江厚龍，徐 宸*，汪代斌，王紅鋒，楊 超，李鈉鉀，耿莉娜，張 均

(1.重慶煙草科學研究所，重慶 北碚 400715；2.河南科技大學，河南 洛陽 471003)

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不同施氮量對煙苗生長發(fā)育和生理特征的影響

江厚龍1，徐 宸1*，汪代斌1，王紅鋒1，楊 超1，李鈉鉀1，耿莉娜1，張 均2

(1.重慶煙草科學研究所，重慶 北碚 400715；2.河南科技大學，河南 洛陽 471003)

摘要：為明確煙草漂浮育苗的適宜氮肥量，以烤煙“K326”品種為材料，研究了不同施氮量對煙苗生長發(fā)育和生理特征的影響。結(jié)果表明，較低的施氮量有利于煙苗細根數(shù)量增加和根系活性提高，從而增強根系吸收能力；同時，低施氮量也顯著提高了與抗性相關(guān)的過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸酶(PAL)活性，增強了煙苗對病原物的抵抗力。適宜的施氮量能顯著提高煙苗葉片光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)和水分利用率(WUE)。因此，在煙草漂浮育苗過程中，施氮量以6～11 mg/株為宜，更有利于培育根系發(fā)達、抗病性強的健康煙苗。

關(guān)鍵詞：施氮量；煙苗；生長發(fā)育；生理特征

煙苗素質(zhì)是優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的基礎(chǔ)，直接影響著煙株生長發(fā)育和煙葉產(chǎn)質(zhì)量形成。目前，高度集約化的漂浮育苗是我國煙草育苗的主要方式[1]，對提高煙苗素質(zhì)、防治病蟲害、減輕煙農(nóng)勞動強度等起到了重要作用[2]，但漂浮育苗在實際應用中也存在諸如播種[3]、施肥[4]、剪葉[5-6]、煉苗[7]等技術(shù)不到位導致的基質(zhì)鹽析、螺旋根、綠藻、病毒等問題[8]。施肥技術(shù)決定著煙草漂浮育苗的成敗，而煙苗生長發(fā)育所需的礦質(zhì)營養(yǎng)中以氮肥最為重要。關(guān)于煙草漂浮育苗施肥技術(shù)方面的研究報道較多，大多是以營養(yǎng)液的密度為標準進行研究[9-11]，但由于不同營養(yǎng)池灌注營養(yǎng)液的量不同，以同樣濃度計算肥料用量時將導致肥料施用量精準度過低，難以保障科學施肥。鑒于此，本文以單株煙苗施肥量為標準進行了系統(tǒng)研究，以期為煙草漂浮育苗科學施用氮肥提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗設計

本試驗在西南大學溫室內(nèi)進行，供試烤煙品種為“K326”，于2014年2月22日播種，漂浮育苗。共設置4個施氮量處理(以純氮計)，T1(6 mg/株)、T2(11 mg/株)、T3(16 mg/株)、T4(21 mg/株)，每處理4盤，3次重復；育苗盤置于不銹鋼水盤內(nèi)。各處理的磷肥和鉀肥施用量分別為11 mg/株和29 mg/株，所有肥料均于齊苗期一次性施用，為保持(5±1) cm深營養(yǎng)液量，每隔3～4 d灌水1次。

1.2樣品采集與指標測定

1.2.1根系掃描試驗分別于播種后第39、45、51、57和63天取各處理煙苗根系(30株/盤)，于清水沖凈后用日本產(chǎn)的Epson根系掃描儀進行掃描。

1.2.2根系活力測定試驗分別于播種后第39、45、51、57和63天取各處理煙苗根系(30株/盤)，采用TTC還原法測定根系活力，具體步驟參照文獻[12]。

1.2.3酶活性測定試驗分別于播種后第39、45、51、57和63天取各處理葉片(30株/盤)，測定相關(guān)酶活性。苯丙氨酸解氨酶活性的測定采用分光光度計法[13]，多酚氧化酶活性的測定采用鄰苯二酚法[14]，過氧化氫酶活性測定采用過氧化氫氧化法[15]。

