烤烟新品系Y2001团棵期生理特性和产量产值对氮素的响应.pdf

山 东 农 业 科 学():./.收稿日期:基金项目:中国烟草总公司重大科技项目()中国烟草总公司河南省公司科技项目()作者简介:韩会阁()女河南许昌人博士助理研究员主要从事烟草栽培研究:.通信作者:李俊营()男河南平顶山人农艺师主要从事烟叶生产技术和烟草栽培研究:.烤烟新品系 团棵期生理特性和产量产值对氮素的响应韩会阁阎海涛 郭芳阳 常栋 阴广宇张凯阎小毛吴照辉 刘巧真徐文正李雪君李俊营(.河南省农业科学院烟草研究所/烟草行业黄淮烟区烟草病虫害绿色防控重点实验室河南 许昌.河南省烟草公司平顶山市公司河南 平顶山)摘要:为揭示烤烟新品系 低氮条件下生长势强的内在机理本研究采用大田小区试验法以中烟(.)为对照、烤烟品系 为研究对象测定不施氮、/(低氮)、/(中氮)和 /(高氮)个不同施氮水平下两品种(系)烤烟团棵期生理和生长发育特性及氮素效应指标 结果表明()与中烟 相比 叶片氮含量和干物质积累量均在低氮条件下增幅较大、中高氮条件下增幅较小其氮素农学效率和氮肥表观回收效率表现为低氮处理显著高于中高氮处理其氮素干物质生产效率则相反氮肥梯度上 茎和根的氮素农学效率和干物质生产效率显著低于中烟 各处理叶片氮素生产力均较高、根茎较低()氮肥梯度上 叶片的叶绿素指数()相对稳定无显著变化、类黄酮指数()逐渐减小、氮平衡指数()逐渐增大中烟 叶片的 逐渐减小、和 逐渐增大与中烟 相比 叶片的 无氮处理较高各处理 均较高、较低()氮肥梯度上 根茎叶中氮磷钾积累量的增幅接近中烟 钾的增幅大于氮和磷与中烟 相比 根茎叶中氮和钾积累量表现为低氮处理较高、中高氮处理较低()从产量和产值看 和中烟 最佳施氮量分别为 /和 /综上与中烟 相比 低氮时较强的养分吸收能力、较高的叶片氮素生产能力和干物质分配比例可能是其叶片生产能力较强的重要原因而相对稳定的叶片氮含量和、相对平衡的氮磷钾吸收能力可能是其叶片生产受土壤养分状况影响较小的重要原因 替代中烟 可在氮肥减施 /的同时产值增加 元/关键词:烤烟养分利用效率氮平衡指数类黄酮指数氮素生产力中图分类号:.文献标识号:文章编号:()(./.)./()/()/().().()()()().().()/./.()()氮素是烤烟重要的营养元素决定着烤烟的生长发育、产量和品质 目前我国植烟区烟农为追求烤烟产量长期过量施肥致使土壤肥力逐年增加导致烤烟叶片贪青晚熟、生育期推迟影响了烟叶品质形成与质量风格彰显 而种植氮素利用率高、低氮条件下生长势强的烤烟品种不仅能减少肥料投入、降低土壤面源污染还能够在一定程度上解决烟区土壤肥力过高的问题 因此此特性烤烟品种的选育与应用种植是目前土壤氮素状况下烟草育种的重要目标之一中烟 是豫中烟区烤烟主栽品种耐肥性强、增产潜力大 但烟农为追求产量在土壤肥力较高情况下仍大量施用氮肥烟叶“大深厚”、贪青晚熟、株型倒挂等现象突出已成为制约豫中烟区烟叶品质的关键因素同时也对烟田生态系统构成了潜在威胁 基于此河南省农业科学院烟草研究所培育出烤烟新品系 该品系生长势更强、生育期短、成熟集中、落黄明显、易烘烤且烟叶质量与产量优于中烟 品种是当地烤烟种植优势替代品系 但目前其对氮素响应的规律及其强生长势的内在机理尚不清楚烤烟团棵期生长迅速烟株顶端生长由分化叶片转变为分化花序原始体以营养生长为主是干物质积累的重要时期也是为产量和品质形成打基础的时期 