覆盖反光膜对烟叶光合特性及产质量的影响

任 杰，程 森，耿 伟，云 龙，曹亚凡，党军政，王 玥，蔡宪杰*

(1.中国农业科学院 烟草研究所，山东 青岛 266101；2.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082；3.陕西省烟草公司 安康市公司，陕西 安康 725000；4.陕西省烟草公司 延安市公司，陕西 延安 726000)

0 引言

【研究意义】光合作用是烤烟生长发育的基础和优质栽培的重要因素之一，在烤烟生长发育过程中，中下部烟叶由于上部烟叶的遮挡，光照强度较差，对烟叶的光合作用造成一定影响。碳氮代谢是烟叶最基本的代谢过程，碳氮代谢的协调程度直接或间接影响烟叶各类化学成分的含量和组成，对烟叶品质产生重大影响[1]。糖是烟叶光合作用的产物，也是烟叶中最重要的化学成分之一，其与烟叶含氮化合物(如烟碱)之间的平衡对烟叶品质有很大影响。烟叶糖含量过高或过低均影响烟叶的感官质量[2]。研究覆盖反光膜对烟叶光合特性、经济性状及烤后烟叶质量的影响，明确其在烟叶生产上的应用效果，对提高烟叶产质量，进而提升植烟效益具有重要意义。【前人研究进展】我国部分产区烟叶生产碳氮代谢不平衡，烟叶糖含量偏低，导致烟叶糖碱比不协调现象较为突出[3-5]。调控烟叶糖含量的研究较多，包括营养调控[2，6-7]、化学调控[8-10]、农艺调控[11-12]及生态调控[13]等。反光膜对作物生长的土壤环境、光环境及病虫害发生等均具有正向影响，在果树生产上已得到广泛应用。果树树冠中下部由于光照不足导致光合作用受限，进而影响果实糖分的积累，铺设反光膜可以改善树冠中下部光环境，离地130 cm和90 cm处的反射光光强分别是未铺设反光膜的6.2倍和3.9倍，有助于促进果实着色和糖分的积累，提高果实品质[14-16]。【研究切入点】在烟叶生产中，由于遮阴导致下部叶片光照不足，从而影响烟叶的产质量。反光膜在果树生产上应用的效果表明其可以提高植物的光合作用，促进品质提升。但目前鲜见反光膜在烟叶生产上应用的相关研究报道。【拟解决的关键问题】以常规栽培为对照，研究烤烟常规透明地膜揭膜后再覆盖反光膜对烟叶光合特性、经济性状及烤后烟叶质量的影响，以期为反光膜在烟叶生产上推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 烤烟品种 为安康主栽品种云烟87，由陕西省烟草公司安康市公司提供。

1.1.2 地膜 反光膜(银色)，厚度为0.05 mm；无色透明聚乙烯塑料膜，厚度为0.08 mm。

1.1.3 仪器 3051D便携式光合作用测定仪，浙江托普云农公司生产。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2019—2020年在安康市旬阳县神河镇丰家岭村进行。设2个处理：T，反光膜覆盖(图1)；CK，常规栽培。起垄后用无色透明聚乙烯塑料膜覆盖，移栽后25 d揭膜，处理即在揭膜后再用反光膜覆盖，直至烟叶采收结束，而CK在揭膜后不再覆盖。试验采用随机区组排列，3次重复，共计6个小区，每个小区4行，每行15株。区组内土壤、地形等条件相对一致，土壤肥力状况为有机质含量13.46 g/kg、铵态氮0.93 mg/kg、硝态氮4.51 mg/kg、有效磷7.61 mg/kg、速效钾83.53 mg/kg。试验地块四周设置不低于2行的保护行。

图1 烟田反光膜覆盖示意Fig.1 Schematic diagram of reflective film coverage in tobacco field

1.2.2 指标测定

1) 烟叶光合特性。覆盖反光膜20 d时9:00—11:00(晴天)，利用光合作用测定仪采用开放式通路测量第7叶位烟叶的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)。空气温度32℃，相对湿度70%～80%，大气CO2浓度630～650 μmol/mol。

