施肥及采收方法對湘煙5號制種效果的影響

肖欽之，滕林娟，張雙雙，李小慧，秦 凌，

王 貴1，鄧 斌1，王錫春1，甘在德1，盧朝軍2，崔國賢3*

(1.湖南省煙草公司永州市公司，湖南 永州 425000； 2.永州市農業科學研究所，湖南 永州 425000； 3.湖南農業大學 農學院，湖南 長沙 410000)

優良品種繁育是優質種子生產的主要途徑，優良品種及優質種子是實現烤煙高產優質的基礎。因此，培育優良品種，保證種子的種性及純度非常重要[1]。湘煙5號為2015年通過全國煙草品種審定的優質烤煙新品種，大田生育期平均為125 d，抗性強，抗葉斑病，中抗青枯病，耐普通花葉病。湘煙 5號品種煙葉在大田團棵期至旺長期有效生長天數多，植株煙葉個體發育充分，生長穩健，葉片光合作用強。干物質成分積累較多，加之其耐成熟較好，煙葉得以充分成熟采摘烘烤，有效提高了上部煙葉質量，因而湘煙 5號上部葉產值較高[2]。2015年該品種在湖南全省煙區開始大面積推廣，種植面積達267 hm2，其中永州煙區推廣面積為67 hm2，2019年永州煙區推廣面積達400余hm2，全省推廣面積達1.62萬hm2。

煙草作為重要的經濟作物，投入相對較高，并且對肥料反應十分敏感，烤煙制種的產量構成主要取決于單位面積株數、單株產量和千粒重等，質量則受種子水分、發芽勢、純度和凈度等因素影響。烤煙制種過程中，單株產量、千粒重和種子發芽率等均受到溫度、濕度和煙株營養狀況等影響[3]。科學合理的施肥不但可提高烤煙制種產量，也可提高種子質量。氮、磷、鉀是烤煙生長發育必須的大量元素，合理的氮、磷、鉀肥配比對改善烤煙田間生長發育及保障其產質量均有重要作用。氮磷鉀配施比例及施肥方式對煙葉產質量的影響已有較多研究報道[4-5]，但其對烤煙制種產質量的影響鮮見研究報道。為此，針對永州煙區的施肥習慣、植煙土壤現狀以及湘煙5號生長特性，研究不同施肥及采收方式對湘煙5號制種效果的影響，以期為湘煙5號制種效率的提高提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在永州市農業科學研究所煙草試驗田進行，其排灌良好，肥力中等，土壤基礎肥力：pH 6.8，有機質含量16.1 g/kg，氮含量1.13 g/kg，磷含量0.50 g/kg，鉀含量15.0 g/kg，堿解氮含量125.0 g/kg，有效磷含量6.1 g/kg，速效鉀含量84.0 g/kg；煙株行株距為1.2 m×0.5 m，高壟單行種植。

1.2 材料

湘煙5號原種，由湖南省煙草公司永州市公司煙葉生產技術中心提供。

1.3 方法

1.3.1 試驗設計

1) 施氮量及氮磷鉀配比。施氮量設3個處理：N1，127.5 kg/hm2；N2，142.5 kg/hm2；N3，157.5 kg/hm2。氮磷鉀配比(N∶P2O5∶K2O)設6個處理：P1，1∶1∶2.0；P2，1∶1∶2.5；P3，1∶1∶3.0；P4，1∶0.8∶2.5；P5，1∶1.5∶3.0；P6，1∶1.5∶3.5；各小區共60株，3次重復，隨機區組排列。

2) 采收方法。同期開展采收方法試驗研究，不同采收方法共設3個處理：T1，常規法，參照文獻[6]的方法，當蒴果80%由黃轉褐時，將整個果枝砍斷脫離煙株，運回捆把晾掛于專用的鋼架上15 d左右，然后再曬干脫離；T2，自然掛技法，參照文獻[7]的方法，當蒴果80%由黃轉褐時，將整個果枝折斷，但仍留部分韌皮(桿皮)連掛于主桿上，讓蒴果在5 d左右的自然條件下繼續成熟，然后收回捆把晾掛于室內專用的鋼架上15 d左右，再曬干脫粒；T3，分次采果法，參照文獻[8]的方法，當蒴果80%由黃變褐時，采用人工分次摘果，晾攤于室內干凈地面上15 d左右，再曬干脫粒。每處理10株，3次重復，行株距1.2 m×0.5 m，高壟單行種植，于團棵期，現蕾期，始花期去雜去劣3次，在盛花期后10 d和20 d各疏花疏果1次。單株留果120個，蒴果80%由黃轉褐時按照不同方法采收。

