幼苗期不同烤烟品种对氮营养响应的差异研究

刘巧真等

摘要：采用沙培方式，研究了氮素浓度对不同烤烟品种幼苗生物学特性的影响。结果表明，幼苗期不同烤烟品种对氮营养响应存在显著差异，生物产量、总根表面积和叶片叶绿素SPAD值受氮素浓度影响较大，在低氮浓度条件下，不同烤烟品种差异最大，随氮素浓度的增加，品种差异缩小。低氮浓度条件下的豫烟7号（Nicotiana tabacum L. cv. Yuyan No.7）和豫烟9号（N.tabacum cv. Yuyan No.9）幼苗具有相对较高的生物产量、总根表面积和叶片叶绿素SPAD值，而中烟100（N.tabacum cv. Zhongyan 100）幼苗相对较低。生物产量氮素反应指数表明，豫烟9号幼苗在中低氮素条件下，对氮素浓度变化较敏感，中烟100和豫烟5号（N.tabacum cv. Yuyan No.5）幼苗在中高氮素水平下，对氮素浓度变化较敏感。因此，幼苗期在很大程度上可以反映出不同烤烟品种的氮营养差异。

关键词：烤烟；幼苗期；氮素营养；生物产量；氮素反应指数

中图分类号：S572；S505.1；S311 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）10-2950-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.12.036

Study on Response of Different Flue-Cured Tobacco to Nitrogen Nutrition at Seedling Stage

LIU Qiao-zhen， GUO Fang-yang， LIANG Tao， CAO Hua-min， WU Zhao-hui， YAN Xiao-mao， CHEN Ting-gui

（Tobacco Research Institute of Henan Academy of Agricultural Sciences / Tobacco Research Institute Henan Provincial Tobacco Company， Xuchang 461000， Henan， China）

Abstract：The effects of nitrogen nutrition on the biological characters of different flue-cured tobacco breeds were studied by sand culture. The results showed that the response to nitrogen nutrition of different flue-cured tobacco at seedling stage differed obviously， as biological yield， root surface area and chlorophyll SPAD value of leaf blade were strongly affected by the content of nitrogen content. The difference was the highest under low nitrogen content； and with nitrogen content increasing， the difference lessen. The biological yield， root surface area and chlorophyll SPAD value of leaf blade of Nicotiana tabacum L. cv. Yuyan No.7 and N. tabacum cv. Yuyan No.9 were higher than those of other's； while of N. tabacum cv. Zhongyan 100 was lower. The response index of biological yield showed that N. tabacum cv. Yuyan No.9 was sensitive to nitrogen nutrition under low and medium nitrogen concentration level； while N. tabacum cv. Zhongyan 100's and N. tabacum cv. Yuyan No.5's was sensitive under medium and high nitrogen concentration level. Thus the difference of nitrogen nutrition of different flue-cured tobacco breeds could be revealed at seedling stage.

Key words： flue-cured tobacco； seedling stage； nitrogen nutrition； biological yield； nitrogen response index

氮素是烟草（Nicotiana tabacum L.）叶片产量、品质形成中最重要的营养元素之一，适宜的氮素营养条件才能生产出优质的烟叶[1]。近年来，部分烟区烤烟新品种的推广阻力较大，其中一个主要原因就是与新品种氮素营养特性掌握不全、施肥不当、造成品种特性无法充分展现有关[2]。了解烤烟新品种氮素营养特性，可以有效指导烟叶生产，同时掌握种质资源的氮素营养特性，也更利于有目的的开展育种工作[3]。李天福等[4，5]、梁景霞等[6]、杨铁钊等[7]研究团队分别在大田条件和水培条件下，对部分烤烟品种和种质资源进行了氮素营养基因型差异研究。烤烟是以收获烟叶为主要目的的农作物，幼苗期氮素营养特性与大田期具有一致性，因此在理论上研究幼苗期不同烤烟品种氮素营养响应方式可以反映出该品种的真实氮素营养特性。试验通过人工气候箱沙培方法研究了幼苗期不同烤烟品种对氮素浓度的响应差异，以期为建立评判品种耐肥性差异的方法与指标以及指导烟叶生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试烟草品种有中烟100（N. tabacum cv. Zhongyan 100）、NC 297（N. tabacum cv. NC 297）、豫烟5号（N. tabacum cv. Yuyan No.5）、豫烟7号（N. tabacum cv. Yuyan No.7）、豫烟9号（N. tabacum cv. Yuyan No.9）、豫烟10号（N. tabacum cv. Yuyan No.10），6个品种的种子由中国农业科学院烟草研究所提供。仪器主要有QHZ-ZN-250B智能数显人工气候箱（上海博泰实验设备有限公司）、SPAD-502Plus叶绿素计[日本柯尼卡美能达（中国）有限公司]、WinRHTZO根系分析系统（加拿大Regent公司）。

