宽窄行模式下不同行距对烤烟上部叶生长及质量的影响

刘晨，韩玉环，杨龙，于涛

(山东农业大学植物保护学院，山东 泰安 271018)

烟草是一种叶用特殊经济作物，其中上部烟叶是整株烟叶产量的重要组成部分，优质上部叶也是现代卷烟企业的重要原料，显著影响卷烟香味和风格特征[1]。但与烟株中下部烟叶相比，由于独特的烟株着生位置，烤烟上部叶普遍存在开片差、干物质积累量过多、组织结构紧密、化学成分协调性差、难以落黄成熟等问题，限制了上部叶的工业可用性，也影响烟农收益[2－4]。因此，如何进行高可用性上部烟叶开发成为促进烟草行业高质量发展的关键科学问题。

等行距种植一直是烟草等作物传统的种植模式，而宽窄行种植是采用宽行和窄行相间排列的种植方式，被认为是提高作物产量与品质的有效措施之一。近年来研究发现，宽窄行种植模式相较于等行距种植有利于改善作物通风透光条件，提高光温资源利用效率[5，6]，利于中后期的田间管理及机械化操作[7]，同时可以增加土壤营养元素含量[8]，协调作物光合性能及碳氮代谢等多种生理生化过程[9，10]，进而促进作物生长发育，最终提高产量与品质。但目前我国关于宽窄行种植技术研究主要集中在玉米、花生等作物上，涉及烟草的相关研究及应用较少。已有研究表明，宽窄行种植模式有利于促进烟株的生长发育，提高产量与品质[11，12]，但有关宽窄行模式下不同行距对烤烟上部叶生长发育及质量的影响鲜见报道。因此，本研究在宽窄行模式下设置不同行距处理，探究其对烤烟上部叶生长发育及内在质量的影响，旨在为烟草产业推广宽窄行种植及改善上部烟叶质量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究于2019—2020年在山东农业大学烟草试验田进行。供试烤烟品种为NC102。大田土壤为砂壤土，基本理化性质如下:pH 6.40，有机质含量为2.43%，碱解氮、有效磷及速效钾含量分别为88.56 mg/kg、47.92 mg/kg、152.23 mg/kg。烤烟大田管理中施纯氮90 kg/hm2，氮磷钾肥施用比例m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)＝1∶1.5∶2.5。其他技术措施和田间管理按常规生产。

1.2 试验设计

采用单因素随机区组试验设计，设4个处理:CK，常规等行距种植模式，行距110 cm；T1，宽行120 cm，窄行100 cm；T2，宽行130 cm，窄行90 cm；T3，宽行140 cm，窄行80 cm。全部处理烟株株距均为55 cm，打顶后留叶数均为18片。每处理3个小区，每小区植烟6行，每行20株。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 农艺性状 上部叶成熟采收时，每处理选择6株代表性烟株，按照YC/T 142—2010烟草农艺性状调查测量方法测定上部叶(自下而上第15叶位)叶长和叶宽，计算长宽比与叶面积。

1.3.2 光合参数 每处理在打顶后40 d选择6株代表性烟株，使用Li－6400型便携式光合系统分析仪按照叶卫国等的方法[13]测定上部叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度等光合特性相关参数。

1.3.3 衰老特性相关酶活性及物质含量 每处理在打顶后35 d选取6片新鲜上部叶片，液氮速冻后按照试剂盒(北京索莱宝科技有限公司)说明测定衰老特性相关酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)、H2O2含量。

1.3.4 碳氮代谢相关酶活性及物质含量 每处理在打顶后35 d选取6片新鲜上部叶片，液氮速冻后按照试剂盒(北京索莱宝科技有限公司)说明测定碳氮代谢相关酶硝酸还原酶(NR)、中性转化酶(NI)、α淀粉酶、β淀粉酶、总淀粉酶活性及蔗糖含量。

1.3.5 化学成分 上部叶烘烤结束后，每处理选取6片B2F等级烟叶，采用连续流动法测定其烟碱、还原糖、总糖含量[14，15]。

1.3.6 感官品质评价 由山东中烟工业有限责任公司评吸专家进行感官品质评价。将不同处理烟叶卷制成单料烟后，根据YC/T 138—1998对各处理烤烟上部叶香气质、香气量、杂气、刺激性、余味、燃烧性、灰色等指标进行评分鉴定。

