根际氮浓度对烤烟农艺性状及烟叶氯吸收积累的影响

杨楷，喻奇伟，陈雪，艾金金，黄莺※

（1.贵州大学，贵州贵阳550025；2.贵州省烟草品质研究重点实验室，贵州贵阳550025；3.毕节烟草公司，贵州毕节551700）

氯是烤烟生长发育的必需营养元素之一，在植物的碳循环中起重要作用，它可促进叶绿素[1]和烟碱[2]等物质的合成，有“生命元素”之称，其含量过多或过少都不利于烤烟品质的形成。一般认为，烟叶氯含量0.3%~0.8%，钾∶氯＞4∶1较为适宜[3]。包勤等[4]调查显示，2002~2013年我国烤烟中部烟叶平均氯含量为0.28%，水平较低。烤烟氯含量的高低与烟株对氯离子的吸收速率有关，烟株对氯的吸收机制除了受品种、介质中氯浓度和自身氯养分状况的制约外，还会受到介质中离子间互作的影响[5-6]。孙泽东等[7]研究发现，NH4+-N能促进烤烟对氯离子的吸收，NO3-N则表现为竞争抑制作用，据此推测，农田中过量施用无机氮肥或无机氮积累过量会对烟叶氯含量有一定影响[7-8]。但也有学者认为2种形态的氮均有助于烟叶氯的积累[9]，烟叶氯含量的高低不仅受氮形态的制约，还受氮浓度的调控。为了探讨施氮量对氯吸收和积累的影响，明确最有利于烤烟氯积累的根际氮离子浓度，本研究通过设置不同根际氮浓度水平来研究烤烟对氯离子吸收和积累的影响，以期通过控制氮施用量来调控烟叶氯含量提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与供试材料

试验于2007年在安顺平坝“贵州大学―安顺”烟草研究基地温室大棚中进行，该基地位于106°23'E、26°25'N，海拔1 233.02 m，年平均日照时数为1 241 h，年平均日照百分率30%左右；试验过程中棚内温度保持在10~20℃，湿度维持在20%~30%。供试烤烟品种为K326。

1.2 试验设计

根际氮浓度按照6个处理3次重复设置。6个处理分别为0 mmol/L（T1）、2 mmol/L（T2）、4 mmol/L（T3）、6 mmol/L（T4）、8 mmol/L（T5）、12 mmol/L（T6），其中，氮处理液以NH4+、NO3-形式提供，铵硝比（以N计）为1∶1。水培试验培养液在霍格兰氏培养液的基础上加以改进[10]，主要对培养液中的N元素进行单一变量控制处理，培养液用去离子水配制，所用试剂均为分析纯。配方见表1。

选取苗期生长正常、长势一致的烟草植株移到营养液中培养。每个盆钵移植1株烤烟，添加营养液5 L，保持培养液浸泡至根系2/3处，营养液每7天更换一次。营养液中通过补充H2O2为其补氧，苗期每4天添加一次，其他生育期每2天添加一次，每次每盆添加2mL。

表1不同处理培养液的配制方法Table 1 Preparation methods of different treatment culture solutions （mL）

1.3 分析测定方法

根据YC.T 142-1998烟草农艺性状调查方法，分别测量并记录移栽后伸根期、团棵期、旺长中期、现蕾期、成熟期的株高、茎围及最大叶面积。现蕾期烟叶中氮、氯含量和积累量均接近或达到高峰，因此，在现蕾期打顶抹叉后，分别对各处理组进行取样，用于测定烟叶中氯和氮含量。烟叶氯离子含量测定采用银量法[11]，全氮含量测定采用凯氏定氮法[12]。

1.4 数据处理

采用WPS Excel 2019进行试验数据整理，利用DPS V 7.05统计软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 根际氮浓度对烤烟各生育时期农艺性状的影响

通过对不同氮处理组烤烟在各生育期农艺性状的分析（表2）可知，不同氮浓度对各生育期烤烟主要农艺性状的影响差异较大。从株高来看，伸根期的株高随着氮浓度的增加而增加，团棵期和现蕾期则随氮浓度的增加呈先增加后降低，旺长期T1处理最低，T4处理显著高于其他处理。在烟株茎围方面，伸根期烟株茎围也有随着氮浓度的增加而增加的变化趋势，且供氮后的处理茎围增加了1.08~4.13 mm；团棵期T1显著低于其他处理，旺长期则随氮浓度的增加呈先增加后降低，且在T3处理达到最大值，为15.51 mm；现蕾期T4处理达到最大值，为17.89 mm，显著高于T1。就烤烟烟叶最大叶面积而言，伸根期的烟叶最大叶面积在各氮浓度处理间未表现出较为一致性的变化规律，其中，T1最低，为54.00 cm2，T6最高，为158.03 cm2，T4、T5间差异不显著，其余各处理间均达到显著性差异，其他生育时期均随着氮浓度的增加呈先增加后降低，T4处理在团棵期、旺长期和现蕾期均达到最大值，分别为320.88、544.64和614.34 cm2，且显著高于其他处理。

表2不同生育时期不同氮素处理对烤烟农艺性状的影响Table 2 Effects of different nitrogen treatments on agronomic traits of flue-cured tobacco at different growth stages