1.2.4葉綠素含量測定試驗分別于播種后第51、57和63天取各處理煙苗葉片，采用丙酮浸提后分光光度計比色法[15]測定計算葉綠素含量。

1.2.5光合性能測定光合性能的測定于播種后第58天的9:30～11:30進行，測定前將煙苗移出溫室照光2 h以上。采用美國Licor公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合測定系統(tǒng)測定凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)，葉片水分利用率(WUE)=Pn/Tr。系統(tǒng)控制條件設置如下：CO2濃度為360 μmo1/mol，光照強度為1200 μmol/(m2·s)，溫度為25 ℃。

2結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對根系形態(tài)特征的影響

不同施氮量對煙苗根系形態(tài)特征的影響結(jié)果見圖1。由圖1可知，T1除第39天外，根系長度均為最長；T2除第39天外根系長度均為最短，且各時期變化較?。籘3的根系長度呈下降趨勢。高氮處理(T4)測定初期的根系直徑最小，之后逐漸增大且一直處于較高水平；低氮處理(T1)的根系直徑初期為最大，爾后保持在最低水平。T1的根系表面積測定初期較低，以后逐漸增加至最高水平；另外3個處理的根系表面積變化較小，其中測定后期T4的最小。T3和T2根系體積的變幅較小，T1的根系體積在測定后期為最大，T4的根系體積在測定初期和后期均為最小。

圖1　不同施氮量對煙苗根系形態(tài)特征的影響

2.2不同施氮量對煙苗根系活力的影響

不同施氮量對煙苗根系活力的影響結(jié)果見圖2。圖2表明，測定初期，各處理煙苗的根系活力差異未達顯著水平。爾后，隨氮肥施用量的增加，煙苗根系活力呈逐漸降低趨勢。在測定中期(第51天)，T1的根系活力分別是其它處理的2.28倍(T4)、1.79倍(T3)和1.49倍(T2)。T1的根系活力較高可能與氮肥施用量少、營養(yǎng)液中氮素濃度低，根系為獲取氮素營養(yǎng)而不斷地進行伸長生長、始終保持著較旺盛的活力有關(guān)。

2.3不同施氮量對煙苗葉綠素含量的影響

不同氮肥施用量下煙苗葉片的葉綠素含量變化見圖3。由圖3可知，隨著施氮量的增加，葉綠素含量呈逐漸增加趨勢。除T1外，其他3個處理葉綠素含量均隨苗齡的增大而逐漸提高。T1的葉綠素含量在苗齡57 d時最高，然后逐漸降低，這可能是由于該處理氮素含量過低，導致后期脫肥現(xiàn)象出現(xiàn)。隨著生育歷期的延長，T2和T3處理之間的葉綠素含量差逐漸減小，至63 d時含量基本一致，為37.5 μg/L左右。高氮處理(T4)的葉綠素含量最高，且隨著苗齡增加而逐漸增加。這說明煙草育苗期間施氮量過大會導致葉片肥厚，增強煙苗群體的郁閉程度，增加煙苗的染病風險。

圖2　不同施氮量對煙苗根系活力的影響

圖3　不同施氮量對煙苗葉綠素含量的影響

2.4不同施氮量對煙苗酶活性的影響

不同施氮水平對煙苗葉片過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸酶(PAL)活性的影響見表1。由表1可知，施氮量對煙苗的PAL活性有極顯著的影響，隨苗齡的增加PAL活性有逐漸增強的趨勢。在51 d時，T1、T3、T4處理的PAL活性均較45 d有所降低，這可能與第46天向營養(yǎng)液中灌水導致營養(yǎng)液濃度被稀釋有關(guān)。在測定后期(63 d)，T1和T4的PAL活性均呈降低趨勢，可能是因為后期營養(yǎng)液中氮素濃度過低或過高；T1、T2和T3間的PAL活性差異達顯著水平。

不同施氮量對煙苗葉片的PPO活性影響極顯著(表1)。在第39 天時，T3的PPO活性最高，T2最低；第63天時，PPO活性以T2最高，為644.55 U/(g·min)，是T4[376.56 U/(g·min)]的1.71倍。隨著苗齡的增加，各處理的PPO活性均呈增加趨勢(T1除外)；其中，T2增幅最大，從39 d至63 d增加了3.18倍。

由表1可知，POD活性隨著施氮量增加而降低。前期(39 d)T1的POD活性最低，為28.34 U/(g·min)，其他3個處理的POD活性差異不大；T1和T2的POD活性隨苗齡的增加而逐漸增大，而T3和T4的增幅則較小。后期(63 d)以T2的POD活性最高，為585.43 U/(g·min)，是T4的2.01倍。

