保水劑與氮肥配施對雪茄煙抗旱性相關理化性狀的影響

關鍵詞：雪茄煙；保水劑；氮肥；抗旱性；理化性狀；綜合評價

中圖分類號：S572 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024）06-0088-08

雪茄是一種獨特的煙草制品，通過純煙葉卷制而成，具有獨特的香氣、濃郁的口感，給吸食者帶來強烈的滿足感，同時危害性較小。雪茄煙的生長受天氣、水肥條件、土壤質地以及栽培管理等的影響，適宜種植帶主要集中在降水較豐富的地區，如海南、四川和湖北等地。隨著雪茄煙產能的快速增長，國內對雪茄煙葉原料的需求日益迫切，一些地區如云南、貴州和湖南等省份已開始引進、試種雪茄煙品種。然而，國內雪茄原料產區仍然相對較少，難以滿足生產的需求，尤其是中低檔雪茄煙的原料供應明顯不足。目前，進口雪茄煙葉原料價格普遍較高且受限制。中國幅員遼闊，為雪茄煙葉原料的生產提供了豐富的地域基礎。

保水劑是一種吸水能力極強的高分子材料，持水率可達100%，具有吸水、保水和保肥的功能，在農業生產中被廣泛使用。保水劑依靠其特定的結構可增強土壤的固水能力，同時可以固持養分，為作物生長提供一個良好的水肥條件，滿足作物的生長需求。保水劑可提高作物的水分利用率和抗旱性，為土壤微生物提供適宜的生存環境，增加作物對養分的吸收，促進作物營養及能量轉化，促進作物生長發育。氮素是植物生長發育必需的營養元素，雪茄煙葉屬高氮類型煙草，但施氮不足和過量都會對煙葉生長發育產生較大影響，適量施氮可明顯提高作物產量和水肥利用率。保水劑和氮肥之間存在一定的互作效應，保水劑的吸水率會因加入較低濃度的電解質肥料而顯著降低；另一方面，肥料可被吸入保水劑分子網狀交聯的結構空間內而緩慢釋放，從而提高肥料利用率，也對土壤養分有明顯的保蓄作用。黃占斌等研究表明，尿素等非電解質肥料與保水劑結合施用，能夠使保水劑的保水和保肥作用都得到充分發揮。

我國一些種植雪茄煙的地區，土壤質量相對較差，養分分解和淋失速度較快。河南省許昌市作為優質烤煙產區，具備一定的生產條件，但一定程度上受到降水量不足等因素的影響。本研究以德雪一號雪茄煙為材料，設計盆栽試驗，分析不同用量保水劑和氮肥配施對其不同生長時期抗旱性相關生理生化指標的影響，以期為干旱且土壤保水保肥性能較差地區的優質雪茄煙葉栽培提供理論依據和參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試雪茄煙品種德雪一號由河南農業大學煙草學院提供。供試保水劑TS-PPA為河南農業大學煙草學院煙草化學實驗室自制產品。供試塑料盆底部無孔，高30 cm、內徑35 cm，每盆裝土量為20 kg。

1.2試驗設計及方法

盆栽試驗在河南農業大學許昌校區的人工氣候室進行。設保水劑和氮肥兩個因素。試驗以不添加保水劑和氮肥為對照組（CK），設2、4、6g/株三個保水劑用量，分別標記為A1、A2、A3，4.29（N1.5 g）、10.00（N 3.5 g）、15.71（N 5.5g）g/株三個氮肥用量，分別標記為B1、B2、B3，共計10個處理，分別為CK、A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A282、A283、A3B1、A382、A383，每個處理重復20盆。各處理設計詳情見表1。

移栽前將保水劑、肥料和土壤充分混合后裝入無孔塑料盆中。移栽后每盆澆水5000 mL，每天觀察煙苗的生長狀況，根據實際情況進行定量澆水，控制煙株長期處于輕微干旱狀態（田間最大持水量的50%～60%）。

1.3測定指標及方法

分別在移栽后30、45、60、75 d取樣，每次取樣前斷水3d。取樣為當天8：00—11：00之間，選取煙株自上往下數的第5片完全展開葉，用打孔器均勻打孔取樣，一部分用錫箔紙包裹，液氮速凍，-80℃冰箱中保存備用，一部分用于葉綠素含量測定。根系整株挖出后清洗干凈，用吸水紙吸干表面水分，取根尖部分進行根系活力測定。