1.3.7 经济性状评价 各处理全部烟叶经常规烘烤调制后，根据GB/T 2635—1992进行烤烟分级，计算各处理上等烟率、均价、产量、产值等经济性状。

1.4 数据处理与分析

烤烟上部叶农艺性状、感官质量及经济性状数据为2019、2020两年测定结果，其余数据为2020年测定结果。试验数据采用Microsoft Excel 2017及SPSS 19.0软件进行统计及差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟上部叶农艺性状的影响

由表1可知，宽窄行模式下不同行距处理显著影响上部叶长宽比及叶面积。与CK相比，T1、T2处理显著增加上部叶面积，较CK两年分别平均增加8.22%、13.11%；各处理长宽比均低于CK，且T2处理差异显著，两年较CK平均降低8.76%。说明宽窄行模式下适宜行距能改善烤烟上部叶农艺性状，提高叶面积，降低长宽比，促进开片，其中T2处理效果较好。

表1 宽窄行模式下不同行距对烤烟上部叶农艺性状的影响

2.2 不同处理对烤烟上部叶光合特性的影响

由表2可知，宽窄行模式下不同行距处理显著影响烤烟上部叶光合特性。与CK相比，净光合速率T2、T3处理分别显著降低10.92%、11.46%；各处理蒸腾速率均低于CK，且T2、T3处理较CK分别显著降低10.69%、7.84%；气孔导度各处理间无显著差异；胞间CO2浓度各处理均高于CK，其中T2、T3处理较CK分别显著增加10.03%、8.12%。可见相对于CK的110 cm行距，T2、T3处理窄行行距减小，导致上部叶片交叠，土壤养分分配及群体光温条件受到一定影响，进而降低了成熟后期的光合性能。

表2 宽窄行模式下不同行距对烤烟上部叶光合特性相关参数的影响

2.3 不同处理对烤烟上部叶衰老特性的影响

由表3可知，宽窄行模式下不同行距处理显著影响烤烟上部叶衰老特性相关酶活性及物质含量。POD活性T1、T2、T3处理较CK分别降低5.43%、9.69%、15.56%，其中T2、T3处理差异显著；SOD活性T1、T2处理均显著低于CK，分别降低12.79%、10.07%；CAT活性各处理较CK均有所降低，但差异不显著；各处理MDA、H2O2含量均高于CK，且T2、T3处理差异显著。可见T2、T3处理窄行行距变小，加速上部叶的生理衰老进程，并导致相关抗氧化酶活性降低，表征细胞膜损伤的组分MDA、H2O2含量升高。

表3 宽窄行模式下不同行距对烤烟上部叶衰老特性相关参数的影响

2.4 不同处理对烤烟上部叶碳氮代谢的影响

由表4可知，宽窄行模式下不同行距处理对烤烟上部叶碳氮代谢活动有显著影响。NR活性各处理均低于CK，其中T2处理较CK显著降低29.27%；α淀粉酶活性T1、T2处理较CK分别显著增加17.06%、15.48%；β淀粉酶、总淀粉酶及NI活性各处理均高于CK，且T2、T3处理差异显著；蔗糖含量各处理均低于CK，且T2处理差异显著，较CK降低10.69%。可见相对于CK的110 cm行距，T2、T3处理宽行行距增大，导致土壤排水及养分流失速度加快，从而有利于烟株打顶后快速脱氮，进而抑制烟株氮代谢，降低上部叶NR活性。但改变宽行行距对碳代谢的影响相对较小，从而使碳氮代谢向有利于提高上部烟叶品质的方向转化。

表4 宽窄行模式下不同行距对烤烟上部叶碳氮代谢相关参数的影响

2.5 不同处理对烤烟上部叶化学成分的影响

由表5可知，宽窄行模式下不同行距处理显著影响烤烟上部叶化学成分含量。烟碱含量各处理均低于CK，且T1、T2处理差异显著，较CK分别降低17.11%、18.42%；还原糖含量各处理均高于CK，且T2处理差异显著，较CK增加11.10%；总糖含量各处理均高于CK，且T2处理最高，较CK提高6.10%；糖碱比各处理均高于CK，且T1、T2处理差异显著，较CK分别提高22.43%、33.92%。可见适宜宽窄行行距可降低烤烟上部叶烟碱含量，增加可溶性总糖及还原糖含量，改善糖碱比，进而提高上部叶可用性，并且以T2处理效果较优。

