不同栽培方式对白肋烟活性氧代谢、激素含量及产质量的影响

王亚宁，杨春雷，徐芳森，杨锦鹏*，余 君，樊凯孝，邓灿东，樊友伦，刘腾飞

（1.华中农业大学微量元素研究中心，武汉 430070；2.湖北省烟草科学研究院，武汉 430030；3. 湖北中烟工业有限责任公司，武汉 430051）

不同栽培方式对白肋烟活性氧代谢、激素含量及产质量的影响

王亚宁1，杨春雷2，徐芳森1，杨锦鹏2*，余 君2，樊凯孝2，邓灿东2，樊友伦2，刘腾飞3

（1.华中农业大学微量元素研究中心，武汉 430070；2.湖北省烟草科学研究院，武汉 430030；3. 湖北中烟工业有限责任公司，武汉 430051）

为探明立体育苗及井窑式移栽促进烟草生长的机理，通过大田试验分析了4种栽培方式对白肋烟农艺性状、叶片活性氧代谢、激素含量、经济产量及化学品质的影响。结果表明，立体育苗结合井窑式移栽的组合栽培方式取得最显著改善效果。在农艺性状方面，可以显著提高株高、茎围、腰叶面积及叶数；在生理指标方面，团棵期CAT、SOD活性及IAA含量比对照分别提高了53.7%、35.1%、17.2%，MDA含量降低29.3%，成熟期CAT、POD的活性提高幅度分别为38.7%、28.2%，MDA及ABA含量降低幅度分别为35.3%、31.0%；调制后烟叶产量和产值分别提高了30.0%和39.1%，中上等烟率提高了13.3%，并通过改善烟叶总植物碱含量、氮碱比、钾氯比等指标提高了烟叶化学成分协调性。

白肋烟；立体育苗；井窑式移栽；抗氧化酶；激素

育苗和移栽是烟草生产的重要技术环节，烟苗质量关系到幼苗能否早生快发以及能否增强烟株的抗逆性和抗病性等，是烟草优质高产的基础。漂浮育苗是我国烟草生产育苗的主要方式，但存在占地面积大、受外界环境条件尤其是温度变化影响大、育苗时间长等缺点[1-4]。立体育苗能有效调控苗期温度、光照生长因子，对促进烟苗早生快发并实现减工降本、提质增效具有重要意义[5]。常规的移栽技术往往出现高脚苗、还苗期长等问题。井窖式小苗移栽是由贵州烟区研究人员开发的新移栽技术，近年来被很多烟区引进[6]，即在垄体内制造一个适合烟苗生长的相对稳定的温度、湿度和营养环境，栽后烟苗的成活率高、还苗期缩短，田间烟株的生长均匀一致性好，整齐度显著提高，研究表明井窖式移栽能够显著提高烟叶产量及产值[7-8]。

立体育苗与井窑式移栽配套技术具有很大的推广前景，但关于立体育苗与井窑式移栽促进烟株生长的生理机制研究尚少。本研究从活性氧代谢水平和内源激素的变化入手，揭示不同栽培方式下烟草生长差异的生理机制，为新的栽培技术推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2014年在湖北省恩施市崔坝镇白肋烟试验田进行，供试土壤为黄棕壤，土壤有机质22.25 g/kg，碱解氮73.50 mg/kg，有效磷46.52 mg/kg，速效钾240.00 mg/kg；供试白肋烟品种为鄂烟1号。

1.2 试验设计

试验设4个处理：T1，立体育苗+井窖式移栽；T2，立体育苗+常规移栽；T3，漂浮育苗+井窖式移栽；T4（CK），漂浮育苗+常规移栽。立体育苗用立体栽培架（专利号ZL200920288925.5）并通过托盘式浅层营养液育苗[9]；井窑式移栽的井窑为圆形，井窖口直径8～9 cm，井窖深度18 cm左右，移栽按照烟草井窖式小苗移栽的技术操作执行[7]，移栽后烟苗生长点距垄顶平面5 cm左右。每个处理3次重复，共12个小区，随机区组排列；行株距为120 cm×50 cm。3月2日播种，5月10日移栽；施肥量按照施纯氮17.5 kg/667m2，m(N):m(P2O5):m(K2O) = 1:1:2，分别以硝铵（含氮量为30%）、过磷酸钙（P2O5含量为12%）和农用硫酸钾（K2O含量为49.4%）为肥源，不施有机肥及其他肥料，其他非试验处理的技术环节均按当地现行生产技术规范 执行。

