复合钾肥配施有机酸对贪青烤烟的落黄及钾含量的影响

作者:未知

  摘要:为研究复合钾肥配施有机酸对打顶后贪青烤烟的落黄及钾含量的影响,设CK(喷施清水)、T1(复合钾肥+苹果酸)、T2(复合钾肥+柠檬酸)、T3(复合钾肥+草酸)、T4(复合钾肥)5个处理,在打顶后3 d进行喷施。研究结果表明,施用复合钾肥配施柠檬酸能加快烤烟叶绿素降解速度,栅栏组织逐渐变得疏松,海绵组织不断分解,间隙增大,且栅栏组织和海绵组织的厚度有明显降低,叶栅栏组织/海绵组织的值和栅栏组织/叶片厚度的值明显降低,成熟斑较增多,烟叶落黄成熟程度较好;同时烟叶单位面积产量、单位面积产值、钾离子含量分别比对照提高了10.0%、11.2%、87.9%。施用复合钾肥配施柠檬酸,可有效促进烤烟成熟落黄,提高烟叶钾离子含量及产质。
   关键词:烤烟;打顶;复合钾肥;有机酸;落黄;叶绿素;栅栏组织;海绵组织;成熟斑;产量;钾离子
   中图分类号: S572.06  文献标志码: A  文章编号:1002-1302(2020)03-0112-07
  钾是所有植物必需的营养元素,在烟株体内以离子态游离存在,是烤烟中含量最丰富的阳离子,是三大酶类(合成酶、氧化还原酶、转移酶)的活化剂,参与糖代谢、蛋白质代谢、核酸代谢等主要代谢过程[1]。景延秋等的研究结果表明,喷施磷酸二氢钾会使烤烟含钾量有所增加,有利于中性致香物质的生成,有利于烟叶成熟落黄,喷施磷酸二氢钾后烟叶品质较好[2]。王小兵等的研究结果表明,打顶后喷施磷酸二氢钾能显著降低中部、上部烟叶还原糖、总糖、烟碱、总氮含量,提高烟叶中钾含量,改善烟叶的内在品质,促进烟叶内在化学成分的协调[3]。裘宗海等研究表明,钾与钙二者之间存在离子拮抗关系,施用钾肥后使烟株吸镁量下降,导致烟叶中叶绿素含量降低,有利于烟叶褪绿成熟及烘烤,特别是施氮量很高时,配施有机酸可减轻烟叶氮肥过量的不利影响[4]。汪邓民等的研究表明,增施钾肥能促进烟叶成熟,延迟衰老;提高干物质含量,促进烟叶内有机物的转化;糖含量/烟碱含量值适中;降低下部叶片假熟比例,促进上部叶片的充分成熟,从而提高采收叶片的质量[5]。同時,钾肥配施低浓度的有机酸对作物的生长可产生积极的影响,施用外源有机酸可促进作物生长,增强抗性,提高品质[6]。
  近年来,在烤烟生产中,有些烟农为追求产量,盲目过量施用氮肥。加上无论在南方烟区还是在北方烟区,由于高温多雨,在生长后期土壤的氮素矿化使烟叶中的氮素营养难以控制,造成成熟期烟叶不能正常落黄,烟叶品质下降[7-8]。如何解决此问题,成为广大科研工作者的研究热点。本试验研究了复合钾肥配施有机酸对打顶后的贪青烤烟的落黄及钾含量的影响,旨在为贪青烤烟能够正常成熟提供理论依据和新的途径,并为现代烟草农业的可持续健康发展提供技术支持。
  1 材料与方法
  1.1 试验概况
  试验于2017年在云南省安宁市八街街道小后冲村进行,位于滇中高原的东部边缘,平均海拔 1 800 m,年平均气温14.7 ℃,极端最高气温 31.5 ℃,极端最低气温-7.8 ℃。年平均降水量约为1 000.5 mm,月最大降水量208.3 mm,日最大降水量153.3 mm,降水主要集中在5—9月。供试土壤为红壤,pH值为6.83,有机质含量37.09 g/kg,全氮含量 1.80 g/kg,全磷含量0.75 g/kg,全钾含量25.84 g/kg,碱解氮含量125.98 mg/kg,速效磷含量35.65 mg/kg,速效钾含量145.40 mg/kg,试验品种为K326。5月1日移栽,株距为 50 cm,行距为120 cm。
  1.2 试验设计