1.3.1葉片葉綠素含量 采用乙醇提取比色法測定葉片葉綠素含量。

1.3.2根系活力 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定根系活力。

1.3.3葉片抗逆性酶活和丙二醛含量 葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性均采用北京索萊寶科技有限公司的試劑盒進行測定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定。

1.3.4葉片滲透調節物質含量 脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮法，可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法。

1.4數據處理與分析

用SPSS軟件進行試驗數據處理，采用Origin軟件繪圖。隸屬函數分析，用各處理指標的隸屬度平均值為評判標準，保水劑與氮肥施用效果正相關時采用公式一計算，負相關時采用公式二計算。

式中U代表隸屬函數值，X代表指標測定值，y代表處理，j代表時期，k代表指標。

2結果與分析

2.1保水劑與氮肥配施對雪茄煙葉葉綠素含量的影響

如表2所示，與對照組（CK）相比，保水劑與氮肥配施處理的雪茄煙葉葉綠素含量均增加，且30、45 d時均表現為差異顯著。葉片葉綠素含量隨取樣時間延長呈先升高后降低趨勢，均在移栽后45d時達到最高水平。A283處理下各取樣時期的葉片葉綠素含量均最高，分別比CK增加22.16%、38.39%、36.32%和33.77%。

氮肥用量相同時，保水劑在A2用量（4g/株）與氮肥混施處理的葉片葉綠素含量均較高。保水劑用量相同時，隨著氮肥用量增加，雪茄煙葉葉綠素含量整體呈上升趨勢。

2.2保水劑與氮肥配施對雪茄煙根系活力的影響

如表3所示，保水劑與氮肥配施對不同生長時期煙草根系活力有顯著影響，保水劑和氮肥配施各處理不同時期雪茄煙的根系活力均高于CK，雪茄煙根系活力隨取樣時間延長呈先升高后降低趨勢，均在移栽后60 d時達到最高水平。移栽后30 d，A2B1處理雪茄煙根系活力最高，比CK顯著提高52.24%，其他取樣時期均為A282處理根系活力最高，分別比CK顯著提高45.24%、90.09%、46.94%。

氮肥用量相同時，隨著保水劑用量增加，雪茄煙根系活力整體呈先升高后下降趨勢，A2保水劑（4g/株）處理下（移栽后45d取樣除外）根系活力達到最高峰。保水劑用量相同時，B3氮肥（15.71g/株）處理（A1保水劑水平下30、45 d取樣除外）的根系活力顯著低于B1（4.29g/株）和B2（10.00g/株）處理。

2.3保水劑與氮肥配施對雪茄煙葉抗氧化酶活性的影響

如圖1所示，保水劑和氮肥配施下，各取樣時期雪茄煙葉SOD、POD、CAT活性均高于CK。整個取樣期內，煙葉SOD、POD活性整體呈先升高后降低趨勢，其中SOD活性在移栽后60 d達到最高水平，而POD活性在移栽后45 d達到最高水平；煙葉CAT活性呈先降低后升高趨勢，移栽后30 d活性最高，移栽后60 d活性最低。

各取樣時期，A282處理煙葉SOD活性均最高，分別比CK顯著升高23.78%、21.58%、26.86%、22.98%。移栽后60d，A2B1處理煙葉POD活性最高，比CK顯著升高35.77%；其他取樣時期，A282處理煙葉POD活性最高，分別比CK顯著升高35.77%、54.53%、47.83%。移栽后30、45、60d，A282處理煙葉CAT活性最高，分別比CK顯著升高36.32%、28.63%、54.68%；移栽后75 d，A2B1處理煙葉CAT活性最高，比CK顯著升高34.42%。

2.4保水劑與氮肥配施對雪茄煙葉MDA含量的影響

如表4所示，保水劑和氮肥配施處理各取樣時期煙葉MDA含量均低于CK;隨取樣時間延長，葉片MDA含量呈先升高后降低再升高趨勢，移栽后45d含量最高（A282除外），移栽后60d含量均最低。移栽后30d，A3B1處理煙葉MDA含量最低，比CK顯著降低39.34%。其他取樣時期，A282處理煙葉MDA含量均最低，分別比CK顯著降低45.40%、46.37%、48.06%。