1.3.2 指標測定 除種子發芽率、發芽勢、千粒重及產量考察3個施氮時不同氮磷鉀配比水平外，其余指標均只考察氮磷鉀配比水平(N∶P2O5∶K2O為1∶1∶3.0)。

1) 發芽勢和發芽率。于光照培養箱內(25℃)進行。每處理100粒種子，3次重復，光照16 h/d，光強2 000 lx，用消過毒的培養皿內鋪兩層濾紙作為發芽床，取定量蒸餾水濕潤發芽床，在發芽試驗過程中不斷向發芽床補充水分，水分含量以發芽床表面有明顯水色，以無明水為宜[9]。

發芽勢=種子處理第7天的種子生根粒數/總粒數×100%

發芽率=種子處理第14天的種子生根粒數/總粒數×100%

2) 單株產量、千粒重、種子飽滿度及色澤。于80%蒴果由黃轉褐采收種子，選取長勢、蒴果數量相對一致的單株，種子脫粒稱重，3次重復，計算單株產量；種子千粒重測定為隨機選取收獲種子稱重，3次重復；種子飽滿度及色澤評價參照煙草裸種質量要求GB/T 21138-2007“煙草種子質量指標”進行評價。

3) 苗期時間(d)、幼苗農藝性狀及生理生化指標。苗期時間：漂浮盤中50%種子出苗，并長出新葉為記載各處理煙苗生長速率的起始時間，記錄各處理苗期天數，分別跟蹤記載3盤。幼苗農藝性狀：4葉一心、7葉一心時各處理漂浮盤中選取長勢相近的煙苗10株，測定苗高、莖圍、鮮重、根鮮重以及主根長等農藝性狀指標。生理生化指標：參照《植物生理生化試驗原理和技術》[10]的方法，幼苗葉綠素含量〔mg/g(FW)〕，采用丙酮法測定；丙二醛(MDA)含量(nmol/L)，采用硫代巴比妥酸法測定；超氧化物歧化酶(SOD)〔U/(g·min)〕，經Morchbacher法提取后采用氮藍四唑(NBT)光還原法測定；POD〔U/(g·min)〕，采用Kochba法測定；過氧化氫酶(CAT)〔U/(g·min)〕，采用Dhindsa法測定；脯氨酸(Pro)含量(μg/g)，紫外分光光度法測定。

4) 煙葉化學成分。指標包括還原糖、煙堿、總氮、氯和鉀含量，其中煙葉還原糖、煙堿、總氮、氯含量采用連續流動法測定，鉀含量采用火焰光度法測定。

1.3.3 煙葉等級評價 煙葉烘烤后評價煙葉等級，參照《煙葉分級》中煙葉等級標準評價，統計上等、中等與中上等煙率。

1.4 數據處理

采用SPSS22.0對數據進行統計與分析，采用多因素方差分析和多重比較，置信度95%。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量及氮磷鉀配比對湘煙5號生長及種子產質量的影響

2.1.1 苗期時間 從表1可知，不同處理湘煙5號播種至出苗和十字至生根的時間分別為11.7～13.2 d和16.7～18.1 d，均為N1P3>N2P3>N3P3，N1P3顯著長于N3P3，N1P3與N2P3和N2P3與N3P3差異不顯著；出苗至十字的時間為18.0～21.0 d，依次為N1P3>N2P3>N3P3，N1P3顯著長于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3差異不顯著；生根至成苗的時間為16.3～17.6 d，依次為N1P3>N2P3=N3P3，N1P3顯著長于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3差異不顯著；整個苗期時間為51.0～56.7 d，依次為N1P3>N2P3>N3P3，N1P3顯著長于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3差異不顯著。

表1 不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號的苗期生長歷期

2.1.2 煙株農藝性狀 從表2可知，不同處理湘煙5號4葉一心和7葉一心的苗高、莖圍和根鮮重等農藝性狀的變化。苗高：4葉一心和7葉一心分別為10.2～11.5 mm和40.65～53.12 mm，均為N3P3>N2P3>N1P3，N1P3均顯著矮于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。莖圍：4葉一心和7葉一心分別為10.2～10.9 mm和16.36～21.62 mm，依次為N2P3>N3P3>N1P3和N3P3>N2P3>N1P3，4葉一心各處理間差異均不顯著，7葉一心N1P3顯著小于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。根鮮重：4葉一心和7葉一心分別為0.20～0.27 mg和1.24～2.01 mg，均為N3P3>N2P3>N1P3，N1P3均顯著輕于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。主根長：4葉一心和7葉一心分別為0.85～0.97 cm和1.23～1.65 cm，均為N2P3>N3P3>N1P3，N1P3均顯著短于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。

