苗期减量施肥对不同烤烟品种(系)生长发育的影响

孙计平， 李丽华， 薛松格， 李雪君， 孙焕

(1.河南省农业科学院 烟草研究所， 河南 许昌 461000； 2.洛阳市烟草公司， 河南 洛阳 471000；3.三门峡市烟草公司， 河南 三门峡 472000)

自1986年全国烤烟品种审定委员会成立至今，经过30 a育种工作者的不懈努力，烤烟育种工作取得了巨大的成绩，2002年开始，我国自育烤烟品种推广面积超过国外引进品种，扭转了我国烟叶生产长期依赖国外引进品种的被动局面[1]，尤其是20世纪90年代中后期育成的云烟85、云烟87、中烟100等一系列烤烟品种在生产中得到广泛的推广应用，为我国烤烟生产的持续稳定发挥了重要作用，但烤烟品种单一的问题仍然突出[2]，2017年云烟87种植面积占50%左右。虽然每年全国烤烟审定的品种有十几个，但真正大面积应用的品种较少，主要原因是对育成品种特性掌握不全面，品种配套不完善，不能真正实现良种良法配套，影响新品种的推广。

河南省是中国最早种植烤烟的省份之一，是浓香型风格的典型代表，品种问题在河南省尤为突出[3]。近20年，河南主栽品种主要是云烟87和中烟100，豫南、豫西和豫西南以云烟87为主，豫中以中烟100为主，这2个品种对水肥条件要求高，对镰刀菌根腐病抗性相对较差，长期单一品种种植不利于烟区面积稳定和烟叶发展，亟需优良品种。为解决这个问题，河南各烟区也在针对性的培育后备品系，洛阳烟区针对丘陵干旱区的生态特点筛选的新品系LY1306，具有耐旱性强[4]、产量适中、产值较高、品质较优等特点，已经逐步成为当地主栽品种之一；南阳烟区从云烟87突变体中选育出的渠首1号适应性强[5]，有很大潜力；河南省农业科学院烟草研究所从中烟100突变体中选育的烤烟新品系Y2001抗病性强、品质优良，已经成为许昌、漯河、平顶山等平原烟区优势品系；LY315为辽宁丹东所培育的新品系，在河南表现为植株高大、产量高。

烟草品种的需肥特性是影响其推广的重要特性之一，不同品种的需肥特性差异较大，掌握品种需肥特性是获得高产优质烟叶的基础，也能有效提高肥料利用率，减少面源污染。为鉴定优势新品系的需肥特性，我们采用漂浮育苗试验，研究减量施肥对新品系生长发育的影响，评价新品系的需肥特性，为品种推广提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为Y2001、LY1306、渠首1号、LY315，对照品种为NC89、中烟100。

1.2 试验设计

漂浮育苗试验于2021年3—4月在河南农业科学院烟草研究所育苗大棚进行；漂浮育苗正常培养烟苗至3～4片真叶，开始减量施肥处理，采用完全随机区组试验，设计为T1常规施肥，T2肥料减施1/3，T3肥料减施2/3，T4不施肥。每个处理设置3个重复，每个重复20棵烟苗。正常施肥处理(T1)长至6～7片真叶试验结束(共施肥2次，减量施肥时间20 d)。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶绿素相对含量(SPAD值)测定

使用SPAD502手持式叶绿素测定仪测定各品种不同处理植株叶片的SPAD值，每株选择最大叶片测定，叶片中部和左右两侧各测量1次，每个处理测量3次重复，取平均值。

1.3.2 光合指标的测定

处理结束后，使用便携式光合仪(CIRAS-3 portable photosynthesis system，USA)测定光合指标，每个处理测量3次重复，取平均值。

1.3.3 根系指标的测定

用Epson全自动根系扫描仪扫描根系并获取图像，用WinRhizo软件分析总根长、根表面积、根体积、根尖数、平均根直径，每个处理选择3株有代表性的烟株进行测量，取平均值。