2.5不同施氮量對煙苗光合性能的影響

不同施氮量對煙苗光合性能的影響見表2。由表2可知，施氮量對煙苗的凈光合速率(Pn)的影響較為顯著。隨施氮量的增加，Pn逐漸增加，其中T3比T1增加了17.29%；但施氮過多則又導致了Pn的降低。氣孔導度(Gi)也受施氮量的顯著影響，表現(xiàn)為施氮量越大Gi值越高，但T1和T2處理間、T3和T4處理間差異未達顯著水平。T3的胞間CO2濃度(Ci)顯著高于其它3個處理，T1、T2和T4間沒有顯著差異。施氮量對蒸騰速率(Tr)影響較大，隨施氮量的增大，Tr逐漸增加，但過高的施氮量則又明顯降低蒸騰速率。施氮量過高或過低均可降低煙苗的WUE。在本試驗處理中，以T2的WUE最高，T2和T3處理間差異未達顯著水平，T2、T3與T1、T4處理間則具有顯著差異。

3討論

根系是煙草生命活動的重要器官，不僅具有吸收水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的功能，還是合成煙堿等活性物質(zhì)的重要場所，直接影響著煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。根系形態(tài)特征直接反映其生長發(fā)育狀況和活力水平。本研究結(jié)果表明，低施氮處理可促進煙苗產(chǎn)生更多的細長根，而高氮處理則促進短粗根系的發(fā)生，這可能與在低氮環(huán)境中根系的趨肥性生長使其不斷伸長以捕獲養(yǎng)分有關(guān)[16]。一般認為，細根的吸收能力較粗根強[17]，因此，可推測低施氮量可以增強煙苗根系的吸收能力。姜超英等[18]也報道了類似的研究結(jié)論。根系活力反映了根系代謝能力的強弱，直接影響煙苗生長和抗逆性，對移栽大田后的緩苗期有著非常重要的影響。有報道顯示，植物根系活力有隨著施氮量的增加而增加，但達到一定閾值后則隨施氮量增加而逐漸下降的趨勢[18-19]。本文也得出了相似的研究結(jié)果，測定初期不同施氮處理的根系活力差異未達顯著水平，測定中后期隨施肥量的增加煙苗根系活力逐漸下降。

葉綠素是植物進行光合作用的重要色素，其捕獲光能并驅(qū)動電子轉(zhuǎn)移到反應中心[20]，對植物生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量形成具有極其重要的作用。氮是葉綠素分子的組成成分，缺乏時將影響葉綠素的形成。謝會雅等[21]研究表明，施氮量對烤煙葉綠素含量的影響較大，隨施氮量增加葉綠素含量呈逐漸增加的趨勢。有學者研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥[22]、春玉米[23]、棉花[24]等作物的葉綠素含量對氮素均有類似的響應。本研究表明，煙苗的葉綠素含量也有隨施氮量增加而逐漸增大的趨勢。漂浮育苗條件下的煙苗由于個體幼嫩、密度大、濕度高等原因極易感病，施氮過多將造成葉綠素含量高、葉片肥大，會進一步加重苗盤的郁閉程度，增加煙苗的染病風險。

表1　不同施氮量對煙苗葉片PAL、PPO和POD活性的影響 U/(g·min)

注：同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著，不同大寫字母表示在P<0.01水平上差異顯著。下同。

表2　不同施氮量對煙苗光合特性的影響

煙草體內(nèi)的過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸酶(PAL)活性與煙草的抗病性有著密切的關(guān)系[25-27]，當有病原物侵染煙株后，這些酶的活性會迅速提高以阻止病原的進一步擴展。本研究顯示，不同施氮量對煙苗的POD、PPO和PAL活性有極顯著的影響。在測定中前期，增加施氮量將導致這3種酶活性的下降，其中以施氮量低的T1最高(39 d的POD除外)；在測定后期，PPO和POD活性均以T2最高，PAL活性則以T3最高，說明氮素施用量過高或過低均會導致這3種酶活性的下降，從而降低煙苗的抗逆性。劉艷等[28]以玉米為材料的研究也得到了類似的結(jié)論。也有研究表明，煙葉的POD活性隨施氮量的增加略有提高[29]。

