苗期減量施肥對不同烤煙品種(系)生長發(fā)育的影響

孫計平， 李麗華， 薛松格， 李雪君， 孫煥

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學院 煙草研究所， 河南 許昌 461000； 2.洛陽市煙草公司， 河南 洛陽 471000；3.三門峽市煙草公司， 河南 三門峽 472000)

自1986年全國烤煙品種審定委員會成立至今，經(jīng)過30 a育種工作者的不懈努力，烤煙育種工作取得了巨大的成績，2002年開始，我國自育烤煙品種推廣面積超過國外引進品種，扭轉(zhuǎn)了我國煙葉生產(chǎn)長期依賴國外引進品種的被動局面[1]，尤其是20世紀90年代中后期育成的云煙85、云煙87、中煙100等一系列烤煙品種在生產(chǎn)中得到廣泛的推廣應用，為我國烤煙生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用，但烤煙品種單一的問題仍然突出[2]，2017年云煙87種植面積占50%左右。雖然每年全國烤煙審定的品種有十幾個，但真正大面積應用的品種較少，主要原因是對育成品種特性掌握不全面，品種配套不完善，不能真正實現(xiàn)良種良法配套，影響新品種的推廣。

河南省是中國最早種植烤煙的省份之一，是濃香型風格的典型代表，品種問題在河南省尤為突出[3]。近20年，河南主栽品種主要是云煙87和中煙100，豫南、豫西和豫西南以云煙87為主，豫中以中煙100為主，這2個品種對水肥條件要求高，對鐮刀菌根腐病抗性相對較差，長期單一品種種植不利于煙區(qū)面積穩(wěn)定和煙葉發(fā)展，亟需優(yōu)良品種。為解決這個問題，河南各煙區(qū)也在針對性的培育后備品系，洛陽煙區(qū)針對丘陵干旱區(qū)的生態(tài)特點篩選的新品系LY1306，具有耐旱性強[4]、產(chǎn)量適中、產(chǎn)值較高、品質(zhì)較優(yōu)等特點，已經(jīng)逐步成為當?shù)刂髟云贩N之一；南陽煙區(qū)從云煙87突變體中選育出的渠首1號適應性強[5]，有很大潛力；河南省農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所從中煙100突變體中選育的烤煙新品系Y2001抗病性強、品質(zhì)優(yōu)良，已經(jīng)成為許昌、漯河、平頂山等平原煙區(qū)優(yōu)勢品系；LY315為遼寧丹東所培育的新品系，在河南表現(xiàn)為植株高大、產(chǎn)量高。

煙草品種的需肥特性是影響其推廣的重要特性之一，不同品種的需肥特性差異較大，掌握品種需肥特性是獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的基礎，也能有效提高肥料利用率，減少面源污染。為鑒定優(yōu)勢新品系的需肥特性，我們采用漂浮育苗試驗，研究減量施肥對新品系生長發(fā)育的影響，評價新品系的需肥特性，為品種推廣提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為Y2001、LY1306、渠首1號、LY315，對照品種為NC89、中煙100。

1.2 試驗設計

漂浮育苗試驗于2021年3—4月在河南農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所育苗大棚進行；漂浮育苗正常培養(yǎng)煙苗至3～4片真葉，開始減量施肥處理，采用完全隨機區(qū)組試驗，設計為T1常規(guī)施肥，T2肥料減施1/3，T3肥料減施2/3，T4不施肥。每個處理設置3個重復，每個重復20棵煙苗。正常施肥處理(T1)長至6～7片真葉試驗結(jié)束(共施肥2次，減量施肥時間20 d)。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉綠素相對含量(SPAD值)測定

使用SPAD502手持式葉綠素測定儀測定各品種不同處理植株葉片的SPAD值，每株選擇最大葉片測定，葉片中部和左右兩側(cè)各測量1次，每個處理測量3次重復，取平均值。

1.3.2 光合指標的測定

處理結(jié)束后，使用便攜式光合儀(CIRAS-3 portable photosynthesis system，USA)測定光合指標，每個處理測量3次重復，取平均值。

1.3.3 根系指標的測定

用Epson全自動根系掃描儀掃描根系并獲取圖像，用WinRhizo軟件分析總根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)、平均根直徑，每個處理選擇3株有代表性的煙株進行測量，取平均值。