1.3.4 干物质积累量的测定

每个处理选择有代表性的6株，分别测定根系和地上部鲜重，烘干后测定根系和地上部干重。计算根冠比：根冠比=根系干重/地上部干重。

1.4 统计分析

应用Excel和DPS 14.1[6]进行统计分析，采用LSD法进行差异性检验。

2 结果与分析

2.1 苗期减量施肥对叶片SPAD值的影响

各品种苗期SPAD值比较见图1、表1，各品种苗期叶片SPAD值排序依次为LY315>NC89>渠首1号>Y2001>LY1306>中烟100，LY315的SPAD值显著高于Y2001、中烟100、LY1306和渠首1号；Y2001和LY1306的SPAD值与中烟100差异不显著，显著低于NC89；渠首1号的SPAD值与NC89差异不显著，显著高于中烟100。

与T1相比，T2中NC89和LY1306的SPAD值与T1差异不显著，其他品种SPAD值均低于T1，其中中烟100显著低于T1，中烟100的SPAD值受影响程度最大。T3中所有品种SPAD值均显著低于T1，其中LY315和Y2001下降幅度最大，渠首1号下降幅度最小，SPAD值排序为渠首1号>LY1306>NC89>中烟100>Y2001>LY315。T4中所有品种SPAD值均显著低于T1，其中NC89下降幅度最小，LY315下降幅度最大，SPAD值排序为NC89>中烟100、渠首1号>Y2001>LY1306>LY315。

柱上无相同小写字母者表示差异显著(P<0.05)，图2～5同。图1 不同烤烟品种苗期SPAD值比较

表1 苗期减量施肥对不同烤烟品种SPAD值的影响

2.2 苗期减量施肥对光合指标的影响

苗期减量施肥对各品种净光合速率的影响见图2，中烟100、NC89、渠首1号和LY315净光合速率均以T1最高，其中渠首1号和LY315净光合速率显著高于其他品种，减量施肥对渠首1号净光合速率影响较大；Y2001净光合速率以T2处理最高，显著高于其他处理；LY1306随施肥量减少净光合速率显著增加。

图2 苗期减量施肥对不同烤烟品种净光合速率的影响

苗期减量施肥对各品种蒸腾速率的影响见图3，中烟100、NC89、渠首1号和LY315蒸腾速率均以T1最高，其中渠首1号和LY315蒸腾速率显著高于其他品种，减量施肥对渠首1号蒸腾速率影响较大；Y2001蒸腾速率以T2最高，显著高于其他处理；LY1306随施肥量减少蒸腾速率显著增加。苗期减量施肥对各品种蒸腾速率的影响与光合作用趋势基本一致(图3)。

图3 苗期减量施肥对不同烤烟品种蒸腾速率的影响

苗期减量施肥对各品种胞间CO2浓度的影响见图4，Y2001、中烟100、NC89、渠首1号胞间CO2浓度均以T1最高，其中NC89和渠首1号随施肥量减少胞间CO2浓度减少，Y2001和中烟100胞间CO2浓度以T2最低；LY1306随施肥量减少胞间CO2浓度显著增加。

图4 苗期减量施肥对不同烤烟品种胞间CO2浓度的影响

苗期减量施肥对各品种气孔导度的影响见图5，中烟100、NC89、渠首1号气孔导度均以T1最高，其中NC89和渠首1号随施肥量减少气孔导度减少，Y2001和LY315气孔导度以T2最大；中烟100气孔导度以T2最小；LY1306随施肥量减少气孔导度显著增加。

图5 苗期减量施肥对不同烤烟品种气孔导度的影响

2.3 苗期减量施肥对物质积累的影响

2.3.1 苗期减量施肥对地上部干物质积累的影响

苗期减量施肥对各品种地上部鲜重和干重的影响见表2，T1苗期地上部鲜重排序为LY315>Y2001>渠首1号>LY1306>NC89>中烟100，LY1306和渠首1号差异不显著，其他品种地上部鲜重差异达到显著水平。T2所有品种地上部鲜重均低于T1，其中，中烟100受影响程度最大，LY1306受影响程度最小。T3所有品种地上部鲜重均显著低于T1，中烟100下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。T4所有品种地上部鲜重均显著低于T1，其中，Y2001下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。

