枸溶性硅肥对烤烟生理指标和烟叶品质的影响

贾国涛，马一琼，陈芳泉，范艺宽，许自成*，边 苗，刘冰洋

（1.河南农业大学烟草学院，郑州 450002；2.河南省烟草公司烟草研究所，郑州 472000）

枸溶性硅肥对烤烟生理指标和烟叶品质的影响

贾国涛1，马一琼1，陈芳泉1，范艺宽2，许自成1*，边 苗1，刘冰洋1

（1.河南农业大学烟草学院，郑州 450002；2.河南省烟草公司烟草研究所，郑州 472000）

为探究施用枸溶性硅肥对烤烟生理指标和烟叶品质的影响，采用田间试验研究了不同梯度枸溶性硅肥对烤烟抗氧化酶、质体色素、常规化学成分影响。结果表明：（1）施用硅肥对提高烤烟叶片SOD、POD活性和降低MDA含量具有显著影响；（2）施用硅肥对烤烟叶片叶绿素含量存在先降低后升高的趋势，移栽后45 d逐渐提高，移栽后60 d达到最大值，以50 kg /667 m2提高叶绿素含量的作用最为显著；施用硅肥还提高了叶片类胡萝卜素含量，在不同生育时期均与对照存在差异；（3）施用硅肥使烤后原烟总糖、还原糖、钾含量提高，总氮、蛋白质、氯含量下降，改善了烟叶品质。综合来看，以施用量50 kg/667 m2处理的综合效果较好。

枸溶性硅肥；烤烟；生理指标；烟叶品质

早在1840年，德国就发现了硅元素在作物中的作用[1]。1926年，美国提出水稻是喜硅作物，并在甘蔗等作物上施用硅肥获得了增产效果，此后硅肥的开发与应用研究受到关注[1]。研究认为，硅元素是植物细胞壁的组成成分，植物吸收后形成硅化细胞使细胞壁加厚、角质层增加，植物体挺拔、茎叶角度发生有益变化而起到调节植物光合与蒸腾的作用[2]；同时由于细胞壁加厚、角质层增加，硅化细胞增强了对不良环境条件的抵御能力，使得植物抗病、抗逆性得到提高，在水稻、小麦、甘蔗等多种农作物得到应用研究和报道[3]。烟草作为一种重要的经济作物，近几年已有烟区土壤有效硅含量评价[4]、硅肥对烟叶生产性状的影响[5]、水溶性硅肥在烤烟中的应用[6]、以及全溶性硅肥对烤烟生长及质量影响[7]的报道。本文以枸溶性硅肥为硅素供体，探讨了施硅对烤烟生长发育和烟叶品质的影响，旨在为烤烟生产上合理施用硅肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验所用硅肥是一种以硅酸钙为主的多元素土壤调节剂，属于枸溶性硅肥，由山西迈乐肥业有限公司提供。供试烤烟品种为豫烟10号。田间试验于2015年在河南省平顶山市宝丰县石桥镇烟草科技园区进行，试验地为壤土，pH为7.98，碱解氮141.21 mg/kg，速效磷25.1 mg/kg，速效钾121.4 mg/kg，有机质1.35%。

1.2 试验设计

采用单因素试验设计，设置4个不同硅肥用量处理：T1施硅肥25 kg/667m2，T2 施硅肥50 kg/667m2，T3施硅肥75 kg/667m2，CK不施硅肥，重复3次。

田间管理措施均按当地烤烟生产技术规程进行。试验区每667 m2施肥情况为：芝麻饼肥25 kg，纯N 4 kg，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:3。行距1.20 m，株距0.55 m。第一中心花开放期打顶，单株留叶数22片。4月30日移栽，10月10日采烤结束。

