施氮量和留叶数对烤烟LY1306上部叶生理特性及产质量的影响

金佳威 刘咏艳 王惠 张雪 苏永士 马君红 王静 琚联营 何甜甜 符云鹏

关键词：烤烟；LY1306;施氮量；留叶数；生理特性；产量；品质

烟叶质量受品种、环境和栽培措施的共同影响，在品种及生态条件相同情况下栽培措施对烤烟生长发育、生理代谢及烟叶产量和质量的形成具有重要作用。而施氮量和留叶数是决定烤烟上部叶生长代谢和产质量的重要影响因子。氮素是烤烟生长发育和产量品质形成影响最大的元素，参与烟株的氮代谢等生理过程，影响烟草叶片发育状况，与烟叶产量和质量的形成密不可分。合理的施氮量可以保證烟株正常生长发育，有利于烟叶碳氮代谢协调，对稳定烤烟产量、提高烟叶品质具有重要作用。而氮肥用量过高是造成上部烟叶组织致密、烟碱含量偏高、糖碱比低、工业可用性差的主要原因。因此，大田生产中适当减少氮肥用量，可以协调烟株碳氮代谢强度，促进上部烟叶适时落黄成熟，并降低烟碱含量，提高糖碱比，协调烟叶内在化学成分，提高烟叶品质。

LY1306是由河南省烟草公司洛阳市公司选育的烤烟新品系，具有适应性强、易烘烤的特点。该品系较适应丘陵山区的气候条件，在干旱少雨、灌溉不充分的地区生长较好，表现出明显的抗旱特性，近年来在洛阳、三门峡等烟区示范面积较大。LY1306肥料利用率高，叶片数较多，但目前对其氮用量和留叶数还把握不准，常因施氮过量、留叶数偏少造成上部叶发育过度、成熟推迟，而豫西烟区9月份经常遇到多雨寡照天气且气温较低，从而导致上部烟叶后期无法正常成熟落黄，烤后烟叶结构紧密、叶片僵硬、内在化学成分协调性差和香气不足。而上部烟叶又占到整株烟的1/3．且优质上部烟叶在低焦油卷烟配方中具有重要作用。为此，本试验以LY1306为材料，研究不同施氮量和留叶数对其上部烟叶生理特性和烤后烟叶经济性状、质量的影响，旨在为其科学栽培提供理论依据和技术支撑。

1材料与方法

1.1试验地概况与供试材料

试验于2021年在河南省洛阳市洛宁县烟草科技示范基地进行（34°43'N，111°64'E，海拔505m）。该地属暖温带大陆性季风气候，春季气温回升快，多风少雨，干旱频发；夏季炎热，光照充足，降雨集中，局部易涝易旱；秋季秋高气爽，气温降幅较大，雨量减少；冬季寒冷，雨雪稀少。年平均气温13.7℃，年平均日照2217.6h，年平均降水量600mm且多集中在7-8月。试验田土壤为褐土，质地中壤，有机质含量15.03g/kg、碱解氮80.5mg/kg、速效磷9.96mg/kg、速效钾167.71mg/kg，pH值7.90。前茬作物为烟草。

供试烤烟品系LY1306由河南省烟草公司洛阳市公司提供。所用肥料包括羊粪（1%N）、烟草专用复合肥（10%N，12%P205，18%K2O）、硝酸钾（13.5%N，46%K20）、过磷酸钙（15%P205）和硫酸钾（50%K20）。

1.2试验设计与田间管理

试验采用裂区设计，施氮量（N）为主区，设3个水平，分别为22.5kg/hm2（N1）、37.5kg/hm2（N2）、52.5kg/hm2（ N3）；留叶数（L）为副区，设3个水平，分别为22片／株（L1）、24片／株（L2）、26片／株（L3）。共9个组合，重复3次。小区面积0.02hm2。

于2021年3月4日采用漂浮育苗方法育苗，5月11日（苗龄67d）移栽。种植密度为1.01万株/hm2，行距140cm，株距65cm。各处理均施腐熟羊粪3000kg/hm2，磷（P205）、钾（K20）用量一致，分别为75、300kg/hm2。烟草专用复合肥、过磷酸钙移栽前穴施，硝酸钾和硫酸钾移栽后30d溶于水追施。

1.3测定项目及方法

1.3.1叶面积于打顶当天（7月26日，生育时期：75d）及打顶后15、30、45d，选取各处理预先标记的长势均匀且具代表性的烟株及其上部叶（自上而下第3位叶），测量其叶长和叶宽，并计算叶面积（叶面积=叶长×叶宽x0.6345）。

