断根和环割对烤烟叶光合特性及产量和质量的影响

蒋博文，范志勇，王德勋，户艳霞，朱凯，宋朝鹏*

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.云南省烟草公司大理州公司，云南 大理 671000)

断根和环割对烤烟叶光合特性及产量和质量的影响

蒋博文1，范志勇2，王德勋2，户艳霞2，朱凯2，宋朝鹏1*

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.云南省烟草公司大理州公司，云南 大理 671000)

以红花大金元烤烟品种为材料，研究了打顶后不同程度断根和环割对烤烟叶片厚度、叶面积、光合特性及产量和质量的影响。结果表明：下部叶采收后环割和两侧断根能促进鲜烟叶叶面积增加，较对照不环割、不断根分别增加18.01%和9.29%，叶片分别变薄7.20%和1.88%，显著提高了上部叶开片程度；烟叶SPAD值和净光合速率下降快，烟叶成熟落黄迅速；上中等烟叶比例分别增加6.73%和4.75%，烟叶均价分别提升11.12%和5.44%，经济效益显著提高；中部叶采收后环割，对上部叶叶面积和叶片厚度影响小，但可显著促进上部叶SPAD值和净光合速率的下降，促进上部叶提前落黄采烤，对烟叶产量和质量的影响较小；一侧断根可提高烟叶的抗逆性，抑制烟叶净光合速率下降，延缓烟叶采烤时间。下部叶采收后环割可作为促进中上部叶成熟落黄、提高烟叶产量和质量的一项技术措施。

烤烟；红花大金元；环割；断根；净光合速率

随着生态条件的改变和施肥水平的提高，烤烟在采收烘烤季节容易返青后发，贪青晚熟，造成采烤期延长，茬口紧张[1-2]；上部叶较小、较厚，组织结构紧密，颜色偏深，烘烤过程中极易烤青和挂灰，工业可用性低，造成烟叶产量和质量下降[3-4]。孙适[5]、李思云[6]研究发现，打顶后断根和环割处理可协调烤烟中上部叶的碳氮比例，促进上部叶干物质的积累，控制烟叶内部化学成分协调性。李小勇等[7]对延边烟区烟叶进行不同程度的断根处理，发现团棵期轻度断根可显著提高烟株生长后期的根系活力，提高烟叶烟碱和钾含量，降低烟叶糖含量。曾涛等[8]研究发现，打顶期不同时间环割能够降低烟株硝酸还原酶活性，提高烟叶转化酶活性，改善烟叶碳氮代谢。肖波等[9]认为，环割后一次性采收上部叶，可促进烘烤过程中叶片叶绿素和超氧化物歧化酶活性下降，淀粉酶活性上升，有利于提高上部叶的烘烤质量。沈方科等[10-11]、吴彦辉等[12]研究表明，打顶后断根、环割处理改变了烟株中不同内源激素的含量和比值，降低钾在根系的积累，促进烟叶钾营养的积累，改善烟叶化学成分的协调性，提高了烟叶的经济效益。笔者以红花大金元烤烟品种为试验材料，对打顶后不同程度断根和环割处理后的烤烟叶片厚度、叶面积、光合特性及产量和质量进行比较分析，以期明确断根、环割处理对烤烟中上部叶光合特性、产量和质量的影响。现将结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为红花大金元。

1.2 试验设计

试验于2016年5月至9月在云南省大理州弥渡县红花大金元科技研发基地进行。试验田地处东经100°48'，北纬25°35'，属于亚热带季风气候。年平均气温17.3 ℃，大于10 ℃积温5 318.6 ℃，无霜期252 d，常年降水量824.4 mm，气候温和，四季温差小，有旱季和雨季之分，日照时数2 570 h。植烟土壤为水稻土，肥力中等，pH 7.07，有机质含量30.30 g/kg，碱解氮含量128.14 mg/kg，速效磷含量37.32 mg/kg，速效钾含量200.59 mg/kg。每小区种植3垄，每垄15株，小苗膜下移栽，移栽株行距为0.6 m×1.2 m。5月10日移栽，7月7日盛花打顶，每株留18片有效叶，7月18日开始采烤。断根处理指下部叶采收后，在距茎基部10 cm处垂直往下切断根系，轻度断根为一侧断根，重度断根为两侧断根。环割处理指用刀片于根茎连接处上10 cm处割去韧皮部而不伤及木质部，宽度为1 cm，中期环割和后期环割分别于下部叶和中部叶采收后进行。试验设置 5个处理：CK，不环割，不断根；T1，轻度断根；T2，重度断根；T3，中期环割；T4，后期环割。随机区组设计，重复3次。规模化管理。

