宋洪衛(wèi),張會(huì)慧,賀國(guó)強(qiáng),李恒全,劉衛(wèi)東,費(fèi)洪波,孫廣玉

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,黑龍江 哈爾濱　150030;2.牡丹江煙葉公司,黑龍江 牡丹江　157011;3.牡丹江煙草科學(xué)研究所,黑龍江 牡丹江　157011;4.哈爾濱煙葉公司綏濱分公司,黑龍江 鶴崗　156200;5.哈爾濱煙葉公司賓縣分公司,黑龍江 哈爾濱　150400;6.東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,黑龍江 哈爾濱　150040)

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水氮耦合對(duì)假植期烤煙幼苗生長(zhǎng)和葉片光合作用的影響

宋洪衛(wèi)2,張會(huì)慧1,賀國(guó)強(qiáng)3,李恒全3,劉衛(wèi)東4,費(fèi)洪波5,孫廣玉6

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,黑龍江 哈爾濱150030;2.牡丹江煙葉公司,黑龍江 牡丹江157011;3.牡丹江煙草科學(xué)研究所,黑龍江 牡丹江157011;4.哈爾濱煙葉公司綏濱分公司,黑龍江 鶴崗156200;5.哈爾濱煙葉公司賓縣分公司,黑龍江 哈爾濱150400;6.東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,黑龍江 哈爾濱150040)

摘要：為尋求烤煙幼苗假植期的合理水氮配比。研究了不同土壤相對(duì)含水量和施氮量2個(gè)因素耦合對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和生物量的影響,在土壤相對(duì)含水量為25%和50%時(shí),增施氮肥相對(duì)提高了烤煙幼苗葉片的凈光合速率和生物量的積累,但在土壤相對(duì)含水量達(dá)75%時(shí),不同施氮量處理之間烤煙幼苗葉片的凈光合速率和生物量之間無(wú)明顯差異。水分和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量均是正相關(guān)關(guān)系,并且土壤相對(duì)含水量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的正效應(yīng)大于氮肥。土壤相對(duì)含水量和施氮對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生長(zhǎng)量的影響均存在最適值。本試驗(yàn)條件下,土壤相對(duì)含水量約為53%,而施氮量約為0.49 g/kg為假植期烤煙幼苗的最適水氮管理模式,此時(shí)烤煙幼苗葉片的凈光合速率達(dá)8.976 9 μmol/(m2·s),生物量達(dá)0.894 6 g。

關(guān)鍵詞：烤煙;水氮耦合;回歸模型;凈光合速率

植物的光合作用是植物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ),水分和養(yǎng)分含量的變化是影響植物光合作用的重要限制因素[1],土壤干旱條件下,植物根系的吸水困難,導(dǎo)致地上部相對(duì)含水率降低,光合作用酶活性降低以及光合產(chǎn)物運(yùn)輸過(guò)程受阻,導(dǎo)致其光合能力降低[2]。植物葉片內(nèi)約有75%的氮素存在于葉綠體中,參與植物的光合代謝過(guò)程[3-4],氮素供應(yīng)不足時(shí),不但葉綠素含量降低表現(xiàn)為植株葉片的失綠,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性也隨之降低,導(dǎo)致光能的吸收和利用能力降低[5-6],合理施用氮肥可以增加植物的光合有效面積,提高光合能力。但是當(dāng)土壤相對(duì)含水率過(guò)高和施氮量過(guò)高時(shí),同樣也會(huì)由于氣孔和非氣孔等因素的限制,抑制植物的光合作用,表現(xiàn)為凈光合速率以及PSⅡ光化學(xué)活性的降低等[7-8]。另外,水分和氮肥對(duì)植物生長(zhǎng)及光合能力的影響存在明顯的耦合效應(yīng)[9],二者具有明顯的協(xié)同作用[10-11],對(duì)提高土壤的水分利用效率等方面發(fā)揮積極作用[12-13],但在不適宜配合施用條件下二者也會(huì)表現(xiàn)出明顯的拮抗作用[14]。因此,合理控制土壤水分條件和施氮量是促進(jìn)植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵[15]。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,“以水定產(chǎn),以肥調(diào)水”理論的重要性顯得尤為重要[16]。

