高遲鑾，周冀衡，邱 堯，李 強，張 卓，黃 婷

(1湖南農業(yè)大學煙草研究院，長沙410128;2湖南農業(yè)大學農學院，長沙410128)

烤煙是以收獲葉片為目的的特殊的經(jīng)濟作物。氮素和鉀素作為烤煙生長發(fā)育過程中最重要的兩種元素，它們在煙葉中的含量與烤煙農藝性狀、生理活性指標以及煙葉品質都有密切關系。首先氮素是植物的主要營養(yǎng)元素，它對煙草產(chǎn)量和品質的影響最大。不管植煙土壤類型如何，含氮量多少，要得到適當產(chǎn)量和優(yōu)良品質的煙葉，都必須施用氮肥［1］。若煙株打頂后氮素營養(yǎng)水平太低則葉片和根莖早衰，上部葉片狹小，葉片內蛋白質、煙堿等含氮化合物含量明顯降低，烤后煙葉葉色淡、葉片薄，香氣和吃味平淡。而鉀是煙草吸收量最多的元素，它雖然不是煙株的結構成分，通常被吸附在原生質的表面，但是它對參與碳水化合物代謝的多種酶起激活作用，與碳水化合物的合成和轉化密切相關;此外鉀還能提高蛋白質分解酶類的活性，從而影響氮素的代謝過程;提高細胞的滲透壓，從而增加煙株的抗旱性和耐寒性;更重要的是鉀能提高煙葉的燃燒性和吸食品質［2］。烤煙打頂能夠平衡養(yǎng)分分配［3］，刺激根系生長和養(yǎng)分吸收，使煙葉增大變厚［4］，煙堿含量升高［5］，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是打頂后烤煙頂端優(yōu)勢被消除，煙株生長和物質代謝中心發(fā)生變化。在整個生育期內，煙株都有煙堿合成，但是在打頂之前，煙株吸收的氮素只有2.5%左右用于煙堿的合成，合成的煙堿較少，打頂之后，煙株吸收的氮素用于煙堿合成的比例急劇增加，大約有16%左右，煙株中煙堿含量大幅度增加［6］。本試驗就烤煙打頂后缺氮、缺鉀對烤煙生理活性指標及煙堿含量進行了探究，旨在為煙株打頂后合理施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為K326。

1.2 試驗設計

試驗于2013年4月3日至4月22日在湖南農業(yè)大學煙草科學與健康重點實驗室進行。煙苗于2013年1月2日播種在溫室大棚內采用漂浮育苗育成。在煙苗6葉1心時移入直徑15 cm、高10 cm的裝有洗凈的等量的石英砂的假植袋中。試驗前10 d每天上午10:00用全素營養(yǎng)液澆灌煙苗至有營養(yǎng)液從假植袋底部滲出，以利于還苗。在移栽后第11 d用無菌刀片對煙苗進行打頂。

表1 完全營養(yǎng)液及缺素營養(yǎng)液配方成分(每1 000 mL營養(yǎng)液中儲備液的用量)

試驗設計兩個處理，一個對照。打頂后每天上午10:00澆灌全素營養(yǎng)液為對照;處理1為缺氮處理，即打頂后每天上午10:00澆灌不含氮素的營養(yǎng)液;處理2為缺鉀處理，即打頂后每天上午10:00澆灌不含鉀素的營養(yǎng)液。試驗采用完全隨機設計，每個處理15株，3次重復，于處理后第9 d進行取樣。每個處理隨機選取5株煙苗自上而下第2葉位的葉片對其葉綠素、硝酸還原酶進行測定，并對根尖的根系活力進行測定，然后將煙葉在105℃烘箱殺青20 min，再在65℃下烘干，然后將煙葉粉碎裝袋用于測定煙堿。營養(yǎng)液配方成分見表1。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 葉綠素含量的測定

采集新鮮的自上而下第2葉位且避開主脈及支脈的煙葉0.1 g剪碎置于裝有10 mL無水乙醇和丙酮1∶1的浸提液的試管中，加塞后置于暗處，在35℃恒溫箱中提取至葉片呈白色，期間間斷搖動。然后再在分光光度計上分別測定波長為663 nm和645 nm處的光度值。并以Liehtenthaler法計算不同處理葉片葉綠素(a+b)、葉綠素a及葉綠素b的含量。

1.3.2 硝酸還原酶活性測定

于晴天的上午8:00～10:00采集新鮮葉片、剪碎、混勻，稱取5份0.5 g左右樣品分別放入錐形瓶中，其中1份為對照，另外4份用于硝酸還原酶活性的測定。對照浸于5 mL蒸餾水與5 mLpH值7.5磷酸緩沖液混合液中，另外4份浸于5 mL0.2 mol/L硝酸鉀溶液與5 mLpH值7.5的磷酸緩沖液混合液中，用注射器抽真空，使葉片沉于瓶底。置于35℃恒溫避光暗中反應30 min，分別取以上樣品提取液1 mL放入試管中，加2 mL磺胺試劑和2 mL l－萘胺試劑充分搖勻，靜置30 min。在540 nm波長下比色，測定吸光度值。

