赤霉素与叶面钾肥混施对烤烟上部叶生长、产量和品质的影响
2018-05-30卜令铎计思贵李江舟张立猛王绍忠纳红艳
卜令铎 计思贵 李江舟 张立猛 王绍忠 纳红艳
摘要：【目的】明确赤霉素与叶面钾肥混施对促进烤烟上部叶生长和质量影响的协同机制，为烤烟提质增效及特色优质烟叶开发提供科学依据。【方法】以喷施清水为对照（CK），设喷施赤霉素（GA）、3种单质叶面钾肥（K1、K2、K3）及赤霉素与3种单质叶面钾肥混施（GAK1、GAK2、GAK3）处理，对比分析不同处理烤烟上部叶生长情况、烟叶产量及内在化学成分变化，并进行不同处理对烤烟上部叶生长、产量和品质影响的综合评价。【结果】打顶期喷施赤霉素、叶面钾肥及二者混施均能在一定程度上促进烤烟上部叶生长和烟叶产量、质量的提高，以GAK3处理的效果最优，其上部平均叶面积和叶重分别增加33.47%和22.94%，上等烟产量、总产量、总产值分别增加32.37%、10.71%和19.80%，内在化学成分最协调；其次为GA、GAK1和GAK2处理；而K1、K2和K3处理的促进作用相对较小。【结论】赤霉素与无机态叶面钾肥混施可协同促进烤烟上部叶生长、增产和提质，而与有机叶面钾肥联用在促进烤烟上部叶生长方面存在一定的拮抗作用。
关键词：烤烟；上部叶；生长；赤霉素；叶面钾肥
0引言
【研究意义】当前烟叶生产中烤烟上部叶存在的开片不佳和内在化学成分不协调等问题导致其工业可用性低（张永安等，2004；周道金等，2006），是限制烟叶质量进一步提升的主要因素。通过外源喷施植物生长调节剂和叶面肥是快速改善上部烟叶质量的重要手段（王涛等，2011；杨磊等，2011）。已有大量研究结果显示，外源喷施赤霉素（GA3）等能有效促进上部烟叶生长发育，对改善烟叶组织结构、协调内含物质代谢平衡及提高烟叶产量具有重要作用（刘芳等，2005；付鑫钟等，2006；邹焱和苏以荣，2008；谭小莉等，2009；罗定棋等，2010a，2010b）。喷施叶面钾肥等能及时补充烟株养分，可改善烟株生长后期的钾素营养吸收，提高烟株上部叶片钾含量和品质（罗道红和陆晖，2003；刘华山等，2005），但赤霉素与叶面钾肥的协同作用机理及实用技术开发尚需进一步研究。因此，在烟叶增产、提质、节本、增效的要求下，明确赤霉素和叶面钾肥的促生效果及作用机理，有效整合二者的作用优势并开发实用技术，对促进烤烟上部烟叶的生长和质量提升具有重要意义。【前人研究进展】关于叶面喷施赤霉素对烟叶生长和品质的影响方面，史金钟等（2007）研究表明，打顶当天喷施20 mg/kg赤霉素，可增大烤烟上部及全株的叶面积，明显降低上部烟叶厚度与烟碱和游离烟碱含量，提高上部烟叶可用性；肖遂等（2009）研究表明，打顶后一周喷施适宜浓度的赤霉素可明显降低上部叶烟碱含量，且对提高上部叶钾含量及单叶重的效果较好；汤红印等（2012）研究表明，烤烟打顶时对其上部叶喷施赤霉素，上部1～5片烟叶的叶宽、叶长、长宽比、叶面积指数和叶面积均有较大增加，烟叶产量和产值明显提高；李健忠等（2015）研究表明，打顶当天叶面喷施赤霉素可显著促进上部叶开片，降低上部叶厚度和烟碱含量，协调烟叶内在化学成分，但在一定程度上推迟了烟叶成熟。