烤煙生產(chǎn)過(guò)程中常采用溫室育苗移栽方式,這種集約化管理方式為進(jìn)行合理的水肥控制提供了便利的條件,并且烤煙假植期的生長(zhǎng)狀況直接影響到移栽后烤煙的成活率和大田長(zhǎng)勢(shì)[17-18]。為此,本試驗(yàn)在溫室條件下,通過(guò)控制土壤相對(duì)含水量和施氮量的方法,進(jìn)行了人工模擬水氮耦合對(duì)烤煙幼苗生長(zhǎng)及葉片光合能力的影響,并利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行了回歸方程的擬合,以尋求提高烤煙幼苗生長(zhǎng)和葉片光合能力的最佳水氮管理模式,為合理指導(dǎo)烤煙育苗提供理論依據(jù)。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)材料及處理

供試烤煙品種為龍江911,幼苗由黑龍江省煙草所提供,四葉一心。水氮耦合處理2011年3-6月在黑龍江省牡丹江煙草科學(xué)研究所進(jìn)行,幼苗假植于培養(yǎng)基質(zhì)為草炭土和蛭石(體積比1∶1,V/V)中,其理化性質(zhì)為:pH值7.68,全氮0.65 g/kg、全磷0.31 g/kg、全鉀2.43 g/kg、有機(jī)質(zhì)16.66 g/kg、堿解氮0.34 g/kg、速效磷0.12 mg/kg、速效鉀0.19 mg/kg。培養(yǎng)條件:光周期為光暗各12 h、光強(qiáng)約200 μmol/(m2·s),溫度為(25±2)℃的溫室內(nèi)人工燈架下培養(yǎng)。假植物成活緩苗后,待幼苗長(zhǎng)至約6片完全展開(kāi)葉時(shí),選取生長(zhǎng)相對(duì)一致的烤煙幼苗,采用二因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行水分和施氮量各3個(gè)水平互作(表1),其中,土壤相對(duì)含水率25%,50%和75%分別以W0、W1和W2表示,施肥量0,0.36,0.72 g/kg分別以N0、N1和N2表示。土壤含水量采用稱重法控制,氮肥以尿素形式一次性施入。每個(gè)處理3次重復(fù)。

表1　試驗(yàn)施肥水平及編碼

1.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

葉片凈光合速率的測(cè)定:在溫度(23±2)℃、CO2濃度(400±50)μmol/moL溫室條件下,利用Li-6400XT光合儀(Licor公司,美國(guó))固定光照強(qiáng)度1 000 μmol/(m2·s),選擇經(jīng)過(guò)充分光照的完全展開(kāi)葉片測(cè)定其凈光合速率(Pn),重復(fù)3次。植株總生物量的測(cè)定:待水氮耦合處理15 d后,分別將各處理植株從培養(yǎng)基質(zhì)中拔出,挑選出斷在培養(yǎng)基質(zhì)中的斷根,然后將根系上附著的培養(yǎng)基質(zhì)洗凈,將植株放入鋁盒內(nèi)105 ℃殺青15 min,80 ℃烘干至恒重后稱其生物量,每處理測(cè)3次重復(fù)。

1.3統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel(2003)和SPSS(22.0)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2結(jié)果與分析

2.1水氮耦合對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率的影響

由圖1可以看出,土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片Pn的影響較大,除不施氮處理下烤煙幼苗葉片的Pn隨著土壤相對(duì)含水量的增加小幅增加外,不同施氮水平下,烤煙幼苗葉片的Pn隨著土壤相對(duì)含水量的增加呈先增加后降低趨勢(shì)。在土壤相對(duì)含水量為25%和50%時(shí),N1處理即施氮量為0.36 g/kg時(shí)烤煙幼苗葉片的Pn均達(dá)最大值,其分別高于N0不施氮處理11.28%(P<0.05)和30.13%(P<0.05),高于N2施氮量0.72 g/kg處理4.00%(P>0.05)和11.11%(P<0.05),但在土壤相對(duì)含水量75%時(shí),施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片Pn的影響不大。方差分析結(jié)果表明(表2),土壤相對(duì)含水量和施氮量的F值分別達(dá)53.922和15.319,二因素互作時(shí)的F值稍低,但不同2個(gè)單因素以及二因素互作的P值均小于0.01,即對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率的影響均達(dá)極顯著水平。