1.3 测试样品的采集

分别于移栽后30、45、60、75、90 d取鲜样，每个处理选取3株代表性烟株，将所取中部叶鲜样混合后用铝箔纸和纱布包裹，迅速置于液氮中带回，存放于-80 ℃的冰箱中，用于酶活性测定。每个处理取烤后C3F、B2F原烟各2.0 kg，用于烟叶常规化学成分测定。

1.4 测定方法

鲜烟叶叶绿素和类胡萝卜素含量采用乙醇浸提比色法测定[8]；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定参照王爱国[9]的方法；超氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定[10]；丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸加热显色法[8]。

烤后烟叶还原糖和水溶性总糖含量采用3,5-二硝基水杨酸法[11]、总氮含量采用凯氏定氮法[12]、烟碱含量采用紫外分光光度计法[13]、钾离子含量采用火焰光度计法[14]、氯离子含量采用滴定法[15]、淀粉含量采用盐酸酸解蒽酮显色法[16]测定。

1.5 统计分析方法

数据处理采用SPSS21.0软件进行方差分析和多重比较。

2 结 果

2.1 不同施硅处理对烤烟叶片酶活性的影响

2.1.1 对SOD活性的影响 由图1可以看出，不同施硅处理在烤烟不同生长阶段的SOD活性均高于对照，整个生育期间的平均酶活比对照提高达78.48 U/g鲜物质。在烤烟不同生长阶段对酶活性影响最大的时期为栽后60 d，比对照增加99.28 U/g鲜物质，提高幅度达26.63%。在不同硅肥处理中，T2的酶促活性最高，比对照增加103.36 U/g鲜物质，提高32.93%。差异显著性检验结果显示，烤烟在田间30～90 d生长过程中，硅肥处理与对照的SOD活性均存在显著性差异。

图1 不同处理间叶片SOD活性的差异比较Fig. 1 Difference in SOD activities among leaves of different treatments

2.1.2 对POD活性的影响 由图2可见，在烤烟栽后30～90 d期间，各处理POD活性呈逐渐提高趋势，且其活性平均值都高于对照。按活性平均值的高低排序，依次为：T2＞T3＞T1＞CK，酶促活性最大值的出现时期为栽后90 d。不同生育阶段处理间酶促活性差异显著性检验结果显示，烤烟在田间30～90 d生长过程中，硅肥处理与对照的POD活性均存在显著性差异。

烤烟生长发育规律前期（栽后60 d左右）是以氮代谢为主的植物体形态建成过程，之后进入碳代谢为主的衰老过程[17]。本研究分析发现，在烟草植物体由氮代谢生长为主向碳代谢为主转变的衰老过程中，硅元素肥可导致POD活性或酶促防御能力明显提高，起到延缓烟草植物体衰老的作用。

图2 不同处理间叶片POD活性的差异比较Fig. 2 Difference in POD activities among leaves of different treatments

2.1.3 对MDA含量的影响 由图3可知，施硅处理在不同生长阶段，鲜叶中MDA含量均低于对照。按各生育阶段MDA平均含量的高低比较：CK＞T1＞T2＞T3，并表明MDA含量下降与硅素肥用量增加有关。经方差分析和显著性检验，各处理MDA含量差异显著性见图3。

图3 不同处理间叶片MDA活性的差异比较Fig. 3 Difference in MDA activities among leaves of different treatments

2.2 不同硅肥处理对烤烟叶片质体色素含量的影响

2.2.1 对叶绿素含量的影响 由图4可见，在大田生育期30 d前叶绿素含量各处理均低于对照，而后各处理呈现缓慢上升并在60 d左右达到最大值；以后随着烟叶进入成熟阶段，对照和处理的叶绿素含量整体呈自然下降的规律。在下降过程中，T2下降速率较小、含量明显高于对照和其他处理；90 d后对照和处理的差距已经很小。

图4 不同处理间叶片叶绿素含量的差异比较Fig. 4 Difference of chlorophyll content between leaves of different treatments