1.3 测定项目与方法

自8月1日开始，每3 d于10：00—11：00，用CI-340超轻型便携式光合测定仪测定 9叶位、12叶位、15叶位、18叶位的净光合速率 Pn；用SPAD-502型叶绿素计测定SPAD值；用卷尺测定叶长、叶宽；用叶片厚度测定仪YH-1(浙江托普仪器有限公司)测定叶片厚度[13]。叶面积=叶长×叶宽×0.634 5[14]。统计烤后烟叶上中等烟比例、产量、均价、产值。

1.4 数据分析

试验数据用SPSS 20进行统计分析；用Microsoft Excel 2010进行处理和作图；用新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 断根和环割对烟叶叶片厚度和叶面积的影响

烟叶厚度反映了烤烟的营养状况和成熟特征。由表1可见，与CK相比，T1轻度断根处理后，中部叶9叶位和12叶位叶片变厚，15叶位、18叶位叶片变薄，但差异不显著；T2处理后，9叶位叶片变厚1.51%，12叶位叶片变薄2.23%，但差异不显著，上部叶 15叶位、18叶位叶片厚度分别减小3.50%、3.29%，达显著水平；T3处理分别促使各叶位叶片变薄 3.01%、4.74%、10.98%、10.09%，其中9叶位差异不显著，12叶位差异显著，15叶位、18叶位差异极显著；T4处理可促进上部叶变薄。综上，轻度断根对叶片厚度无显著影响，重度断根显著促进上部叶变薄；环割可促进中、上部烟叶叶片变薄，其中中期环割处理(T3)对叶片厚度影响最大。

由表1可知，与CK相比，T1处理后，各个叶位叶面积无显著变化；T2处理后，12叶位叶面积增加9.98%，达显著水平，9叶位、15叶位、18叶位叶面积分别增加 12.49%、5.81%、8.90%，达到极显著水平；T3处理对叶面积影响最大，分别促使9叶位、12叶位、15叶位、18叶位叶面积增加18.92%、20.90%、16.36%、15.88%，达极显著水平；T4处理极显著促使 15叶位、18叶位叶面积增加4.62%、5.01%。与CK相比，中期环割(T3)、重度断根(T2)可明显促进中、上部鲜烟叶叶面积增大。

表1 断根和环割后的烟叶厚度和叶面积Table 1 Leaf thickness and leaf area after root pruning and girdling treatment

2.2 断根和环割对叶片SPAD值的影响

SPAD值表征烟叶叶绿素相对含量，叶绿素含量下降是烟叶大田成熟期落黄的重要标志。由表 2可知，中、上部烟叶成熟期SPAD值整体呈现下降趋势，同一时期，随着叶位的升高，烟叶的 SPAD值逐渐升高。不同程度的断根和环割处理均能使烟叶叶片SPAD值迅速下降，其中，T3处理9叶位、12叶位、15叶位、18叶位采收时SPAD值分别较同期CK下降10.92%、22.77%、45.63%、50.33%，相比于其他处理各个叶位SPAD值下降最多且达到极显著水平。8月13日进行T4处理后，上部叶15叶位、18叶位的SPAD值迅速下降，8月25日时分别较同期CK下降28.64%、21.13%，与CK、T1、T2处理呈极显著差异。T1、T2处理均一定程度上抑制9叶位SPAD值的下降，8月13日叶片SPAD值较CK处理高，但差异不显著；T1、T2处理可显著促进12叶位、15叶位、18叶位烟叶SPAD值的下降，且T2处理较T1处理SPAD值下降量大；T1、T2处理后3 d，中部叶9叶位、12叶位SPAD值下降较T3处理快，但3 d后T3处理的各个叶位SPAD值迅速下降，且快于T1、T2处理。

