不同施氮方式下烤烟大田期碳氮代谢研究

2014-01-20肖丽娜刁朝强杨国文周建云

浙江农业科学 2014年1期

关键词：烟碱烟株硝态

肖丽娜，孟源，刁朝强，杨国文，廖勇，周建云

（1.贵州省贵阳市烟草公司，贵州贵阳 550036；2.贵州大学，贵州贵阳 550000；3.开阳县烟草分公司，贵州开阳 550300）

不同施氮方式下烤烟大田期碳氮代谢研究

肖丽娜1，孟源2，刁朝强1，杨国文3，廖勇3，周建云1

（1.贵州省贵阳市烟草公司，贵州贵阳 550036；2.贵州大学，贵州贵阳 550000；3.开阳县烟草分公司，贵州开阳 550300）

研究表明，在不同施氮方式下，烟株干物质积累量、叶面积指数随生育进程的推进而增加，后期叶面积指数略有下降。无机氮肥处理（T1）在干物质积累量、碳素积累量上均高于有机无机复混氮肥处理（T2）；叶面积指数则是T2高于T1，表现在烟叶生长中，叶长宽比T1大于T2。淀粉酶活性变化呈双峰曲线，T1大于T2。烟株氮含量在整个生长期内呈下降趋势，氮素积累量在前中期不断增加，在后期呈下降趋势；硝酸还原酶活性、硝态氮和蛋白质含量在整个时期均逐渐下降，烟碱含量呈上升趋势。硝态氮和烟碱、蛋白质、总氮呈负相关，总氮与烟碱相关性达显著水平；总氮与蛋白质间呈极显著正相关。T1的硝态氮、总氮、烟碱、蛋白质含量均高于T2。从烟碱等化学成分及烟叶生长碳氮代谢来看，T2处理较T1处理更加适合优质烟叶生长需求。

施氮方式；烤烟大田期；碳氮代谢

碳氮代谢是作物最基本的代谢过程，其在作物生育期间的变化动态直接影响光合产物的形成、转化以及矿质营养的吸收、蛋白质的合成等。氮代谢需要依赖碳代谢提供碳源和能量，而碳代谢又需要氮代谢提供酶蛋白和光合色素，二者需要共同的还原力、ATP和碳骨架［1-2］。烟草是一种需肥量较大、大田生育期长的C3作物，碳氮代谢的协调程度不仅影响其生长发育进程，而且直接关系到烟草品质的优劣［3-5］。因此，合理调控碳氮营养，对生产优质烟草至关重要［6-8］。我们在大田条件下，对不同施氮方式下烟叶的碳代谢、氮代谢及相关酶活性和烟叶氮元素主要指标进行测定，并对碳、氮含量的变化及其与碳氮代谢的关系进行了初步研究，以期为合理施肥，提高烟叶质量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在贵阳市开阳县龙岗试验基地进行。供试土壤的肥力状况：pH值6.56，有机质27.51 g· kg-1，全氮2.46 g·kg-1，全磷66.23 mg·kg-1，全钾2.04 g·kg-1，速效氮175 mg·kg-1，速效磷13.3 mg·kg-1，速效钾184.6 mg·kg-1。

有机肥为优质腐熟油菜饼，无机肥为烤烟专用复合肥。作基肥的烤烟专用复合肥的N∶P2O5∶K2O为10∶10∶25，作追肥的烤烟专用复合肥的N∶P2O5∶K2O为13∶0∶26。

供试烤烟品种为云烟85。

1.2 处理设计

试验共设2个处理：T1施无机氮肥93 kg· hm-2，T2施无机氮肥79 kg·hm-2＋有机氮肥15 kg·hm-2。2个处理总施氮量相同，基追肥比例均为6∶4。用过磷酸钙和硫酸钾调至各处理氮、磷、钾比例为1∶1∶2。大区对照，面积为332 m2。基肥一次性施入，追肥分别在移栽后15，30 d分2次等量施入。

5月8日移栽，行株距为1.0 m×0.56 m，每个小区移栽烟苗593株，移栽后覆膜，团棵后揭膜。采用常规栽培管理措施进行田间管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生育期记载

分别记录团棵、现蕾、中心花开放、打顶、采收等日期。

1.3.2 取样

鲜样。各处理分别于烟株移栽后20 d（苗期）、35 d（团棵期）、50 d（旺长期）、65 d（现蕾期）、80 d（成熟期）选取大田长势一致的烟株中部功能叶，冲洗干净并用吸水纸轻轻擦干，每次采用5点法取样30株。