表2 不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號的農藝性狀

2.1.3 種子發芽率及發芽勢 從圖1看出，不同處理湘煙5號種子發芽勢和發芽率的變化。

1) 種子發芽率。N1P1～6為94.2%～96.2%，依次為N1P5>N1P6>N1P4>N1P3>N1P1>N1P2，N1P5和N1P6顯著高于N1P1～4(P<0.05)，N1P3和N1P4顯著高于N1P1和N1P2(P<0.05)；N2P1～6為97.7%～99.9%，依次為N2P3=N2P5>N2P6>N2P4>N2P2>N2P1，N2P3～6顯著高于N2P1和N2P2(P<0.05)，N2P2顯著高于N2P1(P<0.05)；N3P1～6為97.8%～99.6%，依次為N3P3=N3P5>N3

P4=N3P6>N3P2>N3P1，N3P3～6顯著高于N3P1和N3P2(P<0.05)，N3P2顯著高于N3P1(P<0.05)。3個施氮量不同氮磷鉀配比，N2P1～6與N3P1～6相近，二者顯著高于N1P1～6(P<0.05)。

2) 種子發芽勢。N1P1～6為90.6%～92.8%，依次為N1P5>N1P3>N1P4=N1P6>N1P2>N1P1，N1P5顯著高于其余處理(P<0.05)，N1P1顯著低于其余處理(P<0.05)，N1P2～4和N1P6間差異不顯著；N2P1～6為95.1%～96.7%，依次為N2P5>N2P6>N2P3>N2P2>N2P4>N2P1，N2P5、N2P6和N2P3顯著高于N2P2、N2P4和N2P1(P<0.05)，N2P5、N2P6、N2P3間和N2P2、N2P4和N2P1間差異不顯著。N3P1～6為94.2%～97.0%，依次為N3P5>N3P6>N3P3>N3P2>N3P4>N3P1，N3P5、N3P6和N3P3顯著高于其余處理(P<0.05)，N3P1顯著低于其余處理(P<0.05)，N3P2與N3P4間差異不顯著。3個施氮量不同氮磷鉀配比，N2P1～6與N3P1～6相近，二者顯著高于N1P1～6(P<0.05)。

2.1.4 千粒重及產量 從圖2看出，不同處理湘煙5號種子千粒重和產量的變化。千粒重：N1P1～6為0.084～0.092 g，依次為N1P5>N1P3=N1P6>N1P1=N1P4>N1P2；N2P1～6為0.092～0.108 g，依次為N2P3>N2P2>N2P5>N2P4>N2P6>N2P1；N3P1～6為0.094～0.105 g，依次為N3P3>N3P4=N3P5>N3P2>N3P6>N3P1；3個施氮量不同氮磷鉀配比，N2P1～6與N3P1～6相近，二者顯著高于N1P1～6(P<0.05)。產量：N1P1～6為5.1～5.9 kg/667m2，依次為N1P4>N1P5=N1P6>N1P3>N1P2>N1P1；N2P1～6為5.3～7.1 kg/667m2，依次為N2P3>N2P4=N2P6>N2P5>N2P2>N2P1；N3P1～6為6.4～6.9 kg/667m2，依次為N3P3=N3P5>N3P2=N3P4=N3P6>N3P1；3個施氮量不同氮磷鉀配比，N2P1～6與N3P1～6相近，二者顯著高于N1P1～6(P<0.05)。