不同小寫字母表示差異顯著。圖2同。

變異來(lái)源Sourcesofvariation平方和Sumofsquares自由度Degreesoffreedom均方MeansquareF值FvalueP值Pvalue土壤相對(duì)含水量處理間15.531327.765753.9220.0001Betweentherelativesoilwatercontent施氮量處理間BetweentheNapplication4.412422.206215.3190.0001土壤相對(duì)含水量×施氮量交互3.748140.93706.5060.0020Therelativesoilwatercontent×TheNapplica-tion誤差Error2.5923180.1440總變異Thetotalvariation26.284226

2.2水氮耦合對(duì)烤煙幼苗生物量的影響

由圖2可以看出,隨著土壤相對(duì)含水量的增加,不同施氮量處理下烤煙幼苗植株生物量均表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì),當(dāng)土壤水分固定時(shí),增施氮肥均不同程度地促進(jìn)了烤煙幼苗生物量的積累,并且在土壤相對(duì)含水量為50%時(shí)的作用更為明顯,此時(shí)N1和N2處理分別較N0處理增加了52.08%(P<0.05)和38.24%(P<0.05)。土壤相對(duì)含水量為25%和75%時(shí),增施氮肥與不施氮處理之間烤煙幼苗葉片的生物量差異不顯著,并且不同施氮量之間也無(wú)顯著差異。方差分析結(jié)果表明(表3),土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗生物量的影響分別達(dá)極顯著和顯著水平,但二者交互作用的影響對(duì)烤煙

幼苗生物量的影響不顯著。

圖2　水氮耦合下對(duì)烤煙幼苗生物量的影響

變異來(lái)源Sourcesofvariation平方和Sumofsquares自由度Degreesoffreedom均方MeansquareF值FvalueP值Pvalue土壤相對(duì)含水量處理間0.245320.12276.7990.006Betweentherelativesoilwatercontent施氮量處理間BetweentheNapplication0.207720.10395.7570.012土壤相對(duì)含水量×施氮量交互0.075440.01891.0450.412Therelativesoilwatercontent×TheNapplica-tion誤差Error0.3247180.0180總變異Thetotalvariation0.853226

2.3回歸方程的建立

以烤煙幼苗葉片的凈光合速率y1和植株生物量y2為目標(biāo)函數(shù),分別以施氮量x1和土壤相對(duì)含水量x2為自變量,求得目標(biāo)函數(shù)與自變量之間的回歸方程如下:

①

②

方程①和②中x1和x2的一次項(xiàng)系數(shù)均為正值,說(shuō)明施氮量和土壤相對(duì)含水量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量均是正相關(guān)關(guān)系,并且2個(gè)方程中x2一次項(xiàng)系數(shù)均明顯大于x1,即土壤相對(duì)含水量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的正效應(yīng)大于氮肥。方程中x1和x2的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值,即烤煙幼苗葉片葉片凈光合速率和植株生物量隨著土壤相對(duì)含水量以及施氮量的增加均呈開(kāi)口朝下的拋物線形狀,說(shuō)明土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的正效應(yīng)均存在一個(gè)最大值。2個(gè)方程中x1x2項(xiàng)的系數(shù)也為正值,說(shuō)明本試驗(yàn)處理中土壤相對(duì)含水量和施氮量之間對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的影響均為協(xié)同促進(jìn)作用。

2.4凈光合速率與總生物量之間的關(guān)系及回歸方程的模型驗(yàn)證

水氮耦合處理下烤煙幼苗葉片的凈光合速率與總生物量之間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)為0.686 9,達(dá)顯著正相關(guān)水平。為驗(yàn)證模型的擬合效果,分別以不同水氮耦合處理下烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量實(shí)測(cè)值和擬合值進(jìn)行線性回歸分析,結(jié)果如圖3所示,烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的實(shí)測(cè)值與模擬值的相關(guān)系數(shù)分別為0.852 0和0.916 4,說(shuō)明回歸模型的模擬效果較好。

2.5單因素效應(yīng)分析

為進(jìn)一步探討施氮量和土壤相對(duì)含水量單因素效應(yīng),對(duì)方程①和②分別進(jìn)行降維處理,即分別將x1和x2固定為0,即可得到各單因素對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率y1和生物量y2的一元二次方程(方程③～⑥)。

③

④

⑤

⑥

通過(guò)方程繪制各單因素對(duì)目標(biāo)函數(shù)的效應(yīng)圖可以看出(圖4),2個(gè)單因素對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和生物量的影響均隨著各因素編碼值的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)的拋物線形,即土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的影響均存在最適量,當(dāng)超過(guò)最適量時(shí),隨著土壤相對(duì)含水量和施氮量的增加,凈光合速率和生物量均隨之降低,其中拋物線上的最大值即為各單因素的最適土壤相對(duì)含水量和施氮量。