2) 烤后烟叶经济性状。对各小区烤后烟叶依据《烤烟》(GB 2635—1992)[17]进行分级，计算各等级重量，并折算单位面积产量(kg/hm2)，计算上等烟比例和中等烟比例，根据各等级收购价格计算产值，并折算单位面积产值(元/hm2)，根据产值和产量计算均价。

3) 烤后烟叶化学成分和感官质量。选取各处理代表性中部烟叶(C3F)和上部烟叶(B2F)，送农业农村部烟草产业产品质量监督检验测试中心进行常规化学成分分析和感官质量评价。还原糖、总糖、总植物碱、总氮、淀粉含量分别按照行业标准《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》(YC/T 159—2019)[18]、《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动(硫氰酸钾)法》(YC/T 468—2013)[19]、《烟草及烟草制品 总氮的测定 连续流动法》(YC/T 161—2002)[20]、《烟草及烟草制品 淀粉的测定 连续流动法》(YC/T 216—2013)[21]规定方法测定。感官质量评价按照行业标准《烟草及烟草制品 感官评价方法》(YC/T 138—1998)[22]方法对香气质、香气量、余味、杂气、刺激性、燃烧性和灰色等指标进行打分，各指标分数相加为感官质量总得分。

1.3 数据处理

2年数据基本一致，故选择2020年数据采用SPSS 13.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 覆盖反光膜烟叶的光合特性

从图2看出，覆盖反光膜烟叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度与CK均存在差异。T的烟叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别为5.50 μmol/(m2·s)、3.51 mmol/(m2·s)和0.16 mmol/(m2·s)，分别较CK显著提高90.97%、74.32%和169.05%；T的胞间CO2浓度为0.16 μmol/mol，较CK显著下降43.90%。说明，覆盖反光膜可改善烟叶的光照环境，提高烟叶光合速率和CO2的利用率。

图2 不同处理烟叶的光合特性Fig.2 Leaf photosynthetic characteristics of tobacco with different treatments

2.2 覆盖反光膜烤后烟叶的经济性状

从表1看出，覆盖反光膜烤后烟叶的经济性状均存在差异。产量：T烤后烟叶的平均产量为2 226.00 kg/hm2，略高于CK，差异不显著。均价和产值：T烤后烟叶的均价和产值分别为24.80元/kg和55 208.17元/hm2，分别显著高于CK 0.90元/kg和2 684.5元/hm2。上、中等烟比例：T烤后烟叶的上等烟比例为48.32%，显著高于CK 8.16百分点；中等烟比例为43.80%，低于CK 1.51百分点。综上，覆盖反光膜烤后烟叶的经济性状优于常规栽培。

表1 不同处理烤后烟叶的经济性状Table 1 Economic traits of cured tobacco leaves with different treatments

2.3 覆盖反光膜烤后烟叶的化学成分

从表2看出，覆盖反光膜烤后烟叶的化学成分均存在差异。还原糖和总糖：对于中部和上部烟叶，T显著提高烤后烟叶还原糖含量和总糖含量，其中，中部烟叶还原糖含量为26.3%，较CK提高8.1百分点，总糖含量为29.7%，较CK提高9.2百分点；上部烟叶总糖和还原糖含量分别为21.4%和24.6%，较CK均提高5.0百分点。总植物碱和总氮：总植物碱含量的变化趋势与两糖相反，T显著降低烤后烟叶总植物碱含量，其中，中部烟叶总植物碱含量为2.25%，较CK下降0.62百分点；上部烟叶总植物碱含量为2.51%，较CK下降0.54百分点。T中部烟叶的总氮含量为1.88%，较CK下降0.04百分点，上部烟叶总氮含量为1.93%，较CK下降0.04百分点，表明覆盖反光膜对总氮含量无明显影响。淀粉：T烤后中部和上部烟叶淀粉含量分别为5.62%和4.38%，均高于同部位CK，其中，中部和上部烟叶分别较CK提高3.37百分点和1.48百分点。化学成分协调性：T烤后中部和上部烟叶的糖碱比分别为11.69和8.53，均在适宜范围[3]内，同部位处理与CK间差异显著，原因在于CK糖含量偏低而总植物碱含量相对较高导致糖碱比偏低。各处理中部和上部烤后烟叶两糖比也均在适宜范围[3]内，同部位间差异不显著。

