移栽期对云烟97上部烟叶质量的影响

张岚清,高华峰,张军刚,李玲美,桑应华,申苗苗,李春乔,李祖红,卢君龙,刘彦中,罗以贵*

(1.云南农业大学烟草学院,云南昆明 650201;2.云南省烟草公司曲靖市公司,云南曲靖 655000)

烤烟的上部叶包括顶叶及上二棚叶2个部分,在烤烟的大田生产过程中,上部烟叶占烤烟总产量的30%～40%,在烟草大田生产过程中占有重要地位[1]。然而,云南为低纬度高原季风气候,烤烟生产具有“两头低温影响,中间高温不足”的特点,低温影响时常发生,是云南中高海拔地区烤烟生产的主要气象灾害之一,严重影响烤烟产质量[2]。滇东北烟区烤烟种植面积大,主要有曲靖和昭通两大烟区,该地区平均海拔2 000 m以上,成熟期时常受到秋季低温影响,严重影响了鲜烟叶的素质,尤其是对上部烟叶的影响较大,烘烤过程中易出现大量挂灰现象[3]。因此,为预防低成熟期低温冷害对烤烟上部叶的影响,探明烤烟在滇东北烟区的适宜移栽期具有重要意义。烟草是典型的喜温作物,对温度极敏感,烤烟在大田期生长发育的最适宜温度为25～28 ℃,成熟期不低于17 ℃,低于10～13 ℃时会抑制烟株正常生长,持续时间长会使烟叶品质低劣,当温度降低至2～3 ℃时,会导致烟叶严重脱水,生理指标紊乱,严重时会导致植株死亡[4]。关于移栽期对烤烟生长发育及产质量的影响已有较多研究报道。蒋代兵等[5]研究了云烟87采用膜下小苗移栽,且移栽时间较常规早10 d,避开上部叶成熟时的不利气候条件,减轻了上部叶病害发生,保障了烟叶品质,提高其可用性。白应香等[6]研究显示,与其他移栽时间相比,云烟87在4月27日移栽可有效促进烟株的生长,增加干物质积累量,提高烟叶的经济性状。李小勇等[7]研究表明,在同一播种条件下,适当推迟移栽期,烟株的生育期明显缩短,株高显著增加,最大叶面积逐渐增加。目前,移栽期对上部叶的表观特征、叶片组织结构的影响鲜有报道。鉴于此,笔者于2020年研究了移栽期对上部烟叶农艺性状、生育期、表观特征、叶片组织结构、酶活性、经济性状、鲜干比、外观质量的影响,为滇东北烟区适宜移栽期的选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验于2020年在云南省曲靖市宣威市热水镇(103°46′25″E,26°04′11″N)进行,该地土壤类型为壤土,试验地土地平整,排灌方便。栽烟前取土样1 kg分析土壤养分,试验地土壤基本养分含量如下:有机质49.34 g/kg,全氮2.11 g/kg,全磷1.51 g/kg,全钾3.97 g/kg,水解性氮163.17 mg/kg,有效磷24.79 mg/kg,速效钾159.80 mg/kg,pH 7.55。其中,pH测定按水土比为2.5∶1。

1.2 试验材料试验品种为云烟97。

1.3 试验设计移栽时间设置4个不同处理:YZ1处理为4月11—15日,YZ2处理为4月16—20日,YZ3处理为4月21—25日,YZ4处理为4月26—30日。各处理均设3次重复,每小区种植烟株100株,4行区,随机区组排列,打顶时抹去杈烟。适熟采烤当天,分别在各处理的3次重复小区内,随机取35株烟草的上部叶(倒数4片叶) 35片为研究对象。初烤烟叶取样分别采集每个处理的上部初烤烟叶B2F等级2 kg检测烟叶外观质量。

1.4 栽培措施管理试验田采用膜下小苗移栽技术,行株距 120 cm×60 cm。各处理按当地常规施肥纯氮97.5 kg/hm2,N∶P2O5∶K=1∶1∶3,基肥为烟草专用复合肥(N∶P2O5∶K=14∶10∶24)621.9 kg/hm2,商品有机肥(总养分≥5.0%,有机质≥50%)1 500 kg/hm2,钙镁磷肥(P2O5≥16%)220.5 kg/hm2,追肥硝酸钾(13.5-0-44.5)75 kg/hm2,硫酸钾(K2O≥51%)200.25 kg/hm2。其他生产管理均按照当地操作执行,烘烤工艺为曲靖市烘烤工艺。