2.2 不同施氮量與氮磷鉀配比對湘煙5號幼苗生理生化指標及煙葉化學成分含量的影響

2.2.1 生理生化指標 從表3可知，不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號煙葉葉綠素、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性的變化。1) 葉綠素。4葉一心和7葉一心分別為0.22～0.27 mg/g和0.45～0.55 mg/g，均為N3P3>N2P3>N1P3，N1P3顯著低于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。2) MDA。4葉一心和7葉一心分別為1.31～1.42 nmol/L和1.49～1.73 nmol/L，均為N1P3>N2P3>N3P3，N1P3顯著高于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。3) Pro。4葉一心和7葉一心分別為25.65～27.19μg/g和30.03～31.41 μg/g，均為N3P3>N2P3>N1P3，N1P3顯著低于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。4) SOD。4葉一心和7葉一心分別為24.79～28.15 U和32.23～38.52 U，均為N3P3>N2P3>N1P3，N1P3顯著低于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。5) POD。4葉一心和7葉一心分別為1.65～1.94 U和2.27～3.17 U，分別為N2P3>N3P3>N1P3和N3P3>N2P3>N1P3，N1P3顯著低于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。6) CAT。4葉一心和7葉一心分別為20.31～23.57 U和24.69～28.19 U，均為N2P3>N3P3>N1P3，N1P3顯著低于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。

表3 不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號幼苗的生理生化指標

2.2.2 化學成分含量 從表4可知，不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號煙葉還原糖、煙堿和總氮等化學成分含量的變化。還原糖：不同處理為23.46%～26.44%，N3P3顯著高于N1P3，N1P3與N2P3間和N2P3與N3P3間差異不顯著。煙堿：不同處理為2.14%～2.25%，N3P3顯著高于N1P3和N2P3，N1P3與N2P3間差異不顯著。總氮：不同處理為1.48%～1.60%，N3P3顯著高于N1P3，N1P3與N2P3間和N2P3與N3P3間差異不顯著。氯：不同處理為0.26%～0.36%，N1P3顯著高于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。鉀：不同處理為2.17%～2.79%，N3P3顯著低于N1P3和N2P3，N1P3與N2P3間差異不顯著。

表4 不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號煙葉化學成分的含量

2.3 不同施氮量與氮磷鉀配比對種子色澤、飽滿度及煙葉等級的影響

2.3.1 種子色澤與均勻飽滿度 從表5可知，N1P3的種子為深褐色、油亮和光澤中等；均勻飽滿度為籽粒較均勻，飽滿。N2P3和 N3P3種子均為深褐色，油亮，光澤強；籽粒均勻，飽滿。從經濟適用性考慮，施肥方式以N2P3為宜。

表5 不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號種子的色澤與均勻飽滿度

2.3.2 煙葉等級 從表6可知，不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號煙葉上等煙率、中等煙率和中上等煙率的變化。上等煙率：N3P3最高，為63.22%；N1P3最低，為38.46%；N1P3顯著低于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。中等煙率：N1P3最高，為43.43%；N3P3最低，為30.13%；N1P3顯著高于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。中上等煙率：N3P3最高，為93.35%；N1P3最低，為81.89%；N1P3顯著低于N2P3和N3P3，N2P3與N3P3間差異不顯著。

表6 不同施氮量與氮磷鉀配比湘煙5號煙葉的等級

2.4 不同采收方式對種子產質量的影響

2.4.1 種子產量、發芽勢與發芽率 從表7可知，不同采收方法湘煙5號種子產量、發芽勢和發芽率的變化。千粒重和產量：均以T2最重，分別為0.1004 g和6.79 kg/667m2；T3最輕，為0.095 7 g和6.68 kg/667m2；各處理間差異均不顯著。表明，采收方法與種子產量的關系不密切。發芽勢和發芽率：均以T3最高，分別為98.3%和99.7%；T1最低，分別為95.7%和98.0%；T1顯著低于T2和T3，T2與T3間差異不顯著。

表7 不同采收方法湘煙5號種子的千粒重及產量

2.4.2 種子的色澤與均勻飽滿度 從表8可知，T1種子為褐色、光澤和油光一般，籽粒較小，均勻度差；T2和T3種子均為深褐色，光澤強，油光好，籽粒均勻，飽滿。分次采果法盡管能準確地在蒴果成熟時采收，但勞動強度大，費工費時，與常規法和自然掛枝法比較，推廣難度較大，況且需要很大的室內場地晾攤，若遇陰雨天，蒴果易霉爛。因此，采收方法以自然掛枝法最佳。

表8 不同采收方法湘煙5號種子的色澤與飽滿度

3 小結與討論

在烤煙種子生產中，普遍存在產量較低、種子質量參差不齊等問題，在諸多影響因子中，煙株的營養生長狀況對制種的產質量影響較大。大量研究表明，N、P、K肥是影響作物種子生產的重要原因，對種子產量影響極大。若施肥不當，植株則不易坐果，籽粒不飽滿，導致制種產量和質量低[11-12]。合理的施肥管理可提高烤煙種子的活力及產質量。

