不同光质对烤烟旺长期生长发育和光合特性的影响

石盼盼，宋朝鹏，贺 帆，王文超，霍开玲，董艳辉，宫长荣

（1.河南农业大学烟草学院，河南郑州450002；2.陕西渭南澄城卷烟厂，陕西澄城715200）

对于收获叶片的烟叶，光对其产量的影响至关重要，因为烟草叶片中96%的干物质形成直接或间接来自于光合作用，而光强和光质对光合作用有决定作用[1]。旺长期是烟叶生长和进行光合作用的关键时期，因此，研究旺长期光质对烤烟烟叶的生长发育和光合特性的影响极为重要。乔新荣等[2]、云菲等[3]分别研究了光强对烤烟生长发育及品质的影响和光氮互作对烤烟叶片光合色素及荧光特性的影响。光质在实际生产中的应用在小麦、绿豆、水稻[4-6]等方面已有报道，并初见成效。史宏志等[7]研究了光质对烟叶生长、碳氮代谢和品质的影响。目前，关于不同光质对旺长期烤烟植物学特性和光合特性的研究鲜有报道，光质在烤烟实际生产中的研究还处于探索阶段。

本试验采用人工遮盖有色薄膜，模拟不同光质条件，探讨了相同光强下不同光质对烤烟在旺长期植物学性状、色素含量变化及光合特性的影响，旨在为优质烤烟栽培提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验概况

试验于2011年5—9月在河南农业大学科教示范园塑料温室内进行，温室顶高3.6 m，宽6 m，长15 m。供试烟草品种为K326，行株距为100 cm×45 cm，塑料盆高50 cm，盆口直径为40 cm，盆底直径为35 cm。试验所用土壤用消毒剂熏蒸消毒过筛后装入盆中，土壤pH值为7.64，碱解氮为48.53 mg/kg，速效磷为10.62 mg/kg，速效钾含量为96.88 mg/kg，每盆装土25 kg，试验中将有机肥作为底肥与土壤混匀后装入盆中，每盆施入有机肥0.25 kg。于5月17日进行移栽，移栽后进行定期定量浇水，其他管理均按大田优质烟叶生产技术规范进行。

1.2 试验设置

试验设4个处理，即CK.自然光下生长；T1.遮蓝膜；T2.遮绿膜；T3.遮红膜。试验所用膜均为上海伟康有色薄膜厂生产。通过太阳光透过不同颜色的滤光膜得到不同的光质。在烤烟进入旺长期（移栽后第40天）进行遮膜，移栽后第70天终止遮膜。不同处理上方均用竹竿搭成1.8 m高的架子，架子顶部均有膜覆盖，四周分别用膜封住，底部留80 cm高（以利于通风）。对照自然通风，各个处理的位置每周随机调换一次。每个处理30盆，直至旺长期结束后除去有色膜。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶绿素与类胡萝卜素含量的测定 其采用乙醇提取法[8-9]。

1.3.2 光合参数测定 烟株遮膜后每隔10 d用LI-6400便携式光合仪（美国LI-COR公司）于当日9：00—11：00以受光良好的中部叶片（第10～12位叶）作为测定目标，每个处理测定10株，每株重复3次，最后取其平均值。测量标记烟叶叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度。测定时光强设置为1 000μmol/（m2·s），CO2浓度为410μL/L，测定点均为叶片中部主脉右侧。

1.3.3 化学成分测定 取有代表性的烟株中部叶在移栽后第70天分别取样，在105℃杀青15 min，60℃烘干，将样品磨碎，过0.25 mm筛。烟株总氮测定用凯氏定氮法[10]，蛋白质的测定用考马斯亮蓝G-250法[10]，烟碱的测定用紫外分光光度法[10]，还原糖的测定用3，5-二硝基水杨酸法[10]。

1.4 数据处理

数据采用SPSS17.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同滤光膜光质特性分析

从表1可以看出，红膜中光谱成分所占比例表现为近红外光＞红橙光＞紫外光＞绿光＞蓝紫光，蓝膜中光谱成分所占比例表现为近红外光＞蓝紫光＞红橙光＞绿光＞紫外光，绿膜中光谱成分所占比例表现为近红外光＞红橙光＞绿光＞蓝紫光＞紫外光，光谱成分总辐射表现为红膜＞蓝膜＞绿膜。红膜中绿光所占比例与蓝紫光、紫外光所占比例之间无差异，与红橙光、近红外光所占比例之间差异极显著。蓝膜中紫外光所占比例与绿光所占比例之间无差异，与蓝紫光、红橙光和近红外光所占比例之间差异极显著。绿膜中蓝紫光所占比例与红橙光所占比例之间无差异，与紫外光、绿光、近红外光所占比例之间差异极显著。