2.5保水劑與氮肥配施對雪茄煙葉滲透調節物質含量的影響

如圖2所示，與CK相比，保水劑和氮肥配施處理雪茄煙葉的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量均明顯增加。整個取樣期內，煙葉脯氨酸含量隨取樣時間延長呈先增加后減少再增加趨勢，45d時含量整體達最高水平，60d時含量最低；煙葉可溶性蛋白含量在30d到45d期間變化不明顯，45d后呈現先減少后增加趨勢，60d時含量最低，75d時含量整體達最高水平；煙葉可溶性糖含量隨取樣時間延長呈先減少后增加趨勢，60 d時含量最低，75 d含量最高。

移栽后30、60、75 d，A282處理煙葉脯氨酸含量均最高，分別比CK顯著增加38.52%、64.97%、44.54%；移栽后45d，AIB2處理煙葉脯氨酸含量最高，較CK顯著增加43.52%。A282處理各取樣時期煙葉的可溶性蛋白含量均最高，分別比CK顯著增加34.47%、23.90%、29.94%、36.40%。移栽后30 d，A2B1處理煙葉可溶性糖含量最高，比CK顯著增加42.23%：移栽后45 d以A382處理為最高，比CK顯著增加24.29%；移栽后60、75 d均以A282處理為最高，分別比CK顯著增加63.88%、81.01%。

2.6雪茄煙抗旱相關理化指標的相關性分析

如表5所示，雪茄煙葉的理化性狀間存在一定的相關性。其中，葉綠素含量與根系活力、SOD、POD活性及可溶性糖含量極顯著正相關，與CAT活性顯著負相關。根系活力與SOD、POD、CAT活性及MDA、脯氨酸含量極顯著正相關，與可溶性蛋白含量顯著負相關。SOD活性與POD、CAT活性和MDA含量極顯著正相關。POD活性與可溶性糖含量顯著正相關。CAT活性與脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量極顯著正相關。MDA含量與脯氨酸含量極顯著正相關，與可溶性蛋白含量顯著正相關。脯氨酸含量與可溶性蛋白、可溶性糖含量極顯著正相關。可溶性蛋白含量與可溶性糖含量極顯著正相關。

2.7雪茄煙抗旱相關理化指標的主成分分析

9個理化指標的主成分分析結果見表6，前3個主成分的累計貢獻率為85.927%（gt;85%）。因此，可選擇前3個主成分作為雪茄煙抗旱性綜合評價的指標。主成分1的特征值為4.177，貢獻率為46.410%，根系活力的載荷值最大，其次為CAT活性。主成分2的特征值為2.131，貢獻率為23.682%，POD活性的載荷值最大，其次為葉綠素含量。主成分3的特征值為1.425，貢獻率為15.835%，可溶性糖含量的載荷值最大，其次MDA含量。因此，本試驗選擇根系活力、POD活性和可溶性糖含量作為保水劑與氮肥配施處理對雪茄煙抗旱性影響的綜合評價指標。

2.8不同處理雪茄煙抗旱性綜合評價

如表7所示，對雪茄煙葉的根系活力、POD活性和可溶性糖含量進行隸屬函數值計算，并將30、45、60、75d各取樣時期這三個指標隸屬函數值的平均數作為綜合評判標準。平均隸屬度越大表示該保水劑和氮肥配施處理的效果越好。根據綜合評價結果，保水劑與氮肥配施處理下雪茄煙抗旱性的綜合評價結果為：A281gt;A282gt;A1B1gt;A381gt;A1IB2gt;A382gt;A283gt;A1B3gt;A383gt;CK。

3討論

保水劑因自身特殊的結構可以起到固水保肥的作用，能夠在缺水條件下保持良好的養分條件及水分供給，增加土壤微生物的活性與作用，促進雪茄煙的生長發育。氮素積累是雪茄煙生長的關鍵，土壤氮肥缺乏嚴重影響雪茄煙的品質和產量。適量氮肥施用有助于煙葉生長發育，同時增強雪茄煙的抗逆性。本研究通過盆栽試驗分析了保水劑和氮肥配施對不同生長時期雪茄煙各項抗旱性生理指標的影響差異。

