>N1P2，N1P5和N1P6显著高于N1P1～4(P<0.05)，N1P3和N1P4显著高于N1P1和N1P2(P<0.05)；N2P1～6为97.7%～99.9%，依次为N2P3=N2P5>N2P6>N2P4>N2P2>N2P1，N2P3～6显著高于N2P1和N2P2(P<0.05)，N2P2显著高于N2P1(P<0.05)；N3P1～6为97.8%～99.6%，依次为N3P3=N3P5>N3

P4=N3P6>N3P2>N3P1，N3P3～6显著高于N3P1和N3P2(P<0.05)，N3P2显著高于N3P1(P<0.05)。3个施氮量不同氮磷钾配比，N2P1～6与N3P1～6相近，二者显著高于N1P1～6(P<0.05)。

2) 种子发芽势。N1P1～6为90.6%～92.8%，依次为N1P5>N1P3>N1P4=N1P6>N1P2>N1P1，N1P5显著高于其余处理(P<0.05)，N1P1显著低于其余处理(P<0.05)，N1P2～4和N1P6间差异不显著；N2P1～6为95.1%～96.7%，依次为N2P5>N2P6>N2P3>N2P2>N2P4>N2P1，N2P5、N2P6和N2P3显著高于N2P2、N2P4和N2P1(P<0.05)，N2P5、N2P6、N2P3间和N2P2、N2P4和N2P1间差异不显著。N3P1～6为94.2%～97.0%，依次为N3P5>N3P6>N3P3>N3P2>N3P4>N3P1，N3P5、N3P6和N3P3显著高于其余处理(P<0.05)，N3P1显著低于其余处理(P<0.05)，N3P2与N3P4间差异不显著。3个施氮量不同氮磷钾配比，N2P1～6与N3P1～6相近，二者显著高于N1P1～6(P<0.05)。

2.1.4 千粒重及产量 从图2看出，不同处理湘烟5号种子千粒重和产量的变化。千粒重：N1P1～6为0.084～0.092 g，依次为N1P5>N1P3=N1P6>N1P1=N1P4>N1P2；N2P1～6为0.092～0.108 g，依次为N2P3>N2P2>N2P5>N2P4>N2P6>N2P1；N3P1～6为0.094～0.105 g，依次为N3P3>N3P4=N3P5>N3P2>N3P6>N3P1；3个施氮量不同氮磷钾配比，N2P1～6与N3P1～6相近，二者显著高于N1P1～6(P<0.05)。产量：N1P1～6为5.1～5.9 kg/667m2，依次为N1P4>N1P5=N1P6>N1P3>N1P2>N1P1；N2P1～6为5.3～7.1 kg/667m2，依次为N2P3>N2P4=N2P6>N2P5>N2P2>N2P1；N3P1～6为6.4～6.9 kg/667m2，依次为N3P3=N3P5>N3P2=N3P4=N3P6>N3P1；3个施氮量不同氮磷钾配比，N2P1～6与N3P1～6相近，二者显著高于N1P1～6(P<0.05)。

2.2 不同施氮量与氮磷钾配比对湘烟5号幼苗生理生化指标及烟叶化学成分含量的影响

2.2.1 生理生化指标 从表3可知，不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号烟叶叶绿素、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的变化。1) 叶绿素。4叶一心和7叶一心分别为0.22～0.27 mg/g和0.45～0.55 mg/g，均为N3P3>N2P3>N1P3，N1P3显著低于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。2) MDA。4叶一心和7叶一心分别为1.31～1.42 nmol/L和1.49～1.73 nmol/L，均为N1P3>N2P3>N3P3，N1P3显著高于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。3) Pro。4叶一心和7叶一心分别为25.65～27.19μg/g和30.03～31.41 μg/g，均为N3P3>N2P3>N1P3，N1P3显著低于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。4) SOD。4叶一心和7叶一心分别为24.79～28.15 U和32.23～38.52 U，均为N3P3>N2P3>N1P3，N1P3显著低于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。5) POD。4叶一心和7叶一心分别为1.65～1.94 U和2.27～3.17 U，分别为N2P3>N3P3>N1P3和N3P3>N2P3>N1P3，N1P3显著低于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。6) CAT。4叶一心和7叶一心分别为20.31～23.57 U和24.69～28.19 U，均为N2P3>N3P3>N1P3，N1P3显著低于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。

