提高烤煙葉片鉀含量途徑的研究進(jìn)展?

霍光 文濤 吳珊 唐映紅 李輝

摘 要：鉀是影響煙草品質(zhì)的重要元素之一。我國(guó)煙葉質(zhì)量與國(guó)外優(yōu)質(zhì)煙葉相比還有一定差距，主要表現(xiàn)為我國(guó)煙葉鉀素含量普遍偏低。從選育富鉀基因型煙草品種、科學(xué)合理施肥、物理調(diào)控、化學(xué)調(diào)控等方面綜述了提高煙葉鉀素含量的研究進(jìn)展，以期為我國(guó)煙葉鉀素含量的提升提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：烤煙;鉀;品質(zhì);綜述

中圖分類(lèi)號(hào)：S572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-060X（2020）02-0112-03

Abstract： Potassium is one of the important elements affecting tobacco quality. There is still a certain gap between the quality of Chinese tobacco leaves and that of foreign high-quality tobacco leaves， which mainly shows that the potassium content of Chinese tobacco leaves is generally low. This paper summarized the research progress of improving the potassium content of tobacco leaves from the aspects of breeding potassium rich tobacco varieties， scientific and reasonable fertilization， physical regulation and chemical regulation， in order to provide some basis for improving the potassium content of tobacco leaves in China in the future.

Key words： flue-cured tobacco; potassium; quality; review

煙草（Nicotiana tabacum L.）是茄科煙草屬一年生或有限多年生草本植物。我國(guó)是世界煙草種植大國(guó)，煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的位置。但我國(guó)種植的煙葉質(zhì)量與世界優(yōu)質(zhì)煙葉相比還有一定差距。其中一個(gè)重要因素就是煙葉鉀元素含量低。尹啟生等[1]測(cè)定分析津巴布韋和巴西煙葉的化學(xué)成分時(shí)發(fā)現(xiàn)，津巴布韋煙葉下、中、上部葉的鉀含量分別為3.02%、2.75%、2.55%，巴西煙葉下、中、上部葉的鉀含量分別為3.01%、2.73%、2.22%。而我國(guó)大部分地區(qū)的烤煙鉀含量低于2%，其中河南煙區(qū)和黑龍江煙區(qū)烤煙鉀含量最低，分別為1.40%和1.31%[2]。由此可見(jiàn)，我國(guó)煙葉鉀含量有進(jìn)一步提升的空間。

煙草是喜鉀作物。鉀元素與煙株體內(nèi)碳水化合物、致香物質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)化以及煙葉的成熟度密切相關(guān)。鉀可以提高煙葉的可燃性，改善煙葉的香吃味[3-5]。

煙葉鉀含量的高低是評(píng)價(jià)烤煙品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一。而我國(guó)烤煙煙葉鉀含量普遍偏低，這已經(jīng)成為限制我國(guó)煙葉質(zhì)量進(jìn)一步提升的一個(gè)主要因素。因此，筆者綜述了近年來(lái)關(guān)于提高煙葉鉀含量的相關(guān)研究進(jìn)展，以期為我國(guó)煙葉質(zhì)量提升提供參考。

1 選育富鉀基因型煙草品種

我國(guó)耕地土壤本身缺鉀，同時(shí)我國(guó)鉀肥資源嚴(yán)重匱乏，供鉀不足已經(jīng)成為提高煙葉鉀含量的一個(gè)主要限制因素[6]。雖然通過(guò)增施鉀肥能夠提高煙葉鉀含量，但同時(shí)會(huì)增加農(nóng)民的生產(chǎn)成本。因此，選育富鉀基因型煙草品種，通過(guò)提高煙株自身對(duì)土壤鉀的吸收和富集能力，來(lái)提升煙葉鉀含量是最經(jīng)濟(jì)有效的途徑。

研究表明，不同基因型烤煙在吸鉀能力和鉀素分配方面存在顯著差異[7-8]。富鉀基因型煙草比一般基因型煙草的鉀素積累速率高而且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，鉀素負(fù)積累的時(shí)間短。例如烤煙品種WB68和Nc82，對(duì)鉀素敏感，吸鉀能力強(qiáng)，且向葉片分配鉀素的比率高，但隨著供鉀水平的提升，品種間鉀素響應(yīng)能力的差異逐漸減弱[9-10];又如烤煙品種NC89和K326，在提高供鉀量后煙葉鉀含量得到大幅提升;烤煙品種云煙85和庫(kù)扎加-A，對(duì)鉀素不敏感，吸鉀能力差，因此煙葉鉀素含量低[11-12]。