干样。各处理于烟株移栽后20，35，50，65和80 d分别采集烟株的根、茎、叶，每次采用5点法取样30株，用清水冲洗，将根茎叶样品分开，105℃杀青30 min，60℃烘干称重，粉碎备用。

1.3.3 测定项目与方法

烤烟干物质积累量、叶面积指数（LAI）、碳素积累量的测定。烤烟干物质积累量烘干后称重，叶面积指数采用冠层分析仪测定，碳素积累量采用重铬酸钾氧化⁃外加热法测定。

硝态氮、硝酸还原酶（NR）、淀粉酶活性的测定。硝酸还原酶的活性采用磺胺比色法测定［9］，以单位时间内产生的亚硝酸盐（NO2-）的量表示酶活性；淀粉酶采用3，5⁃二硝基水杨酸比色法测定［10-11］；硝态氮含量采用水浸提⁃比色法测定［12-13］。

烟株全氮、烟碱、蛋白质含量的测定。全氮、烟碱含量的具体测定过程均按王瑞新等［14］方法进行。烟株全氮含量用凯氏定氮法测定；烟碱含量采用紫外分光光度法测定；可溶性蛋白质含量测定采用Lowry法，用考马斯亮兰G250显色，测定D595，并用凯氏定氮法校正［15］。

1.4 数据统计分析

各部位氮素含量／（g·株-1）＝各部位氮含量×各部位干物质量；烟株氮素积累量／（g·株-1）＝各部位氮素积累吸收量之和［16-17］。

采用Excel、DPS和SPSS13.0统计分析软件对试验数据进行分析及差异显著性检验，所有数值均为至少3次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 烤烟干物质积累量、碳素积累量及LAI

不同施氮方式的烤烟干物质的积累量随生育期的推进而增加。从图1可以看出，移栽后20～80 d，干物质的量是不断增长的，不同的是在移栽后20～50 d T2处理比T1处理增长快，且干物质的量也高于T1处理；在移栽后50～80 d，T1处理干物质量的增长速度明显高于T2处理，且在50～65 d的时间里累积量赶上T2处理并开始明显超出，在移栽后80 d干物质的量T1处理比T2多18.1%。

LAI变化是先增加后降低，T2处理较T1的要高（图2）。在移栽后65 d，烟株旺盛生长，LAI不断增加；移栽后65 d开始降低，这是因为烟株在移栽后60 d左右已经开始采摘下部叶，这时烟株已经打顶，叶片数相对已经限定，叶片成熟后不断采摘而减少的全株叶面积远高于上部叶面积的有限增大，所以LAI不断降低。

由图3可知，碳素积累量在整个生育期呈上升趋势。在移栽后20～65 d，T1处理变化规律与T2处理相同，处于不断增加的过程；移栽后65～80 d，T1处理继续保持上升趋势，而T2处理趋于平稳状态。T1处理在整个生育期碳素积累量较多。

图1 烤烟干物质积累量的动态变化

图2 烤烟叶面积指数的动态变化

图3 烤烟生长发育中叶片碳素积累量的动态变化

2.2 淀粉酶活性

淀粉酶对碳水化合物代谢起重要作用，可将叶绿体中积累的淀粉转化为单糖，直接关系到烟叶中淀粉的积累量。淀粉含量是烟叶中的关键指标，直接关系烟叶的评吸品质。从图4可以看出，淀粉酶活性是先升高后下降。烤烟移栽后65 d内淀粉酶活性是不断升高的，随后开始下降，并且在整个过程中，T1处理淀粉酶活性始终高于T2处理，在测定的几个时间点分别高出33.7%，27.80%，32.6%，3.7%和0.6%。

图4 叶片发育进程中淀粉酶活性的动态变化

2.3 氮素代谢

从图5可以看出，烤烟叶片氮素含量是不断下降的，这也充分体现了烤烟植株由氮代谢向碳代谢的转变。烤烟移栽后20～35 d，T1处理氮素含量高于T2处理，移栽后50～80 d，T1＜T2；移栽后35～50 d，T1处理氮素含量快速下降，T2处理氮素含量下降相对较缓；移栽后50～65 d，T2处理叶片中氮素含量下降较快；移栽后65～80 d，T1和T2处理氮素含量变化平稳，变化幅度很小。

