徐祥玉，樊俊，王瑞，陳紅華，卜貴軍

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所，武漢 430064；2.湖北省煙草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000；3.湖北民族大學(xué)林學(xué)園藝學(xué)院，湖北 恩施 445000）

雪茄是一種特殊的煙制品，其傳統(tǒng)概念是全部用煙葉卷成的吸用煙卷。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升和人民生活水平的提高，國(guó)內(nèi)對(duì)雪茄煙的需求在不斷增加。中國(guó)雪茄煙葉種植較晚，整體質(zhì)量偏低，如過薄、欠油潤(rùn)、韌性差、吃味平淡、利用率差、燃燒性差等問題突出［1］，目前全球雪茄煙葉的研究和專利申請(qǐng)等基本都是國(guó)外主導(dǎo)［2，3］，國(guó)產(chǎn)雪茄煙所用原料大部分依賴進(jìn)口［3］。煙葉干物質(zhì)累積是生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)的直接體現(xiàn)，直接影響煙葉產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和內(nèi)含物轉(zhuǎn)化，并通過化學(xué)成分影響燃燒性、香氣等煙葉品質(zhì)［4-6］，良好的干物質(zhì)累積和養(yǎng)分吸收調(diào)控是高品質(zhì)煙葉生產(chǎn)的前提。目前在雪茄煙干物質(zhì)及養(yǎng)分累積方面的研究報(bào)道并不多［5，7，8］，研究認(rèn)為雪茄煙葉存在干物質(zhì)和養(yǎng)分累積快速增加時(shí)期，但由于上述研究中取樣密度較低，并沒有清晰地顯示出干物質(zhì)快速增長(zhǎng)期的具體時(shí)間和階段累積量，導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)中調(diào)控措施的制定存在不確定，因此高頻取樣研究雪茄煙生長(zhǎng)過程中干物質(zhì)累積和養(yǎng)分累積規(guī)律，對(duì)合理施肥具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

湖北省是國(guó)內(nèi)最早種植雪茄煙葉的地區(qū)之一，目前種植面積居國(guó)內(nèi)前列，前期工作從適宜播種和移栽期、土地類型轉(zhuǎn)換后施肥量、施肥比例、有機(jī)無機(jī)配比等方面開展了研究［1］，但目前仍然面臨產(chǎn)量低、品質(zhì)較差等問題，這些問題的根源仍然是對(duì)雪茄煙葉生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)累積規(guī)律不清楚。本試驗(yàn)擬通過高頻度取樣分析研究雪茄煙葉干物質(zhì)累積和養(yǎng)分吸收規(guī)律，為通過養(yǎng)分管理措施穩(wěn)步提升雪茄煙葉質(zhì)量、持續(xù)改善化學(xué)成分協(xié)調(diào)性等關(guān)鍵技術(shù)的制定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域狀況

試驗(yàn)布置在湖北省恩施州來鳳縣綠水鎮(zhèn)巖縫窩村，地處來鳳縣西南部，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)型山地氣候，四季分明，雨熱同季，光照充足。年降雨量在1 400～1 500 mm，年平均氣溫14～16℃，年最高氣溫38～39℃，最低氣溫8～10℃，無霜期250～269 d。試驗(yàn)區(qū)域常年種植雪茄煙，是湖北省雪茄煙主產(chǎn)區(qū)。土壤pH為6.16，有機(jī)質(zhì)為25.03 g/kg，堿解氮為151.3 mg/kg，速 效 磷 為42.67 mg/kg，速 效 鉀 為226.0 mg/kg，交換性鈣為950.61 mg/kg，交換性鎂為110.92 mg/kg，有 效 鋅 為3.78 mg/kg，有 效 硼 為0.313 mg/kg，水溶性氯為10.61 mg/kg，陽(yáng)離子交換量為10.71 cmol/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在目前常規(guī)施肥處理下取樣測(cè)定，不設(shè)重復(fù)，氮磷鉀施用比例為1.00∶0.88∶1.93，施氮量為175.5 kg/hm2。氮肥肥源為硫酸銨（N 20%）、鉀肥肥源為硫酸鉀（K2O 50%）、磷肥肥源為過磷酸鈣（P2O512%），氮、鉀分1次基肥，2次追肥施入，每次各占1/3；磷肥和有機(jī)肥作為基肥全部施入，基肥施肥方法為條施，追肥為穴施。4月16日施基肥并起壟覆膜，4月29日移栽，2次追肥日期分別是5月22日和6月8日。雪茄煙品種為CX-80，種植密度為110 cm×40 cm，6月20日打頂，7月7開始采收晾制。