表1 不同滤光膜内透射光光谱成分比较 W/m2

2.2 不同处理对烤烟植物学特性的影响

由表2可知，烤烟移栽后70 d，叶长、鲜质量均以处理T1最大，干质量和比叶质量均以CK最大；处理T1叶面积最大，与干质量并不成正比，可能是由于叶片变薄，内含物减少的原因。处理T1鲜质量与CK之间差异极显著，处理T3鲜质量与CK之间差异显著。干质量、比叶质量均表现为T2处理与T1，T3，CK处理之间呈极显著差异，其他处理之间差异不显著。

表2 各处理烟株植物学性状比较

2.3 不同处理对烤烟叶片化学成分的影响

从表3可以看出，各个处理总氮含量表现为CK＞T2＞T3＞T1；T2，T3，T1处理总氮含量与CK相比，分别降低了0.40，0.62，0.73百分点，且各个处理间总氮含量达极显著差异。CK烟碱含量与其他3个处理间呈极显著差异，CK烟碱含量较高，有可能影响烤烟感官评吸质量，刺激性强，产生辛辣感，不利于烟叶品质。3个不同光质处理的淀粉、总糖和还原糖含量之间差异均达极显著，其中，总糖和还原糖含量均表现为T1＞T3＞T2＞CK，这为后期烟叶生长过程中淀粉的合成提供了碳源。

表3 不同处理对烤烟叶片化学成分的影响 %

2.4 不同处理对烤烟光合作用的影响

2.4.1 不同处理对烤烟叶绿素和类胡萝卜素含量的影响 叶绿素和类胡萝卜素是植物进行光合作用的主要光合色素，可以吸收、传递和转换光能，其含量多少与组成成分直接影响叶片的光合速率，从而间接影响植物的光合能力[11-14]。不同光质处理下，烤烟叶绿素和类胡萝卜素含量不同。从表4可以看出，在烤烟移栽后40～70 d进行光质处理后，蓝膜处理和绿膜处理中总叶绿素、类胡萝卜素含量较对照有所增加，这是蓝膜和绿膜所含蓝紫光成分较多的原因，蓝紫光在一定程度上可促进叶绿素含量的增加。

表4 不同处理对烤烟质体色素含量的影响

2.4.2 不同处理对烤烟旺长期光合特性的影响 净光合速率是研究植物光合作用调节控制机理的一个重要手段，通过净光合速率可以判断植物光合功能和光合机构的运转状况[15]。CO2是植物进行光合作用的物质基础，胞间CO2浓度是烤烟叶片进行光合作用的反应底物，其值越低同化能力越强[16]。

从表5可以看出，净光合速率、气孔导度均以T3处理最高，其次依次是T1，CK和T2处理，各个处理的净光合速率和气孔导度表现出一致性，均为T3＞T1＞CK＞T2；胞间CO2浓度却与净光合速率和气孔导度表现出相反的趋势。Farqhar等[17-18]通过试验研究认为，这是由于非气孔因素是光合作用的主要限制因素。T2处理净光合速率降幅较大是由非气孔因素引起的，这是由于相对于T3和T1处理，T2处理中绿光成分较大、光强较低而引起光合碳同化能力不足所致。

表5 不同处理对烤烟净光合速率、气孔导度、胞间CO2 浓度、蒸腾速率的影响

3 讨论与结论

（1）光质在不同时期对烟株的生长发育和光合特性影响不同。烟草在旺长期不同光质处理下其植物学特性、叶绿素和类胡萝卜素含量、光合特性及化学成分含量均不同。本试验结果表明，蓝膜因含有较多的蓝紫光使烤烟叶面积和鲜、干质量增加；红膜中红橙光和近红外光所占比例较大，使叶面积增大，但叶片变薄，内含物减少，叶面积与干质量不成正比，叶绿素、类胡萝卜素含量降低，这与史宏志等[7]的研究一致；绿膜因所含绿光成分多于蓝紫光，故叶面积和鲜、干质量与对照相比有所降低，这与徐凯等[19]对草莓的研究结果不一致，可能是由于不同植物对光质的感应不同。

（2）淀粉、总糖、还原糖是烤烟通过光合作用形成的碳水化合物，其含量高低在一定程度上反映烤烟光合能力大小。本试验结果表明，不同光质处理中，总糖和还原糖含量均较对照增加，总氮含量有所降低，淀粉含量过高可影响烟叶吃味和燃烧性，且各个光质处理的淀粉、总糖和还原糖含量之间均达到极显著差异，说明不同光质处理可明显改善烟叶碳氮代谢。化学成分含量以蓝膜处理较为协调。另外，本试验着重研究光质对烤烟的影响，而烤烟在生长过程中接受光质的改变同时还受遮光带来的光强的影响，不同处理使烤烟处于不同光强下，植株生长的微环境因素如温度、湿度等对烤烟生长影响也可能不同，其仍有待进一步研究。