地上部干重比较发现，T1苗期地上部干重排序为LY315>Y2001>渠首1号>LY1306>中烟100>NC89，LY1306和中烟100、中烟100和NC89品种间地上部干重差异不显著，其他品种地上部干重差异达到显著水平。T2所有品种地上部干重均显著低于T1，其中LY1306受影响程度最小，其次是渠首1号，分别为T1的81%和77%，LY315受影响程度最大，为T1的51%。T3所有品种地上部干重均显著低于T1，其中，中烟100下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。T4所有品种地上部干重均显著低于T1，其中，LY315下降幅度最大，其次为Y2001，NC89和LY1306下降幅度最小。

2.3.2 苗期减量施肥对根系物质积累的影响

苗期减量施肥对各品种根系鲜重和干重的影响见表3，T1根系鲜重依次为Y2001>LY315>NC89>LY1306>渠首1号>中烟100，Y2001和LY315根系鲜重显著高于其他品种，中烟100根系鲜重显著低于其他品种。T2中LY1306根系鲜重高于T1，但差异未达到显著水平；其他品种根系鲜重均低于T1，其中LY315和渠首1号受影响程度较小，与T1差异不显著；中烟100、NC89和Y2001根系鲜重显著低于T1，其中中烟100受影响程度更大。T3中LY1306根系鲜重高于T1，但差异未达显著水平；其中LY315和渠首1号受影响程度较小，与T1差异不显著；中烟100、NC89和Y2001根系鲜重显著低于T1，其中Y2001受影响程度最大。T4所有品种根系鲜重均显著低于T1，其中Y2001下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。

表2 苗期减量施肥对不同烤烟品种地上部干物质积累的影响

表3 苗期减量施肥对不同烤烟品种根系干物质积累量的影响

根系干重比较发现，T1苗期根系干重依次为Y2001>渠首1号>LY315>NC89>LY1306>中烟100，Y2001根系干重显著高于其他品种，中烟100根系干重显著低于其他品种。T2中LY1306和渠首1号根系干重高于T1，其中LY1306显著高于T1，其他品种根系干重均低于T1，其中中烟100与T1差异不显著。T3中LY1306根系干重高于T1，但差异未达到显著水平；其他品种根系干重均显著低于T1，其中Y2001受影响程度最大。T4中所有品种根系鲜重值均低于T1，其中Y2001下降幅度最大，LY1306下降幅度最小，与T1差异不显著。

2.3.3 苗期减量施肥对根冠比的影响

苗期施肥对不同品种根冠比影响不同(表4)，正常施肥条件下，NC89根冠比最大，显著高于其他品种，其次是LY1306和渠首1号，中烟100根冠比最小。减量施肥条件下，所有品种根冠比增加，且随施肥量减少根冠比呈增加趋势。

2.4 苗期减量施肥对根系指标的影响

苗期减量施肥对不同品种总根长、总根表面积、平均根直径、总根体积、根尖数(图6)影响不同。正常施肥条件下，Y2001总根长、总根表面积、总根体积最大，中烟100最小；NC89平均根直径最大，渠首1号和中烟100最小；LY1306根尖数最多，NC89最少。

表4 苗期减量施肥对不同烤烟品种根冠比的影响

减量施肥条件下，Y2001总根长、总根表面积、总根体积、根尖数随施肥量减少而减少，LY1306总根长、总根表面积、总根体积随施肥量减少呈增加趋势，渠首1号和LY315呈先增加后降低趋势；减量施肥条件下，所有品种平均根直径都有不同程度减小；减量施肥条件下NC89和LY1306随施肥量减少根尖数呈增加趋势，LY315和渠首1号则呈先增加后降低趋势。