分别于团棵期（6月10日）、旺长期（7月2日）以及成熟期（7月28日）测量农艺性状及取样，共3次，每次取样各处理随机选3株，采集中部叶片5～6 g，存放于-80 ℃冰箱保存，用于测定抗氧化酶活性及内源激素含量。

1.3 测定项目及方法

田间农艺性状中的最大叶面积参照中国烟草行业标准（YC/T 142—2010）[10]计算所得，即叶面积=叶长×叶宽×0.6345，其中0.6345为计算叶面积时的修正系数。过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外吸收法，超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑法[11]，过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[12]，丙二醛（MDA）含量测定采用双组分光光度计法[11]，脱落酸（ABA）与生长素（IAA）含量测定采用超快速液相色谱/电喷雾电离串联质谱法[13]，仪器为型号为ABI 4000Q-TRAP（Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan）。烟叶成熟后，按不同处理分小区采收晾制，测定各处理产量，按国家标准GB/T 8966—2005 白肋烟进行分级[14]，计算中上等烟率，并按2014年国家烟草专卖局收购指导价格计算产值和均价。烟叶化学品质指标，采集调制后的中部叶（从脚叶向上第8～11叶位）进行化验，总植物碱含量测定是依据中国烟草行业标准YC/T 468—2013 烟草及烟草制品总植物碱的测定—连续流动（硫氰酸钾）法[15]，检测仪器Astoria Analyzer（Astoria-Pacific International, USA）；总氮含量测定采用半微量凯氏定氮法[16]；总糖含量测定用蒽酮比色法[16]；钾含量测定采用火焰光度计法[16]；氯含量测定采用自动电位滴定法[16]；氮碱比是总氮含量与烟碱含量的比值，钾氯比是钾含量与氯含量的比值。

1.4 数据处理方法

试验相关数据用SPSS 17.0、Excel 2010软件进行统计分析和作图。

2 结 果

2.1 不同栽培方式对白肋烟农艺性状的影响

由表1可以看出，在团棵期，各处理的株高、茎围和最大叶面积均显著高于对照，且以T1最佳，T1、T2、T3的株高分别比CK增加了13.40%、5.50%、2.11%，茎围分别比CK增加了13.17%、6.72%、4.39%，最大叶面积分别比CK增加了9.50%、3.25%、2.47%，叶数只有T1显著高于CK，增加了0.55。在旺长期，T1的株高显著高于CK，增加了11.78%，T1和T2的茎围分别比CK显著增加了6.48%、3.73%，最大叶面积中T1、T2、T3均显著高于CK，分别增加了11.13%、6.60%、4.99%，叶数中只有T1显著高于CK，增加了1.16。成熟期时，T1的株高显著高于CK，增加了5.46%，T1和T2的茎围分别比CK显著增加了3.28%、1.54%，T1、T2、T3最大叶面积及叶片数均显著高于CK，其中最大叶面积分别增加了19.81%、15.28%、8.61%，叶数上分别增加了2.74、2.11、1.80。总体来讲，各处理之间的性状从优到劣的顺序是T1＞T2≥T3≥CK，说明立体育苗与井窑式移栽可以提高烟株的农艺性状。

2.2 不同栽培方式对白肋烟抗氧化酶活性的影响

2.2.1 不同栽培方式对CAT活性的影响 从图1可以看出，随着烟株的生长，CAT活性也会增强，团棵期时，T1、T2、T3三个处理的CAT活性均显 著高于CK，提高幅度分别为53.7%、40.4%、35.1%。旺长期时，各处理间并无显著性差异。成熟期时，T1的CAT活性显著高于CK，提高幅度为38.7%，T2、T3则与CK无显著性差异。

表1 不同栽培方式对白肋烟农艺性状的影响Table 1 Effect of different cultivating patterns on agronomic traits of burley tobacco

图1 不同栽培方式对白肋烟中部叶CAT活性的影响Fig. 1 Effect of different cultivating patterns on CAT activities of middle leaves of burley tobacco

2.2.2 不同栽培方式对SOD活性的影响 从图2可以看出，团棵期时，T1、T2、T3的SOD活性均显著高于CK，提高幅度分别为35.1%、33.0%、63.2%。旺长期与成熟期时，各处理间均无显著性差异。此结果说明，立体育苗与井窖式移栽提高了烟株生长前期SOD的活性，但在成熟期对提高SOD活性的效果并不显著。

2.2.3 不同栽培方式对POD活性的影响 从图3可以看出，POD的活性随着烟株生长而增强，团棵期时，各处理间没有显著性差异。旺长期时，T1的POD活性显著高于CK，T2、T3的POD活性则稍高于CK，但并无显著性差异。成熟期时，各处理间的POD活性与旺长期表现一致，T1的POD活性显著高于CK，T2、T3与CK无显著性差异。此结果说明，立体育苗结合井窑式移栽可以提高烟株旺长期与成熟期POD的活性，但是对生长前期提高POD活性的效果并不显著。