1.5 测定项目与方法

1.5.1烟株农艺性状。按照YC/T 142—2010进行调查测定。各处理每小区于现蕾期、打顶后调查记录1次烟株的株高、叶数、茎围、节距、最大叶长和叶宽等农艺性状。

1.5.2生育期调查记载。从移栽开始分别记录烟株各生育期的时间。

1.5.3原烟外观质量。调查记录初烤烟叶的外观质量,包括成熟度、颜色、色度、油分、叶片结构、身份等。

1.5.4经济性状测定。烘烤结束后,对各小区产量及上中下等烟比例进行称量,根据交售价格进行产值及均价计算。

1.5.5上部鲜烟叶表观特征。表观特征包括上部鲜烟叶片数、开片度以及成熟度(尚熟、适熟、完熟)。

1.5.6叶片组织显微结构测定。观察栅栏组织、海绵组织等,组织结构观察测定技术[8]。

1.5.7酶活性测定。各处理取样5片鲜烟叶,测定酶活性,主要包括丙二醛(MDA)、硝酸还原酶(NR)、超氧化物歧化酶(SOD)和多酚氧化酶(PPO),采用苏州格锐思生物科技有限公司试剂盒进行测定。

1.5.8上部叶鲜干重比值。上部叶鲜干比为上部叶鲜重(g)/上部叶干重(g)。

1.6 数据处理采用Excel和SPSS 22.0 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对现蕾期和打顶后烟株农艺性状的影响由表1可知,现蕾期株高以YZ1处理最高,为106.60 cm,且显著高于YZ2处理,YZ1、YZ3、YZ4处理间差异不显著;有效叶数以YZ1处理最多,为20.47片,显著多于YZ2、YZ4处理,其次是YZ3;YZ2、YZ3、YZ4处理间茎围无显著差异,但都显著高于YZ1处理,YZ1处理仅为6.08 cm;节距YZ1、YZ3、YZ4处理间无显著差异,但都显著高于YZ2处理,YZ2处理仅为4.75 cm;YZ2、YZ3、YZ4处理间的最大叶宽无显著差异,但都显著高于YZ1处理(仅为17.21 cm);最大叶长各处理间无显著性差异。打顶后,YZ2、YZ3处理的最大叶长显著高于YZ1处理,YZ1与YZ4处理间无显著差异。其余性状各处理间无显著差异。综合来看,现蕾期YZ1、YZ3、YZ4处理的农艺性状均优于YZ2处理。打顶后各处理间农艺性状相差不大。

表1 不同处理对现蕾期和打顶后烟株农艺性状的影响Table 1 Effects of different treatments on agronomic characters of tobacco plants at budding stage and after topping

2.2 不同处理对烤烟生育期的影响从表2可以看出,YZ1处理进入各个生育期的时间均较早;YZ2处理进入团棵期和旺长期的时间较晚,进入现蕾期、中心花开放期、脚叶成熟期、顶叶成熟期的时间与YZ4处理相当;YZ3处理进入各个生育期的时间虽晚于YZ1处理,但早于YZ2、YZ4处理。各处理大田生育期为113～123 d,其中YZ3处理最短,为113 d,YZ2处理最长,为123 d。

2.3 不同处理对上部叶原烟外观质量的影响由表3可知,在上部叶各处理中,成熟度表现基本一致;颜色均为橘黄;从油分来看,YZ3和YZ4处理的油分略高于YZ1和YZ2处理;从叶片结构上看,YZ1和YZ4处理结构稍密,YZ2和YZ3处理结构为尚疏松,优于YZ1和YZ4处理;从身份上来看,YZ4处理叶片较其他处理略厚。综上所述,YZ3处理的外观质量表现更佳。

表2 不同处理对烤烟生育期的影响Table 2 Effects of different treatments on growth periods of flue-cured tobaccos

表3 不同处理对上部叶原烟外观质量的影响Table 3 Effects of different treatments on the appearance quality of upper tobacco leaves

2.4 不同处理对烤后烟叶经济性状的影响由表4可知,各处理之间YZ3处理的烟叶产量、产值与其他3个处理间存在显著差异。各处理间在均价、上等烟比例、中等烟比例、下等烟比例间均无显著差异。各处理均价为21.43～22.72元/kg。YZ3处理的产量显著高于YZ1、YZ2、YZ4,YZ4处理产量最低,YZ3处理产量比YZ4处理高521.42 kg/hm2。各处理产值为38 399.02～49 928.43元/hm2,YZ3处理产值最高,YZ4处理产值最低,YZ3处理产值比YZ4处理高11 529.41元/hm2。各处理上等烟比例依次为YZ3处理>YZ1处理>YZ4处理>YZ2处理。