2.2.2 对类胡萝卜素含量的影响 类胡萝卜素含量和比较结果如图5。烤烟田间生育期间类胡萝卜素含量一般呈先升高、达到最大值后逐渐降低的自然过程。T1和T3在生育期45 d达到最大值，CK和T2在75 d达到最大值。按处理和重复测定结果经方差分析和显著性检验，其中T2和T3处理的类胡萝卜素含量显著高于CK。

图5 不同处理间叶片类胡萝卜素含量的差异比较Fig. 5 Difference in carotenoid content in leaves of different treatments

2.3 不同硅肥处理对烤后烟叶化学成分的影响

2.3.1 中部叶化学成分的差异比较 不同硅肥处理中部烟叶常规化学成分测定结果见表1。可以看出，不同处理平均含量与对照相比，中部烟叶总糖、还原糖、烟碱、钾含量显著提高，蛋白质、总氮、氯含量显著下降。其中：总糖平均含量提高4.11个百分点，还原糖平均提高3.78个百分点，均显著高于空白CK；钾含量T2、T3处理显著高于CK，两处理平均提高0.10个百分点；烟碱含量T3处理显著高于T1、T2低于CK，平均含量降低了0.67个百分点；蛋白质含量降低0.83个百分点，显著低于CK；总氮含量平均降低0.16个百分点，显著低于CK；氯含量T2和T1处理显著低于CK，两处理平均含量降低0.12个百分点。

2.3.2 上部叶化学成分的差异比较 不同硅肥处理中部烟叶常规化学成分测定结果见表2。可以看出，硅肥用量不同处理的上部烟叶样品，总糖平均含量比CK增加2.03个百分点，处理间T2＞T3＞ T1＞CK存在显著性差异；还原糖平均含量增加0.94个百分点，T2、T3显著高于CK，处理间T2＞T3＞CK＞ T1；烟碱平均含量增加0.33个百分点，处理间T1＞T2＞T3＞CK存在显著差异；蛋白质、总氮各处理平均含量降低0.61和0.15个百分点，各处理显著低于对照；钾平均含量提高0.14个百分点，各处理间T3＞T1＞T2＞CK，存在显著差异。

表 1 不同处理中部烟叶化学成分差异Table 1 Difference in chemical composition of tobacco leaves in different treatments

表2 不同处理上部烟叶化学成分差异Table 2 Difference in chemical composition of upper leaves in different treatments

3 讨 论

3.1 对烤烟抗氧化酶活性的影响

SOD对维持植株体内活性氧代谢平衡、保持细胞膜稳定性起着重要作用[18]；POD可以清除H2O2，是植物体内主要的酶促防御体系之一[19]；MDA含量变化反映细胞膜脂过氧化水平[20]，它的积累可能会对膜和细胞造成一定的伤害[21]。因此许多研究把SOD、POD和MDA作为评定植物抗逆性的指标。本研究结果表明，不同硅肥用量各处理在烤烟生育期间的SOD活性均呈先上升后下降趋势、POD活性呈直线上升趋势，各处理与对照SOD、POD活性的差异多达到显著水平，表明硅元素通过抗氧化酶活性的增强提高了烤烟的抗逆性，这与其他作物施用硅肥后抗氧化酶活性增强的结果[22]一致；植物在遭受逆境伤害或衰老的情况下，会发生膜脂过氧化作用，结果导致细胞质膜透性增大，电解质外渗增多。因此许多研究者常以膜脂过氧化产物MDA来评估细胞膜发生脂质过氧化作用的强弱[23]，硅肥处理与对照的MDA含量呈负向关系，表明硅元素可以缓解烤烟膜脂的过氧化作用，可作为硅元素提高烟草抗病性和烟叶产量的理论依据，但膜脂过氧化作用对烤烟生理的影响尚需深入研究。