1.3 取樣和測(cè)定指標(biāo)

從移栽日開始及移栽后第7、14、21、28、35、41、44、48、52、56、61、67、72、78、90天采集常植物樣，每次采集有代表性的煙株3株，分根、莖、葉測(cè)量生物量，測(cè)定氮、磷、鉀元素。為了保證每次煙株的完整性，在煙葉成熟采收前每次取樣時(shí)整株挖取，在成熟采收開始后按照下面方式采樣：將后期需要挖取的煙株統(tǒng)一編號(hào)，在每次煙葉采收的前一天，將所有達(dá)到成熟采收的已編號(hào)煙株的煙葉全部采收，并按照編號(hào)分別收集烘干，這樣能保證已編號(hào)煙株所有煙葉被收集，在后面整株挖取樣品后將同一個(gè)編號(hào)的煙葉收集在一起進(jìn)行生物量稱取和養(yǎng)分測(cè)定，這樣就保證了每一株煙的生物量完整性。煙株樣品以H2SO4-H2O2聯(lián)合消解后，全氮用凱氏定氮法，全磷用釩鉬黃比色法，全鉀用火焰光度法測(cè)定［9］。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

所有數(shù)據(jù)用Excel整理，通過R語言分析，數(shù)據(jù)分析中涉及到Tidyverse、Ggpubr、Gglmannotate等包。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀變化

在6月份對(duì)農(nóng)藝性狀開展連續(xù)監(jiān)測(cè)（圖1），葉片和株高2個(gè)指標(biāo)在打頂時(shí)分別達(dá)到18片和125 cm左右；葉長(zhǎng)和葉寬指標(biāo)在整個(gè)6月份持續(xù)增加，6月底時(shí)分別達(dá)到50 cm和30 cm左右；莖粗則在打頂時(shí)達(dá)到最高，達(dá)到8 cm左右。

圖1 農(nóng)藝性狀動(dòng)態(tài)變化

2.2 干物質(zhì)累積與分配規(guī)律

干物質(zhì)累積與分配結(jié)果顯示（圖2），移栽后1個(gè)月整株干物質(zhì)累積量很小，1個(gè)月后開始緩慢增加，在6月中上旬快速增加，6月下旬開始至7月初干物質(zhì)累積量急劇增加，7月干物質(zhì)累積速度放緩到6月上中旬水平。整個(gè)大田生育期，葉部干物質(zhì)總重為104.3 g/株、莖稈為66.2 g/株、根部為35.2 g/株，總生物量為205.7 g/株，煙葉干物質(zhì)占比為50.7%、莖稈為32.2%、根部為17.1%。

圖2 煙株不同時(shí)期干物質(zhì)累積及不同部位比例

2.3 氮濃度變化及累積規(guī)律

對(duì)氮濃度和氮累積進(jìn)行了測(cè)定和計(jì)算（圖3），6月份以前煙株太小，沒有分部位測(cè)定，6月中旬開始分部位測(cè)定（下同）。從變化趨勢(shì)看，移栽后至6月初的1個(gè)月內(nèi)，整株氮濃度呈現(xiàn)緩慢提高趨勢(shì)，6月中旬開始不同部位均顯示氮濃度快速降低，7月中旬開始氮濃度則趨于平緩，其中葉部的氮濃度則有緩慢增加。整個(gè)生育期葉部氮濃度介于2.71%～5.6%（平均4.07±0.86%）、莖稈介于1.23%～3.59%（平均2.22%±0.68%）、根部介于1.02%～2.73%（平均1.78%±0.42%）；整株葉部氮素總累積量為3.70 g/株、莖稈為1.06 g/株、根部為0.51 g/株，總株為5.27 g/株，葉部氮素累積占總累積量為70.20%、莖稈為20.11%、根部為9.68%。