已有研究表明移栽后 烟株对氮素的吸收开始增加移栽 后对氮素的吸收达到极大值所以研究该时期烤烟对养分的响应至关重要 本试验选择豫中有代表性的偏高肥力烟田通过研究不同氮素水平下中烟 和 移栽后 生理、生长发育特性和 山 东 农 业 科 学 第 卷氮素效应指标的变化揭示二者的氮素响应差异研究结果结合二者烤后烟叶产量和产值预期为提高土壤氮素利用率、减少化肥施用、降低土壤面源污染提供一定的科学途径 材料与方法.试验材料试验于 年 月在河南省平顶山市郏县李口镇小张庄村进行 试验地土壤类型为褐土耕层基本理化性状:有机质含量./、全氮./、碱解氮./、有效磷./、速效钾./、缓效钾./值.供试烤烟品种(系)为中烟()和().试验设计根据土壤肥力确定氮素参考用量为./据此设置 个氮水平处理:(不施氮)、(低氮/)、(中氮/)和 (高氮/)随机区组排列重复 次小区面积 不同处理磷、钾肥用量一致分别为/()、/()试验用肥为当地常规肥氮来源为芝麻饼肥、硝酸钾与烟草专用有机无机复合肥磷钾素不足部分用重钙和硫酸钾提供 除 外各处理移栽时穴施有机无机复合肥(./)和硝酸钾(/)小苗偏管时追施硝酸钾 /其它氮、磷和钾肥均在烟苗移栽前作为基肥条施 在大田生长的各个时期均不追肥 供试烟苗为河南省农业科学院烟草研究所培育的漂浮苗 年 月 日 叶 心时选健壮幼苗移栽栽植密度 株/、行株距.其它栽培管理措施按常规进行.测定项目及方法.烤烟团棵期生理特性 栽后 (月 日)每品种每处理选择 株代表性烟株测定各指标烟叶 值和氮平衡指数:分别用日本生产的 叶绿素仪和法国生产的 平衡仪测定第 位叶距叶尖/处的 值、叶绿素指数()、类黄酮指数()和氮平衡指数()每片叶测定两侧边缘处取其平均值干物质积累量和养分含量:上述指标测定完成后将整株烟取出分为叶、茎和根三部分带回实验室 所有植株样品经 杀青 后 烘干至恒重并称重 样品氮、磷、钾含量按照鲁如坤的方法测定.烟株器官养分积累量及氮肥利用率的计算 器官养分积累量 器官养分含量器官生物量器官氮素生产能力 器官干物质积累量/器官氮素养分含量器官氮素农学效率()(施氮区器官干物质积累量不施氮区器官干物质积累量)/施氮量器官氮肥表观回收效率()(施氮区器官氮素积累量不施氮区器官氮素积累量)/施氮量氮素干物质生产效率()器官干物质积累量/器官氮素积累量器官干物质生产效率()器官干物质积累量/施氮量.烤后烟叶经济性状 收获期各处理烟叶烘烤后按照国家烤烟分级标准 进行分级统计烟叶产量、产值、均价、上等烟比例等.数据处理与分析试验数据分别采用 和 .进行图表绘制和统计分析 采用单因素方差分析法()进行多重比较采用配对样品 检验分析中烟 和 之间的差异性 结果与分析.施氮水平对不同品种(系)烤烟团棵期氮磷钾养分含量的影响由表 看出随施氮量增加中烟 叶片氮含量逐渐增加茎和根氮含量均表现为低氮处理()最低、中氮()处理最高、高氮()处理又不同程度降低的变化趋势叶、茎和根钾含量均逐渐增加 处理最大叶片磷含量中氮处理显著增加、低高氮处理无显著变化茎和根磷含量无显著变化 在氮肥梯度上 叶、茎和根氮、钾含量均表现为 处理增加、处理降低、处理再增加的变化趋势茎磷含量逐渐增加且均显著高于对照叶和根磷含量无显著变化由表 