1.3.4 干物質(zhì)積累量的測定

每個處理選擇有代表性的6株，分別測定根系和地上部鮮重，烘干后測定根系和地上部干重。計算根冠比：根冠比=根系干重/地上部干重。

1.4 統(tǒng)計分析

應用Excel和DPS 14.1[6]進行統(tǒng)計分析，采用LSD法進行差異性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期減量施肥對葉片SPAD值的影響

各品種苗期SPAD值比較見圖1、表1，各品種苗期葉片SPAD值排序依次為LY315>NC89>渠首1號>Y2001>LY1306>中煙100，LY315的SPAD值顯著高于Y2001、中煙100、LY1306和渠首1號；Y2001和LY1306的SPAD值與中煙100差異不顯著，顯著低于NC89；渠首1號的SPAD值與NC89差異不顯著，顯著高于中煙100。

與T1相比，T2中NC89和LY1306的SPAD值與T1差異不顯著，其他品種SPAD值均低于T1，其中中煙100顯著低于T1，中煙100的SPAD值受影響程度最大。T3中所有品種SPAD值均顯著低于T1，其中LY315和Y2001下降幅度最大，渠首1號下降幅度最小，SPAD值排序為渠首1號>LY1306>NC89>中煙100>Y2001>LY315。T4中所有品種SPAD值均顯著低于T1，其中NC89下降幅度最小，LY315下降幅度最大，SPAD值排序為NC89>中煙100、渠首1號>Y2001>LY1306>LY315。

柱上無相同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)，圖2～5同。圖1 不同烤煙品種苗期SPAD值比較

表1 苗期減量施肥對不同烤煙品種SPAD值的影響

2.2 苗期減量施肥對光合指標的影響

苗期減量施肥對各品種凈光合速率的影響見圖2，中煙100、NC89、渠首1號和LY315凈光合速率均以T1最高，其中渠首1號和LY315凈光合速率顯著高于其他品種，減量施肥對渠首1號凈光合速率影響較大；Y2001凈光合速率以T2處理最高，顯著高于其他處理；LY1306隨施肥量減少凈光合速率顯著增加。

圖2 苗期減量施肥對不同烤煙品種凈光合速率的影響

苗期減量施肥對各品種蒸騰速率的影響見圖3，中煙100、NC89、渠首1號和LY315蒸騰速率均以T1最高，其中渠首1號和LY315蒸騰速率顯著高于其他品種，減量施肥對渠首1號蒸騰速率影響較大；Y2001蒸騰速率以T2最高，顯著高于其他處理；LY1306隨施肥量減少蒸騰速率顯著增加。苗期減量施肥對各品種蒸騰速率的影響與光合作用趨勢基本一致(圖3)。

圖3 苗期減量施肥對不同烤煙品種蒸騰速率的影響

苗期減量施肥對各品種胞間CO2濃度的影響見圖4，Y2001、中煙100、NC89、渠首1號胞間CO2濃度均以T1最高，其中NC89和渠首1號隨施肥量減少胞間CO2濃度減少，Y2001和中煙100胞間CO2濃度以T2最低；LY1306隨施肥量減少胞間CO2濃度顯著增加。

圖4 苗期減量施肥對不同烤煙品種胞間CO2濃度的影響

苗期減量施肥對各品種氣孔導度的影響見圖5，中煙100、NC89、渠首1號氣孔導度均以T1最高，其中NC89和渠首1號隨施肥量減少氣孔導度減少，Y2001和LY315氣孔導度以T2最大；中煙100氣孔導度以T2最小；LY1306隨施肥量減少氣孔導度顯著增加。

圖5 苗期減量施肥對不同烤煙品種氣孔導度的影響

2.3 苗期減量施肥對物質(zhì)積累的影響

2.3.1 苗期減量施肥對地上部干物質(zhì)積累的影響

苗期減量施肥對各品種地上部鮮重和干重的影響見表2，T1苗期地上部鮮重排序為LY315>Y2001>渠首1號>LY1306>NC89>中煙100，LY1306和渠首1號差異不顯著，其他品種地上部鮮重差異達到顯著水平。T2所有品種地上部鮮重均低于T1，其中，中煙100受影響程度最大，LY1306受影響程度最小。T3所有品種地上部鮮重均顯著低于T1，中煙100下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。T4所有品種地上部鮮重均顯著低于T1，其中，Y2001下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。