研究結果表明，施氮量與氮磷鉀配比對湘煙5號種子的千粒重、產量、發芽勢和發芽率的影響存在協同作用，142.5 kg/hm2與氮磷鉀配比為1∶1∶3.0(N2P3)和157.5 kg/hm2與氮磷鉀配比為1∶1∶3.0(N3P3)種子的千粒重和產量相對較高，千粒重分別為0.108 g和0.105 g，產量分別為7.1 kg/667m2和6.9 kg/667m2，二者間種子產量無顯著差異，但均顯著高于其余處理(P<0.05)。隨著N、P、K用量增施，烤煙種子產量、發芽勢、發芽率并未隨之提高，可能是因為高氮、高磷、高鉀造成煙株氮素利用效率和氮素收獲指數下降有關。種子萌發、出苗、幼苗農藝性狀、幼苗生理生化特性及煙葉化學成分與煙葉等級，N2P3和N3P3的效果較好，N2P3和N3P3種子苗期均比127.5 kg/hm2與氮磷鉀配比為1∶1∶3.0(N1P3)顯著縮短2～3 d。N2P3和N3P3幼苗4葉一心和7葉一心的苗高、莖圍、根鮮重和主根長更優。可見，施氮量的高低影響煙株根系的發育和煙苗的生長。N2P3和N3P3煙葉的葉綠素含量及SOD、POD、CAT活性均顯著高于N1P3，且N2P3和N3P3的Pro含量相對較高,分別為30.26 μg/g和31.41 μg/g，而MDA含量相對較低，分別為1.51 nmol/L和1.49 nmol/L。可見，不同施氮量對葉綠素含量、保護酶活性都有顯著的影響，隨著施氮量的增加，葉綠素含量及保護酶活性提高，煙株的抗性也隨之增強。煙葉化學成分與煙葉等級評價顯示, N2P3煙葉的還原糖、煙堿、淀粉、總氮、氯和鉀含量最協調,煙堿含量最低，鉀含量最高，中上等煙率高,各指標均優于N1P3。 N3P3盡管中上等煙率最高，但與N2P3并無顯著差異，并且施氮量增加，煙葉煙堿含量更高、鉀含量較低，影響煙葉的燃燒性和香氣味。可見，中低氮處理下煙株氮代謝為主轉化為碳代謝為主，從而使碳氮代謝更為協調，靠后煙葉各化學成分含量更為適宜，感官質量更好[13]。總體看，施氮量142.5 kg/hm2與N∶P2O5∶K2O配比為1.0∶1.0∶3.0(N2P3)為最適宜組合，該組合施肥模式下的種子產質量最優，且種子萌發出苗時間更快，苗期縮短，煙苗抗性更強，煙葉化學成分更協調，品質更優，中上等煙率達92.31%。

不同采收方法試驗結果顯示，自然掛枝法優勢較好,千粒重、單株產量和產量最高，分別為0.100 4 g和6.79 kg/667m2；其次是常規法和分次采果法，采收方法與種子產量關系不密切，3種不同的采收方法，在產量上差異很小，處理間差異不顯著；自然掛枝法采收種子的發芽勢、發芽率顯著高于常規法，但與分次采果法差別不大，均較高。同時，3種采收方法烤煙種子的色澤與均勻飽滿度以常規法較差，籽粒較小，均勻度差；自然掛枝法和分次采果法種子均呈深褐色，有油光、籽粒均勻，飽滿，烤煙種子色澤與飽滿度基本一致。可能是因為自然掛枝法果枝折斷后仍掛在主桿上,由韌皮部繼續提供種子后熟期間所需的養分所致[14]。因此，產量、千粒重、發芽勢和發芽率較高。分次采果法盡管能準確的在蒴果成熟時采收，但勞動強度大，費工費時，推廣難度較大，況且需要很大的室內場地晾攤，若遇陰雨天，蒴果易霉爛。可見，自然掛枝法用于烤煙制種優勢最強，同時還能保證烤煙品種原有特征特性，對于湘煙5號的提純復壯以及種質資源保存都有著很大的意義。

烤煙良種繁育過程受到諸多因子的影響，不同的氣候條件、土壤環境條件、煙株營養狀況、人工操作等都將影響制種產量的高低。在人為可控的相關因素中，如何合理安排施肥措施，使肥料配比達到合理化，采取何種最有利的采收方式等提高千粒重和產量，都將對烤煙制種產量和質量的提高起到積極作用。