1.3.2光合指标

于打顶当天及打顶后15、30、45d．选择生长一致且受光良好的同一叶位叶片（自上而下第3位叶），于晴天9：00-11：00采用LI-6400便携式光合作用测定仪测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间C02浓度（ci）和蒸腾速率（Tr）。每处理测定5株，计算其平均值。

1.3.3叶绿素含量及碳氮代谢关键酶活性

于打顶当天及打顶后15、30、45d，各处理选择代表性烟株5株，自上而下取第3位叶片测定其叶绿素含量及碳氮代谢关键酶活性。叶绿素含量测定参照文献进行，硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、转化酶（INV）活性采用江苏科铭生物技术有限公司生产的试剂盒测定。

1.3.4烤后烟叶经济性状

各小区上部烟叶成熟采收后挂牌编竿，同炕烘烤。烤后烟叶按照GB2635-92标准进行分级，统计烤后烟叶产量、各等级烟叶比例，并按照当年烟叶收购价格计算均价和产值。

1.3.5烤后烟叶常规化学成分每小区取烤后上部叶代表性样品2kg用于品质评价。取烤后上部叶样品500g，去除主脉后50℃下烘干，粉碎后过0.25mm孔径筛。使用AA3型连续流动分析仪（德国BRAN&LU-EBBE公司产品）测定烤后烟叶主要化学成分含量，水溶性糖、烟碱、总氮、钾、氯的含量（质量分数）测定分别参照标准YC/T159-2002、YC/T 160_2002、YC/T161_2002、YC/T173_2003和YC/T162_2002进行。

1.3.6烤后烟叶中性香味物质

采用同时蒸馏萃取、GC/MS测定烤后烟叶中性香味物质含量，NIST库检索定性。所用仪器为HP5890Ⅱ-5972气质联用仪（美国Agilent公司产品）。具体测定方法参照文献[22]。

1.4数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2019、IBM Sta-tistics SPSS 22.0和Origin 2018软件进行统计分析和作图。

2结果与分析

2.1氮用量和留叶数及其互作对LY1306上部叶叶面积及生理特性的影响

2.1.1施氮量和留叶数及其互作效应分析

由表1可知，施氮量和留叶数及其互作对打顶后45d烤烟上部叶叶面积、碳氮代谢酶活性、葉绿素含量均具有显著或极显著影响。氮用量、留叶数及其交互作用的影响次序为：NR活性和叶绿素含量表现为氮用量>留叶数>互作，叶面积、GS活性、INV活性表现为留叶数>氮用量>互作。说明适宜施氮量和留叶数的合理组合有利于LY1306上部叶的开片及NR、GS、INV活性和叶绿素含量的提高。

2.1.2对叶面积的影响

由图1可以看出，随打顶后时间延长，各处理烤烟上部叶叶面积呈先增加后趋于稳定的趋势。打顶后不同测定时期不同处理上部叶叶面积存在显著差异。同一施氮水平下，上部叶叶面积随留叶数增多显著降低：同一留叶水平下，上部叶叶面积随施氮量的增加而显著提高。施氮量与留叶数对上部叶叶面积存在显著的互作效应，各时期上部叶叶面积最大的处理是N3LI，最小的处理是NIL3。打顶后45d，N3LI处理上部叶叶面积较NIL3增加76.01%。

2.1.3对硝酸还原酶（NR）活性的影响

由图2可知，随打顶后时间延长，烤烟上部叶NR活性呈逐渐下降趋势，打顶后0～30d下降较快，之后缓慢下降。同一施氮水平下，NR活性随留叶数增多而显著下降；同一留叶水平下，NR活性随施氮量增加而提高，各施氮水平之间NR活性差异显著。打顶后不同测定时期上部叶NR活性均以N3L1处理最高，NIL3最低。说明，合理调控氮用量和留叶数可以保持上部叶NR活性处在适宜水平，有利于烟叶落黄成熟。

2.1.4对谷氨酰胺合成酶（GS）活性的影响

由图3可知，与NR活性变化相似，随打顶后时间延长，烤烟上部叶GS活性呈逐渐减弱趋势，打顶后30d内快速下降，之后缓慢下降。打顶后不同测定时期，GS活性均随留叶数增加而降低，随氮用量增加而升高。打顶后0、15d，留叶数为22片／株时，GS活性随氮用量增加而显著提高：留叶数为24、26片／株时，N1水平GS活性显著低于N2、N3水平。打顶后45d，同一施氮水平下不同留叶数间上部叶GS活性差异明显，说明氮用量和留叶数的合理组合有利于保持上部叶成熟期氮代谢处在合理水平。