雜種優(yōu)勢(shì)是生物界普遍存在的現(xiàn)象，是兩個(gè)性狀不同的親本雜交產(chǎn)生的雜種F1，在生活力、生長(zhǎng)勢(shì)、繁殖力、適應(yīng)性以及產(chǎn)量、品種等性狀方面超過(guò)其雙親的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢(shì)的利用在水稻、玉米、棉花等作物中取得了成功。不同烤煙品種間吸鉀能力和煙葉鉀素含量之間存在顯著差異且可以穩(wěn)定遺傳，可以利用這一特性通過(guò)雜種優(yōu)勢(shì)的方法來(lái)培育富鉀烤煙品種，從而提高煙葉鉀素含量。舒海燕等[13]通過(guò)測(cè)定不同雜交組合及其雜交親本煙葉鉀含量發(fā)現(xiàn)，不同基因型烤煙品種間煙葉鉀含量存在顯著差異，且不同雜交組合間都具有一定的雜種優(yōu)勢(shì)。許杰等[14]通過(guò)雙列雜交探究了富鉀基因的遺傳規(guī)律，結(jié)果表明親本間一般配合力和特殊配合力方差達(dá)極顯著水平，煙葉鉀素含量的遺傳效應(yīng)在表型中具有重要作用，且顯性遺傳效應(yīng)占主導(dǎo)地位。

綜上所述，不同基因型烤煙在葉片鉀含量、吸鉀能力、鉀肥利用效率等方面存在顯著差異。這些基因型的差異為煙草品種的選育提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，選育高效富鉀基因型煙草品種切實(shí)可行。

2 科學(xué)合理施肥提高煙葉鉀含量

2.1 合理增施鉀肥

在供鉀能力低的煙田，通過(guò)增施鉀肥來(lái)提高煙葉鉀素含量是首選方法。鐘曉蘭等[15]研究表明，在煙株整個(gè)生育期內(nèi)，施用315 kg/hm2鉀肥處理的煙株煙葉鉀素含量顯著高于施用215 kg/hm2鉀肥處理。郇威威等[16]研究表明，在耕層土壤全層混施鉀肥的方式下，隨著鉀肥用量的增加，砂土和黏土中種植的烤煙不同部位煙葉鉀含量顯著增加，且砂土效果要好于黏土。在相同的施肥方式下，增加硫酸鉀的用量能夠提高煙葉鉀含量，降低中下部煙葉煙堿的含量，提高優(yōu)質(zhì)煙葉的比例[17]。但增施鉀肥會(huì)增加生產(chǎn)成本，單獨(dú)增施鉀肥的效果具有不穩(wěn)定性，因此單純的增施鉀肥在實(shí)際生產(chǎn)中具有一定的局限性。

2.2 優(yōu)化施肥方式

隨著農(nóng)業(yè)化肥的大量使用，土壤出現(xiàn)不同程度的酸性板結(jié)，透氣性差，鉀肥利用效率嚴(yán)重下降，因此我國(guó)科研工作者希望通過(guò)改善施肥方式來(lái)提高煙葉鉀素含量。在煙株生育期內(nèi)分次施用鉀肥能夠提高煙株鉀素含量[18]。林鸞芳等[19]研究表明，煙苗移栽后30 d追施鉀肥總量的40%，移栽后70 d追施鉀肥總量的20%，可明顯提高煙株上部煙葉鉀素含量。施肥位點(diǎn)對(duì)煙葉鉀含量也具有顯著影響。王筱瀅等[20]研究表明，以煙株為圓心，在直徑25 cm范圍內(nèi)，深度20 cm處施用鉀肥煙葉鉀素含量顯著高于在直徑15、20 cm范圍內(nèi)施用鉀肥處理的煙株。李亮等[21]研究表明，煙株移栽后30 d追施鉀肥，結(jié)合黑白配色膜覆蓋可有效提升煙葉鉀含量，改善煙葉品質(zhì)。黃敏等[17]研究表明，在硫酸鉀施用量相同的情況下對(duì)水沖施處理煙葉鉀含量要比穴施提高13.3%。