表2 不同处理烤后烟叶的化学成分Table 2 Chemical components of cured tobacco leaves with different treatments

2.4 覆盖反光膜烤后烟叶感官质量

从表3看出，T烤后中部和上部烟叶的燃烧性和灰色指标得分无差异，而香气质、香气量、余味、杂气及刺激性等指标得分均高于CK，综合得分也均高于CK。T中部和上部烟叶的感官质量得分分别为75.0分和71.6分，较CK高1.2分和0.8分。表明，覆盖反光膜能够改善烤后烟叶的感官质量。

表3 不同处理烤后烟叶的感官质量Table 3 Sensory quality of cured tobacco leaves with different treatments 分

3 讨论

覆盖反光膜技术已在果树生产中广泛应用。有研究表明，覆盖反光膜可改善橘、桃等作物叶片内部的光照环境，提高光合速率[14，23]。研究结果表明，覆盖反光膜提高大田烟叶的气孔导度，降低胞间CO2浓度，说明覆盖反光膜提高了烟叶对CO2的固定能力，从而提高烟叶的光合作用。这是由于反光膜不透光，阳光照射在反光膜上被反射，从而改善了叶片的光照环境。与高清华等[14，23]的研究结果相似。

覆盖反光膜对烟叶产量有一定影响，但效果不明显。白晶等[24]研究表明，覆盖反光膜显著改善夏玉米的光合特性，提高下部透射光的反光率，进而增加中下部叶片的受光，防止叶片早衰，提升光合能力，从而提高玉米产量。可能是因为玉米等作物是以果实和种子为收获对象，而烤烟是以叶片为收获对象，且必须在烟叶达到工艺成熟而非生理成熟时采收，导致产量下降。其次还可能与烟叶的采收模式有关，一般情况下，烟叶从下部烟叶开始采收3～5次[5]，下部烟叶采收后则会提高中部烟叶的通风透光能力，相对抵消反光膜对产量的提升幅度。姜妮等[15-16，23]研究表明，覆盖反光膜显著提高果实糖含量及品质。研究结果表明，覆盖反光膜显著提高烤后烟叶的还原糖和总糖含量，同时降低总植物碱含量，使糖碱比更为协调，从而也改善烤后烟叶的感官评吸质量，可能是因为覆盖反光膜改善了烟叶的光照环境(中部烟叶采收后，反光膜还能继续改善上部烟叶的光照环境)，提高烟叶对CO2的固定能力和光合速率，从而能够合成更多的光合作用产物有关。

根据连续多年的试验观察，在起垄后即覆盖反光膜也能起到覆盖常规透明地膜的作用，同时减少常规透明地膜覆膜和揭膜的用工成本和材料成本；但反光膜在烟田铺设后40～50 d出现表面镀铝层脱落现象，尤其在多雨年份，反光膜镀铝层开始脱落时间提前，随着镀铝层的脱落，反光膜逐渐丧失反光效果。一般烟苗移栽后60 d左右开始采收下部烟叶，70～80 d采收中部烟叶，因此如果反光膜覆盖时间过早如起垄后即覆盖，对烟叶尤其是中部烟叶而言不能充分发挥反光膜的补光效果。

4 结论

研究结果表明，烤烟常规透明地膜揭膜后再覆盖反光膜烟叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均较CK显著提高，分别提高90.97%、74.32%和169.05%；胞间CO2浓度较CK显著下降43.90%。覆盖反光膜对烟叶产量影响不明显，但产值较CK提高2 684.5元/hm2；上等烟比例较CK提高8.16百分点；显著提高烤后烟叶还原糖和总糖含量，中部烟叶还原糖和总糖含量分别较CK提高8.1百分点和9.2百分点，上部烟叶均提高5.0百分点；明显降低烤后烟叶的总植物碱含量，中部和上部烟叶分别较CK下降0.62百分点和0.54百分点；中部和上部烟叶感官质量得分分别较CK提高1.2分和0.8分。综上所述，覆盖反光膜能提高烟叶光合特性，改善烤后烟叶经济性状，提高烤后烟叶还原糖和总糖含量，降低总植物碱含量，使糖碱比更协调，从而改善烟叶感官质量。