2.1.5对转化酶（INV）活性的影响

由图4可知，随打顶后烟株生育进程推进，烤烟上部叶INV活性总体呈逐渐下降的变化趋势。打顶后不同测定时期，INV活性均随氮用量增加而显著提高，随留叶数增加而降低，且均以N3L1处理最高、NIL3最低。打顶后0、15d，除NIL2与NIL3处理在15d时差异不显著外，其它处理间转化酶活性差异显著。打顶后30d，留叶数为22片／株时，不同氮用量之间INV活性差异显著；留叶数为24、26片／株时，氮用量37.5、52.5kg/hm2处理INV活性显著高于氮用量22.5kg/hm2处理。打顶后45d，除N2L2与NIL1、N3L2及NIL2与N2L3处理间INV活性差异不显著外，其它处理间差异均达显著水平。

2.1.6对叶绿素含量的影响

由图5可知，随打顶后时间推进，各处理烤烟上部叶叶绿素含量呈递减趋势，这是由于随着烟叶逐渐成熟衰老导致的叶绿素分解所致。打顶后15d之内，叶绿素含量快速降低，15～30d降速缓慢，30～45d降幅稍大。同一施氮水平下，叶绿素含量随留叶数增加而降低，同一留叶水平下叶绿素含量随施氮量增加而提高，二者存在明显的互作效应。特别是打顶后45d，氮用量22.5、37.5kg/hm2时随留叶数增加，处理间叶绿素含量显著降低。说明，氮用量控制在一定范围内，调节留叶数有利于促进上部叶成熟过程中叶绿素的分解及烟叶适时落黄成熟。

2.2施氮量和留叶数对LY1306上部叶光合特性的影响

由图6可知，烟株打顶后，随着时间推移烤烟上部叶Pn、Gs和Tr逐渐下降，ci浓度逐渐上升，这主要是叶片在生长发育后期逐渐趋向衰老成熟、叶绿素含量减少、光合性能减弱所致。打顶后不同测定时期，施氮量和留叶数对烤烟上部叶Pn、Gs、Tr的影响明显：同一施氮水平下，随留叶数增加，这三项指标逐渐降低；同一留叶水平下，随施氮量增加，Pn、Gs和Tr提高。N1水平下不同留叶数处理上部叶成熟过程中Pn下降过快，烟叶耐熟性较差。各时期不同处理上部叶Ci浓度的差异性也多达显著水平，且随施氮量增大和留叶数减少而下降。

2.3施氮量和留叶数对LY1306烤烟经济性状的影响

由表2可知，同一施氮水平下烟叶产量随留叶数增多而显著提高，同一留叶水平下烟叶产量随施氮量增加而显著上升。9个处理中，产量最高的是N3L3，达3192. 50kg/hm2，最低的是NIL1，仅有2315.00kg/hm2。N1水平下，上等烟比例、均价和产值均随留叶数增加而显著下降；N2、N3水平下，这三项指标随留叶数增加均呈先增后降趋势，且N2水平下不同留叶数处理间差异显著，N3水平下N3L2显著高于N3L1和N3L3。总体上，N2L2处理上等烟比例、均价和产值最高，分别为63141.67元/hm2、24.00元／kg、65.69%；N3L3处理上等烟比例、均价和产值最低，分别为49999.50元/hm2、15.66元/kg、39.82%。双因素方差分析结果表明，氮用量、留叶数及二者互作对烤烟产量、上等烟比例、均价和产值均有极显著影响，影响效应表现为氮用量>留叶数>互作。

2.4施氮量和留叶数对烤烟LY1306上部叶品质的影响

2.4.1对化学成分含量的影响

由表3可以看出，同一施氮水平下，烤烟上部叶总糖、还原糖、氯含量随留叶数增多而提高，其中总糖增加显著；总氮、钾含量及钾氯比则随留叶数增加而下降，其中总氮、钾含量及钾氯比显著下降。同一留叶水平下，随着施氮量增加，上部叶总糖、还原糖含量显著降低，烟碱和总氮含量显著增加，糖碱比、钾氯比呈下降趋势。整体来看，总糖和还原糖含量最高处理为NIL3，分别达到31.58%和29.71%；总氮和烟碱含量则以N3L1最高，分别达到2.60%和2.94%。双因素方差分析结果表明，施氮量、留叶数对各项化学成分指标均有极显著影响，二者互作对上部叶总氮和钾含量影响不显著，对其它指标有极显著影响。氮用量、留叶数及其互作对上部叶钾含量的效应次序为留叶数>氮用量>互作，对糖碱比的效应次序为氮用量>互作>留叶数，对其它化学成分指标的效应次序为氮用量>留叶数>互作。