凈光合速率在一定程度上反映了煙苗光合能力的強弱，氮素營養(yǎng)水平對凈光合速率具有明顯的調(diào)節(jié)作用[30]。本研究表明，施氮量對煙苗的Pn有顯著的影響，當施氮量增加時，Pn有增大的趨勢，但氮肥用量過多也會導致Pn的降低。胞間CO2濃度、蒸騰速率和水分利用率隨施氮量增加呈先升后降的趨勢。云菲等[31]研究發(fā)現(xiàn)，中等施氮水平下烤煙葉片的凈光合速率、蒸騰速率和胞間CO2濃度最高；而符建國等[32]則發(fā)現(xiàn)煙草大田期的凈光合速率和蒸騰速率隨施氮量的增加而顯著增大。馮煥德等[33]以紅富士蘋果為材料，研究發(fā)現(xiàn)凈光合速率隨施氮量增加呈先升后降的趨勢。研究還發(fā)現(xiàn)，水稻葉片的水分利用率隨施氮量增加也呈逐漸增加的趨勢[34]?？紤]到煙苗本身的抗逆性差及其所處的易發(fā)病環(huán)境，施氮量過高將導致光合產(chǎn)物積累多、葉片肥大、苗盤郁閉，進一步會加重病害暴發(fā)的風險。因此，在煙苗漂浮育苗時應適量控制氮肥施用量以免造成煙苗幼嫩、葉片肥厚而增加染病風險。

4結(jié)論

在煙草漂浮育苗過程中，施氮量直接影響著煙苗根系形態(tài)特征、根系活力、葉綠素含量、光合性能及抗逆性等。本研究表明，低氮處理有利于增加煙苗的細根數(shù)量，提高根系活力，促進根系吸收能力的增強，同時也提高了與煙苗抗性有關(guān)的POD、PPO和PAL等酶的活性，增強煙苗對病害的抵抗能力。施氮量對煙苗葉綠素含量和光合性能也有顯著的影響，適量施用氮肥有利于提高葉綠素含量，增強葉片的光合性能，光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和水分利用率等指標均有顯著提高。綜合施氮量對煙苗根系形態(tài)特征及活力、葉片生理和光合性能等的影響，煙草漂浮育苗的施氮量為6～11 mg/株時更有利于培育根系發(fā)達、抗病性強的健康煙苗。

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(責任編輯：許晶晶)

收稿日期：2015-12-03

基金項目：重慶市煙草專賣局項目“重慶中高海拔煙區(qū)揭膜時期及配套施肥技術(shù)研究”(NY201404041070014)、“菜籽餅肥快速發(fā)酵工藝規(guī)程及產(chǎn)品質(zhì)量標準研究”(NY2014040170016)。

作者簡介：江厚龍(1980─)，男，農(nóng)藝師，博士，主要從事煙草栽培與生理生態(tài)研究。*通訊作者：徐宸。

中圖分類號：S572

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)07-0063-05

Influences of Various Nitrogen Application Rates on Growth and Physiological Characteristics of Tobacco Seedlings

JIANG Hou-long1, XU Chen1*, WANG Dai-bin1, WANG Hong-feng1,YANG Chao1, LI Na-jia1, GENG Li-na1, ZHANG Jun2

(1. Chongqing Tobacco Science Research Institute, Chongqing 400715, China;2. Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China)

Abstract：This study investigated the influence of the application amounts of nitrogen on the growth and physiological characteristics of tobacco seedlings by studying flue-cured tobacco K326, the appropriate amount of nitrogen fertilizer needed for tobacco seedlings grown in floating beds was determined. Results showed that applying small amount of nitrogen increased the number of tobacco seedling roots and improved root activity, thus enhancing root adsorption. Moreover, it also significantly increased the activity of resistance-related peroxidase, polyphenol oxidase, and phenylalanine and reinforced the resistance of tobacco seedlings to pathogens. Applying appropriate amount of nitrogen could significantly increase the photosynthetic rate of tobacco seedling leaves, intercellular CO2 content, transpiration rate, and water use efficiency. The amount of nitrogen appropriate in the process of growing tobacco seedlings on a floating bed was 6～11 mg/plant, this nitrogen concentration was conducive to the growth of healthy tobacco seedlings with strong roots and resistance.

Key words：Nitrogen application; Tobacco seedling; Growth and development; Physiological characteristics