1.3.3 根系活力測定

采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定。取約0.5 cm長的根尖0.5 g左右，洗凈，吸干水分，浸入裝有5 mL0.4%TTC溶液與5 mLpH值7.0的磷酸緩沖液混合液的燒杯中，然后放入37℃恒溫箱中避光反應1～3 h，然后立即加入2 mL1 mol/L硫酸終止反應。取出根系，吸干表面液體，加少量乙酸乙酯和石英砂研磨提取TTCH，用乙酸乙酯定容至10 mL。空白對照于反應前加硫酸，其他操作同處理組。在485 nm波長下比色，測定吸光度值。

1.3.4 煙堿含量的測定

稱取0.1 g左右殺青后粉碎的煙樣于三角瓶中，加入1/3角勺活性炭和40 g/kg鹽酸25 mL，于搖床上震蕩20 min，然后將樣品過濾并定容至100 mL，最后分別在236、259、282 nm處測定吸光值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel和DPS7.05軟件統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。

2 結果與分析

2.1 打頂后不同營養(yǎng)條件對烤煙葉綠素含量的影響

由表2可知，各處理在葉綠素含量方面存在一定的差異。各處理在葉綠素a、葉綠素b及總葉綠素含量方面的差異基本一致:CK＞缺鉀＞缺氮處理，且對照與缺氮處理之間存在顯著差異，兩個處理之間不存在顯著差異。葉綠素a/b各處理都表現(xiàn)出顯著差異，這與馮連軍等人［7］的研究結果一致。

表2 不同處理的烤煙葉綠素含量(mg/g)

2.2 打頂后氮、鉀脅迫對烤煙硝酸還原酶活性及根系活力的影響

硝酸還原酶(NR)是植物體內硝酸鹽同化的一種關鍵酶，其活性高低直接影響煙株的氮代謝過程［8］。從表3可以看出，缺氮處理明顯低于缺鉀和對照處理，與對照和缺鉀處理之間分別相差0.767、0.655 mg/(g·h)。方差分析表明，缺氮與對照和缺鉀處理之間存在顯著差異，各處理間大小整體表現(xiàn)為CK＞缺鉀＞缺氮處理?？赡苁且驗榈荖R的組成元素且煙葉的硝酸還原酶活性隨著施氮量的提高而升高［9］。而缺鉀處理與對照之間不存在顯著差異，但是比對照減少了0.112 mg/(g·h)。由此可見，氮、鉀對烤煙硝酸還原酶活性都有較大的影響。

從表3可以看出，根系活力最大的是對照處理，達到了52.125 mg/(g·h)，比缺氮處理高出29.84 mg/(g·h)。方差分析結果表明，各處理之間都達到了顯著差異，說明氮、鉀脅迫嚴重影響了烤煙根系活力，適當?shù)脑鍪┑?、鉀肥有利于煙株根系的生長發(fā)育，從而提高煙葉產(chǎn)量和品質，達到優(yōu)質適產(chǎn)的目的。

表3 不同處理的烤煙生理指標及煙堿含量

2.3 氮鉀脅迫對去頂烤煙煙堿含量的影響

煙堿是煙草適應環(huán)境脅迫所特有的一種次生代謝物質［10］，約占煙草總生物堿的 90% 以上［11］。由表3可知各處理間煙堿含量差異較大，其中含量最高的是缺鉀處理，達0.586 mg/g，最低的為缺氮處理，只有0.226 mg/g。缺鉀煙葉中煙堿含量較高可能是因為鉀脅迫提高了烤煙根系中煙堿合成酶精氨酸脫羧酶(ADC)、鳥氨酸脫羧酶(ODC)的活性，并降低了對鉀元素的吸收［12］。氮不僅是煙草生長發(fā)育必需的礦質養(yǎng)分，而且是煙堿的重要成分，而且氮素脅迫嚴重影響烤煙根系發(fā)育和氮代謝過程，在整個生育期內根系活力和硝酸還原酶活性較弱，還會導致葉片早衰，從而影響煙株對氮素的吸收，進而影響煙堿的合成，因此缺氮處理煙葉中煙堿含量最低。由以上分析可知缺氮、鉀會對煙葉中的煙堿含量造成過低或過高的現(xiàn)象，從而降低煙葉品質。