地上部干重比較發(fā)現(xiàn)，T1苗期地上部干重排序為LY315>Y2001>渠首1號>LY1306>中煙100>NC89，LY1306和中煙100、中煙100和NC89品種間地上部干重差異不顯著，其他品種地上部干重差異達到顯著水平。T2所有品種地上部干重均顯著低于T1，其中LY1306受影響程度最小，其次是渠首1號，分別為T1的81%和77%，LY315受影響程度最大，為T1的51%。T3所有品種地上部干重均顯著低于T1，其中，中煙100下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。T4所有品種地上部干重均顯著低于T1，其中，LY315下降幅度最大，其次為Y2001，NC89和LY1306下降幅度最小。

2.3.2 苗期減量施肥對根系物質(zhì)積累的影響

苗期減量施肥對各品種根系鮮重和干重的影響見表3，T1根系鮮重依次為Y2001>LY315>NC89>LY1306>渠首1號>中煙100，Y2001和LY315根系鮮重顯著高于其他品種，中煙100根系鮮重顯著低于其他品種。T2中LY1306根系鮮重高于T1，但差異未達到顯著水平；其他品種根系鮮重均低于T1，其中LY315和渠首1號受影響程度較小，與T1差異不顯著；中煙100、NC89和Y2001根系鮮重顯著低于T1，其中中煙100受影響程度更大。T3中LY1306根系鮮重高于T1，但差異未達顯著水平；其中LY315和渠首1號受影響程度較小，與T1差異不顯著；中煙100、NC89和Y2001根系鮮重顯著低于T1，其中Y2001受影響程度最大。T4所有品種根系鮮重均顯著低于T1，其中Y2001下降幅度最大，LY1306下降幅度最小。

表2 苗期減量施肥對不同烤煙品種地上部干物質(zhì)積累的影響

表3 苗期減量施肥對不同烤煙品種根系干物質(zhì)積累量的影響

根系干重比較發(fā)現(xiàn)，T1苗期根系干重依次為Y2001>渠首1號>LY315>NC89>LY1306>中煙100，Y2001根系干重顯著高于其他品種，中煙100根系干重顯著低于其他品種。T2中LY1306和渠首1號根系干重高于T1，其中LY1306顯著高于T1，其他品種根系干重均低于T1，其中中煙100與T1差異不顯著。T3中LY1306根系干重高于T1，但差異未達到顯著水平；其他品種根系干重均顯著低于T1，其中Y2001受影響程度最大。T4中所有品種根系鮮重值均低于T1，其中Y2001下降幅度最大，LY1306下降幅度最小，與T1差異不顯著。

2.3.3 苗期減量施肥對根冠比的影響

苗期施肥對不同品種根冠比影響不同(表4)，正常施肥條件下，NC89根冠比最大，顯著高于其他品種，其次是LY1306和渠首1號，中煙100根冠比最小。減量施肥條件下，所有品種根冠比增加，且隨施肥量減少根冠比呈增加趨勢。

2.4 苗期減量施肥對根系指標的影響

苗期減量施肥對不同品種總根長、總根表面積、平均根直徑、總根體積、根尖數(shù)(圖6)影響不同。正常施肥條件下，Y2001總根長、總根表面積、總根體積最大，中煙100最小；NC89平均根直徑最大，渠首1號和中煙100最小；LY1306根尖數(shù)最多，NC89最少。

表4 苗期減量施肥對不同烤煙品種根冠比的影響

減量施肥條件下，Y2001總根長、總根表面積、總根體積、根尖數(shù)隨施肥量減少而減少，LY1306總根長、總根表面積、總根體積隨施肥量減少呈增加趨勢，渠首1號和LY315呈先增加后降低趨勢；減量施肥條件下，所有品種平均根直徑都有不同程度減小；減量施肥條件下NC89和LY1306隨施肥量減少根尖數(shù)呈增加趨勢，LY315和渠首1號則呈先增加后降低趨勢。