还可看出 叶、茎和根氮含量在 处理下均略高于中烟 但无显著差异其叶片氮含量在低氮处理下显著高于中烟、中高氮处理下显著低于中烟 茎和根氮含量在 第 期 韩会阁等:烤烟新品系 团棵期生理特性和产量产值对氮素的响应种施氮水平下均高于中烟 且低氮处理差异更大 叶、茎磷含量在低、中和高氮处理下均显著高于中烟 根磷含量在各氮肥梯度下与中烟 无显著差异 叶片钾含量在低氮和无氮处理下显著高于中烟、中高氮梯度下显著低于中烟茎钾含量在各氮肥梯度下均不同程度高于中烟 根中钾含量在低氮和无氮处理下显著高于中烟、中氮处理显著低于中烟、高氮处理无显著差异 表 施氮水平对不同品种(系)烤烟氮磷钾养分含量的影响/处理叶片茎根.注:同品种同列数据后不同小写表示处理间差异显著同列相同氮素水平数据后不同大写字母表示品种间差异显著(且处理间差异均达显著水平根相同柱上不同小写字母表示处理间差异显著同一施氮水平下不同大写字母分别表示品种间差异显著(且处理间差异均达显著水平叶、茎和根中的氮积累量均逐渐增加 处理下最大其叶、茎、根和整株的氮积累量分别为 处理的.、.、.、.倍叶、茎及整株的磷积累量逐渐增加 处理分别为 处理的.、.、.倍茎、根及整株的钾积累量总体呈增加趋势 处理分别为 处理的.、.、.倍表 结果还显示 叶中磷积累量在各施氮处理下均显著高于中烟 茎中磷积累量略高于中烟 根中磷积累量除在 处理下与中烟 接近外在各施氮处理下均显著低于中烟 叶、茎和根中的氮、钾积累量均在 和 处理下不同程度高于中烟、在 和 处理下低于中烟 表 施氮水平对烤烟氮、磷、钾养分积累量的影响/株处理叶片茎根全株.施氮水平对不同品种(系)烤烟团棵期氮磷钾养分利用效率的影响由表 看出各施氮处理两品种(系)叶的 均不同程度低于不施氮处理且 除叶在中高氮处理下显著高于中烟 外叶在低氮处理及根、茎在低、中和高氮处理下均不同程度低于中烟 随氮肥施用量增加而减小 各施氮处理 叶的 高于中烟茎和根则显著低于中烟 中高氮处理下中烟 叶和茎的 显著高于低氮处理但 叶片的 中高氮处理显著低于低氮处理且 除低氮处理下叶的 显著高于中烟 外各器官的 在各施氮水平下均显著低于中烟 与低氮处理相比中烟 各器官及全株和 茎的 中高氮处理显著提高 叶的 中高氮处理则显著降低且 叶的 除低氮处理下显著高于中烟 外各器官的 在各施氮水平下均显著低于中烟 表 施氮水平对烤烟氮素利用效率的影响处理/(/)叶茎根全株/(/)叶茎根全株/(/)叶茎根全株/叶茎根全株.施氮水平对不同品种(系)烤烟团棵期叶片氮平衡指数的影响由表 看出随氮肥施用量增加中烟 叶片的氮平衡指数()、叶绿素指数()逐渐增大类黄酮指数()降低 叶片的 增大 无明显变化、逐渐降低 随氮肥施用量增加中烟 叶片 值先增大后减小 处理最大 叶片 值在中低氮处理下无显著变化、高氮处理下显著增大由表 还可看出各氮肥梯度下中烟 叶 第 期 韩会阁等:烤烟新品系 团棵期生理特性和产量产值对氮素的响应片 显著小于 而 和 值则显著大于 均低于 但仅不施氮()条件下差异显著 表 施氮水平对烤烟叶片 和 值的影响处理 值.