表4 不同处理对烤后烟叶经济性状的影响Table 4 Effects of different treatments on economic characters of flue-cured tobacco leaves

2.5 不同处理对上部叶表观特征的影响由表5可知,各处理成熟度均为适熟,各处理间上部叶片数无显著差异。YZ3处理开片度最大,为0.43,显著高于YZ1处理,但与YZ2、YZ4处理间差异不显著。

表5 不同处理对上部叶表观特征的影响Table 5 Effects of different treatments on appearance characters of upper leaves

2.6 不同处理对叶片组织结构的影响由图1～5可知,海绵组织由厚到薄依次为YZ3处理>YZ4处理>YZ1处理>YZ2处理,YZ3处理显著高于YZ2处理,YZ1、YZ2、YZ4处理间差异不显著;栅栏组织由厚到薄依次为YZ3处理>YZ1处理>YZ4处理>YZ2处理,处理间差异不显著;叶片厚度由厚到薄依次为YZ3处理>YZ4处理>YZ2处理>YZ1处理,YZ3处理显著高于YZ1、YZ2、YZ4处理;栅栏和海绵组织比各处理间差异不显著,其中YZ3处理比值最小。

2.7 不同处理对酶活性的影响由图6～9可知,不同处理间多酚氧化酶(PPO)活性依次为YZ3处理>YZ4处理>YZ2处理>YZ1处理;不同处理间超氧化物歧化酶(SOD)活性依次为YZ3处理>YZ2处理>YZ4处理>YZ1处理;各处理丙二醛(MDA)含量为1.72～1.89 mmol/g ,其中YZ2和YZ3处理含量较低;各处理硝酸还原酶(NR)活性依次为YZ1处理>YZ3处理>YZ2处理>YZ4处理。

2.8 不同处理对上部鲜烟叶的鲜干比的影响由图10可知,YZ4处理的上部叶鲜干比显著高于YZ1、YZ2、YZ3处理,而且YZ4处理>YZ2处理>YZ1处理>YZ3处理,YZ3处理的上部叶鲜干比最小,说明YZ3处理的上部叶含水量较少,烟叶干物质积累最高。

注:A.YZ1处理;B.YZ2处理;C.YZ3处理;D.YZ4处理。Note: A.YZ1 treatment;B.YZ2 treatment;C.YZ3 treatment;D.YZ4 treatment.图1 不同处理上部鲜烟叶叶片组织显微结构Fig.1 Microstructure of fresh tobacco leaf tissue in the upper part of each treatment

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图2 不同处理对烟叶栅栏组织厚度的影响Fig.2 Effects of different treatments on palisade tissue thickness of flue-cured tobacco leaves

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图3 不同处理对烟叶海绵组织厚度的影响Fig.3 Effects of different treatments on spongy tissue thickness of flue-cured tobacco leaves

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图4 不同处理对烟叶叶片厚度的影响 Fig.4 Effect of different treatments on leaf thickness of flue-cured tobacco leaves

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图5 不同处理对烟叶栅栏组织/海绵组织比的影响Fig.5 Effects of different treatments on the ratio of palisade tissue to sponge tissue of flue-cured tobacco leaves

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图6 不同处理对NR活性的影响 Fig.6 Effects of different treatments on NR activity

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图7 不同处理对PPO活性的影响Fig.7 Effects of different treatments on PPO activity

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图8 不同处理对SOD活性的影响 Fig.8 Effects of different treatments on SOD activity

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图9 不同处理对MDA含量的影响Fig.9 Effects of different treatments on MDA content

注:不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note:Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图10 不同处理对上部叶鲜干比的影响Fig.10 Effects of different treatments on fresh/dry weight ratio of upper leaves

3 讨论

鹿莹等[9]研究发现,不同的移栽时间会显著影响烤烟生长过程,与5月2日移栽相比,延迟移栽时间会缩短伸根期、旺长期以及成熟期时间,最终缩短整个大田生育期。王德权等[10]研究表明,在同一移栽方式下,适宜推迟移栽期可缩短伸根期和旺长期,从而减少烤烟生育期。从生育期看,适宜推迟移栽期,各处理间相应生育期的时间差距在不断减小,YZ1与YZ4处理移栽时间相差15 d,但最终大田生育期仅相差4 d,这表明当移栽时间适当推后,适宜的温度有利于烤烟生长发育,从而缩短了生育期。在农艺性状方面,YZ2处理烤烟现蕾期农艺性状最差,这可能是由于移栽后遇到春末干旱,不利于烟株生长发育;YZ3和YZ4处理的烤烟现蕾期农艺性状与YZ1处理相差不大,这可能是因为推迟移栽,烟苗根系健壮发达,栽后还苗快。研究表明[11-15],烟叶的外观品质是其内在质量的外观表现,烤后烟叶的颜色 、油分、身份受烟叶内含物及内部组织结构的影响。该试验各处理初烤烟叶外观质量成熟度以YZ3处理移栽效果最好,说明过早或过晚移栽均会影响烟叶的外观质量。