圖6 苗期減量施肥對烤煙根系的影響

3 小結(jié)與討論

煙草是需肥量較大的作物，尤其是氮肥和鉀肥，每年需要大量的肥料投入，然而肥料利用率并不高[7]，了解品種需肥特性，有針對性地制定施肥方案，不僅能充分彰顯品種風格特征，而且能夠提高肥料利用率[8]。烤煙是對氮肥比較敏感的作物，氮肥用量不足影響煙葉生長[9]，氮肥過量容易導致貪青晚熟形成黑暴煙[10]；烤煙亦是喜鉀作物，對鉀營養(yǎng)的需求遠遠高于一般作物[11]。不同烤煙品種需肥量不同，施肥量直接影響植株生長和根系發(fā)育，利用SPAD值、光合指標、干物質(zhì)積累和根系指標等綜合分析能夠更準確地評價烤煙品種的需肥特性。中煙100是豫中煙區(qū)主栽品種，需肥量相對較高，NC89是河南曾經(jīng)的主栽品種，需肥量相對較低，本研究選用NC89和中煙100作對照品種，采用苗期減量施肥試驗，不僅能評價新品系需肥特性，還能參照主栽品種，指導新品系科學施肥。

煙草上常用SPAD值監(jiān)測植株氮營養(yǎng)狀況，指導施肥和成熟采收[12-13]，SPAD值和葉綠素含量呈正相關。本研究不同品種SPAD值比較及對減量施肥的響應來看，正常施肥條件下，LY315和NC89葉片SPAD值較高，葉色較深；中煙100、Y2001和LY1306葉片SPAD值較低，葉色相對較淺；減量施肥對NC89葉色影響最小，中煙100對肥料最敏感，其次是Y2001和LY315。

提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的根本途徑是改善作物的光合性能，不同煙草品種的光合特性不同[14]，養(yǎng)分供應與植物光合特征密切相關，曹本福等[15]研究認為，南江三號大田減量施肥20%，煙葉光合作用受到的影響程度不大。本研究結(jié)果表明，中煙100、NC89、渠首1號和LY315凈光合速率均以正常施肥處理最高，其中渠首1號和LY315凈光合速率顯著高于其他品種；Y2001凈光合速率以肥料減施1/3處理最高，LY1306則隨施肥量減少凈光合速率增加。蒸騰速率和氣孔導度變化趨勢與凈光合速率基本一致。肥料減施對渠首1號光合作用影響最大，對LY1306影響最小。

烤煙苗期生長所需的養(yǎng)分主要來自施用的肥料，施肥量直接影響干物質(zhì)積累[16]，本試驗肥料減施條件下，參試品種地上部和根系均表現(xiàn)為干物質(zhì)積累量下降，其中，減量施肥對LY1306影響最小，對中煙100影響最大。低氮環(huán)境下，作物一般表現(xiàn)為根冠比增加[17]，適當?shù)牡{迫有利于構(gòu)建合理的根系形態(tài)。本研究結(jié)果表明，減量施肥條件下，所有品種根冠比均增加，且隨施肥量減少根冠比呈增加趨勢，這和前人研究結(jié)果一致。

根系最早感受到養(yǎng)分脅迫的信號，對氮、磷的虧缺反應敏感，營養(yǎng)缺乏的植物為了尋求氮、磷源，根系伸長，側(cè)根長度和密度增加[17-19]；不同基因型的煙草對肥料的響應有差異，根系的形態(tài)和結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。楊中義等[20]研究認為，5個烤煙品種低氮脅迫下根系總長、總吸收面積均明顯降低，本研究結(jié)果表明，苗期減量施肥對不同品種總根長、總根表面積、總根體積、根尖數(shù)影響不同，Y2001總根長、總根表面積、總根體積、根尖數(shù)隨施肥量減少而減少，LY1306總根長、總根表面積、總根體積則隨施肥量減少呈增加趨勢，渠首1號和LY315呈先增加后降低趨勢；減量施肥條件下，所有品種平均根直徑都有不同程度減小，NC89和LY1306隨施肥量減少根尖數(shù)呈增加趨勢，LY315和渠首1號則呈先增加后降低趨勢。

苗期減量施肥對不同品種生長發(fā)育的影響不同，其中中煙100和Y2001受影響程度較大，LY1306受影響程度最小。減量施肥條件下，LY1306通過增加光合作用，增加根長、根表面積、根系體積和根尖數(shù)來增強養(yǎng)分吸收能力，減少對干物質(zhì)積累量的影響。