3.2 对烤烟生长过程中质体色素生理指标的影响

烟草质体色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，其含量和组成因栽培烟草类型、品种、生育阶段不同而异[24]。质体色素是光合作用中光传导和光反应中心的重要结构成分[25]，也是烟叶致香前体物质，其含量直接或间接地影响烟叶外观质量和内在品质。本研究中，硅元素在烤烟生育期间有推迟叶绿素含量高峰期的作用，不同硅肥用量处理的叶绿素含量在烤烟生育期呈先升高后降低的趋势，施硅肥50 kg/667m2的处理显著高于对照，说明适宜的硅肥浓度具有提高叶绿素含量的作用。施硅可以使叶片及叶鞘表皮细胞外形成硅化层，叶片增厚，维管束加粗叶细胞内线粒体较多，叶绿体较大，其中片层结构及基粒增多，叶绿素含量增加，提高净光合率。硅处理可能保持了叶绿体结构的完整性，梁永超等[26]研究也发现，逆境条件下大麦叶片超微结构发生了显著的变化，叶绿体双层膜脱落，基质片层结构破坏，而逆境条件下，硅处理的叶片叶绿体双层膜较完整，基质片层结构清晰可见。硅元素对类胡萝卜素的影响，在大田生育期75 d前类胡萝卜素含量呈逐步升高趋势，至90 d时仍显著高于硅肥空白对照，表明适宜的硅元素浓度有提高类胡萝卜素含量的显著作用，关于施硅对类胡萝卜素的影响机理报道较少，还需进一步探究。

3.3 对烤后烟叶化学成分的影响

硅元素可以提高烤烟品质，刘光亮等[6]研究表明，施用硅肥对于烤烟的农艺性状影响不大，但在提高烟叶产量、产值和中上等烟的比例上有促进作用，同时可以降低烟叶烟碱含量，改善烟叶内在化学成分协调性。本研究结果表明，硅元素处理的中、上部烟叶还原性糖、总糖、钾平均含量显著提高；总氮、蛋白质、氯的平均含量显著降低，提高烟叶还原性糖、总糖、钾和降低总氮、蛋白质和氯作用明显，主要化学成分派生值如糖碱比、糖氮比、钾氯比趋于协调。施用硅肥可提高烟叶钾、还原糖、总糖含量，降低氯含量，促进烟叶化学成分协调，这与已有研究结论[27]相一致。梁永超等[28]报道，盐胁迫下硅可使钾离子含量大幅度提高，钠和氯含量显著降低并且均匀分布在根的横切面上，硅改变了大麦体内矿物营养离子的吸收和微域分布，起到降低了盐分离子的毒害作用。对于施硅提高烤烟钾含量、降低氯含量的原因，还需要进一步的研究。

4 结 论

本研究认为，施用枸溶性硅肥对于维持烤烟植物体内活性氧代谢平衡、保持细胞膜稳定性、增强酶促防御体系功能具有重要作用。随施用量增加，对烤烟叶绿素含量存在先降低后提高的影响，用量50 kg/667m2能显著提高叶绿素含量。施硅对类胡萝卜素含量存在显著正向促进效应。施用硅肥使烤后原烟总糖、还原糖、钾含量提高，总氮、蛋白质、氯含量降低，烟叶化学成分更趋于协调，具有改善烟叶品质和提高吸食安全性的积极作用。枸溶性硅肥用量以50 kg/667m2综合效果较好，可作为生产利用的依据。