表2 断根和环割后的烤烟叶片SPAD值Table 2 SPAD value in tobacco leaves after root pruning and girdling treatment

2.3 断根和环割对烟叶叶片净光合速率的影响

由表3可知，不同程度断根、环割处理，不同叶位叶片净光合速率变化动态基本一致，进入成熟期后，叶片净光合速率逐渐下降，且叶位越低，净光合速率下降越快。下部叶采收后，断根处理(T1、T2)延缓了9叶位净光合速率的下降，8月13日T1、T2 的 9 叶位叶片的净光合速率达 10.68 μmol/(m2·s)、7.21 μmol/(m2·s)，较 CK 增加 82.88%、23.46%；环割处理(T3)促进9叶位净光合速率的迅速下降，但与CK相比，8月13日采收时净光合速率较CK下降8.73%，差异不显著。各处理对12叶位净光合速率的影响差异较大，T1处理后3 d，12叶位净光合速率较CK有明显下降，但随后净光合速率下降缓慢，8月19日采收时12叶位净光合速率高达18.56 μmol/(m2·s)，较CK增加30.43%；8月19日与CK相比，T2、T3处理分别促进12叶位净光合速率较CK下降14.90%、32.40%，其中T2处理叶片前期净光合速率下降快，T3处理后期净光合速率下降快。对于上部叶15、18叶位，T1处理延缓叶片净光合速率下降，导致采收时叶片净光合速率较 CK处理分别增加14.34%、11.41%；T2、T3、T4处理可促进上部叶烟叶净光合速率快速下降，15叶位8月25日采收时净光合速率分别较CK下降20.73%、29.58%、22.24%，18叶位下降31.82%、39.17%、34.56%。

表3 断根和环割的烤烟叶片净光合速率Table 3 Net photosynthetic rate of Pnin tobacco leaves after root pruning and girdling treatment

2.4 断根和环割对烟叶产量和质量的影响

由表4可知，断根、环割处理对烟叶产量和质量具有极显著影响。下部叶采收后环割处理(T3)产值最高，较CK的提高5.40%，差异达到极显著水平；重度断根处理(T2)产值较 CK提高 2.07%，亦达极显著水平；轻度断根处理(T1)造成烟叶产值极显著降低；中部叶采收后环割处理(T4)对烟叶产值影响不明显，差异不显著。在相同栽培密度和栽培管理条件下，烟叶产值由产量和价格决定。与 CK相比，T1处理产量显著增加1.85%，但均价和上中等烟比例明显下降，造成整体产值较低；T2、T3处理产量较CK虽然分别下降3.61%、5.39%，但由于上中等烟比例的提高，均价分别增加 5.44%、11.12%，且差异均达到极显著水平，促使烟叶产值极显著提高。T4处理对烟叶产量、均价、上中等烟比例影响不大。

表4 断根和环割的烟叶产量和质量Table 4 Yield and quality of tobacco leaves after root pruning and girdling treatment

3 结论与讨论

烟叶叶片厚度适中，烟叶的等级就高[15]。在保证烟叶品质的前提下，提高叶面积是保证烟叶产量的重要措施[16]。SPAD值的高低标志烟叶外观的成熟落黄程度，与烟叶成熟度呈显著负相关关系[17]。本试验结果表明，适时环割可促进中上部叶身份变薄，叶面积增大，SPAD值迅速下降，烟叶成熟落黄较快，缩短了烟叶采烤期，这与前人研究结果[9-13,15-18]一致。一侧断根对烟叶厚度和叶面积无显著影响，但会造成短期内叶片SPAD值降低，但以后迅速恢复并显著提高，这与花生的研究结果[19]相似。两侧断根能促进上部叶厚度变薄，中上部叶叶面积增加，SPAD值较CK下降快，烟叶成熟落黄较快，这主要是因为两侧断根烟株自我恢复所需时间较长，造成烟叶SPAD值下降，即一侧断根前期可控制烟叶叶绿素的增加，之后具有补偿甚至超补偿效应，叶片叶绿素含量较CK下降缓慢，甚至有增加趋势，两侧断根不具有补偿效应，叶片叶绿素下降迅速[20]。下部叶采收后环割和两侧断根，促使中上部叶叶绿素快速降解，烟叶迅速成熟落黄，虽然叶片光合速率下降快，但光合面积有一定增加，光合产物可以有效积累[21]。