各处理中,YZ3处理的烟叶产量、产值与其他3个处理间存在显著差异,各处理在均价、上等烟比例、中等烟比例、下等烟比例上没有显著差异,说明过早过晚移栽对产量、产值影响较大,这与郭建等[16]的研究结果一致。

从表观特征上看,各处理成熟度均为适熟,上部叶片数无显著差异;YZ3处理开片度最大,为0.43,且显著高于YZ1处理,与YZ2、YZ4处理间差异不显著,这可能是由于移栽期的不同,烟株在生长过程中温度、水分等生态条件有差异,导致烟叶组织细胞在发育过程中出现差异。

移栽期对烤烟叶片组织的影响,主要体现在对栅栏组织和海绵组织的影响。由于各移栽期的气候不同,叶片栅栏组织和海绵组织发生变化[17]。栅栏组织与海绵组织的厚度最大值均出现在YZ3处理,最小值均出现在YZ2处理,叶片厚度最厚是YZ3处理,最薄是YZ1处理,YZ3处理栅栏组织和海绵组织厚度比最小,说明YZ3处理较YZ1、YZ2、YZ4处理上部叶成熟度好。

王寒等[18]研究表明,烤烟提前移栽,质体色素含量、硝酸还原酶(NR)活性和淀粉酶活性在烟叶成熟前期均保持升高趋势,其中硝酸还原酶活性较大值出现较晚,能有效延长烟叶的功能期,但过早移栽叶绿素含量和硝酸还原酶活性会在烟叶成熟后期偏高,碳氮代谢不协调,移栽时间延迟酶活性和质体色素含量较低,有利于提高初烤烟叶产量。多酚氧化酶(PPO)是鲜烟叶组织中一种重要酶类,超氧化物歧化酶(SOD)能清除烟株代谢过程中和各种环境胁迫下产生的活性氧和自由基,保护细胞免受氧化损伤。在该试验中,各处理多酚氧化酶(PPO)活性依次为YZ3处理>YZ4处理>YZ2处理>YZ1处理,各处理超氧化物歧化酶(SOD)活性依次为YZ3处理>YZ2处理>YZ4处理>YZ1处理,各处理丙二醛(MDA)含量依次为YZ1处理>YZ4处理>YZ2处理=YZ3处理,各处理硝酸还原酶(NR)活性依次为YZ1处理>YZ3处理>YZ2处理>YZ4处理。YZ3处理上部叶的PPO、SOD活性较高,硝酸还原酶活性较最早移栽的YZ1处理低,丙二醛含量最低,说明适当推迟移栽期,烟株上部叶成熟后期的超氧化物歧化酶和多酚氧化酶活性较高,硝酸还原酶活性较低,丙二醛含量较低,碳氮代谢较协调且抗逆性较强。

过早或过晚移栽都会影响烟株的生长发育,导致干物质积累少,从而影响烟叶的产质量。该研究结果表明,YZ3处理的上部叶鲜干比最小,上部烟叶干物质积累最优,而其余3个移栽处理的鲜干比较大。

4 结论

在云南宣威烟区,YZ3(4月21—25日移栽)处理大田生育期最短,为113 d,说明YZ3处理有利于烟株的生长发育;YZ3处理上部叶SOD、PPO酶活性提高,NR酶活性和MDA含量降低,说明YZ3处理碳氮代谢较协调、抗逆性较强,能有效提升烤后烟叶的质量;YZ3处理的烟株上部叶开片度高于其他处理,上部初烤烟叶的外观质量优于其他3个处理,鲜干比最小,说明YZ3处理能提高烟叶干物质的积累;YZ3处理产量及产值较高,比YZ4处理分别高521.42 kg/hm2和11 529.42元/hm2,且YZ3处理的上等烟率达50.71%,说明YZ3处理能有效提高烟叶的产质量。综上所述,YZ3(4月21—25日移栽)处理更有利于改善云南宣威烟区烤烟上部叶组织结构,提高上部烟叶的抗逆性、产量及外观质量。