2.2 根际氮浓度对烟叶氯含量的影响

由图1可知，在烤烟现蕾期，根际氮浓度在0~6 mol/L，不同部位烟叶氯含量表现为下部叶＞中部叶＞上部叶；根际氮浓度＞6 mol/L时，则表现为中部叶＞下部叶＞上部叶。下、中、上部烟叶氯含量均随根际氮浓度的增加呈先增加后降低的变化趋势。下部烟叶，在T2处理下氯含量最大，为9.01 g/kg，T2、T3处理显著高于其他处理（P＜0.05），T6处理显著低于T1、T2、T3和T4（P＜0.05）；中部烟叶，T5处理下氯含量最高，T2、T3、T4、T5和T6间无显著差异，T1处理显著低于T5处理（P＜0.05）；上部烟叶，氯含量在T4处理时达到最大值（4.70 g/kg），且T3、T4和T5处理显著高于其他处理（P＜0.05）。在低氮浓度下，氮对氯的吸收起促进作用，而在高氮条件下则表现为抑制作用，试验条件下根际氮素离子浓度为2~4 mmol/L最有利于下部烟叶含氯量提高，2~12 mmol/L对中部烟叶含氯量影响相同，4~8 mmol/L是最有利于上部烟叶氯含量提高的介质浓度。说明6~8 mmol/L是最有利于提高烤烟中上部烟叶氯含量的最佳施氮量。

图1烤烟现蕾期不同氮素水平对各部位烟叶氯含量的影响Fig.1 Effects of different nitrogen levels on Cl content in flue-cured tobacco leaves at budding stage

2.3 根际氮浓度对烟叶氯累积量的影响

由图2可知，烤烟现蕾期各部位烟叶氯的累积量与施氮量表现为先增加后降低的关系，其上、下部烟叶氯累积量均在T4处理时达到最大值，分别为166.08和470.32 mg/kg，而中部叶在T5处理时达到最大值，为467.53 mg/kg。在上部烟叶中，除T1与T6处理间差异不显著外，T1与其余各处理间均达到显著性差异（P＜0.05）；下部烟叶各处理间均达到显著性差异（P＜0.05）；中部叶除T3、T4处理外，其余各处理间均达到显著差异（P＜0.05）。

图2烤烟现蕾期不同氮素水平对各部位烟叶氯累积量的影响Fig.2 Effects of different nitrogen levels on Cl accumulation in flue-cured tobacco leaves at budding stage

2.4 烟叶氮含量与氯含量的关系

相关分析表明，中、上部烟叶氮含量与烟叶含氯量呈正相关关系，相关系数分别达0.35和0.72，但相关性均未达到显著水平；而下部烟叶则表现为显著负相关（P＜0.05），相关系数为﹣0.81。说明增加烤烟根际氮离子浓度对提高中、上部烟叶氯含量有一定的促进作用，尤其对中部烟叶氯含量的提高贡献较大，但对下部烟叶氯含量则起到抑制作用，且对下部叶的影响较中、上部叶明显。

3 讨论与结论

烟叶的燃烧性、色度、有机酸类物质、油分含量和香气的高低等质量因子是评判烟叶质量的重要指标，其含量高低与烤烟根系对氯离子的吸收速率有关。由于氯元素在烟株体内的移动性和再利用能力强，本研究发现，烤烟在现蕾期烟叶中氯的含量及分布表现为下部叶＞中部叶＞上部叶，刘爱华等[13]的研究也有相同结论。各部位烟叶氯含量均随根际氮浓度的增加呈先增加后降低的变化趋势，其中上部、中部烟叶氯含量在根际氮浓度为6~8 mmol/L条件下差异均不显著；下部烟叶则在2 mmol/L时有最大值。NH4+和NO3-在烤烟中的生理作用不同，进入细胞的方式及运输途径也有差异[14]，有研究认为NH4+是阳离子，对Cl-的吸收有促进作用，而同为阴离子的NO3-则与Cl-竞争同一运输位点而影响其吸收[15]。烤烟属于喜硝作物，即进入烟株的氮以NO3-为主[16]，下部叶的氯主要来自于团棵期之前土壤的供给，此时肥料中仍含有大量的NH4+，有利于Cl-的吸收，再加上这一时期植物体内氯的积累量并不大，因此，在较低的根际氮浓度（2 mmol/L）下，Cl-很快就达到了烤烟生长所需浓度。之后，NH4+在土壤中快速转化为NO3-[17]，Cl-的吸收速率可能受到一定影响[18]，因此对根际氮浓度变化的响应较为迟钝；也可能是因为在团棵期至旺长期是烤烟干物质积累最大的时期，对Cl-的需求量较大，所以在6~8 mmol/L时烟叶Cl-含量才达到该生长条件下的最大值。与此同时，由于生长中心逐渐向中部、上部叶转移，下部叶中部分Cl-也会逐渐向中部、上部叶转移，导致下部叶＞中部叶＞上部叶。试验结果还显示，根际的氮浓度过高，会抑制烟株对氯离子的吸收，同时使烟株生长过于旺盛，这反而不利于烤烟良好化学品质的形成。

综上所述，在适宜根际氮浓度范围内，适当地提高氮供应可以提高烟叶氯含量和积累量，已得到较多学者的广泛认同[9,19-20]。但是，认同过量的施用氮肥会导致烟叶含氯量降低，影响烟叶中氯积累的学者尚少，国内仅徐照丽等[22]进行了类似推测。本研究虽然验证了这一现象，但因为试验设置原因并未对其成因进行深入探讨，继续探究过量氮肥导致烟叶含氯量降低的机理，可为解决烟区烟叶氯的调控提供新的途径。