本研究结果表明，烟株对轻度断根具有一定的超补偿效应，轻度断根后光合速率短期有所下降，但随后迅速恢复且恢复较CK快，重度断根烟株难以恢复，烟叶净光合速率下降；环割造成烟叶净光合速率极显著下降，这与对红椎幼苗的研究结果[22]一致。下部叶采收后环割虽然降低了烤烟的光合速率，但同时阻断营养物质通过韧皮部的向下运输，有利于叶片中光合产物的积累；同时断根和环割协调了烟叶化学成分的协调性，通过提高上中等烟比例和均价，提高了烟叶的经济效益。

有研究[16,23]表明，在烟叶适产栽培中应在首先保证一定单位面积株数的基础上，着力增加单位面积产量，提高上中等烟比例，从而提高均价和产值。本试验是在相同的种植密度下进行的，对产值起决定作用的是产量和均价。结果表明，下部叶采收后环割和两侧断根虽然降低了烟叶产量，但增加了叶面积，同时烤后烟叶上中等烟比例和均价高，烟叶产值极显著提高；一侧断根对烟叶产量有一定提高，但是烟叶成熟落黄缓慢，烤后烟叶质量较差，上中等烟比例和均价较低，烟叶产值极显著下降；中部叶采收后环割仅对上部叶产生一定影响，加之作用时间较短，烟叶整体经济性状无显著变化。

烤烟在进入成熟期后易因气候和土壤肥力问题出现返青后发、贪青晚熟等难落黄现象，特别是上部叶开片较差，颜色深且叶片厚，组织结构紧密，烘烤难度大。不同程度的断根、环割处理可明显促进中上部叶的成熟落黄，其中断根处理前期烟叶落黄较快，但整体落黄效果较环割差。综上所述，下部叶采收后环割可明显促进中上部叶的成熟落黄，改善烟叶组织结构和化学成分协调性，可作为促进中上部叶成熟落黄、提高烟叶产量和质量的一项技术措施。