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《中国烟草学报》2016年第5期目次

1 气相色谱法同时测定电子烟烟液中的烟碱、1,2-丙二醇和丙三醇……………………………蔡君兰，陈 黎，彭 斌，等

10 甘薯浸膏的开发及其香气成分分析………………………………………………………………杨金初，郝 辉，马宇平，等

19 石墨烯纳米材料对卷烟主流烟气苯并[a]芘和苯酚的降低作用研究……………………………柴 颖，费 玥，郝 捷，等

26 烟支燃烧温度影响因素的多因素方差与逐步回归分析…………………………………………郑 晗，张 莹，李 赓，等

33 细支卷烟主流烟气有害成分释放量的分析………………………………………………………边照阳，王 颖，李中皓，等

41 干燥方式对再造烟叶丝质量特性的影响研究……………………………………………………邹 泉，廖晓祥，陈 冉，等

50 基于FPGA的烟梗在线检测系统设计……………………………………………………………席建平，易 浩，刘 斌，等

55 大蒜与烤烟轮作对烟草黑胫病的防治效果及作用机理初探……………………………………钏有聪，张立猛，焦永鸽，等

63 嫁接对烟草青枯病抗性及产质量的影响…………………………………………………………黎妍妍，王 林，彭五星，等

70 同一品种在不同生态区烟叶化学品质的差异……………………………………………………韩锦峰，袁秀秀，谢晓辉，等

79 绿色木霉配施高碳基肥料对烤烟生长及经济效益的影响………………………………………张子颖，许家来，李现道，等

87 烟草叶面细菌区系检测探针的设计及优化………………………………………………………赵 敏，徐 宸，贾 凌，等

104 玫瑰与烟草间作对烟叶蛋白质影响的生物信息学分析…………………………………………徐 洁，余 萍，董 超，等

111 红彩真猎蝽对斜纹夜蛾幼虫捕食行为及室内扩散能力的研究…………………………………苏湘宁，邓海滨，朱丹荔，等

120 基于混合模型的卷烟销售量预测…………………………………………………………………朱俊江，何湘竹，王建树，等

126 论烟农专业合作社成员账户的编制与应用………………………………………………………周路阔，刘文丽，周冀衡，等

132 烟碱依赖量表的研究进展…………………………………………………………………………刘 彤，陈 欢，侯宏卫，等

142 烟丝添加剂在卷烟降焦减害中的研究进展………………………………………………………田海英，张 展，聂 聪，等

Effect of a Citrate-soluble Silicon Fertilizer on Physiological Indexes and Quality of Flue-cured Tobacco Leaves

JIA Guotao1, MA Yiqiong1, CHEN Fangquan1, FAN Yikuan2, XU Zicheng1*, BIAN Miao1, LIU Bingyang1

(1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Tobacco Research Institute of Henan Provincial Tobacco Company, Zhengzhou 472000, China)

To explore the effect of citrate-soluble silicon fertilizer on physiological indexes and quality of flue-cured tobacco, a field experiment was conducted to study the effect of different gradient of a citric acid-soluble silicon fertilizer on antioxidant enzymes, pigments, and conventional chemical composition of flue-cured tobacco. The results showed that: (1) The silicon fertilizer significantly promoted SOD and POD activities and reduced MDA content in flue-cured tobacco. (2) The silicon fertilizer had an effect of first decreasing then increasing of chlorophyll content. Chlorophyll content gradually increased 45 days and reached the maximum value on the 60th day after transplanting. The treatment applying the silicon fertilizer of 50 kg/667m2significantly increased chlorophyll content and carotenoid content, which could be the physiological basis of improving the quality and yield of flue-cured tobacco. (3) The silicon fertilizer increased the content of total sugar, reducing sugar and potassium and decreased the content of total nitrogen, protein and chlorine in flue-cured tobacco, all in favor of improving the quality of flue-cured tobacco. In conclusion, the comprehensive effect of the treatment applying the silicon fertilizer of 50 kg/667m2was better.

citrate-soluble silicon fertilizer; flue-cured tobacco; physiological index; leaf quality

S572.01

1007-5119（2016）06-0043-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.06.008

河南省烟草公司重点科技攻关项目“河南主产烟区主栽烤烟品种综合评价”（HYKJ 201405）

贾国涛（1989-），男，在读硕士研究生，研究方向为烟草营养与质量评价。E-mail：aodibenz@126.com。*通信作者，E-mail：zichengxu@126.com

2016-06-08

2016-08-08