3 小結與討論

氮、鉀作為烤煙最重要的元素之一，是決定烤煙產(chǎn)量和品質的重要因素。試驗中缺氮處理的煙株在葉綠素含量、硝酸還原酶活性、根系活力及煙堿含量方面都明顯低于其它處理。主要是因為氮素是葉綠素、NR及煙堿的組成成分之一，因此氮含量低的，葉綠素含量和硝酸還原酶活性及煙堿含量都較低。相關研究表明，在烤煙生長發(fā)育前期，根系活力隨著施氮量的增加而增高，適當?shù)氖┑亢土羧~數(shù)能有效提高烤煙根系活力，促進烤煙生長［13］。煙堿是由根系合成的，因此缺氮處理根系活力低，煙堿含量也較低，吸味平淡，勁頭不足。從本試驗及其他研究結果表明，提高氮肥施用量，有利于煙葉產(chǎn)量和生理活性指標的提高，但是施氮量過高易導致黑爆煙的出現(xiàn)，以及煙堿含量過高，刺激性大從而減低煙葉品質，因此在栽培過程中應從中找到一個平衡點，協(xié)調煙葉的產(chǎn)量和品質，從而達到優(yōu)質適產(chǎn)的目的。

此外，本試驗結果顯示缺鉀處理中各項生理活性指標都低于對照處理，且煙堿含量較高，煙葉品質較差。這與舒海燕等人［14］的研究結果基本一致，他們的研究表明，煙葉中鉀含量與煙堿含量呈負相關關系。另有研究表明，施用鉀肥提高了煙株的硝酸還原酶(NR)活性和根系活力，增強了煙株生長前期葉片合成葉綠素的能力［8］。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是鉀是植物體內許多酶的激活物質，鉀含量的提高能促進植物碳氮代謝的有效進行，從而提高植物體內各項生理指標。本試驗的研究結果顯示，缺鉀處理的煙株在葉綠素含量、硝酸還原酶活性、根系活力及煙堿含量都較差，說明缺鉀間接的影響了烤煙碳氮代謝，從而影響各項生理指標及煙堿的含量。因此在煙草栽培過程中應該適當?shù)脑鍪┾浄?，這樣不但可以提高煙葉產(chǎn)量，而且可以降低煙堿含量，提高煙葉的燃燒性，從而使煙葉產(chǎn)量及品質都得以提升。

［1］ 肖炳光，朱 軍，盧秀萍.烤煙主要農藝性狀對產(chǎn)量的遺傳貢獻率分析［J］.遺傳學報，2005，32(10):1089－1093.

［2］ 胡榮海，邵 巖，白永富，等.云南煙草栽培學［M］.北京:科學出版社，2007.

［3］ 李春儉.植物激素在頂端優(yōu)勢中的作用［J］.植物生理學通訊，1995，31:401 －406.

［4］ 郭麗琢，張福鎖，李春儉.打頂對煙草生長、鉀素吸收及其分配的影響［J］.應用生態(tài)學報，2002，13(7):819－822.

［5］ Papenfus HD.運用打頂和控制腋芽技術調節(jié)煙葉的可用性［J］.煙草科技，1997，(1):39 －41.

［6］ 王 茂，張 翀，劉衛(wèi)群.茉莉酸處理烤煙打頂誘導煙堿合成調控相關蛋白質的篩選［J］.河南農業(yè)大學學報，2009，43(3):236 －240.

［7］ 馮連軍，朱列書，楊 亞，等.打頂對煙草上部葉質體色素和鉀素含量動態(tài)變化的影響［J］.東北農業(yè)大學學報，2013，44(1):110 －113.

［8］ 葉協(xié)鋒，劉國順，郭戰(zhàn)偉，等.不同鉀肥施用量對烤煙生長過程中幾種酶活性的影響［J］.華北農學報，2004，(3):88 －91.

［9］ 岳紅賓.不同氮素水平對煙草碳氮代謝關鍵酶活性的影響［J］.中國煙草科學，2007，28(1):18－20.

［10］ Baldwin IT.The alkaloid responses of wild tobacco to real and simu－lated herbivore［J］.Oecologia，1988，77:378－381.

［11］ Doolittle DJ，Winegar R，Lee CK，et al.The genotoxic potential ofnicotine and its major metabolites ［J］.Mut Res，1995，344:95－102.

［12］ 康佳惠.鉀營養(yǎng)對烤煙打頂期養(yǎng)分積累及煙堿合成的影響及煙堿合成酶的酶學性質研究［D］.武漢:華中農業(yè)大學，2011.

［13］ 曹 健，屠乃美，易 迪.施氮量和留葉數(shù)對烤煙根系活力與氮磷鉀含量的影響［J］.作物研究，2012，26(4):355－358.

［14］ 舒海燕，楊 鐵，曹剛強，等.煙葉鉀含量與煙株農藝性狀和煙堿含量的相關分析［J］.中國農學通報，2007，23(2):275 －278.