施氮水平对不同品种(系)烤烟烤后烟叶产量和产值的影响由表 看出在 /范围内随氮肥施用量增加中烟 产量提高、中部上等烟比例降低但上部上等烟比例增加其产值增加 氮用量超过 /烤烟产量和产值均下降中氮处理产量和产值最高不施氮处理最低 随着氮肥施用量的增加 中部上等烟比例逐渐下降上部上等烟比例和均价在高氮处理下低于其它处理产量和产值先增大后减小低氮处理下(/)最大高氮处理下最小 最大产值 较中烟 高 元/讨论与结论.烤烟氮素利用效率对氮肥用量差异的响应肥料尤其是氮肥的利用率一直是我国学术界和政府部门关注的热点因此在充分发挥产量潜 表 不同处理烤烟经济效益比较处理产量/(/)产值/(万元/)均价/(元/)中部上等烟比例/上部上等烟比例/.力、保障品质的基础上尽可能提高作物肥料利用率、降低肥料用量是一个永恒的主题 不同作物品种的氮肥利用率不同对氮肥的响应也不尽相同 相关研究表明氮高效品种在氮素不足的条件下优势更明显但高效和低效品种间的差异随施氮量的增加而减小 因此培育氮高效品种可能是在降低氮肥施用量的同时实现高产和优质的重要途径之一目前关于氮素利用效率评价指标的研究较多如氮肥农学效率()、氮肥表观回收效率()、氮素干物质生产效率()等 可以用来评价氮肥的增产效果过量施氮导致作物干物质生产能力增幅变小 降低 反映植物氮素吸收和氮肥施用量之间的平衡状况 即吸收单位氮素形成的产量该指标从作物自身角度分析概念清晰、简明直观且与植株产量相联系能够直接反映植株对氮素的利用率 本研究结果显示 叶的 和 均在低氮处理下显著高于中烟、中高氮处理下显著低于中烟 两品种 无氮处理下差异不显著 低氮处理下 叶片 显著低于中烟 中高氮处理下显著高于中烟 与无氮处理相比低氮处理下 叶片干物质积累量和氮含量增幅均大于中烟其叶片 和 均较高 较低而在中、高氮处理下 叶片干物质积累量和氮含量增幅均小于中烟 其叶片 和 均较低、较高 因此与中烟 相比低氮对 氮素吸收的促进作用可能更强而中高氮对其促进作用可能较弱这表明 在不同土壤氮素营养条件下维持叶片氮含量相对稳定的能力可能更强本研究中 茎和根氮含量在中高氮处理下均低于中烟 因此 茎和根的氮肥 山 东 农 业 科 学 第 卷农学效率和氮素干物质生产效率在各氮肥梯度下均低于中烟 另外 叶片和根茎的氮素生产力在低中高氮处理下均高于中烟 这表明与中烟 相比 可能通过根茎较低的氮素生产力和干物质分配、叶片较高的氮素生产力和干物质分配来维持其较强的叶片生产能力.烤烟叶片氮平衡指数对氮肥用量差异的响应氮平衡指数()是植物多酚叶绿素测量仪测量的叶绿素指数()和类黄酮指数()的比值是反映作物长势的重要指标之一叶片中多酚类物质类黄酮是植物重要的次生代谢产物对植物胁迫十分敏感 与叶绿素相反其含量在缺氮时会增加对氮含量的响应更为灵敏当未发生氮肥胁迫时作物生长健康合成叶绿素较多产生的类黄酮较少 较高当氮肥缺乏作物合成叶绿素较少产生的类黄酮较多 较低 相比单一的叶绿素指标 已证实能够更精确、更灵敏地反映水稻、小麦、甜瓜等作物的氮素营养状况因此通过测量 可以避免传统方法的延迟效应、快速监测作物氮肥盈亏状况 本研究中随氮肥用量增加中烟 叶片 逐渐增大、叶片 无显著变化二者的 均逐渐降低、逐渐增大中烟 叶片 值先增大后减小、只在高氮处理下增大 这表明与 和 值相比烤烟叶片的 和 可能更敏感反映其土壤氮素营养状况的改变不同土壤氮素状况下 主要通过降低类黄酮合成提高 其相对稳定的 可能是其叶片生产受土壤养分条件影响较小的重要原因之一本研究结果还显示 的 在无氮处理下显著高于中烟 在低、中和高氮处理下略高于中烟 但无显著差异在各施氮水平下 的 均低于中烟 高于中烟 这表明 与中烟 相比 氮肥胁迫时 叶片氮素(二者氮含量无显著差异)合成叶绿素的能力较强这可能是其在无氮条件下叶片生产能力较强的原因之一而中高氮条件下其较低的类黄酮合成可能是其氮含量较低而 指数却较高的原因之一.