基因型和留葉數(shù)對皖南煙區(qū)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

柏永超，劉旦，張國平

(1.浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310058； 2.華環(huán)國際煙草有限公司，安徽 鳳陽 233121； 3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，山東 青島 266101)

煙草是葉用經(jīng)濟(jì)作物，葉片的數(shù)量及特性對其產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響。當(dāng)前煙草生產(chǎn)中，高產(chǎn)已不是主要目標(biāo)，煙葉的工業(yè)可用性和內(nèi)在質(zhì)量已受到更大的關(guān)注[1]。實踐上，通常采用打頂留葉這一農(nóng)藝措施實現(xiàn)烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的均衡發(fā)展。烤煙打頂是調(diào)節(jié)煙葉營養(yǎng)水平的重要手段，可調(diào)節(jié)植株源庫平衡，阻斷光合產(chǎn)物由營養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)移，促進(jìn)煙葉干物質(zhì)積累[2]。留葉數(shù)量的多少則能直接或間接影響煙株的養(yǎng)分積累和分配，從而影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量[3-4]。單株留葉數(shù)多的煙葉產(chǎn)量高，但過多會導(dǎo)致單葉重與葉片內(nèi)含物下降，最終使煙葉品質(zhì)變劣[5-6]。

烤煙的每株葉片數(shù)主要受遺傳因素控制，最終的可留葉數(shù)因品種(基因型)而異[7]。目前的栽培品種大多在30片左右，而一些多葉品種可達(dá)上百片之多[8-9]。另一方面，同一品種的適宜留葉數(shù)也受生態(tài)條件的影響，如云煙87在福建武平縣種植以留18片·株-1左右最為適宜[10]，而在重慶煙區(qū)種植一般留22片·株-1左右[11]，在豫西地區(qū)則留19～22片·株-1[12]。云煙97是皖南煙區(qū)目前的主栽品種，其最適留葉數(shù)僅為14～16片·株-1[13]，而在重慶巫山留18片·株-1左右，在陜西安康[14]達(dá)23片·株-1[4]。

綜上，烤煙品種與留葉數(shù)對煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量均有較大的影響[1,15]。基于此，本實驗以3個遺傳特性不同的烤煙新品系為材料，研究不同留葉數(shù)對各品系的產(chǎn)量與質(zhì)量的影響，探討基因型和留葉數(shù)之間存在的互作效應(yīng)，明確這些品系在皖南煙區(qū)的最適留葉數(shù)，從而為新品系的種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所育成品系P1、P3和P4。試驗于2015年在安徽省宣城市宣州區(qū)楊柳鎮(zhèn)滬皖科技園進(jìn)行。土壤類型為壤土，煙田類別為水田。土壤基礎(chǔ)肥力為：pH 5.92，有機(jī)質(zhì)1.83%，速效磷48.56 mg·kg-1，速效鉀115.82 mg·kg-1。

1.2 處理設(shè)計

各烤煙品系設(shè)置留葉數(shù)14、18和22片·株-13種處理，依次命名為T1、T2、T3。實驗以隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，行株距為1.2 m×0.5 m，每小區(qū)栽煙150棵。施肥及其他田間管理均按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。中心花開放50%時打頂。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 性狀調(diào)查

農(nóng)藝性狀調(diào)查參照YC/T142—1998[16]進(jìn)行；各重復(fù)分別選取代表性烤煙10株；在平頂期調(diào)查株高、莖圍、節(jié)距、葉片大小等農(nóng)藝性狀。各小區(qū)定株對煙葉掛牌，成熟時采收、烘烤。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)值測定

按照GB/T 2635—1992[17]對各處理不同部位的煙葉進(jìn)行分級，計算上、中、下各等級煙葉比例及產(chǎn)量、產(chǎn)值。

1.3.3 煙葉常規(guī)化學(xué)分析

取正常采收烘烤后的中部(C3F)和上部煙葉(B2F)，65 ℃烘干，粉碎過篩。煙葉煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯含量采用冷水浸提，鉀含量用火焰分光光度計法測定，其他成分用流動分析儀測定。

1.3.4 外觀質(zhì)量

按照GB/T 2635—1992[17]選取C3F和B2F等級煙葉，平衡含水量后對煙葉顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、水分、油分及色度6個指標(biāo)進(jìn)行定量評價。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.1軟件包對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，利用Tukey測驗品系間或處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 對農(nóng)藝性狀的影響

三個供試品系在平頂期的株高、莖圍、節(jié)距、葉片長寬等農(nóng)藝性狀見表1。結(jié)果顯示，對節(jié)距、莖圍和腰葉長的影響品系大于留葉數(shù)處理，而對株高、腰葉寬和頂葉的影響則以留葉數(shù)處理較大。品系與留葉數(shù)的互作對株高的影響極顯著，節(jié)距和頂葉寬的影響顯著。各品系的株高均隨著留葉數(shù)的增多而明顯增加，而腰葉寬和頂葉長寬則隨之顯著減小；三個品系均在留14片葉時腰葉最寬、頂葉長寬最為適宜。

表1 留葉數(shù)處理對不同品系農(nóng)藝性狀的影響

注：同一品系同一指標(biāo)不同留葉數(shù)處理間沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；***，**和*分別表示在P<0.001，P<0.01和P<0.05水平上顯著。表2～4同。