关于叶面喷施钾肥对烟叶生长和品质的影响方面，胡文智等（2010）研究表明，叶面喷施钾肥可优化烟叶中各种化学成分的配比，提高烟叶品质；欧清华（2014）研究表明，叶面喷施2%浓度硫酸钾能促进上部叶片发育，促进烟叶分层落黄，改善落黄均匀度和叶片厚度，使烤烟成熟期提前2～3d，提高烟叶产量，使烟叶化学成分更协调，提高烟叶可用性；王小兵（2016）研究表明，叶面喷施钾肥可显著降低中、上部烟叶的还原糖、总糖、烟碱和总氮含量，提高烟叶中钾含量，改善烟叶的内在品质。【本研究切入点】目前，关于赤霉素与叶面钾肥的互作机理研究鲜有报道，迫切需要明确赤霉素与叶面钾肥对烤烟上部叶生长和质量影响的协同机制，以完善基于减工、降本的烤烟上部叶开片、提质关键调控技术。【拟解决的关键问题】云南玉溪烟区近30年来普遍推广烤烟品种K326，由于品种特性及植烟环境变化，局部烟区存在烤烟上部叶开片差、工业可用性低等问题，成为限制当地优质烟叶进一步开发的重要瓶颈。本研究以玉溪典型烟田为对象，利用赤霉素与不同叶面钾肥联合施用，旨在明确赤霉素与叶面钾肥对烤烟上部叶生长和质量影响的协同机制，探讨烤烟上部叶开片、提质关键技术，为推进玉溪烟叶区域化提质增效及特色优质烟叶开发提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验材料
供试烤烟品种为玉溪市主栽品种K326。试验用外源赤霉素为4%的水剂，规格5g/包（净含量200mg，贵州省遵义市泉通化工厂生产）。供试叶面钾肥包括3种，分别为磷酸二氢钾（含K2O 34%，河北高盛化肥有限公司生产）、富万钾有机水溶肥（含K2022%，陕西巨川富万钾股份有限公司生产）和钾尊（含K20 45%，陕西天禾生物技术有限公司生产）。试验用基、追肥料为烟草专用复合肥（N：P205：K20=12：6：24）和硫酸钾（含K20 50%）。
1.2试验方法
试验于2016年5～9月在玉溪市四街镇六街村进行。烟田面积约4000 ㎡。供试烟田土壤类型均为玉溪烟区典型红壤，肥力中等。
试验设8个处理（表1），分别为喷施清水（CK）、赤霉素（GA）、3种单质叶面钾肥（K1、K2、K3）及3种单质叶面钾肥与赤霉素混施（GAK1、GAK2、GAK3）。每处理中赤霉素浓度均为20 mg/L，钾肥浓度（以K20计）均为0.15%。打顶当天分别将各处理溶液均匀喷施于烟株顶部第1～6片叶片正面。试验采取随机区组设计，3次重复，每小区植煙200株左右，处理问设保护行。采用膜下小苗移栽，移栽期理墒、打塘，墒高30cm左右，打塘直径40cm，深度20cm，移栽株距50cm，行距1.2m。各处理统一施纯氮90kg/ha、P20545 kg/ha、K20 300kg/ha，施肥方法和其他田间操作统一按照玉溪优质烟叶生产规程进行。
1.3测定项目及方法
1.3.1上部叶生长情况调查各处理均选取长势均匀一致的10株代表性烟株，于上部叶统一采收期进行1～6片上部叶（从上往下数，即顶叶记为第1片）生长情况调查。用游标卡尺测量叶厚，即叶片中部两侧的厚度；用直尺测量每片叶片的叶长和叶宽，计算单叶面积，叶面积=0.6345x叶长x叶宽。计算1～6片上部叶各指标增幅及平均增幅。
1.3.2烤后单叶干重各处理上部1～6叶统一采收，以小区为单位单独烘烤。选取10株代表性烟株上部1-6叶单独扎把烘烤，单独编号标记，室內称取单叶干重。单叶干重增幅及1～6片上部叶干重平均增幅计算同1.3.1公式。
1.3.3经济性状统计对各处理烘烤后烟叶的产量、产值、中上等和上等烟比例等经济性状进行统计，同时单独统计各处理上部叶的产量、产值、中上等和上等烟比例。计算上部叶增量对全田增量贡献率。