烤烟氮、磷、钾含量对氮肥用量差异的响应徐国伟等研究认为养分之间存在相互作用如磷、钾间氮、钾间表现出正交互作用从而提高植物对养分的吸收利用另外钾能够促进氮的吸收运输、代谢和积累提高氮素利用率 因此不同氮素水平可影响烟株的碳氮代谢平衡和各化学组分含量 本研究结果显示在/范围内增加氮肥施用量中烟 根、茎、叶的氮、磷、钾积累量均逐渐增加 根、茎、叶的氮、磷、钾积累量也基本表现为逐渐增加 这表明增施一定量的氮肥植物对磷、钾的需求和吸收量也增大烤烟氮、磷、钾的积累量均提高该研究结果与钱朗等对黑豆、陈娟等对甘薯、刘煜祥等对绿豆和左青松等对油菜的研究结果均一致也与薛如君等研究得出的烤烟氮肥利用率提高能够促进烟株磷、钾累积和氮磷钾吸收利用的结果相似本研究结果还显示在 /范围内增加施氮量中烟 根、茎和叶钾积累量的增幅大于氮和磷而 氮、磷、钾积累量的增幅比较接近且中烟 中高氮梯度下叶及各氮肥梯度下 茎 和 根 氮、磷、钾 积 累 量 的 增 幅 均 大 于 根、茎、叶的氮和钾积累量在无氮和低氮处理下高于中烟 但在中高氮处理下低于中烟 这表明与中烟 相比在土壤氮素供应相对不足时较高的钾素吸收能力和土壤氮素条件改善时较强的氮磷钾平衡能力可能是其叶片生产受土壤养分状况影响较小的另一个重要原因.烤烟产量和产值对氮肥用量差异的响应氮素被称为生命元素它是植物体内蛋白质、核酸、叶绿素和一些激素的重要组成部分是限制植物生长和产量形成的首要因素 在烤烟生产中氮素也是影响其产量和品质最为重要的营养元素 本研究表明适量增施氮肥能够提高 和中烟 的产量和产值二者分别在/和 /施氮量条件下达到最高达到最大值时 的产量比中烟 略高但产值显著高于中烟 这表明与中烟 相比 能够实现烟农增收的同时减少氮肥施用和降低土壤面源污染参 考 文 献:袁仕豪 张新要 李天福 等.烤烟新品种(系)的耐肥性 第 期 韩会阁等:烤烟新品系 团棵期生理特性和产量产值对氮素的响应研究.安徽农学通报 ():.杨志晓 刘红峰 张小全 等.不同耐肥性烤烟品种成熟期叶片质外体生理特性研究.中国烟草学报 ():.梁太波 王高杰 张艳玲 等.不同氮效率烟草品种氮素营养特性的差异.烟草科技():.冯敏玉肖金香舒文英等.烤烟团棵期灌水处理的生理特性响应.江西农业大学学报 ():.周紫燕 李晓斐 丁雪丹等.干旱对烤烟团棵期的光合特性影响研究.江西农业大学学报 ():.邹建民史建军冯敏玉等.水氮耦合对烤烟团棵期光合特性的影响研究.江西农业大学学报 ():.鲁如坤.土壤农业化学分析方法.北京:中国农业科技出版社.帅竞彤 裴晓东 黎娟 等.开沟起垄措施对植烟土壤和烟叶产值的影响.作物杂志():.卜东升 刘冬碧 肖依波 等.江汉平原稻区 个水稻品种对氮肥的响应及其利用率差异.土壤通报 ():.张锡洲 吴沂珀 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