  供试肥料:复合钾肥的商品名为叶黄,由云南瑞升烟草技术(集团)有限公司提供;N ∶ P2O5 ∶ K2O=0 ∶ 18 ∶ 34+微量元素(TE)。选取贪青徒长的植烟地块,采用同田对比法,试验共设5个处理(表1),每个处理面积0.02 hm2,设3次重复,共计15个试验小区。其中,复合钾肥用量6.563 3 kg/hm2和有机酸含量1.476 kg/hm2混合后稀释120倍充分溶解均匀在烟株打顶后3 d进行叶面喷施1次,喷施时间在10:00以前或16:00以后,喷施后2 h内若下雨须要重新喷施。不同处理的其他管理参照优质烟叶生产技术进行。
  1.3 测定指标与方法
  1.3.1 植物学性状定性定量描述 在施肥当天及施肥后7、14、21 d,测量各处理烟叶茎叶角度,描述叶色、主脉变白程度、茸毛变白及脱落程度、成熟斑、叶尖、叶缘变化情况等。
  1.3.2 叶绿素含量SPAD值检测 在施肥当天及施肥后7、14、21 d 采用叶绿素快速测定仪测定叶绿素SPAD值。各处理小区中分别选取长势一致的6株烟,测量中部叶(第11张或第12张)选取烟叶主脉两侧6~8个点测定叶绿素含量,计算平均值。
  1.3.3 叶绿素含量和组织切片检测 在施肥当天(0 d)及施肥后7、14、21 d,分别随机选取每个处理长势一致的3株烟的中部叶(第11张或第12张)打孔取样,检测叶绿素含量和组织解剖结构,每个处理随机取3个样。以主脉为中轴,取叶片中间部位,取样时避开叶脉。取样时以叶片主脉对分,叶片中部组织和叶绿素(打孔器)样品各取1份,分别放入固定液和乙醇溶液中,其中叶绿素样品用锡箔纸密封,于弱光条件下保存。
  1.3.4 经济性状统计 严格挂牌烘烤,从烟叶采收到烘烤,再分级扎把严禁混乱,以便精确测产,并准确分级,计算烟叶等级情况。
  1.3.5 初烤烟叶样品采集及检测 定级后,从各处理中随机挑选C3F等级烟叶样品,每个等级 1.5 kg。检测烟叶钾离子含量。
  1.3.6 组织切片检测方法 采集的鲜烟样品放入FAA固定液固定至少48 h,采用石蜡制片法作永久封片,切片厚度 10 μm,番红·固绿对染,Olympus摄影显微镜观察拍照,并测量相关指标。共观察3张切片,每张切片观察4个视野。   1.4 数据分析
  数据处理和统计分析采用Microsoft Excel 2007和PASW Statistics 18.0进行,多重比较采用Duncans法和Dunnetts T3方法。
  2 结果与分析
  2.1 植物学性状分析
  施肥当天及施肥后7、14、21 d中部叶的植物学性状描述见表2。随着施肥时间的推移,叶片黄绿色所占比例增大,并从叶尖、叶缘逐渐向叶基和叶中扩大;至施肥后21 d时,烟叶大部分呈现黄绿色,变黄程度达到8/10,不同处理与对照相比,T1处理落黄程度最好;随着施肥时间的推移,主脉的变白程度增大,分别由淡绿到变白8/10,同时,茸毛也逐渐变白,并脱落;随着成熟时间的推移,烟叶的成熟斑增多,且集中在叶尖和叶缘,并逐渐向叶片的叶基和叶中部蔓延不同处理与对照相比,T1、T2处理表现程度最好;随着成熟度的增加,烟叶茎叶夹角增大,由施肥前的25°增大到施肥后21 d时的50°,同时叶尖、叶缘卷曲,并呈现枯黄的现象。综合分析,T1处理中部叶的田间落黄程度表现较佳,T2处理次之。
  2.2 组织结构