2.6單因素邊際效應(yīng)

將回歸方程①和②進(jìn)行不同單因素即x1和x2求一階偏導(dǎo)數(shù),分別得到葉片凈光合速率y1和生物量y2關(guān)于施氮量x1和土壤相對(duì)含水量x2的方程(⑦～⑩)。

dy1/dx1=0.255 000 010 0-0.002 337 777 867x1

⑦

dy2/dx1=0.031 209 333 33-0.000 326 293 333x1

⑧

dy1/dx2=5.532 406 48-0.002 337 777 867x2

⑨

dy2/dx2=0.748 425 926-0.852 109 053x2

⑩

由于方程中的自變量系數(shù)均為負(fù)值,將各因子水平分別按0～1歸一化處理后,對(duì)方程作圖也可以看出(圖5),土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的邊際效益均呈遞減趨勢(shì),即隨著土壤相對(duì)含水量和施氮量的增加,邊際效益降低,當(dāng)邊際效益為0時(shí),即與X軸的相點(diǎn)分別為土壤相對(duì)含水量和施氮量最適宜值。當(dāng)凈光合速率對(duì)應(yīng)土壤相對(duì)含水量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.57～0.60,此時(shí)土壤相對(duì)含量為53.33%～55.00%施氮量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.67～0.70，此時(shí)施氮量為0.43～0.47 g/kg。當(dāng)植株生物量的對(duì)應(yīng)土壤相對(duì)含水量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.60～0.63，此時(shí)土壤相對(duì)含水量為46.67%～48.33%,施氮量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.60～0.63,此時(shí)施氮量為0.43～0.46 g/kg。

圖4　土壤相對(duì)含水量和施氮量單因素對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的影響

圖5　土壤相對(duì)含水率與施氮量的單因素邊際效應(yīng)

2.7最佳方案

由表4可以看出,對(duì)于2個(gè)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)的土壤相對(duì)含水量和施氮量數(shù)值較為接近,其中目標(biāo)函數(shù)凈光合速率最優(yōu)值達(dá)8.976 9 μmol/(m2·s)時(shí)的土壤相對(duì)含水量為53.576 1%,施氮量為0.491 6 g/kg,生物量達(dá)最優(yōu)值0.894 6 g時(shí)的土壤相對(duì)含水量為53.845 2%,施氮量為0.493 7 g/kg。即水氮耦合對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的影響基本一致,即土壤相對(duì)含水量約為53%,而施氮量約為0.49 g/kg。

表4　烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的最佳水氮耦合方案

3討論與結(jié)論

植物的光合作用在一定程度上決定著植物的生長(zhǎng),較高的光合能力是植物正常生長(zhǎng)的前提。本試驗(yàn)中,水氮耦合處理下烤煙幼苗葉片的凈光合速率與總生物量之間呈明顯的線性相關(guān)。合理的施氮可以明顯促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)[19],而根系又是植物水分吸收的主要器官,因此,氮肥的合理施用可以提高植物的水分利用效率。相反,植物發(fā)達(dá)的根系又會(huì)促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收。因此,水分和氮肥之間對(duì)植物的生長(zhǎng)存在明顯的耦合效應(yīng)。植物的光合能力是影響植物生長(zhǎng)的重要前提,植物生長(zhǎng)中大部分的干物質(zhì)均來(lái)源于光合產(chǎn)物,本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),水氮耦合處理下烤煙幼苗葉片的凈光合速率與總生物量之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系,因此,這證明烤煙幼苗在假植期葉片的光合能力在一定程度上決定著幼苗的長(zhǎng)勢(shì),提高幼苗葉片的光合能力是保證其長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)壯的重要因素之一。