1.2 处理

试验在河南省农业科学院烟草研究所人工气候箱内进行，箱内温度28 ℃、相对空气湿度85 %，每1 h换气1次，每次换气50 s，光照条件为每天12 h光/12 h暗。采用砂培方法，即在一次性纸杯底钻3个小孔，垫上与杯底大小相同的200目筛网，杯内装入240 g20目以上粒径比例占60%左右的粗砂；播种前将杯子放入Hoagland营养液中充分吸水饱和，然后播种并覆少量土。出苗前纸杯一直放在有1.5 cm深的氮素浓度为6 mmol/L的Hoagland营养液托盘中，出苗后每隔3 d向纸杯内添加Hoagland营养液至饱和。待叶长至5～6片时开始试验。选择大小一致的烟苗，浸泡后移栽至氮素浓度分别为3、9、15 mmol/L的3种Hoagland营养液（分别为低氮、中氮、高氮水平）吸水饱和过的砂粒杯中，每处理100杯，每隔3 d加一次原浓度营养液。

1.3 方法

在移栽18 d后，小心将各品种的烟苗取出，冲洗干净，分别调查单株叶片数、测定最大叶片的叶绿素SPAD值，用WinRHTZO根系分析系统扫描各品种的根系总根表面积；最后将植株在105 ℃环境中杀青20 min，60 ℃烘干，称取生物产量。由生物产量计算氮素反应指数[8]，分别为低氮与中氮、低氮与高氮和中氮与高氮条件下的生物产量比值。

2 结果与分析

2.1 氮素浓度对烤烟幼苗叶片数的影响

氮素浓度对烤烟幼苗叶片数的影响情况见图1。从图1可见，用不同氮素浓度的Hoagland营养液处理后，豫烟5号的幼苗叶片数均在10片以上，高于其他品种1片左右，中烟100和豫烟10号的幼苗叶片数相对较低，豫烟7号、豫烟9号和NC297居中，品种间变异系数相对较小（4.43%）。随着氮素浓度的增加，各品种的幼苗叶片数变化不大。由此看来，参试各品种幼苗叶片数主要受遗传的影响，氮素浓度变化对幼苗叶片数的影响相对较小。

2.2 氮素浓度对烤烟幼苗总根表面积的影响

根系是植物吸收养分和水分的主要器官，吸收能力与总根表面积密切相关。氮素浓度对烤烟幼苗总根表面积的影响情况见图2。从图2可见，随氮素浓度增加，参试各品种幼苗的总根表面积也在增加。方差分析结果表明，豫烟7号、豫烟9号和豫烟5号幼苗的总根表面积显著高于其他品种，中烟100和豫烟10号幼苗的总根表面积则相对较小。

2.3 氮素浓度对烤烟幼苗叶片叶绿素SPAD值的影响

氮素浓度对烤烟幼苗叶片叶绿素SPAD值的影响情况见表1。从表1可见，随氮素浓度的增加，参试各品种幼苗的叶片叶绿素SPAD值同步增加，并且品种间的变异系数也在增加；以中烟100和豫烟10号的叶片叶绿素SPAD值较低，这2个品种与其他大部分品种间差异明显；其他品种间的差异较小。并且在低氮素浓度条件下，更能反映出参试各品种间的叶片叶绿素SPAD值的差异，具体表现为豫烟7号>豫烟9号>豫烟5号>NC297>豫烟10号>中烟100。

2.4 氮素浓度对烤烟幼苗生物产量的影响

氮素浓度对烤烟幼苗生物产量的影响情况见表2。从表2可以看出，参试各品种幼苗生物产量均随氮素浓度的提高而增加。在低氮、中氮浓度条件下，幼苗生物产量均表现为豫烟7号>豫烟9号>NC297>豫烟5号>豫烟10号>中烟100；在高氮浓度条件下，幼苗生物产量表现为豫烟7号>豫烟9号>豫烟5号>NC297>豫烟10号>中烟100。综合来看，豫烟7号和豫烟9号的幼苗生物产量显著高于参试品种的平均值，中烟100和豫烟10号显著低于平均值。随着氮素浓度增加，品种间变异系数先增加后降低，低氮、中氮浓度的变异系数大于高氮浓度；并且豫烟7号和豫烟9号、豫烟5号和NC297之间的差异在缩小，但4个品种与豫烟10号、中烟100之间的差异在增大。由此看来，相对较低的氮素浓度水平更能反映出不同烤烟品种在幼苗阶段的生物产量差异。