表3 不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号幼苗的生理生化指标

2.2.2 化学成分含量 从表4可知，不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号烟叶还原糖、烟碱和总氮等化学成分含量的变化。还原糖：不同处理为23.46%～26.44%，N3P3显著高于N1P3，N1P3与N2P3间和N2P3与N3P3间差异不显著。烟碱：不同处理为2.14%～2.25%，N3P3显著高于N1P3和N2P3，N1P3与N2P3间差异不显著。总氮：不同处理为1.48%～1.60%，N3P3显著高于N1P3，N1P3与N2P3间和N2P3与N3P3间差异不显著。氯：不同处理为0.26%～0.36%，N1P3显著高于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。钾：不同处理为2.17%～2.79%，N3P3显著低于N1P3和N2P3，N1P3与N2P3间差异不显著。

表4 不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号烟叶化学成分的含量

2.3 不同施氮量与氮磷钾配比对种子色泽、饱满度及烟叶等级的影响

2.3.1 种子色泽与均匀饱满度 从表5可知，N1P3的种子为深褐色、油亮和光泽中等；均匀饱满度为籽粒较均匀，饱满。N2P3和 N3P3种子均为深褐色，油亮，光泽强；籽粒均匀，饱满。从经济适用性考虑，施肥方式以N2P3为宜。

表5 不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号种子的色泽与均匀饱满度

2.3.2 烟叶等级 从表6可知，不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号烟叶上等烟率、中等烟率和中上等烟率的变化。上等烟率：N3P3最高，为63.22%；N1P3最低，为38.46%；N1P3显著低于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。中等烟率：N1P3最高，为43.43%；N3P3最低，为30.13%；N1P3显著高于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。中上等烟率：N3P3最高，为93.35%；N1P3最低，为81.89%；N1P3显著低于N2P3和N3P3，N2P3与N3P3间差异不显著。

表6 不同施氮量与氮磷钾配比湘烟5号烟叶的等级

2.4 不同采收方式对种子产质量的影响

2.4.1 种子产量、发芽势与发芽率 从表7可知，不同采收方法湘烟5号种子产量、发芽势和发芽率的变化。千粒重和产量：均以T2最重，分别为0.1004 g和6.79 kg/667m2；T3最轻，为0.095 7 g和6.68 kg/667m2；各处理间差异均不显著。表明，采收方法与种子产量的关系不密切。发芽势和发芽率：均以T3最高，分别为98.3%和99.7%；T1最低，分别为95.7%和98.0%；T1显著低于T2和T3，T2与T3间差异不显著。

表7 不同采收方法湘烟5号种子的千粒重及产量

2.4.2 种子的色泽与均匀饱满度 从表8可知，T1种子为褐色、光泽和油光一般，籽粒较小，均匀度差；T2和T3种子均为深褐色，光泽强，油光好，籽粒均匀，饱满。分次采果法尽管能准确地在蒴果成熟时采收，但劳动强度大，费工费时，与常规法和自然挂枝法比较，推广难度较大，况且需要很大的室内场地晾摊，若遇阴雨天，蒴果易霉烂。因此，采收方法以自然挂枝法最佳。

表8 不同采收方法湘烟5号种子的色泽与饱满度

3 小结与讨论

在烤烟种子生产中，普遍存在产量较低、种子质量参差不齐等问题，在诸多影响因子中，烟株的营养生长状况对制种的产质量影响较大。大量研究表明，N、P、K肥是影响作物种子生产的重要原因，对种子产量影响极大。若施肥不当，植株则不易坐果，籽粒不饱满，导致制种产量和质量低[11-12]。合理的施肥管理可提高烤烟种子的活力及产质量。