2.2 對經(jīng)濟(jì)性狀的影響

品系與留葉數(shù)處理之間比較，對產(chǎn)量、均價和中上等煙比例的影響以品系較大，對產(chǎn)值的影響則以留葉數(shù)較大(表2)。兩因子之間對產(chǎn)量和產(chǎn)值的互作效應(yīng)不顯著，但對均價和中上等煙比例互作顯著。隨著留葉數(shù)的增加，P1產(chǎn)量呈增加趨勢，T2和T3兩處理之間無顯著差異，但T2的產(chǎn)值最高。均價以T1和T2的較高，其原因是它們的上等煙和中等煙比例較高。P3的產(chǎn)量與產(chǎn)值均隨著留葉數(shù)的增多而增加，但T3與T2相比，增加幅度相對較小，均價也相當(dāng)。P4的產(chǎn)量雖亦隨著留葉數(shù)的增多而增加，但T2和T3之間產(chǎn)值上無明顯差異，且均價隨之顯著下降，這與留葉數(shù)增加該品系的上等煙比例顯著下降有關(guān)。

表2 留葉數(shù)處理對不同品系經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.3 對常規(guī)化學(xué)成分的影響

與留葉數(shù)處理相比，供試烤煙品系對中部煙葉煙堿、兩糖和總氯含量以及兩糖比、糖堿比、氮堿比、鉀氯比等的影響更為顯著；但留葉數(shù)處理對煙堿和總氮含量以及兩糖比、氮堿比亦有顯著影響；兩因子對總氮和總鉀含量以及糖堿比和鉀氯比的互作效應(yīng)顯著(表3)。留葉數(shù)對上部葉化學(xué)成分的影響更明顯，且對總氮、總鉀和兩糖比的影響要大于品系效應(yīng)；而品系對其他幾種常規(guī)化學(xué)成分的影響較大(表3)。隨著留葉數(shù)的增加，P1中部葉的煙堿含量逐漸減少，T1處理下，上部葉煙堿含量最高，為3.32%。留葉數(shù)較少，總氮含量較高，其他成分對留葉數(shù)的反應(yīng)相對較小。對P3中部葉的影響，T1和T2之間，煙堿含量無顯著差異，而T3處理下，煙堿含量明顯降低。隨著留葉數(shù)的增加，其總氮含量和氮堿比逐漸升高。而對上部葉的影響，留葉數(shù)較少時，煙堿、總氮含量及鉀氯比均較高(表3、表4)。同樣，留葉數(shù)增加導(dǎo)致P4中部葉的煙堿含量降低。而對上部葉的影響，表現(xiàn)為隨著留葉數(shù)的增加，煙堿及總氮含量減小，兩糖含量增加。另外，留葉數(shù)增加還引起總鉀與總氯含量降低(表3、表4)。

表3 留葉數(shù)處理對不同品系中部煙葉化學(xué)成分的影響

表4 留葉數(shù)處理對不同品系上部煙葉化學(xué)成分的影響

2.4 對外觀質(zhì)量的影響

對制備的煙葉樣品進(jìn)行外觀質(zhì)量評價，結(jié)果見表5和表6。T1和T2兩種處理對P1中部葉的外觀質(zhì)量影響差異不大；但T3處理下，水分、油分與色度以及整體外觀質(zhì)量較差。其上部葉的外觀質(zhì)量則以T3的較好。P3中部葉的外觀質(zhì)量以留葉數(shù)少的處理較好，T1和T2兩種處理下的外觀質(zhì)量無明顯差異。同樣，其上部葉外觀質(zhì)量亦以T1處理的較好，顏色、水分、油分和色度得分均較高。對P4的影響表現(xiàn)為，中部葉的外觀質(zhì)量在留葉數(shù)較少時較差，隨著留葉數(shù)的增加而提高。另外，其上部葉的顏色和油分在留葉數(shù)較少時較差。

3 討論

品種和留葉數(shù)對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)均有很大的影響。本實驗利用3個遺傳背景不同的烤煙新品系，研究了不同留葉數(shù)對主要農(nóng)藝與品質(zhì)性狀的影響，結(jié)果顯示，品系(基因型)對莖圍、節(jié)距和腰葉長等農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和中上等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀及中部葉化學(xué)成分含量的影響要大于留葉數(shù)處理的影響，而對株高和頂葉開片及上部葉部分化學(xué)成分的影響則以留葉數(shù)較大；而部分考查與分析的性狀，品系與留葉數(shù)兩因子之間的互作效應(yīng)顯著。顯然，品種(遺傳)是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的基礎(chǔ)，決定了煙葉的潛在品質(zhì)。而適宜的留葉數(shù)能夠協(xié)調(diào)煙葉代謝，使之有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成[18]；同時，適宜的留葉數(shù)也能優(yōu)化煙葉結(jié)構(gòu)、提高上部煙葉的可用性。留葉數(shù)之所以影響煙葉品質(zhì)，是因為其對煙株在成熟期間碳、氮代謝的轉(zhuǎn)化時間或相對強(qiáng)度有顯著的影響[19-20]。本實驗結(jié)果表明，留葉數(shù)對中部和上部煙葉煙堿、總氮含量及氮堿比的影響分別達(dá)顯著和極顯著水平。同時，這一處理對上部葉總糖和還原糖含量以及糖堿比也有顯著影響。較多的單株留葉數(shù)使P1和P4中、上部煙葉總氮及煙堿含量降低，而使P3中部葉煙堿含量增加；同時，留葉數(shù)對P1和P3中、上部葉的總糖和還原糖含量并無顯著影響，但對P4的總糖和還原糖含量有顯著影響。以上結(jié)果表明，留葉數(shù)對碳、氮代謝轉(zhuǎn)化的調(diào)控作用在烤煙不同基因型存在著一定的差異，進(jìn)而明確留葉數(shù)對特定品種(基因型)代謝調(diào)節(jié)作用以及品質(zhì)形成影響的重要性。

表5 留葉數(shù)對不同品系中部煙葉外觀質(zhì)量的影響

表6 留葉數(shù)處理對不同品系上部煙葉 外觀質(zhì)量的影響