1.3.4化学品质测定烤后上部烟叶按照国家烤烟分级标准分级，每处理选择B2F样品，测定烤烟上部叶化学品质。烟叶总糖、还原糖含量参照YC/T159-2002进行测定；烟碱含量参照YC/T 160-2002进行测定；总氮含量参照YC/T 161-2002进行测定；总钾含量参照YC/T 217-2007进行测定。
1.4统计分析
试验数据采用Excel 2010进行处理，采用SPSS17.0进行方差分析，新复极差法进行多重比较，统计结果采用Sigmaplot 10.0进行制图。
2结果与分析
2.1不同处理对烤烟上部叶生长发育的影响
2.1.1对农艺性状指标的影响
由图1可看出，与CK相比，喷施赤霉素及钾肥处理的烤烟上部叶叶长、叶宽、叶面积均随叶位下移逐渐增加，叶厚随叶位下移逐渐减小，处理问差异也随叶位下移逐渐减小。各农艺性状指标的增幅计算结果（图2）表明，各处理烟株上部各叶位的叶长、叶宽、叶面积和叶厚均以顶叶平均增幅最大，随叶位下移，各性状增幅及处理间差异逐渐减小。其中叶长、叶宽和叶面积增幅以GAK3处理最高，其顶叶平均增幅分别为21.03%、40.82%和70.45%；其次为喷施赤霉素（GA）处理，顶叶增幅分别为17.57%、28.66%和51.26%；喷施3种单质叶面钾肥处理的增幅相对较小，其中以K3处理增幅最小。总体上，不同处理各叶位的叶宽增幅明显大于叶长和叶厚，叶面积的增加主要以叶宽贡献为主。
2.1.2对烤后单叶干重的影响
由图3-A可看出，烟株上部叶干重随叶位下移逐渐增加，喷施赤霉素及钾肥处理均高于CK；第1-3叶干重以GA、GAK1、GAK2和GAK3处理相对较高，第4～6叶干重以GAK3处理最高。烟株上部叶干重增幅计算结果（图3-B）表明，各处理烟株上部叶干重以顶叶增幅最大，增幅及处理间差异随上部叶位下移逐渐减小。同叶位不同处理问，均以GAK3处理增幅最大，其顶叶增幅达35.24%；其次为GA、GAK1和GAK2处理，三者中以GA处理顶叶增幅最大，GAK2处理顶叶增幅最小，而第3～6叶以GAK1增幅最大，GA增幅最小。喷施3种单质叶面钾肥处理的单叶干重增幅较小，其中，K3处理增幅最小，顶叶增幅仅为5.98%。
2.1.3不同处理上部叶生长量变化
由图4可看出，赤霉素、叶面钾肥及两者混施处理均能在一定程度上促进烟株上部叶生长，叶面积和叶干重均有所提升。其中，单独喷施赤霉素能明显促进烟株上部叶生长，GA处理的平均叶面积和叶干重分别增加26.08%和16.00%；喷施3种单质叶面钾肥（K1、K2、K3）处理对烟株上部叶生长的促进作用相对较小，其中，单独喷施无机叶面钾肥（K3）处理的增幅最小，上部平均叶面积和叶干重增幅分别为6.98%和2.88%，而单独喷施有机叶面钾肥（K1、K2）处理优于K3处理。赤霉素与叶面钾肥混合喷施对上部叶生长的促进作用因钾肥种类而异，GAK3处理上部平均叶面积和叶重分别增加33.47%和22.94%，明显高于GA处理，说明赤霉素与无机叶面钾肥混施更有利于促进烤烟上部叶生长和开片；赤霉素与两种有机叶面钾肥混合喷施（GAK1、GAK2）处理上部叶平均叶重增幅略高于GA处理，而平均叶面积增幅小于GA处理。说明赤霉素与有机态叶面钾肥混合能在一定程度上进一步促进烤烟上部叶干物质积累，但在促进上部叶开片方面存在一定的拮抗作用。各处理烟株上部平均鲜叶厚度普遍增加，可能是叶面肥促进叶片细胞活力，有效提高了液泡的水含量。
2.2不同处理对烤烟上部叶经济性状的影响