图2 不同栽培方式对白肋烟中部叶SOD活性的影响Fig. 2 Effect of different cultivating patterns on SOD activityies of middle leaves of burley tobacco

图3 不同栽培方式对白肋烟中部叶POD活性的影响Fig. 3 Effect of different cultivating patterns on POD activities of middle leaves of burley tobacco

2.3 不同栽培方式对白肋烟MDA含量的影响

MDA是膜脂过氧化最重要的产物之一，它的产生会使多种酶和膜系统损伤，其含量的高低常被用于反应细胞膜脂过氧化的水平。从图4可以看出，团棵期时，T1、T2、T3的MDA含量均显著低于CK，分别降低了29.3%、32.4%、35.5%。旺长期时，各处理间并无显著性差异。成熟期烟叶中的MDA含量明显高于团棵期与旺长期，说明成熟期时，烟叶衰老进程加剧，此过程中细胞膜脂过氧化水平也随之升高，其中T1、T2的MDA含量显著低于CK，分别降低了35.3%、28.0%，而T3略低于CK，但无显著差异。

图4 不同栽培方式对白肋烟中部叶MDA含量的影响Fig. 4 Effect of different cultivating patterns on MDA concentration of middle leaves of burley tobacco

2.4 不同栽培方式对白肋烟激素含量的影响

2.4.1 不同栽培方式对白肋烟IAA含量的影响 IAA是影响植物细胞分裂、伸长和细胞分化，营养器官与生殖器官生长的主导因素。从图5可以看出，团棵期时，T1、T3的IAA含量显著高于CK，分别提高了16.5%，19.5%，而T2与CK间没有无显著差异。旺长期与团棵期相似，T1、T3的IAA含量显著高于CK，分别提高了17.2%，24.4%，T2稍高于CK，但未达到显著差异。成熟期时，各处理间的IAA含量均无显著性差异。

图5 不同栽培方式对白肋烟中部叶IAA含量的影响Fig. 5 Effect of different cultivating patterns on IAA concentration of middle leaves of burley tobacco

2.4.2 不同栽培方式对白肋烟ABA含量的影响 脱落酸可以影响烟草的光合功能，促进烟叶衰老[17]。从图6可以看出，团棵期时，T1、T2、T3的ABA含量与CK相比没有显著差异，而T3的ABA含量显著高于T2。旺长期时，ABA含量明显升高，是团棵期的2～3倍，T1、T2、T3的ABA含量显著低于CK，分别降低了37.7%、27.2%、21.7%。成熟期ABA含量反而降低，这是由于打顶的原因，其中T1的ABA含量显著低于CK，降低了31.0%，T2、T3低于CK，但未达到显著差异。

图6 不同栽培方式对白肋烟中部叶ABA含量的影响Fig. 6 Effect of different cultivating patterns on ABA concentration of middle leaves of burley tobacco

2.5 不同栽培方式对白肋烟经济性状的影响

由表2可以看出，T1、T2、T3的产量、产值、均价、上中等烟率均显著高于CK，其中，产量分别提高了30.0%、11.7%、5.6%，烟叶产值分别提高了39.1%、15.2%、7.9%，均价分别提高了7.0%、3.1%、2.3%，中上等烟率分别提高了13.29、4.71、1.83个百分点，可见，处理间差异与各生育期的田间农艺性状表现差异一致，即T1可以获得最佳的烟叶产量、产值及中上等烟率，T2、T3次之。

表2 不同处理对烟草产量、产值、均价和中上等烟率的影响Table 2 Effect of different cultivating patterns on tobacco yield, output value, average price and the rate of medium-superior tobacco

2.6 不同栽培方式对白肋烟烟叶化学成分的影响

一般认为优质白肋烟的总植物碱、总氮含量范围为2.0%～4.0%，最适含量为3.0%；氮碱比的适合范围为1～2，总糖不宜超过1%，氯含量＜0.5%，钾氯比≥5[18-19]。由表3可知，各处理间的总植物碱含量均较适宜，且以T1最佳，其次是T2和T3；总氮含量总体上均处于较适宜水平，但是氮碱比以T1显著高于CK，处于更适宜水平；总糖含量、氯也是总体上处于较适宜水平；钾氯比以T1显著高于CK，其次是T2和T3。可见，T1的化学成分总体协调性最佳，其次是T2、T3。