从图6可以看出，烤烟叶片氮素积累量在整个生育期呈单峰曲线，峰值出现在移栽后65 d，而后迅速下降。这说明在移栽后65 d氮代谢迅速减弱，此时，由氮代谢为主转入了以碳代谢为主。T1处理在移栽后65～80 d下降较快。

图5 叶片发育进程中氮素含量的动态变化

2.4 硝酸还原酶活性

硝酸还原酶是氮素代谢的关键酶。从图7可以看出，其活性变化是前期高、后期低。烤烟移栽后20～50 d，NR活性是先升高后降低，在移栽35 d达最高，此时T1处理比T2处理高出27.4%；移栽50～80 d，NR活性变化趋缓，T2处理一直表现下降态势，T1处理则在栽后65～80 d微升；整个过程中，T2处理活性仅在移栽后65 d时稍高于T1处理，其余时间均低于T1处理。

图6 叶片发育进程中氮素积累量的动态变化

图7 叶片发育进程中NR活性的动态变化

从图8可以看出，硝态氮含量呈现先上升后下降的态势，且在整个过程中，T1＜T2。移栽后20～35 d，硝态氮含量迅速上升，至栽后35 d时达到最高值；移栽后35～80 d，T2处理持续下降，且下降速度比较一致，T1处理在栽后35～50 d和65～80 d 2个阶段下降较快，在栽后50～65 d变化不大，比较平稳。

图8 叶片发育进程中硝态氮含量的动态变化

2.5 烟碱、蛋白质含量及其相关性

从图9可知，烟碱含量是先降低后上升。烤烟移栽后20～50 d，烟碱含量不断降低，且T2＞T1；移栽后50～80 d，烟碱含量不断升高，且T1处理升高幅度高于T2处理。

叶片中蛋白质含量随生育期的推进不断降低。从图10可以看出，从移栽后20～80 d，烤烟叶片中蛋白质含量始终呈下降趋势，在这个过程中，T1处理仅在栽后20和35 d高于T2处理。

图9 叶片发育进程中烟碱含量的动态变化

图10 叶片发育进程中蛋白质含量的动态变化

从表1可以看出，硝态氮和烟碱、总氮呈负相关，且总氮与烟碱相关性达显著水平；总氮与蛋白质间呈极显著正相关，相关系数为1.0；硝态氮、烟碱与蛋白质间相关性均呈负相关。

表1 硝态氮、烟碱、蛋白质与总氮相关性

3 小结与讨论

不同施氮方式下，烟株干物质积累量、叶面积指数随生育进程的推进而增加，但后期叶面积指数略有下降，这是因为优质烟叶的叶面积指数不是越大越好，而是在适宜的范围内，烤烟才可适时落黄采收，出产优质烟叶。无机氮肥处理（T1）在干物质积累量、碳素积累量均高于有机无机复混氮肥处理（T2），叶面积指数则是T2处理高于T1处理，表现在烟叶生长中，叶长宽比T1＞T2。淀粉酶活性T1处理大于T2处理，说明施无机肥的淀粉酶活性大于施有机无机复混肥，这是因为T1处理的干物质积累量高于T2处理。

烟叶碳固定和转化代谢与氮代谢这2个过程表现出相似的随烟叶生长而减弱和随施氮量增加而增加的趋势，表明二者之间存在着密切的关系，氮代谢的进行需要依赖于碳代谢提供碳源和能量，而碳代谢又需要氮代谢提供酶蛋白和光合色素，因此，传统认为的碳代谢和氮代谢相互对立的观点是不全面的。烟叶的氮代谢与施氮水平呈显著的正相关关系，无机氮施用量对烟叶NR活性以及还原氮的供应也有直接影响。本试验中，烟株氮含量在各个生育时期呈下降趋势，氮素积累量在前中期不断增加，在后期呈下降趋势。NR活性和硝态氮含量在整个时期均逐渐下降，烟碱含量呈上升趋势，而蛋白质含量呈下降趋势。以烟叶的内在化学成分为分析指标，硝态氮和烟碱、蛋白质、总氮呈负相关，且总氮与烟碱相关性达显著水平；总氮与蛋白质间呈极显著正相关，T1处理的硝态氮高于T2处理，T1处理的烟碱、蛋白质、总氮高于T2处理。综上所述，从化学成分及烟叶生长碳氮代谢来看，有机无机复混氮肥处理较无机氮肥处理更加适合优质烟叶生长的需求。

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