图6 苗期减量施肥对烤烟根系的影响

3 小结与讨论

烟草是需肥量较大的作物，尤其是氮肥和钾肥，每年需要大量的肥料投入，然而肥料利用率并不高[7]，了解品种需肥特性，有针对性地制定施肥方案，不仅能充分彰显品种风格特征，而且能够提高肥料利用率[8]。烤烟是对氮肥比较敏感的作物，氮肥用量不足影响烟叶生长[9]，氮肥过量容易导致贪青晚熟形成黑暴烟[10]；烤烟亦是喜钾作物，对钾营养的需求远远高于一般作物[11]。不同烤烟品种需肥量不同，施肥量直接影响植株生长和根系发育，利用SPAD值、光合指标、干物质积累和根系指标等综合分析能够更准确地评价烤烟品种的需肥特性。中烟100是豫中烟区主栽品种，需肥量相对较高，NC89是河南曾经的主栽品种，需肥量相对较低，本研究选用NC89和中烟100作对照品种，采用苗期减量施肥试验，不仅能评价新品系需肥特性，还能参照主栽品种，指导新品系科学施肥。

烟草上常用SPAD值监测植株氮营养状况，指导施肥和成熟采收[12-13]，SPAD值和叶绿素含量呈正相关。本研究不同品种SPAD值比较及对减量施肥的响应来看，正常施肥条件下，LY315和NC89叶片SPAD值较高，叶色较深；中烟100、Y2001和LY1306叶片SPAD值较低，叶色相对较浅；减量施肥对NC89叶色影响最小，中烟100对肥料最敏感，其次是Y2001和LY315。

提高作物产量和品质的根本途径是改善作物的光合性能，不同烟草品种的光合特性不同[14]，养分供应与植物光合特征密切相关，曹本福等[15]研究认为，南江三号大田减量施肥20%，烟叶光合作用受到的影响程度不大。本研究结果表明，中烟100、NC89、渠首1号和LY315净光合速率均以正常施肥处理最高，其中渠首1号和LY315净光合速率显著高于其他品种；Y2001净光合速率以肥料减施1/3处理最高，LY1306则随施肥量减少净光合速率增加。蒸腾速率和气孔导度变化趋势与净光合速率基本一致。肥料减施对渠首1号光合作用影响最大，对LY1306影响最小。

烤烟苗期生长所需的养分主要来自施用的肥料，施肥量直接影响干物质积累[16]，本试验肥料减施条件下，参试品种地上部和根系均表现为干物质积累量下降，其中，减量施肥对LY1306影响最小，对中烟100影响最大。低氮环境下，作物一般表现为根冠比增加[17]，适当的氮胁迫有利于构建合理的根系形态。本研究结果表明，减量施肥条件下，所有品种根冠比均增加，且随施肥量减少根冠比呈增加趋势，这和前人研究结果一致。

根系最早感受到养分胁迫的信号，对氮、磷的亏缺反应敏感，营养缺乏的植物为了寻求氮、磷源，根系伸长，侧根长度和密度增加[17-19]；不同基因型的烟草对肥料的响应有差异，根系的形态和结构会发生变化。杨中义等[20]研究认为，5个烤烟品种低氮胁迫下根系总长、总吸收面积均明显降低，本研究结果表明，苗期减量施肥对不同品种总根长、总根表面积、总根体积、根尖数影响不同，Y2001总根长、总根表面积、总根体积、根尖数随施肥量减少而减少，LY1306总根长、总根表面积、总根体积则随施肥量减少呈增加趋势，渠首1号和LY315呈先增加后降低趋势；减量施肥条件下，所有品种平均根直径都有不同程度减小，NC89和LY1306随施肥量减少根尖数呈增加趋势，LY315和渠首1号则呈先增加后降低趋势。

苗期减量施肥对不同品种生长发育的影响不同，其中中烟100和Y2001受影响程度较大，LY1306受影响程度最小。减量施肥条件下，LY1306通过增加光合作用，增加根长、根表面积、根系体积和根尖数来增强养分吸收能力，减少对干物质积累量的影响。