表5 宽窄行模式下不同行距对烤烟上部叶化学成分的影响

2.6 不同处理对烤烟上部叶感官质量的影响

由表6可知，宽窄行模式下不同行距处理对烤烟上部叶感官质量有显著影响。与CK相比，T1、T2处理香气质及香气量增加，杂气较少，余味得到改善，总分显著提高，较CK两年分别平均增加2.57%、4.31%。各处理间感官质量参数刺激性、燃烧性和灰色无显著差异。说明宽窄行模式下适宜行距能改善烤烟上部叶感官质量，提高香气质和香气量，总体以T2处理较优。

表6 宽窄行模式下不同行距对烤后上部叶感官质量评分的影响

2.7 不同处理对烤烟经济性状的影响

由表7可知，宽窄行模式下不同行距处理显著影响烤烟经济性状。与CK相比，T1、T2处理显著增加上等烟比例，较CK两年平均分别增加13.67%、20.22%；各处理产量均高于CK，且T1、T2处理差异显著，较CK两年平均分别增加7.41%、10.79%；均价和产值两年T1、T2处理均高于CK，且T2处理最高，均价、产值较CK两年平均分别增加6.73%、18.25%。说明宽窄行模式下适宜行距能改善烤烟经济性状，其中T2处理较优。

表7 宽窄行模式下不同行距对烤烟经济性状的影响

3 讨论

烤烟上部叶与中下部叶相比，往往出现开片较差、后期光合作用旺盛、干物质积累较多、叶片窄而厚等问题[16，17]。本研究结果表明，宽行130 cm、窄行90 cm的行距配置可增加上部叶叶面积，降低长宽比，促进开片；同时抑制净光合速率及蒸腾速率，增加胞间CO2浓度，改善上部叶的光合特性。前人研究发现适宜宽窄行种植可增加土壤营养元素含量及烟株生长的光温资源条件[18，19]，促进根系生长，利于根系对土壤肥料的吸收[20，21]，这为促进上部叶生长发育奠定了重要基础。但宽行140 cm、窄行80 cm的行距配置，由于窄行烟株密度过大，根系发育受到抑制，叶片生长光温条件变差[22]，进而不利于上部叶的发育。

烤烟上部叶采收成熟度较差，内部化学成分不协调也是影响其工业可用性的重要原因[23，24]。烟叶的成熟过程与衰老特性有关，且内部化学成分协调性及最终烟叶品质与碳氮代谢关系密切[25，26]。与对照相比，T1宽行120 cm、窄行100 cm的行距配置对烤烟上部叶衰老及碳氮代谢无显著影响，这可能是因为两种处理行距仅相差10 cm，这种差距对于大田耕作和烟株高大的占地面积而言不足以引起显著差异。T2和T3处理宽行大幅增加，有利于烟株打顶后快速脱氮，从而使上部叶烟碱含量有所降低。但T3处理窄行行距过小，影响上部叶光合速率，导致上部叶碳代谢受到一定影响，不利于香气物质的积累。宽行130 cm、窄行90 cm的行距配置不仅能抑制烟株NR活性和氮代谢、降低上部叶烟碱含量、优化糖碱比，同时可促进上部叶衰老成熟，进而改善上部烟叶化学成分的协调性，提高其可用性，为适宜的宽窄行种植模式。

化学成分的协调性与感官质量密切相关，而感官评吸质量对烤烟原料的可用性起决定性作用。烟叶感官质量与还原糖、糖碱比等呈显著正相关，而与烟碱等呈显著负相关[27，28]。本研究结果表明，宽窄行模式下不同行距显著影响烤烟上部叶化学成分协调性及感官质量，且宽行130 cm、窄行90 cm的行距配置可协调上部叶化学成分，进而使香气质及香气量增加、余味改善，感官质量提升，改善上部叶经济性状。

4 结论

宽窄行模式下适宜的行距可增加烤烟上部叶叶面积、减小长宽比、促进开片、改善烟叶农艺性状及光合特性，同时降低衰老特性相关酶活性、加快叶片衰老成熟，并能优化碳氮代谢过程，提高烤后还原糖含量，减少烟碱含量，提高糖碱比，改善烟叶香气质和香气量等感官质量，提高整株烟叶产量和产值。综之，宽行130 cm、窄行90 cm的宽窄行种植对提升烤烟上部叶质量效果最为显著。