水肥的合理耦合可以明顯促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[20],有研究認(rèn)為適宜水分條件下氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)作物的影響具有正效應(yīng),但在嚴(yán)重干旱條件下會(huì)有負(fù)效應(yīng)[21],但氮素營(yíng)養(yǎng)的增加會(huì)使作物對(duì)水分脅迫的敏感性增加[22]。在施氮量低時(shí),增加灌水量,玉米的產(chǎn)量不增加,但在施氮量高時(shí),玉米的籽粒產(chǎn)量隨灌水增加而大幅度增加[23]。但在本試驗(yàn)中,在土壤相對(duì)含水量為25%和50%時(shí),增施氮肥相對(duì)提高了烤煙幼苗葉片的凈光合速率和生物量的積累,但在土壤相對(duì)含水量達(dá)75%時(shí),不同施氮量處理之間烤煙幼苗葉片的凈光合速率之間無(wú)明顯差異。這說(shuō)明假植期烤煙幼苗葉片的光合能力和植株生長(zhǎng)對(duì)氮肥和水分之間存在明顯的耦合效應(yīng),并不是土壤相對(duì)含水量和施氮量越高越好。這與王曉英等[24]的研究相似,即在低灌水頻次下,增加施氮量可以明顯促進(jìn)小麥產(chǎn)量的增加,但在高灌水頻次下施氮的增產(chǎn)效應(yīng)不明顯。鄒小云等[25]的研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn),適量供氮能夠減輕水分脅迫對(duì)油菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響。劉煒等[26]的研究也表明,氮肥可以增加低水平灌水區(qū)水稻的水分利用效率。通過(guò)建立烤煙幼苗葉片的凈光合速率和植株生物量與土壤相對(duì)含水量和施氮量之間的回歸方程可以看出,本試驗(yàn)中的實(shí)測(cè)值和回歸擬合值之間明顯線性相關(guān),即擬合效果較好。水分和施氮量對(duì)烤煙幼苗凈光合速率和植株生物量均是正相關(guān)關(guān)系,并且土壤相對(duì)含水量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的正效應(yīng)大于氮肥。土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的影響均為協(xié)同促進(jìn)作用,并且二者的正效應(yīng)均存在一個(gè)最大值,當(dāng)超過(guò)這一最大值時(shí),不但造成水分和肥料的浪費(fèi),反而降低了烤煙幼苗葉片的凈光合速率和植株生物量積累。即土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片的凈光合速率和生物量積累均具有明顯的促進(jìn)效應(yīng),但也符合報(bào)酬遞減定律。通過(guò)單因素效應(yīng)分析結(jié)果也驗(yàn)證了土壤相對(duì)含水量和施氮對(duì)對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生長(zhǎng)量的影響均存在最適值。為分析各因素的最適值,進(jìn)行了單因素邊際效應(yīng)分析,單因素邊際效應(yīng)可以分析不同單因素增量的效益評(píng)價(jià),即在其他因子固定不變的情況下,目標(biāo)函數(shù)隨著單一因素增加的增加量。在多無(wú)回歸模型中,某一因子的邊際產(chǎn)量必然要受其他因子用量的影響[27]。本試驗(yàn)中土壤相對(duì)含水量和施氮量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的邊際效益均呈遞減趨勢(shì),即隨著土壤相對(duì)含水量和施氮量的增加,邊際效益降低,當(dāng)邊際效益為0時(shí),即與X軸的相點(diǎn)分別為土壤相對(duì)含水量和施氮量最適宜值。當(dāng)凈光合速率對(duì)應(yīng)土壤相對(duì)含水量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.57～0.60,此時(shí)土壤相對(duì)含水量為53.33%～55.00%,施氮量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.67～0.70,此時(shí)施氮量為0.43～0.47 g/kg。當(dāng)植株生物量的對(duì)應(yīng)土壤相對(duì)含水量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.60～0.63,此時(shí)土壤相對(duì)含水量為46.67%～48.33%,施氮量邊際效應(yīng)為0時(shí),因素編碼值為0.60～0.63,此時(shí)施氮量為0.43～0.46 g/kg。當(dāng)各指標(biāo)超過(guò)這一邊界值時(shí),邊際效益變?yōu)樨?fù)值,即烤煙幼苗葉片的凈光合速率和植株生物量隨著投入量的增加降低。對(duì)2個(gè)目標(biāo)函數(shù)尋求最優(yōu)值,結(jié)果發(fā)現(xiàn),烤煙幼苗葉片的凈光合速率和植株生物量的最適土壤相對(duì)含水量和施氮量比較接近,即本試驗(yàn)條件下,土壤相對(duì)含水量約為53%,而施氮量約為0.49 g/kg為假植期烤煙幼苗的最適水氮管理模式,此時(shí)烤煙幼苗葉片的凈光合速率達(dá)8.976 9 μmol/(m2·s),生物量達(dá)0.894 6 g。