雪茄煙葉葉綠素含量對其生長發育及能量轉化過程起到關鍵作用，其含量的高低反映出煙株的養分積累能力。本研究表明，保水劑與氮肥配施可提高雪茄煙葉片葉綠素含量，有利于光合作用的高效進行。相同氮肥水平下，中量保水劑處理的葉片葉綠素含量最高，顯著高于未施用保水劑的對照，表明保水劑雖然沒有直接參與煙葉葉綠素合成，但是可通過減輕干旱脅迫對煙葉的損傷，從而保證雪茄煙葉中葉綠素的正常合成，降低葉綠素的降解和脫落：但高量保水劑處理煙葉葉綠素含量較中量有所下降，這與陳芳泉等的研究結果一致，即過量施用保水劑會影響煙葉的正常發育。相同保水劑用量下，低氮肥用量時，雪茄煙葉片葉綠素含量在四個取樣時間均低于高氮肥用量。移栽45d后，各處理雪茄煙葉葉綠素含量均呈下降趨勢，高用量氮肥處理煙葉的葉綠素含量仍處于較高水平，表明高用量氮肥配施保水劑可使雪茄煙晚熟和延遲落黃，減緩干旱脅迫導致的葉綠素降解。這與凡聰等在曬紅煙上的研究結果相一致。

雪茄煙根系活力受土壤水分環境的影響，加入保水劑可以在根系周圍形成蓄水球囊，相當于為根系提供了一個微型水庫，有利于雪茄煙的抗旱生長。本試驗結果表明，中量保水劑處理雪茄煙根系活力較高，而低量保水劑處理的效果明顯減弱。相同氮肥用量下，高量（A3）保水劑處理反而會降低根系活力，這與龐海穎等對仁用杏苗木根系活力的研究結果相一致。這可能是因為高用量保水劑導致土壤中液相部分增加，氣相部分被迫減少，給作物生長發育帶來不利影響。同時保水劑吸水后附著在根系上，影響雪茄煙根系吸收氧氣的能力，從而限制根系活力。移栽后30d，A1、A3保水劑水平下，隨氮肥用量增加，根系活力呈先增加后降低趨勢，中量氮肥處理達到最高點。除30、45d時A1B3處理，其他時期各高氮肥用量處理的根系活力均低于低、中氮肥用量，可能因為氮肥施人過多會導致土壤滲透壓增加，水勢降低，進而減弱根系的吸水能力。這與李明蔚等對玉米的研究結果相一致。

SOD、POD和CAT均是抗氧化酶，用于消除細胞中的自由基，對其活性的評價可以間接反映雪茄煙受逆境脅迫的程度。在受到干旱脅迫時，SOD、POD和CAT可以清除煙葉中過多的活性氧，保護細胞膜結構，從而增強煙葉對干旱環境的適應性。本研究表明，保水劑和氮肥配施處理的雪茄煙葉片SOD、POD和CAT活性較CK均有明顯升高，減少了雪茄煙葉中過氧化物的生成，降低膜脂過氧化對雪茄煙葉的損傷，使雪茄煙葉表現出較強的抗氧化性，這與張迎輝等對綠竹的研究結果相一致。

MDA含量是煙葉體內一個重要的膜質過氧化指標。本試驗表明，與CK相比，保水劑和氮肥配施處理雪茄煙葉片MDA含量整體顯著降低，減少膜脂過氧化中間產物的生成，表明保水劑和氮肥配施可在一定程度上減緩雪茄煙葉片的膜脂過氧化。該結果與劉遷杰對番茄的研究結果一致。

脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖是作物主要的滲透調節物質。本研究結果表明，保水劑和氮肥配施可明顯增加雪茄煙葉片中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量，說明保水劑和氮肥配施能夠促進雪茄煙葉片中滲透調節物質的積累，增強水分調控能力。這與李柯妮等對桔梗的研究結果相一致。本研究的脯氨酸試驗結果與劉辰宇等對胡楊的研究不同，推測可能是干旱脅迫程度不同，或是不同作物的滲透調節能力有差異導致的。

4結論

綜上，保水劑4g/株、氮肥4.29g/株配施（A2B1）對增強雪茄煙抗旱性的整體效果最好，根系活力顯著提高，葉片葉綠素及滲透調節物質含量顯著增加，抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性顯著增強，MDA含量明顯降低。本研究結果可為缺水缺肥地區優質雪茄煙種植提供理論依據和參考。