圖3 煙株不同時(shí)期氮濃度和氮累積

2.4 磷濃度變化及累積規(guī)律

磷濃度和磷累積顯示（圖4），移栽后至6月初的1個(gè)月內(nèi)，整株磷濃度先降后升，6月中旬開始不同部位均顯示磷濃度快速降低，7月初磷濃度則趨于平緩。在整個(gè)大田生長(zhǎng)期內(nèi)葉部磷素濃度介于0.20%～0.39%（平均0.28±0.06%）、莖稈介于0.15%～0.41%（平均0.25±0.07%）、根部介于0.16%～0.25%（平均0.20±0.03%）；葉部磷素總累積量為0.28 g/株、莖稈為0.14 g/株、根部為0.06 g/株，總株為0.48 g/株，煙葉部磷素累積占總累積量為58.3%、莖稈為29.2%、根部為12.5%。

圖4 煙株不同時(shí)期磷濃度和磷累積

2.5 鉀濃度變化及累積規(guī)律

鉀濃度及累積結(jié)果顯示（圖5），與氮濃度變化趨勢(shì)極其相似，煙株鉀濃度呈現(xiàn)緩慢提高趨勢(shì)，6月中旬開始不同部位均顯示鉀濃度快速降低，7月中旬開始鉀濃度則趨于平緩，與氮不同的是鉀濃度在后期并未提高。在整個(gè)大田生長(zhǎng)期內(nèi)葉部鉀濃度介于3.46%～6.37%（平均4.95%±1.04%）、莖稈介于2.49%～7.77%（平 均4.92%±1.82%）、根 部 介 于1.78%～3.65%（平均2.53%±0.53%）；整株葉部鉀總累積量為3.42 g/株、莖稈為1.92 g/株、根部為0.66 g/株，總株為6.00 g/株，葉部鉀累積占總累積量為57.00%、莖稈為32.00%、根部為11.00%。

圖5 煙株不同時(shí)期鉀濃度和鉀累積

3 討論

3.1 雪茄煙干物質(zhì)累積規(guī)律

干物質(zhì)累積是植物將礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化、累積為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)并構(gòu)建自身器官、完成生命周期的過程［10］。干物質(zhì)累積受到品種、環(huán)境、養(yǎng)分供應(yīng)、氣候條件等等因素的多重影響［11-15］，明確干物質(zhì)累積規(guī)律和分配是調(diào)控產(chǎn)量的前提和基礎(chǔ)。本研究表明，在大田生育期雪茄煙干物質(zhì)累積遵循“極慢-慢速-極快-快速”的規(guī)律，基本呈現(xiàn)“S”型，這與其他作物干物質(zhì)累積規(guī)律類似，遵循Logistic生長(zhǎng)曲線［12］。移栽后30～60 d是干物質(zhì)快速增加期，其中移栽后50～60 d是干物質(zhì)累積最快時(shí)期，這一階段干物質(zhì)累積量占總累積量的40%左右，這與前人研究基本類似［5，16，17］。本研究表明，葉部干物質(zhì)占總干物質(zhì)比例最大、莖稈次之、根系最低，這與烤煙結(jié)果一致［16，18］。這說明雪茄煙干物質(zhì)累積與烤煙以及其他作物規(guī)律類似，不同點(diǎn)在于雪茄煙快速生長(zhǎng)期短（10 d）、累積量大（占總重40%），相當(dāng)于11%的生育期累積了40%的干物質(zhì)，而烤煙干物質(zhì)增長(zhǎng)最快時(shí)期則為25%的生育期累積了71.4%的干物質(zhì)［18］，也有研究表明烤煙移栽后50～80 d最快、干物質(zhì)累積量占總累積量接近60%［19］。本研究同時(shí)顯示，地下干物質(zhì)累積量占總干物質(zhì)累積量的17.1%，明顯高于烤煙報(bào)道［20］；本研究中莖稈干物質(zhì)累積占比32.2%，而烤煙為19.9%［18］。上述表明，雪茄煙干物質(zhì)快速累積時(shí)期、快速累積速率和累積量、成熟期不同部位干物質(zhì)分配比例等參數(shù)均和烤煙不同。