表3 不同栽培方式对白肋烟中部叶化学成分的影响Table 3 Effect of different cultivating patterns on chemical quality of burley tobacco middle leaves

3 讨 论

3.1 抗氧化系统参与烟株抗性形成

在自然环境条件下，植物的生长会受到多种逆境胁迫，对于烟草来说，不利于其生长的环境因子主要是低温和干旱[20]。研究表明，烟苗受到低温和干旱时，其POD、SOD和CAT活性显著上升，并且MDA含量也会明显上升[21-22]。烟苗从苗床移栽到田间后，其光、温、水、气、肥等生理环境都发生了很大变化，此时烟苗会经历一个逆境的胁迫过程[23]。本研究发现，随烟株生长，抗氧化酶活性有着不同程度的上升，这与赵静等[23]研究结果一致，并且，在不同生育期内，不同栽培方式对此3种保护酶的活性影响也不相同，比如团棵期时，提高了CAT与SOD的活性，而成熟期则是提高了CAT与POD的活性，这与苗保河等[24]研究指出的不同保护性酶在不同生育期分别发挥着不同程度作用的结论一致。

3.2 烟碱与IAA的关系

烟碱（尼古丁）主要在根系中合成，是烟叶和卷烟的主要有害成分之一。研究发现，烟草打顶后施用外源IAA喷施，可以降低烟叶中烟碱的含量，说明IAA在调节烟碱的合成上起到一个负信号作用[25-26]。本试验对IAA含量研究发现，在团棵期和旺长期时，IAA的含量有所上升，而成熟期即打顶之后差异不显著，说明IAA在成熟期可能并没有影响烟碱的合成，这与前人研究有所不同，值得一提的是，烟碱含量虽然在打顶之后会大幅度上升，但其合成并非只在打顶之后，本研究结果发现，在生长前期，IAA可能作为负信号调控烟碱合成，其作用机制有待进一步研究。

4 结 论

立体育苗与井窑式移栽通过提高烟株生长过程中抗氧化酶（CAT、POD、SOD）活性及生长前期IAA含量，同时降低生长后期ABA含量，从而提高了烟株移栽后对大田环境的适宜能力，并且降低了生长前期及衰老过程中膜脂过氧化产物对烟株的损伤，从而促进了烟株生长，提高了烟株农艺性状表现、烟叶品质及经济产量。

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Effects of Different Cultivating Patterns on Active Oxygen Metabolism, Hormone Concentration, and Yield and Quality of Burley Tobacco

WANG Yaning1, YANG Chunlei2, XU Fangsen1, YANG Jinpeng2*, YU Jun2, FAN Kaixiao2, DENG Candong2, FAN Youlun2, LIU Tengfei3

(1. Microelement Research Center of Huazhong Agriculture University, Wuhan 430070, China; 2. Tobacco Research Institute of Hubei Province, Wuhan 430030, China; 3. Hubei Zhongyan Tobacco Industry Co., Ltd., Wuhan 430051, China)

In order to find out the mechanism of promoting tobacco growth by the application of stereoscopic seedling nursing and well-cellar transplanting, we studied the effects of four different cultivating patterns on agronomic traits, active oxygen metabolism, hormone concentration, economic yield and chemical quality of burley tobacco. The experimental results showed that stereoscopic seedling nursing combined with well-cellar transplanting showed the most obvious advantages. On the agronomic traits, the new pattern significantly improved plant height, stem diameter, the maximum leaf area and leaf number during the all growing stages. On the physiological traits, the activities of CAT and SOD increased by 53.7% and 17.2%, respectively, and the IAA concentration increased by 17.2% and MDA concentration decreased by 29.3% at the rosette stage. At the mature stage, the activities of CAT and POD increased by 38.7% and 28.2%, respectively. The concentration of MDA and ABA decreased by 35.3% and 31.0%, respectively. On the yield and chemical quality traits of tobacco leaves, the new pattern’s yield, output value rate of and medium-superior tobacco increased by 30.0%, 39.1% and 13.3%, respectively, and the content of total alkaloids, the ratio of total nitrogen to total alkaloids, the ratio of total potassium to total chlorine were also significantly improved.

burley tobacco; stereoscopic seedling nursing; well-cellar transplanting; antioxidant enzymes; hormone

S572.01

1007-5119（2016）06-0049-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.06.009

国家烟草专卖局重点科技项目“白肋烟早生快发栽培与可控调制技术研发、集成及应用研究”（110201302015）

王亚宁（1989-），男，在读硕士研究生，主要从事植物营养生理研究。E-mail：wyn@webmail.hzau.edu.cn。*通信作者，E-mail：yjp2022@126.com

2016-03-29

2016-05-03