假植期烤煙幼苗葉片的光合能力決定著幼苗植株的生長(zhǎng)。烤煙幼苗葉片的光合能力和植株生物量積累明顯受到土壤相對(duì)含水量和施氮量的影響,水分和施氮量之間存在明顯的耦合效應(yīng)。土壤相對(duì)含水量對(duì)烤煙幼苗葉片凈光合速率和植株生物量的正效應(yīng)大于氮肥,并且土壤相對(duì)含水量和施氮量均存在明顯的邊際值,本試驗(yàn)條件下,土壤相對(duì)含水量約為53%,而施氮量約為0.49 g/kg為假植期烤煙幼苗的最適水氮管理模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]焦娟玉,尹春英,陳珂.土壤水、氮供應(yīng)對(duì)麻瘋樹(shù)幼苗光合特性的影響[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2011,35(1):91-99.

[2]張會(huì)慧,張秀麗,許楠,等.外源鈣對(duì)干旱脅迫下烤煙幼苗光系統(tǒng)Ⅱ功能的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2011,22(5):1195-1200.

[3]Shangguan Z P,Shao M A,Dyckmans J.Effect of nitrogen nutrition and water deficit on net photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence in winter wheat[J].Journal of Plant Physiology,2000,156(1):46-51.

[4]逄好勝,張會(huì)慧,敖紅,等.硝態(tài)氮對(duì)Na2CO3脅迫下桑樹(shù)幼苗生長(zhǎng)和光合特性的影響[J].草業(yè)科學(xué),2014,31(8):1515-1522.

[5]Fredeen A L,Gamon J A,Field C B.Responses ofphotosynthesis and carbohydrate-partitioning to limitations in nitrogen and water availability in field-grown sunflower[J].Plant,Cell & Environment,1991,14,963-970.

[6]李海東,高輝遠(yuǎn).不同施氮量對(duì)雜交酸模葉片光合電子流分配的影響[J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2007,33(5):417-424.

[7]徐博超,周志強(qiáng),李威,等.東北紅豆杉幼苗對(duì)不同水分條件的光合和生理響應(yīng)[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(4):73-78.

[8]張雷明,上官周平,毛明策,等.長(zhǎng)期施氮對(duì)旱地小麥灌漿期葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2003,14(5):695-698.

[9]賀國(guó)強(qiáng),徐永軍,齊虹凌,等.基于偏最小二乘回歸的假植期烤煙幼苗生長(zhǎng)的水氮耦合效應(yīng)研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2015,30(增刊):435-440.

[10]Karam F,Kabalan R,Breidi J,et al.Yield and water-production functions of two durum wheat cultivars grown under different irrigation and nitrogen regimes [J].Agr Water Manage,2009,96(4):603-615.

[11]岳文俊,張富倉(cāng),李志軍,等.日光溫室甜瓜根系生長(zhǎng)及單果重的水氮耦合效應(yīng)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,48(10):1996-2006.

[12]王軍,黃冠華,鄭建華.西北內(nèi)陸旱區(qū)不同溝灌水肥對(duì)甜瓜水分利用效率和品質(zhì)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(15):3168-3175.

[13]Thompson T,Doerge T A,GodinR E.Nitrogen and water interactions in subsurface drip irrigated cauliflowerⅡ.Agronomic,economic,and environmental out comes[J].Soil Science Society of America Journal,2000,64:412-418.

[14]楊世麗,張鳳路,賈秀領(lǐng),等.水氮耦合對(duì)冬小麥葉片葉綠素含量和光合速率的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2008,23(5):161-164.

[15]羅宏海,張宏芝,陶先萍,等.水氮運(yùn)籌對(duì)膜下滴灌棉花光合特性及產(chǎn)量形成的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2013,24(2):407-415.

[16]李世清,李生秀.水肥配合對(duì)玉米產(chǎn)量和肥料效果的影響[J].干旱地區(qū)研究,1994,12(1):47-53.

[17]張夢(mèng),梁永江,張長(zhǎng)華,等.不同氮源對(duì)烤煙漂浮育苗氮素利用及煙苗生長(zhǎng)的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2012,18(1):139-145.

[18]張會(huì)慧,包卓,許楠,等.鈣對(duì)低溫高光鍛煉下烤煙幼苗光合的促進(jìn)效應(yīng)[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2011,25(3):163-168.