  2.2.1 烟草叶片组织结构解剖特征 烟草的叶片主要由上表皮、叶肉、叶脉和下表皮构成,叶肉中的栅栏组织和海绵组织区分明显。叶片的上、下两面均是由1层细胞组成的表皮层,表皮细胞为长方形或近椭圆形,上表皮细胞的排列较下表皮细胞整齐,并且上表皮细胞的角质层较下表皮细胞厚。烟叶栅栏组织由1层排列整齐的长柱状细胞构成,长轴垂直于表皮,细胞排列成较紧密的栅栏状,海绵组织是由多层不规则的细胞组成,细胞间隙较大。随着施肥后时间的延长,不同处理烟叶组织结构变化不同,主要可以看出栅栏组织和海绵组织的变化。施肥前栅栏组织排列紧密,海绵组织间隙不大,随着烟叶的成熟,栅栏组织逐渐变得疏松,海绵组织不断分解,间隙不断增大,与对照相比T1、T2处理的烟叶变化较明显,此外T3、T4处理也有一定的作用(图1)。
  2.2.2 不同处理烟叶组织结构变化幅度比较
  2.2.2.1 不同处理烟叶厚度比较 从表3可以看出,施肥前中部叶厚度为652.833~844.333 μm,施肥后烟叶的叶片厚度变幅没有较对照显著降低,表明烟叶厚度没有明显的下降趋势。总体来看,施肥处理对K326烟叶厚度没有影响。
  2.2.2.2 不同处理烟叶栅栏组织厚度比较 从表4可以看出,施肥前中部叶栅栏组织厚度为249.67~356.83 μm,中部叶仅有T1处理施肥后烟叶的栅栏组织厚度变幅降低,其中施肥后7 d显著低于对照。总体来看,T1处理的中部叶栅栏组织厚度有降低的趋势。
  2.2.2.3 不同处理烟叶海绵组织厚度比较 从表5可以看出,施肥前中部叶海绵组织厚度为246.67~404.67 μm,中部叶只有T1处理施肥后烟叶的海绵组织厚度变幅降低,其中施肥后7、14 d显著低于对照,总体来看,T1处理对中部叶的海绵组织厚度有降低的趋势。
  2.2.2.4 烟叶栅栏组织/海绵组织的值(组织比值)变化 研究表明,烟叶的栅栏组织/海绵组织的值随烟叶的衰老而降低。从图2可以看出,T1、T2处理的中部叶组织比值呈下降的趋势。总体来看,T1、T2处理能降低烟叶的组织比,对烟叶成熟有促进作用,其中T2处理较好。
  2.2.2.5 烟叶栅栏组织/叶片厚度比值(栅叶比值)变化 从图3可以看出,T1、T2、T4处理的中部叶栅叶比值呈下降趋势;总体来看,T1、T4处理能降低烟葉的栅叶比,对烟叶成熟有促进作用,其中T1处理较好。
  2.3 叶绿素含量分析
  2.3.1 SPAD值 在施肥当天及施肥后7、14、21 d中部叶7个处理SPAD值变化(图4)表明,随着成熟时间的推移,叶绿素含量呈下降的趋势;不同处理SPAD值的变化量依次为 T1>T2>T4>T3>CK,T1处理的叶绿素含量减少最多,其次是T2处理,变化量最小的是对照,说明施用复合钾肥配施有机酸对叶绿素降解有一定的促进作用。
  2.3.2 叶绿素含量 因各次采集的样品叶绿素含量差异均不显著,故选取从施肥当天与施肥后21 d叶绿素含量的差值进行方差分析,从表6可以看出,T1、T3、T4处理叶绿素a含量与对照差异显著,T3、T4处理叶绿素b含量与对照差异显著,除T2处理与对照相比总叶绿素含量、质体色素总量差异不显著外,其余处理均表现出差异极显著或显著高于对照(P<0.01或P<0.05),处理T1、T3、T4与对照相比类胡萝卜素含量差异极显著或显著高于对照(P<0.01 或P<0.05)。
  2.4 钾离子含量
  2.4.1 新鲜烟叶钾离子含量 从图5可以看出,施肥后 21 d,不同处理间钾离子含量有一定的差距,处理组钾离子含量均大于对照, 不同处理中钾离子含量最高的为T1处理,其次为T2处理。
  2.4.2 初烤烟叶钾离子含量 从图6可以看出,烤后中部叶中,不同处理的钾离子含量均大于对照,其中钾离子含量最高的为T1处理。
  2.5 烤后烟叶经济性状的分析
  从表7可以看出,叶黄和有机酸配施对单位面积产量、单位面积产值、中上等烟比例影响较大,产量、产值、中上等烟比例、上等烟比例均高于对照,其中T1处理(复合钾肥+柠檬酸)产值增加最多。