2.4.2对中性香味物质含量的影响由表4可知，同一施氮水平下，随着留叶数增多，上部叶棕色化反应产物、苯丙氨酸类降解产物、西柏烷类降解产物茄酮的含量逐渐增加，类胡萝卜素降解产物和叶绿素降解产物新植二烯总量呈先升后降趋势；同一留叶水平下，随着施氮量增加，上部叶苯丙氨酸类降解产物总量、西柏烷类降解产物茄酮含量、类胡萝卜素降解产物总量及叶绿素降解产物新植二烯含量的变化趋势为先升后降，棕色化反应产物总量则随着施氮量增加逐渐下降。总体上，上部叶中性香味物质总量以N2L2处理最高，达到660.04ug/g，N3L1最低，仅有473.72ug/g。

3讨论与结论

良种良法配套是发挥新品种的遗传潜力和优良特征特性的根本保证。施氮量和留叶数是烟草生产中常用来协调个体与群体结构、产量和品质矛盾的有效农艺措施，两者综合使用以促进烤烟上部叶发育良好，提高品质。本研究表明，同一施氮水平下，留叶数增加上部烟叶叶面积逐渐减小；同一留叶水平下，上部叶叶面积随着施氮量的增加而增大。这与张彩霞、周俊学等的研究结果一致。其原因可能是增加施氮量和减少留叶数一方面会增加上部叶的养分供应，另一方面是改善光分布特征，增强上部叶的光合性能，调控烟株碳氮代谢及营养资源分配，从而促进上部叶开片。易迪等报道，增加施氮量、减少留叶数能提高上部烟叶叶绿素含量，增强净光合速率和蒸腾速率，延缓光合功能衰退。本研究也进一步证明，增加施氮量和减少留叶数能增加上部叶叶绿素含量，增强其光合性能，提高其硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性及转化酶活性。这与王俊忠、许晨曦等的研究结果一致。其原因可能是增施氮肥、减少留叶数能促进叶绿素合成，增加叶面积，从而增强上部叶的光合性能。

氮素是烤烟产量形成的重要元素，适宜的施氮量是获得较高烟叶产量和经济效益的基础。本研究表明，随施氮量增加，烟叶产量随之增加，上等烟比例和产值呈先升后降趋势。研究认为，施氮量和烟叶产量呈正相关，产值则随施氮量增加表现为先升后降。打顶留叶是烤烟栽培技术中的主要措施之一，通过控制单株叶片数量来调节烟叶营养物质分配，对烤烟产量具有重要影响。增加单株留叶数可增加单位土地面积上的有效叶数，提高烟叶产量。本研究中，随留叶数增加，烟叶产量逐渐上升，但产值、均价及上等烟比例则呈先升后降趋势。

烟叶是产量质量并重的经济作物。烟叶品质与其化学成分协调性、中性香味物质含量密切相关。本研究表明，随着施氮量增加，总氮和烟碱含量逐渐增多，两糖含量隨之下降。这与汪耀富、师超等的研究结论一致。单株留叶数增加使单位土地上的有效叶数增多，由此引起的冲淡效应会造成单片烟碱含量降低，化学成分比例失调，品质下降。对烟叶香气成分的分析可看出，随施氮量增加，整体上烟叶中性香味物质含量呈先升后降趋势，但棕色化反应产物则逐渐下降；留叶数增多，棕色化反应产物、苯丙氨酸类降解产物、茄酮总量逐渐增加，类胡萝卜素降解产物和叶绿素降解产物新植二烯总量呈先升后降趋势。其原因可能是施氮量大、留叶数少条件下，后期烟株供氮能力强导致烟叶落黄困难、质体色素难以降解所致。棕色化反应产物为糖类降解产物，其含量随留叶数增多呈上升趋势，这与烟叶两糖含量变化趋势一致：而多留叶有利于苯丙氨酸类降解产物的生成（合成），这与郑昕等的研究结果一致。

综合分析看出，增施氮肥和减少留叶数可以促进上部烟叶开片，提高烤烟上部叶光合性能和碳氮代谢强度，但施氮量过大会造成上部叶成熟期间叶绿素分解缓慢，烟叶不能正常落黄，烘烤特性变差，降低烤后烟叶的经济效益。本试验条件下，施氮量37.5kg/hm2和留叶数24片／株两者组合的上部叶发育较好，前期能提高光合性能及碳氮代谢强度，后期也能保证正常落黄成熟，烟叶常规化学成分协调，中性香味物质含量最高，烤后烟叶能获得较高经济效益及较好品质。