不同肥力植烟土壤上施氮水平对烤烟氮代谢的影响

李明 梁晓红 熊德中

摘 要 通过盆栽试验研究了不同肥力植烟土壤上施氮水平对烤烟氮代谢的影响。结果表明：在不同肥力植烟土壤上，随着施氮水平的增加，烟叶硝酸还原酶活性呈上升趋势，可溶性蛋白质与游离氨基酸含量也升高。在潮砂田、灰黄泥田和灰泥田中，施氮量分别为1.90、1.35～1.90、0.90 g/盆时，烤烟生长发育较好，正常成熟落黄，有利于碳氮代谢的转化和协调。

关键词 烤烟；氮代谢；硝酸还原酶；可溶性蛋白质；游离氨基酸

中图分类号 S147.22 文献标识码 A

氮代谢既是烤烟植株最基本的代谢过程，也是烟叶品质形成的核心过程，其强度、协调程度及其动态变化都直接或间接地影响烟叶化学成分含量、组成比例、烟叶香吃味和安全性等，对烟叶品质产生重大影响[1]。已有研究表明[2]，随着氮素水平的提高，烟叶硝酸还原酶活性呈上升趋势。低氮水平下由氮代谢转化为碳代谢的时间提前，高氮水平下由氮代谢转向碳代谢的时间推后。但未能根据植烟土壤的不同肥力水平提出合适的氮肥施用量。由于中国不同烟区的成土母质、气候条件、土壤的理化性状、年度间降雨量及其分布等差异较大，造成烟株对土壤中的氮素养分吸收利用情况不同，给正确指导施用肥料增加了难度。目前，福建烟区在不同肥力水平植烟土壤上的氮肥施用量基本相同，导致出现烟叶碳氮代谢不协调、上部烟叶偏厚、有近80%的上部烟叶烟碱含量偏高和工业可用性较差等问题[3-4]。因此，探讨不同肥力水平植烟土壤施氮水平对烤烟氮代谢的影响，明确氮代谢与氮素供应状况的关系，可为氮肥的合理分配、施用及提高烟叶品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在福建农林大学温室大棚内进行。供试烟草品种为云烟85。采集福建烟区有代表性的植烟土壤样品，供试土壤为潮砂田、灰黄泥田、灰泥田3种不同肥力的土壤。土样采集后风干、捣碎、剔除杂草石块等杂物。供试土壤的基本理化性状见表1。

1.2 方法

每盆装风干土10 kg。每种土壤设置5个施氮水平，分别施纯N量 0、0.45、0.90、1.35 、1.90 g/盆，标记为N1、N2、N3、N4、N5，氮肥施用硝酸铵；每盆施磷（P2O5）0.6 g，磷钾比例为P2O5 ∶ K2O=0.6 ∶ 2.5，磷肥用磷酸二氢钾，钾肥用硫酸钾。每一处理重复4次，3种土壤共60盆，各处理浇水时间统一，浇水量差别不大。在烟苗移栽30、55、75 d后分别取从顶端展开叶往下数第4～5片叶，用于烤烟叶片氮代谢指标的测定。待烟叶生理成熟后便采摘，烘干，用于测定烟叶干重。

硝酸还原酶采用活体法[5]测定，游离氨基酸的测定采用茚三酮比色法[5]。可溶性蛋白质的测定采用考马斯亮蓝G-250法，以牛血清蛋白做标准曲线[5]。土壤理化性状的测定按土壤农化分析常规方法进行[6]。

1.3 数据处理与分析

数据统计分析、图表制作应用Microsoft Excel 2007、SPSS软件完成。

2 结果与分析

2.1 不同施氮水平对烤烟叶片游离氨基酸含量的影响

游离氨基酸在烤烟生长、调制、加工直至抽吸过程中都起着十分重要的作用。在叶片发育初期，游离氨基酸含量高，说明蛋白质合成强度大，叶面积扩展速度快。但当叶片基本定型之后，若游离氨基酸含量高，蛋白质仍保持较强的合成能力，则会影响烟叶品质 [7-8]。