[19]孔清華,李光永,王永紅,等.地下滴灌施氮及灌水周期對(duì)青椒根系分布及產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(13):38-42.

[20]鄧欣,陳信波,龍松華,等.水肥耦合對(duì)不同生育時(shí)期大麻株高及生物量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2015,30(增刊):395-399.

[21]梁銀麗,陳培元.土壤水分和氮磷營(yíng)養(yǎng)對(duì)冬小麥根苗生長(zhǎng)的效應(yīng)[J]作物學(xué)報(bào),1996,22(4):476-482.

[22]張歲岐,山侖,薛青武.氮磷營(yíng)養(yǎng)對(duì)小麥水分關(guān)系的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2000,6(2):147-151,165.

[23]薛亮,周春菊,雷楊莉,等.夏玉米交替灌溉施肥的水氮耦合效應(yīng)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24(3):91-94.

[24]王曉英,賀明榮,李飛,等.水氮耦合對(duì)強(qiáng)筋冬小麥子粒蛋白質(zhì)和淀粉品質(zhì)的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2007,13(3):361-367.

[25]鄒小云,劉寶林,宋來(lái)強(qiáng),等.施氮量與花期水分脅迫對(duì)不同氮效率油菜產(chǎn)量性能及氮肥利用效率的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2005,30(2):220-226.

[26]劉煒,谷思玉,白雅梅,等.施肥量與灌溉量對(duì)黑龍江省黑土區(qū)水稻產(chǎn)量的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,43(4):49-54.

[27]華元?jiǎng)?陳秋波,林釗沐,等.水肥耦合對(duì)橡膠樹(shù)產(chǎn)膠量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2008,19(6):1211-1216.

Effects of Water and Nitrogen Coupling on Growth and Photosynthesis in Leaves of Tobacco Seedlings

SONG Hongwei2,ZHANG Huihui1,HE Guoqiang3,LI Hengquan3,LIU Weidong4,FEI Hongbo5,SUN Guangyu5

(1.College of Resources and Environment,Northeast Agricultural University,Harbin150030,China;2.Mudanjang Tobacco Leaf Cooperation,Mudanjang 157011,China;3.Mudanjang Tobacco Science Research Institute,Mudanjang157011,China;4.Suibin Branch of Harbin Tobacco Leaf Cooperation,Hegang156200,China;5.Binxian Branch of Harbin Tobacco Leaf Cooperation,Harbin150400,China;6.College of Life Science,Northeast Forest University,Harbin150040,China)

Abstract：In order to determine the reasonable ratio of water and nitrogen in the provisonal planting period of tobacco seedlings.The effects of growth and photosynthesis in leaves of tobacco seedlings was studied under water and nitrogen coupling treatment,when the relative water content of soil is 25% and 50%,the net photosynthetic rate and biomass increased with the increase of nitrogen fertilizer increased,but the relative water content of soil reached 75%,the net photosynthetic rate and biomass were both no difference under different nitrogen fertilizer application.Both of water and nitrogen fertilizer on net photosynthetic rate and biomass were positive correlation,two factors on the effects of net photosynthetic rate and biomass order for soil relative water content>nitrogen fertilizer,and two factors have the most suitable range.By comprehensive analysis suggesting that maintained the soil relative water content at 53%,application nitrogen fertilizer amount 0.49 g/kg could be recommended as the best combination of water and nitrogen in this experimental condition,while that the net photosynthetic rate and biomass reached 8.976 9 μmol/(m2·s) and 0.894 6 g,respectively.

Key words:Flue-cured tobacco;Water and nitrogen coupling;Regression method;Net photosynthetic rate

doi:10.7668/hbnxb.2016.02.031

中圖分類號(hào)：S147.21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-7091(2016)02-0188-07

作者簡(jiǎn)介：宋洪衛(wèi)(1972-),男,遼寧東港人,農(nóng)藝師,主要從事煙葉生產(chǎn)和技術(shù)推廣研究。通訊作者：張會(huì)慧(1986-),男,內(nèi)蒙古赤峰人,講師,博士,主要從事土壤學(xué)和植物營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)研究。

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)資助項(xiàng)目(201203091);黑龍江省煙草專賣局科技攻關(guān)項(xiàng)目(HN201001;HN201303;HN201502);中國(guó)煙草總公司科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(110201101006(ts-06))

收稿日期：2016-02-18