研究结果表明，施氮量与氮磷钾配比对湘烟5号种子的千粒重、产量、发芽势和发芽率的影响存在协同作用，142.5 kg/hm2与氮磷钾配比为1∶1∶3.0(N2P3)和157.5 kg/hm2与氮磷钾配比为1∶1∶3.0(N3P3)种子的千粒重和产量相对较高，千粒重分别为0.108 g和0.105 g，产量分别为7.1 kg/667m2和6.9 kg/667m2，二者间种子产量无显著差异，但均显著高于其余处理(P<0.05)。随着N、P、K用量增施，烤烟种子产量、发芽势、发芽率并未随之提高，可能是因为高氮、高磷、高钾造成烟株氮素利用效率和氮素收获指数下降有关。种子萌发、出苗、幼苗农艺性状、幼苗生理生化特性及烟叶化学成分与烟叶等级，N2P3和N3P3的效果较好，N2P3和N3P3种子苗期均比127.5 kg/hm2与氮磷钾配比为1∶1∶3.0(N1P3)显著缩短2～3 d。N2P3和N3P3幼苗4叶一心和7叶一心的苗高、茎围、根鲜重和主根长更优。可见，施氮量的高低影响烟株根系的发育和烟苗的生长。N2P3和N3P3烟叶的叶绿素含量及SOD、POD、CAT活性均显著高于N1P3，且N2P3和N3P3的Pro含量相对较高,分别为30.26 μg/g和31.41 μg/g，而MDA含量相对较低，分别为1.51 nmol/L和1.49 nmol/L。可见，不同施氮量对叶绿素含量、保护酶活性都有显著的影响，随着施氮量的增加，叶绿素含量及保护酶活性提高，烟株的抗性也随之增强。烟叶化学成分与烟叶等级评价显示, N2P3烟叶的还原糖、烟碱、淀粉、总氮、氯和钾含量最协调,烟碱含量最低，钾含量最高，中上等烟率高,各指标均优于N1P3。 N3P3尽管中上等烟率最高，但与N2P3并无显著差异，并且施氮量增加，烟叶烟碱含量更高、钾含量较低，影响烟叶的燃烧性和香气味。可见，中低氮处理下烟株氮代谢为主转化为碳代谢为主，从而使碳氮代谢更为协调，靠后烟叶各化学成分含量更为适宜，感官质量更好[13]。总体看，施氮量142.5 kg/hm2与N∶P2O5∶K2O配比为1.0∶1.0∶3.0(N2P3)为最适宜组合，该组合施肥模式下的种子产质量最优，且种子萌发出苗时间更快，苗期缩短，烟苗抗性更强，烟叶化学成分更协调，品质更优，中上等烟率达92.31%。

不同采收方法试验结果显示，自然挂枝法优势较好,千粒重、单株产量和产量最高，分别为0.100 4 g和6.79 kg/667m2；其次是常规法和分次采果法，采收方法与种子产量关系不密切，3种不同的采收方法，在产量上差异很小，处理间差异不显著；自然挂枝法采收种子的发芽势、发芽率显著高于常规法，但与分次采果法差别不大，均较高。同时，3种采收方法烤烟种子的色泽与均匀饱满度以常规法较差，籽粒较小，均匀度差；自然挂枝法和分次采果法种子均呈深褐色，有油光、籽粒均匀，饱满，烤烟种子色泽与饱满度基本一致。可能是因为自然挂枝法果枝折断后仍挂在主杆上,由韧皮部继续提供种子后熟期间所需的养分所致[14]。因此，产量、千粒重、发芽势和发芽率较高。分次采果法尽管能准确的在蒴果成熟时采收，但劳动强度大，费工费时，推广难度较大，况且需要很大的室内场地晾摊，若遇阴雨天，蒴果易霉烂。可见，自然挂枝法用于烤烟制种优势最强，同时还能保证烤烟品种原有特征特性，对于湘烟5号的提纯复壮以及种质资源保存都有着很大的意义。

烤烟良种繁育过程受到诸多因子的影响，不同的气候条件、土壤环境条件、烟株营养状况、人工操作等都将影响制种产量的高低。在人为可控的相关因素中，如何合理安排施肥措施，使肥料配比达到合理化，采取何种最有利的采收方式等提高千粒重和产量，都将对烤烟制种产量和质量的提高起到积极作用。