2.3 增施生物有機(jī)肥

在我國(guó)烤煙生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高煙葉產(chǎn)量，長(zhǎng)期大量施用化學(xué)肥料，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，土壤酸化嚴(yán)重，煙田土壤肥料利用率嚴(yán)重下降。使用有機(jī)肥料可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的透氣性，提高肥料效力，改善煙葉品質(zhì)。研究表明，在煙田增施高螯合態(tài)有機(jī)鉀肥或生物鉀肥硅酸鹽菌粉都能夠有效提高煙葉鉀素含量，改善煙葉品質(zhì)。柳開(kāi)樓等[22]的研究表明，稻草源的生物炭配合化學(xué)鉀肥施用能夠顯著提高水稻土和旱地紅壤區(qū)煙葉鉀含量。許山河等[23]的研究表明，施用外源氨基酸和腐殖酸能夠增加烤煙品種K326煙葉鉀素的含量。

3 物理調(diào)控提升煙葉鉀含量

在煙草種植過(guò)程中，打頂是非常重要的栽培措施。打頂可以控制頂端優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)根系發(fā)育，調(diào)控?zé)熤觊L(zhǎng)勢(shì)等。但是打頂后，由于頂端優(yōu)勢(shì)喪失，煙株鉀素將通過(guò)韌皮部由地上部流向根部，并通過(guò)根系進(jìn)行外排。對(duì)于這種現(xiàn)象，可以通過(guò)環(huán)切韌皮部阻斷鉀素回流的途徑，也可以切斷部分根系，來(lái)減少鉀素的外排，從而提高煙葉鉀素的含量。舒海燕等[13]研究表明，煙株打頂后，鉀素通過(guò)韌皮部由地上部向根部回流以及通過(guò)根系外排是煙草后期煙葉鉀含量逐漸減少的主要原因之一。煙株打頂后，切斷煙株兩側(cè)根系減少鉀素外排，可以增加煙葉的鉀素含量。洪麗芳等[24-26]研究表明，煙株打頂后在距離煙株莖基部20 cm處一側(cè)進(jìn)行斷根處理，并追施鉀肥能夠顯著提高煙葉鉀素含量，但斷根不能過(guò)多否則會(huì)降低煙葉鉀素含量。沈方科等[27]研究表明，斷根配合環(huán)割措施可以提高煙株上部煙葉鉀素含量，降低中、下部煙葉鎂、鈣元素的含量，提高煙葉的品質(zhì)。

4 化學(xué)調(diào)控提升煙葉鉀含量

植物激素通過(guò)影響植物細(xì)胞的分裂、伸長(zhǎng)和分化等來(lái)干預(yù)植物的發(fā)芽、生根、開(kāi)花和結(jié)果等。植物激素可以調(diào)節(jié)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、調(diào)控作物的植株形態(tài)、提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)。目前，植物激素已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[28]。扈強(qiáng)等[29]的研究表明，打頂后對(duì)煙株上部葉片同時(shí)噴施GA3和IAA能夠增加上部煙葉鉀素的含量，降低煙堿含量，提高糖堿比，增加上等煙的比例。鄒焱等[30-32]研究表明，煙株打頂后噴施生長(zhǎng)素和赤霉素能夠顯著提高煙葉鉀含量，同時(shí)可以降低煙堿含量，提高煙葉品質(zhì)。

5 展 望

煙葉鉀素含量受多種因素的影響，如品種、氣候、土壤等。提高煙葉鉀素含量的途徑有多種，如選育高富鉀的品種、增施鉀肥、物理調(diào)控、化學(xué)調(diào)控。然而通過(guò)單一途徑提高煙葉鉀含量的效果有限，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆N植品種、土壤、栽培條件等因素，制定相應(yīng)的方案來(lái)提高煙葉鉀素含量。但是筆者認(rèn)為，物理調(diào)控和化學(xué)調(diào)控措施在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的操作性差，不容易在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行推廣使用;同時(shí)，增施鉀肥會(huì)增加生產(chǎn)成本，因此選育高富鉀的煙草品種才是提高煙葉鉀含量最經(jīng)濟(jì)有效的途徑。

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（責(zé)任編輯：成 平）