上部叶经济性状调查结果（表2）显示，与CK相比，赤霉素、叶面钾肥及两者混施处理均可有效提高烟株上部烟叶的经济效益。其中，各项经济性状指标均以GAK3处理最高，GAK2、GAK1和GA处理的整体经济性状表现也较优，而单施配施叶面钾肥处理的经济效益相对较低。
进一步对比烤烟上部叶产量、产值变化特征及其对全株增量的贡献率，结果（表3）表明，与CK相比，GAK3处理的烤烟上部叶上等烟产量、产量和产值增量最高，分别为32.37%、10.71%和19.80%，对全田增量贡献率分别为51.04%、72.12%和64.72%。其次GA、GAK1和GAK2处理的上部叶产量和产值增量及其对全田增量贡献率也相对较高，而单独喷施3种叶面钾肥（K1、K2、K3）处理的增量较小。说明于烤烟上部叶喷施赤霉素及叶面钾肥能在不同程度上增加上部叶产量和产值，同时对全株烟叶产生积极影响，赤霉素对上部叶增产的作用效果优于提质，而叶面钾肥的作用效果以提高烟叶质量为主，二者混合喷施有利于上部烟叶产量和质量的协同提高，但赤霉素与有机态叶面钾肥混合存在一定的拮抗作用。
2.3不同处理对烤烟上部叶内在品质的影响
由烟株上部叶内在化学成分测定结果（表4）可看出，与CK相比，喷施赤霉素、叶面钾肥及两者混施处理的烟株上部叶两糖差和烟碱含量普遍降低，总氮、钾含量、糖碱比（还原糖/烟碱）和氮碱比（总氮/烟碱）普遍升高。其中，K1、K2和K3处理的上部叶两糖差降幅最大，总氮含量增幅最小，烟碱含量下降最少，糖碱比偏高，而氮碱比偏低；GAK3处理上部叶糖碱比和氮碱比相对适宜，总钾含量最高，两糖差略高于单独喷施叶面钾肥处理；GA处理上部叶糖碱比相对适宜，而GAK1和GAK2处理糖碱比偏高，这3个处理的其他参数差异不明显。
2.4不同处理对烤烟上部叶生长、产量及品质影响的综合评价
喷施赤霉素及叶面钾肥各处理对烟株上部叶增产、提质效果综合比较结果（图5）表明，GAK3处理对烤烟上部叶生长发育、产量和产值增加及品质提高的促进效果均优于其他处理。GAK1和GAK2处理对烤烟上部叶生长、增产和提质的效果仅次于GAK3处理。K1、K2和K3处理对烤烟上部叶生长、增产和提质的促进效果相对较差，其中，K3处理对提高烟叶钾含量的效果相對突出，而K2和K3处理侧重于增加烤烟上部叶面积和上等烟比例。GA处理的烤烟上部叶面积增幅仅次于GAK3处理，而其他方面略低于GAK1和GAK2处理。由此可知，喷施赤霉素能有效促进烟株上部叶生长发育，进而提高产量；喷施叶面钾肥对烟株上部叶生长发育和提高钾含量有一定作用，但对产量的提高无明显作用；赤霉素与无机态叶面钾肥混合有利于协同上部叶的增产和提质；而与有机态叶面钾肥混合，在促进上部叶生长发育方面存在一定的拮抗作用。
3讨论
已有研究表明，烤烟打顶期喷施赤霉素可有效促进上部叶生长和产量提升（罗定棋等，2010b），有利于降碱、提钾，但在一定程度上影响烟叶成熟度（李健忠等，2015）。本研究结果表明，打顶期喷施赤霉素显著促进了烤烟上部叶生长，提高了产量和上等烟比例，降碱、提钾效果明显，与前人研究结果基本一致。其作用机理可能是赤霉素喷施主茎顶端切口，可调节烟株体内IAA的含量和分布（蔡良勇等，2012），加速叶片细胞的分裂和伸长生长，从而促进烟株的物质积累和养分吸收速率，并提高养分向上部叶的运移比例。与喷施赤霉素相比，喷施叶面钾肥能有效提高烟叶钾含量，促进烟叶内在化学成分的协调（王小兵，2016），改善烟叶成熟度（欧清华，2014），有利于增产和提质的协同（邹湘香等，2013）。本研究结果显示，打顶期喷施叶面钾肥对烤烟上部叶开片的促进作用相对较小，而有利于上部叶成熟、增产、提质，其中，有机态叶面钾肥在促进上部烟叶开片、增产方面优于无机态叶面钾肥，而无机态叶面钾肥在提高烟叶钾含量方面的作用相对突出。