（3）烟叶产量的高低取决于光合速率、光合时间和光合产物的有效分配。通过不同光质处理烟株叶片光合特性的相关分析表明，叶片净光合速率与气孔导度和蒸腾速率呈正相关，与胞间CO2浓度呈负相关，以蓝膜和红膜处理的净光合速率值较大，即所有处理在相同时间相同光强不同光质下，蓝膜和红膜处理的烟叶可获得更多的光合产物。综上所述，以蓝膜和红膜处理的烟叶生长发育特性和光合特性表现较好。

（4）转光膜和农用塑料膜在蔬菜和瓜果[20-23]生产中已有大量应用，并初步发展成熟。通过转光膜可以调节植物生育期的温度进而改善烟叶质量，转光膜在烟草生产中具有广泛的应用前景。光质对烟叶生长发育的影响是综合的，因此，关于光质对烟叶影响还需进行深层次的关于分子代谢、基因工程等方面的研究，为进一步生产优质烟叶提供理论依据。

［1］江力，曹树青，戴新宾，等.光强对烟草光合作用的影响[J].中国烟草学报，2000，6（4）：17-20.

［2］乔新荣，郭桥燕，刘国顺，等.光强对烤烟生长发育及光合特性的影响[J].华北农学报，2007，22（3）：76-79.

［3］云菲，刘国顺，史宏志，等.光氮互作对烤烟叶片光合色素及荧光特性的影响[J].中国烟草学报，2010，16（8）：44-50.

［4］Polidoros AN，Scandalios JG.Responseof themaizecatalasesto light[J].Free Radical Biology and Medicine，1997，23：497-504.

［5］李韶山，潘瑞炽.蓝光对水稻幼苗生长效应的研究[J].中国水稻科学，1994（2）：43-46.

［6］倪文.不同光质对稻苗生长的效应 [J].云南植物研究，1980，2（2）：194-196.

［7］史宏志，韩锦峰，官春云，等.红光和蓝光对烟叶生长、碳氮代谢和品质的影响[J].作物学报，1999，3（2）：215-220.

［8］江明艳，潘远志.不同光质对盆栽一品红光合特性及生长的影响[J].园艺学报，2006，33（2）：338-343.

［9］张超.不同光质对美国红栌光合特性的影响[J].山西农业科学，2012，40（4）：348-352.

［10］邹琦.植物生理生化实验指导[M].北京：中国农业出版社，1995：36-39.

［11］王瑞新，韩富根，杨素勤，等.烟草化学品质分析[M].郑州：河南科学技术出版社，1999.

［12］郑洁，胡美君，郭延平.光质对植物光合作用的调控及其机理[J].应用生态学报，2008，19（7）：1619-1624.

［13］Rickin R B.Influence of irradiance and spectral quality on the carbon metabolismof phytoplankton.I.Photosynthesis，chemical composition and groeth[J].Marine Ecology Progress Series，1989，55：291-304.

［14］Ramalho J C，Marques N C，Semedo JN，et al.Photosynthetic performance and pigment composition of leavesfromtwotropical species is determined by light quality[J].Plant Biology，2002，4：112-120.

［15］刘雪松，刘贞畸，刘振业，等.烟草叶片比叶重及净光合速率的变化[J].植物生理学通讯，1991，27（4）：279-281.

［16］韩锦峰，杨素勤，王永华，等.不同相伴阴离子钾肥对烤烟光合特性、钾含量及化学成分的影响[J].中国烟草学报，2002，8（3）：22-25.

［17］Farquhar GD，Sharkey T D.Stomatal conductance and photosynthesis[J].Ann Rev Plant Physiol，1982，33：317-345.

［18］徐大全.光合作用效率[M].上海：上海科学技术出版社，2002：84-89.

［19］徐凯，郭延平，张上隆.不同光质对草莓叶片光合作用和叶绿素荧光的影响[J].中国农业科学，2005，38（2）：369-375.

［20］姜财勇，陈日远，孙光闻，等.遮光和无土栽培方式对红葱生长及品质的影响[J].中国蔬菜，2008（4）：24-26.

［21］翁忙玲，韩键，卞新民，等.遮光处理对山葵幼苗生长及光合特性的影响[J].西南农业学报，2010，23（5）：1504-1506.

［22］郭尚，王宇楠.不同光照强度西瓜光合速率日变化的研究[J].华北农学报，2011，26（5）：170-173.

［23］吴振海，陈家金，徐宗焕.遮阳网的小气候效应及其对蔬菜生长的影响[J].福建农业大学学报，2001，30（2）：185-190.