在潮砂田中，烟株移栽后30 d，N2～N5处理烟叶游离氨基酸的含量都高于N1（0 g/盆）处理（图1），大小为N3>N5>N2>N4>N1；在移栽后55 d，N4处理（1.35 g/盆）游离氨基酸含量最高，其次是N5处理（1.90 g/盆）；在移栽后75 d，N5处理下的游离氨基酸含量略高。可见，施氮1.35～1.90 g/盆有利于烟叶游离氨基酸含量的增加，且N4处理烟株叶片的游离氨基酸含量下降幅度较其它处理小，有利于烟株烟叶的游离氨基酸合成蛋白质。

在灰黄泥田中，烟株移栽后30 d，N2与N4处理游离氨基酸含量较高（图2），大小为N2>N4>N1>N3>N5；在移栽后55 d，N1处理含量最低，大小为N2>N3>N5>N4>N1；在移栽后75 d，N4、N5处理的游离氨基酸含量较其他处理高。说明对于灰黄泥田，N4处理游离氨基酸含量的变化趋势较有利于优质烟叶的形成。

在灰泥田中，烟株移栽后30 d，N3处理（0.90 g/盆）烟叶游离氨基酸含量最高（图3）；在烟株移栽后55 d，除N2处理含量偏低外，其它处理的烤烟叶片游离氨基酸含量相差不大；烟株移栽后75 d，随着土壤氮肥用量的增加，烟叶的游离氨基酸含量逐渐增加，其中N5处理含量显著高于其它处理。表明对于灰泥田，N3处理的游离氨基酸含量变化趋势较有利于优质烟叶的形成。

2.2 不同施氮水平对烤烟叶片可溶性蛋白质含量的影响

在潮砂田中，烟株移栽后30 d（图4），各处理烟叶可溶性蛋白质含量普遍低于另外2种土壤，这可能是由于烤烟在移栽后30 d内对肥料的吸收量不大，主要来自于土壤[9]，而潮砂田的肥力水平较低。N1（0 g/盆）、N2（0.45 g/盆）处理烟叶可溶性蛋白质含量在整个生长时期都较低，说明施氮量为0～0.45 g/盆时，烟株叶片内的蛋白质合成缓慢。各处理烟叶含量从烟株移栽后30 d到55 d有所上升，此时烟株从团棵期进入旺长期；而从烟株移栽后55 d到75 d其含量有所下降，说明此过程中烟叶的氮代谢逐渐减弱。

在灰黄泥田中，烟株移栽后55、75 d，N1（0 g/盆）处理烟株叶片的可溶性蛋白质含量显著低于其它处理（图5）；在烟株移栽后55 d，N4、N5处理烟株叶片的可溶性蛋白质含量高于其它处理；在烟株移栽后75 d，N4处理的可溶性蛋白质含量较高，其次是N2处理。仅有N3（施氮0.90 g/盆）处理的烟叶可溶性蛋白质含量先缓慢上升后下降，其它处理的烟叶可溶性蛋白质含量均呈下降趋势，且随着土壤氮肥用量的增加，变化趋势有所减缓。

在灰泥田中，N5（1.90 g/盆）处理烟株叶片的可溶性蛋白质含量在整个生育期都显著高于其它处理（图6），如果烟叶中蛋白质含量过高，在燃烧时会发出难闻的气味，降低烟气质量[10]。在烟株移栽后55 d至75 d，烟叶的氮代谢逐渐减弱，各处理烟叶可溶性蛋白质含量均下降。