外源施用植物生长调节剂可打破烟株内源激素平衡（李健忠等，2015），改变内源激素水平，使烟叶内在质量更协调（赵正雄等，2002；史金钟等，2007；邹焱和苏以荣，2008）。烤烟打顶期采用不同植物生长调节剂联合施用，对上部叶增产、提质的效果具有不同程度的叠加及协同作用（陈启新等，2012；李健忠等，2015）。吴彦辉等（2013）研究表明，在打顶后采用断根结合生长素和钾肥施用可有效提高烟叶钾含量，但赤霉素与叶面钾肥的交互作用尚不十分明确。本研究发现，赤霉素与不同叶面钾肥混施对烤烟上部叶生长的促进作用有所差异，赤霉素与有机态叶面钾肥混施，烤烟上部叶面积增幅小于单独喷施赤霉素，其原因可能是有机态叶面钾肥中的某些有机成分与赤霉素发生拮抗反应，在一定程度上影响了烟株体内生长素的分布（和丽忠等，2001），从而削弱了赤霉素的促生作用，或其次生代谢物影响了叶片细胞分裂过程的水分运移，从而限制了细胞的膨压和扩展。而赤霉素与无机态叶面钾肥混施，烤烟上部叶面积增幅大于单独喷施赤霉素，在促进烤烟上部叶内在化学成分协调方面表现出明显的互作效果，可能是赤霉素直接或间接地影响烟株成熟过程的代谢强度所致（许自成等，2007；张生杰等，2010）。其作用机理可能是打顶后喷施赤霉素使烟株内生长素与细胞分裂素的比值发生改变，促使细胞分裂，叶片的细胞数量增加（李健忠等，2015），而钾素的补充有利于促进细胞对水分的吸收和固持，从而为细胞产生膨压和扩展提供动力，达到促进生长的效果；与此同时，赤霉素调节离子通道开启或关闭及载体数量（李健忠等，2015），加之叶面肥有效补充了钾元素，从而明显提高烟叶对钾的吸收。说明在赤霉素促进叶片扩展的同时，适当补充钾素养分可进一步促进烤烟上部叶生长，进而提高烤烟上部叶产量。此外，赤霉素、叶面钾肥及二者混施的各种措施对顶叶的促进作用效果随烤烟上部叶位下移明显减小，可能是由于喷施时下位烟叶的叶龄较大、相对成熟，对赤霉素和叶面钾肥的响应较迟钝。
目前，打顶期喷施生长调节剂是改善烤烟上部叶生长的有效手段，而针对烤烟上部叶钾含量低的实际问题，生产中普遍采用成熟中期喷施叶面钾肥，多次田间操作会提高用工成本，同时增加田间烟叶破损的风险。本研究联合赤霉素和叶面钾肥在打顶期一次性施用，在促进上部叶生长、增产和提质方面取得较好的协同效果，可为节本、增效提供一定的依据。由于试验条件的限制，本研究结果的实效性尚需进一步验证。此外，对于种类繁多的植物激素和植烟环境，进一步因地制宜地优化配方、浓度及施用方法，对完善烤烟上部叶调控技术提供参考，形成的调控技术在确保烟叶产量和质量的同时，对提高养分利用效率、缓解农田面源污染具有实际意义。
4结论
打顶期喷施赤霉素可有效促进烤烟上部1～6叶生长，提高上部叶产量，有利于烤烟内在化学成分的协调；有机态叶面钾肥能够促进上部烟叶生长和增产，无机态叶面钾肥在提高烟叶含钾量方面的作用相对突出。赤霉素与无机态叶面钾肥混合喷施可协同促进烤烟上部叶生长和化学成分协调，是有效促进烤烟上部叶增产和提质的可行措施；而赤霉素与有机叶面钾肥混施在促进烤烟上部叶开片方面存在一定的拮抗作用。