氮素反应指数反映了作物对氮素的敏感性和耐低氮的能力[9]，相同条件下，数值越低，说明作物对氮素浓度的变化越敏感。试验里氮素浓度对烤烟幼苗生物产量的氮素反应指数影响情况见表3。从表3可见，低/中氮素反应指数是豫烟9号最小，中烟100最大；低/高氮素反应指数是豫烟5号最小，豫烟7号最大；中/高氮素反应指数是中烟100、豫烟5号最小，豫烟9号、豫烟7号最大。由此看来，不同氮素水平对烤烟幼苗生物产量的影响不同，中低氮素浓度水平条件下，增加氮素浓度，豫烟9号幼苗生物产量明显增加，即豫烟9号在中低氮素浓度水平下对氮素变化最敏感；而中烟100和豫烟5号在中高氮素水平条件下，对氮素浓度变化最敏感。这说明豫烟9号在相对较低的氮素供应条件下，就可以表现出较高的生物产量；而中烟100和豫烟5号只有在相对较高的氮素供应条件下，生物产量才能明显提高。

3 小结与讨论

试验结果表明，除叶片数外，烤烟品种中烟100、NC297、豫烟5号、豫烟7号、豫烟9号、豫烟10号幼苗期的生物产量、总根表面积和叶片叶绿素SPAD值均受氮素浓度的影响；不同烤烟品种幼苗对氮素浓度的响应存在显著差异，并且在低氮素浓度条件下更能反映出不同品种间的差异；随氮素浓度的增加，品种间的差异减小，这与梁景霞等[10]的低氮水平更能体现烟草植株氮素营养的基因型差异研究结果一致。试验中，低氮浓度条件下的豫烟7号、豫烟9号在幼苗期具有较高的生物产量、总根表面积和叶绿素SPAD值；豫烟5号的总根表面积、叶绿素SPAD值与豫烟7号、豫烟9号没有差异，但生物产量低；而中烟100的各项指标均最低，这与黄元炯等[9]在大田条件下豫烟5号较豫烟7号具有较高的生物产量结论不一致，可能与豫烟5号本身的品种特性有关。在幼苗期，豫烟5号的叶片数相对较多、根系发达，但茎较短，叶片也较小，整体长势不及豫烟7号和豫烟9号；但在大田条件下，随烟株的生长发育，豫烟5号的节间距增大、叶片开片、生长势增强，整体长势超过豫烟7号，这与豫烟5号前期生长较慢、后期长势较强的品种特性相符。由此看来，幼苗期可以在很大程度上反映出品种的氮素营养特性，但由于不同品种间存在长势快慢的差异，幼苗期与大田期的结果也可能还存在一定的偏差。

试验结果还表明，不同烤烟品种间幼苗的生物产量氮素反应指数存在差异，氮素反应指数反映了作物对氮素营养的敏感性，各品种对氮素的敏感性与氮素浓度水平有关，如豫烟9号幼苗在中低氮素浓度水平下表现出较高的敏感性，而在中高氮素浓度水平下敏感性降低；即在中低氮素浓度水平下，随氮素浓度增加，幼苗生物产量明显增加；但在中高氮素浓度水平下，随氮素浓度增加，幼苗生物产量增加幅度减小。中烟100幼苗在中低氮素浓度水平下，对氮素浓度变化不敏感；在中高氮素浓度水平下，则相对较敏感。由此看来，参试烤烟品种幼苗的氮营养特性与低氮浓度条件下的氮响应有关，同时还与中高氮素浓度条件下的氮营养敏感性有关。

总的来看，氮素浓度变化对烤烟品种幼苗叶片数的影响较小，但对生物产量、总根表面积和叶片叶绿素SPAD值的影响较大，并且在低氮条件下，品种差异最大；伴随着氮素浓度的增加，品种差异缩小。低氮条件下，豫烟7号和豫烟9号幼苗具有相对较高的生物产量、总根表面积和叶片叶绿素SPAD值；而中烟100幼苗的各项指标相对较低。生物产量氮素反应指数表明，豫烟9号幼苗在中低氮素水平下，对氮素浓度的变化较敏感，中烟100和豫烟5号幼苗在中高氮素浓度水平下，对氮素浓度的变化较敏感。

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