2.3 不同施氮水平对烤烟叶片硝酸还原酶活性的影响

从表2可以看出，烤烟叶片的硝酸还原酶（NR）活性随着土壤供氮水平的提高而升高，在烟株移栽后55 d时表现得尤为明显。在潮砂田和灰黄泥田上，N1处理（不施氮）烟株叶片的NR活性在整个生育期均呈较低水平，显著低于其它处理，说明不施氮肥对NR酶活性有抑制作用。在烟株移栽后75 d，灰黄泥田N5（1.90 g/盆）和灰泥田N4（1.35 g/盆）、N5处理烟叶的NR活性仍然大于30 μg/（g FW·h），酶活性维持在较高水平，上部烟叶的氮代谢依然旺盛，影响上部烟叶的正常落黄，这与试验观察记录的相一致。

在潮砂田、灰黄泥田、灰泥田中，烟株叶片的NR活性以移栽后55 d最高，烟株移栽后30 d次之，移栽后75 d其活性急剧下降，说明烟株移栽后55 d时烟株叶片的氮代谢旺盛，有助于烟株合成较多的蛋白质以满足烤烟旺长的需要，移栽后75 d NR活性急剧下降有利于烟株及时转向碳积累代谢。

2.4 不同供氮水平对烤烟叶片干物质积累量的影响

盆栽试验结果表明（图7），在3种不同肥力的土壤上，随着施氮量的增加，烤烟叶片干物质积累量总体呈上升趋势。潮砂田N1（0 g/盆）、 N2（0.45 g/盆）处理及灰黄泥田N1处理烟株的烟叶干重显著低于其它处理，这与烟株采收时的长势情况，即出现早衰的现象一致。在灰泥田中，N4（1.35 g/盆）与N5（1.90 g/盆）处理烟株的烟叶干重显著高于其它处理，这是由于其烟株中、上部烟叶的落黄偏晚，生育期长。可见，氮肥的施用量与烟株的生物量呈正相关，过高的氮肥施用量将会提高烟株的生物产量，但不利于烟株叶片的正常落黄及烟叶品质的形成。

3 讨论与结论

在潮砂田中，烟株移栽后30 d到55 d内，各处理烟草植株可溶性蛋白质含量呈上升趋势，这与灰黄泥田和灰泥田可溶性蛋白质含量变化趋势相反。可能是由于在移栽后30 d内，烟株对肥料的吸收量不大，主要来自于土壤，而潮砂田的肥力水平较低，因此在移栽后30 d，潮砂田各处理可溶性蛋白质含量明显低于灰黄泥田与灰泥田各处理。在移栽后30 d到55 d，烟株对肥料的吸收量加大，潮砂田各处理的可溶性蛋白质含量逐渐增加，而灰黄泥田与灰泥田各处理的可溶性蛋白质含量在达到一定的值后开始下降。

由于自身肥力水平较低，N1处理时，潮砂田与灰黄泥田的绝大部分烟株在整个生育期烟叶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量均呈较低水平，这将导致叶片内蛋白质合成缓慢，烤烟生长发育迟缓，叶片早熟。赵宪凤等[11]试验结果也表明，与氮磷钾正常供应的对照处理相比，缺氮处理严重影响了烟叶氮代谢强度，严重地阻碍了烟株正常的生理代谢，影响颇大。而对于灰泥田，由于自身肥力水平较高，在高氮处理时，烟株在整个生育期都能得到较多肥料供应，烟株在移栽后75 d，烟叶的硝酸还原酶活性仍然很大，游离氨基酸的含量仍然很高，可见此时烟株氮代谢依然旺盛，不利于烟叶的氮代谢向碳的积累代谢转化，影响烟叶的正常落黄。在正常情况下，烤烟氮代谢及其关键酶NR活性于移栽后60 d左右快速下降并趋于稳定状态，才有利于烟叶香吃味及品质的形成[3，12]。

综上所述，潮砂田在施氮1.90 g/盆时，灰黄泥田在施氮1.35～1.90 g/盆时，灰泥田在施氮量为0.90 g/盆时，烤烟生长发育较好，有利于碳氮代谢的转化和协调。本研究结果为福建不同土壤烟草的合理施肥提供了依据。

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