  3 结论与讨论
  烤烟叶片的组织结构形态直接反映了烤烟的营养状况和成熟特征,并最终影响烟叶的品质[9]。烤烟叶片主要由上表皮、叶肉、叶脉和下表皮构成,叶肉中的栅栏组织和海绵组织区分明显。已有研究结果表明,栅栏组织厚度/海绵组织厚度是判断烟叶质量的可靠指标,比值越大,品质越佳;栅栏组织厚度/海绵组织厚度、栅栏组织厚度/叶片厚度二者的值是反映叶肉结构与光能利用的水平,比值越高,其光能利用率越高[10-12]。随着成熟度的增加,同一部位的叶片厚度、栅栏组织厚度以及单位长度栅栏组织细胞数呈下降的趋势,而且成熟度越高,下降的幅度越大,细胞间孔隙度随成熟度发展而增大[13-17]。本研究中不同处理与对照相比,施肥前栅栏组织排列紧密,海绵组织间隙不大,随着烟叶的成熟,栅栏组织逐渐变得疏松,海绵组织不断分解,间隙不断增大,栅栏组织和海绵组织的厚度有明显降低的趋势,烟叶栅栏组织厚度/海绵组织厚度值和栅栏组织厚度/叶片厚度的值也有明显降低,其中变化最明显的是叶黄配施柠檬酸处理。   烟草质体色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),其含量和组成随烟叶的品种、类型、生长发育、加工处理方式的不同而有差异[7]。烟草质体色素是影响烟叶品质和可用性的主要成分之一,其含量和性质不仅直接影响烟叶的外观质量,而且还直接和间接地影响烟叶的内在品质[18];韦风杰的研究表明,烤烟发育过程中叶绿素含量随生育期的推进而逐渐下降,发育前中期下降较快,发育后期其代谢趋于平衡,下降缓慢[19]。Whitefield等观察到所有色素均随成熟进程的推进而下降,但各色素下降的速度依不同部位的叶片而不同[20]。烤后烟叶中质体色素含量影响烟叶品质和可用性,叶绿素在烟叶成熟和调制过程中变化幅度较大,打頂后喷施钾肥,烟叶中叶绿素含量减少,类胡萝卜素含量增加;即喷施钾肥有利于叶绿素降解,有利于烟叶变黄。类胡萝卜素降解产物是烟草中很重要的一部分中性致香物质,与烟叶外观和品质有直接关系[21-23]。本研究中从快速测定叶绿素含量来看,随着时间的推移,叶绿素含量逐渐减少,不同处理的变化程度均大于对照,其中T1处理、T2处理叶绿素降解得最多;从实验室测定的叶绿素含量变化情况来看,叶绿素含量变化呈现出明显的规律,处理组叶绿素含量整体变化程度明显大于对照,T1处理叶绿素降解得较快;从植物学性状定性定量描述来看,不同处理与对照相比效果明显,处理组烟叶整体表现出分层落黄好,成熟斑增多,其中效果最明显的是T1处理。
  打顶会对烟株内的钾含量造成明显的影响。打顶后10 d内,烤烟叶片中钾分配减少,根中钾分配增加[24];刘好宝认为,打顶导致烟株根系活力下降,库源关系发生剧烈变化,使本来作为钾素输入库的叶片在打顶之后变成了钾素输出的源,从而造成了在打顶之后叶片钾含量下降[25]。本研究中打顶后3 d配套施用新品钾肥和有机酸,新鲜烟叶及烤后烟叶中钾离子含量明显高于对照;从经济性状来看,各处理的产量、产值、中上等烟比例、上等烟比例均高于对照,其中T1处理产值均最高。
  综上所述,对贪青的烤烟,在打顶后3 d施用复合钾肥配施柠檬酸可以提高烟叶的钾离子含量,促进烟叶正常落黄,并且明显提高烟叶的产量。因此,可以在烤烟生产中推广该技术,同时继续对该技术进行研究与验证,今后还须进一步研究打顶后喷施复合钾肥配施有机酸使贪青烤烟能正常落黄,提高烟叶产质量,促进烟农增收,取得良好的经济效益,保障烟叶原料生产,为卷烟工业提供有效技术支撑。
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