3.2 雪茄煙氮累積和分配規(guī)律

氮素是煙葉最重要的大量營(yíng)養(yǎng)元素，氮素累積規(guī)律和分配對(duì)煙葉品質(zhì)高低有決定性作用。本研究表明，氮素濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)、不同部位中氮累積從大到小等與烤煙的研究結(jié)果類似［16-18］，氮濃度、總累積顯著高于烤煙［18，21］，如烤煙移栽后40～80 d氮素累積最快、占總氮素累積量的60%左右［19］，而本研究中雪茄煙在移栽后50～60 d的氮素累積占總累積量的33%，說明雪茄煙氮素需求高于烤煙、且氮素快速吸收累積時(shí)間有較大差異。本研究顯示氮素吸速率小于干物質(zhì)累積速率導(dǎo)致氮濃度降低，所有部位的氮濃度與干物質(zhì)累積均呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（圖6），這與烤煙類似［18］。在干物質(zhì)快速增加時(shí)期，葉部氮累積和總氮累積保持快速上升，而根和莖稈則在7月中旬開始基本保持不變，因此葉部氮累積量和整株氮累積量與生物量的相關(guān)關(guān)系R系數(shù)大于根部和莖稈（圖6），這說明累積量與干物質(zhì)顯著主要受葉部生物量和氮累積量的影響。

圖6 氮濃度、氮累積與干物質(zhì)的關(guān)系

3.3 雪茄煙磷累積和分配規(guī)律

與氮素累積和分配規(guī)律類似，磷素累積也受干物質(zhì)累積的強(qiáng)烈影響，與干物質(zhì)累積呈現(xiàn)顯著相關(guān)性（圖7），不同部位中磷累積從大到小依次為葉部、莖稈、根部，這與烤煙的研究結(jié)果類似［16-18］。磷素總累積量、不同部位累積量以及濃度等均高于烤煙［22］，這說明雪茄煙磷素需求高于烤煙。整個(gè)生育期磷素濃度變化趨勢(shì)與氮素類似，干物質(zhì)的快速累積也稀釋了植株體內(nèi)磷濃度（圖7），這種變化規(guī)律也與烤煙類似［16］，不論是整株還是不同部位，磷累積量與干物質(zhì)累積的相關(guān)系數(shù)基本相同（圖7）。

圖7 磷濃度、磷累積與干物質(zhì)的關(guān)系

3.4 雪茄煙鉀累積和分配規(guī)律

煙草是喜鉀作物，鉀素對(duì)煙草品質(zhì)有重要影響。本研究鉀素濃度與生物量的關(guān)系與氮素一致，即鉀素濃度隨生物量增加而降低、鉀素累積量與生物量顯著相關(guān)（圖8）。葉部鉀累積量最大、莖稈次之、根部最低，這與烤煙類似［16，18，21，23］。本研究表明，葉片鉀濃度最低為3.46%，最高為6.37%，平均4.95%，遠(yuǎn)高于烤煙煙葉鉀含量［24］，這說明雪茄煙對(duì)鉀的需求高于烤煙。與已有雪茄煙的報(bào)道相比，本研究中雪茄煙葉部鉀含量稍高［25，26］，這種差異可能是由于取樣和制樣方式引起，本研究中煙葉是直接烘干、養(yǎng)分濃度是整株煙全部煙葉混勻后的濃度，已有報(bào)道并未特別說明樣品采集方式。從煙葉鉀累積量看，本研究中葉部鉀累積量為3.42 g/株，明顯高于烤煙［20，27］。

圖8 鉀濃度、鉀累積與干物質(zhì)的關(guān)系

4 結(jié)論

雪茄煙CX-80干物質(zhì)和養(yǎng)分累積在移栽后1個(gè)月內(nèi)極其緩慢，移栽后第2個(gè)月是累積快速增長(zhǎng)時(shí)期，其中50～60 d吸收累積最快，該時(shí)期干物質(zhì)、氮、磷、鉀累積量超過總累積量的1/3。雪茄煙干物質(zhì)與氮、磷、鉀累積量分別為205.7、5.27、0.28、6.00 g/株。干物質(zhì)與養(yǎng)分累積從大到小依次為葉部、莖稈、根系。從養(yǎng)分管理方面考慮，雪茄煙第1次追肥的時(shí)間和用量尤為重要，應(yīng)該在移栽后20～25 d、且追肥數(shù)量應(yīng)該大于基肥和第2次追肥以滿足養(yǎng)分快速吸收的需求。