[1] 程浩，孙福山，翟所亮，等．特色烤烟品种红花大金元烟叶质量的影响因素分析[J]．中国烟草科学，2009，30(2)：21-25．

[2] 蒋博文，苏家恩，王德勋，等．外源乙烯诱导烟叶田间成熟的生理变化研究[J]．南方农业学报，2016，47(10)：1671-1676．

[3] 宫长荣，刘霞，宋朝鹏，等．影响烤烟上部叶质量的因素及提高其可用性的措施[J]．中国农学通报，2007，23(3)：103-108．

[4] 王涛，贺帆，徐成龙，等．提高烤烟上部叶可用性技术的研究进展[J]．南方农业学报，2011，42(9)：1127-1131．

[5] 孙适．部分断根措施对烤烟氮素循环和上部叶化学成分的影响[D]．郑州：河南农业大学，2014．

[6] 李思云．烤烟打顶后环割对氮素分配及上部叶品质的影响[D]．郑州：河南农业大学，2014．

[7] 李小勇，赵铭钦，王鹏泽，等．断根对延边烤烟根系生长和烟叶糖、烟碱及钾含量的影响[J]．中国烟草科学，2014，35(5)：1-5．

[8] 曾涛，刘华山，韩锦峰，等．环割对烤烟酶活性及烟碱和钾含量的影响[J]．河南农业科学，2005(3)：32-34．

[9] 肖波，刘光辉，陈建军，等．环割和留腋芽采收对烤烟上部叶烘烤特性和质量的影响[J]．作物研究，2013，27(4)：329-332．

[10] 沈方科，何明雄，黄芩芬，等．断根、环割处理对烤烟內源激素水平及钾积累的影响[J]．中国烟草学报，2011，17(6)：37-42．

[11] 沈方科，韦忠，黄苓芬，等．断根、环割对烟草体内钾、钙、镁循环和积累的影响[J]．中国农学通报，2011，27(1)：127-131．

[12] 吴彦辉，薛立新，许自成，等．断根结合生长素和钾肥施用对烤烟生长及糖碱比、有机钾指数的影响[J]．生态学报，2013，33(18)：5686-5695．

[13] 张鑫，付秋娟，窦家宇，等．主要产区烟叶厚度分析研究[J]．中国烟草学报，2014(3)：42-47．

[14] YC/T142—1998 烟草农艺性状调查方法[S]．

[15] 李瑞丽，张保林，王建民，等．河南烤烟叶片厚度的变化规律与聚类分析[J]．河南农业科学，2014，43(2)：43-45．

[16] 张兴伟，王志德，孙玉合，等．烤烟叶数、叶面积的遗传分析[J]．植物遗传资源学报，2012，13(3)：467-472．

[17] 孙阳阳，靳志伟，黄明迪，等．SPAD值与鲜烟叶成熟度及烤后烟叶质量的关系[J]．中国烟草科学，2016，37(2)：42-43．

[18] 杨俊兴，杨虹琦，周冀衡，等．环割处理对烤烟成熟期叶片理化成分的影响[J]．湖南农业科学，2007(4)：64-66．

[19] 王信宏，王月富，赵长星，等．不同生育时期断根对花生光合特性及产量的影响[J]．生态学报，2015，35(5)：1521-1526．

[20] 冯锴，赵长星，王月富，等．断根深度对花生光合特性及干物质积累的影响[J]．华北农学报，2014，29(2)：188-192．

[21] 武圣江，何忠矿，杨秀祥，等．不同基因型烤烟旺长期的植物学性状和光合特性[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2014，40(4)：353-357．

[22] 洪丕征，刘世荣，王晖，等．正常和环割条件下不同形态氮素添加对红椎幼苗光合特性的影响[J]．生态学报，2016，36(14)：4485-4495．

[23] 陈治锋，邓小华，周米良，等．秸秆和绿肥还田对烤烟光合生理指标及经济性状的影响[J]．核农学报，2017，31(2)：410-415．

责任编辑：罗慧敏

英文编辑：罗 维

Effects of root pruning and girdling on photosynthetic characteristics and yield and quality of flue-cured tobacco

JIANG Bowen1, FAN Zhiyong2, WANG Dexun2, HU Yanxia2, ZHU Kai2, SONG Chaopeng1*
(1.College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Dali Branch of Yunnan Province Tobacco Company, Dali, Yunnan 671000,China)

Flue-cured tobacco variety Honghuadajinyuan were used as materials to study the effects of different degrees of root pruning and girdling on leaf thickness, leaf area, SPAD value, photosynthetic characteristics, yield and quality of flue-cured tobacco. The results showed that when root girdling and bilateral root pruning were conducted after the harvest of lower leaves, the leaf area of fresh leaves were increased by 18.01% and 9.29% respectively, compared to the control with no root girdling and pruning; the blades were thinned by 7.20% and 1.88% respectively, which significantly improved the extension level of upper leaves; the SPAD value and net photosynthetic rate decreased rapidly and the leaves matured and turned yellow rapidly; the proportion of medium tobacco increased by 6.73% and 4.75% respectively,and the average price of tobacco was improved by 11.12% and 5.44% respectively, and the economic benefit was improved significantly. Root girdling after the harvest of middle leaves had little effect on upper leaf area and thickness,but significantly promoted the decrease of SPAD value and net photosynthetic rate of the upper leaves, promoted yellowing of the upper leaves, and had little effect on the yield and quality of tobacco. Root pruning on one side improved tobacco resistance, restrained decrease of tobacco net photosynthetic rate, delayed the tobacco harvest time. It was concluded that girdling after lower leaves harvesting can be used as a technical measure to promote the upper leaves yellowing and to improve the yield and quality of tobacco.

flue-cured tobacco; Honghuadajinyuan; girdling; root pruning; net photosynthetic rate

S572.01

A

1007-1032(2017)04-0382-06

2017-02-18

2017-05-28

中国烟草总公司云南省公司项目(2016YN10，2015YN20)

蒋博文(1991—)，女，河南平顶山人，硕士研究生，主要从事烟草调制与加工研究，15136467971@163.com；*通信作者，宋朝鹏，博士，副教授，主要从事烟草调制与加工研究，ycszp@163.com