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添加外源碳调控植烟土壤氮素供应降低上部烟叶烟碱含量的研究

李青山 刘明宏 杜传印 韩小斌 漆夏燕 万军 杨坚 管恩森 王德权 王慎强

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添加外源碳调控植烟土壤氮素供应降低上部烟叶烟碱含量的研究

    作者简介: 李青山 E-mail:lqs@issas.ac.cn;
    通讯作者: 王慎强, E-mail:sqwang@issas.ac.cn
  • 基金项目: 中国烟草总公司贵州省公司项目(201506);山东潍坊烟草有限公司科技项目(2019-44)。

Regulating the nitrogen supply of tobacco planting soil through adding exogenous organic carbon to reduce the nicotine content in upper tobacco leaves

    Corresponding author: WANG Shen-qiang, E-mail:sqwang@issas.ac.cn
  • 摘要:   【目的】  我国烟草上部烟叶因烟碱含量较高而影响了烟叶品质。烟碱在烤烟根部的合成与土壤氮素的供应水平密切相关。本研究进行了利用外源碳降低烤烟上部叶全氮和烟碱含量。  【方法】  利用盆栽试验,烤烟品种为NC55,供试外源碳为葡萄糖 (G) 和木屑 (S)。设置9个处理为:在烤烟移栽后90天和120天,分别向植烟土壤添加葡萄糖C 2000 mg/kg(G2)、5000 mg/kg(G5);在移栽后第90天和120天依次添加葡萄糖C 2000 mg/kg和10000 mg/kg(G2+G10),和依次添加葡萄糖C 5000 mg/kg和10000 mg/kg (G5+G10);移栽后第90天分别添加木屑C 2000 mg/kg (S2) 和5000 mg/kg (S5);移栽后第90 天和120天依次添加木屑C 2000 mg/kg和葡萄糖C 10000 mg/kg(S2+G10),和依次添加木屑C 5000 mg/kg和葡萄糖C 10000 mg/kg处理 (S5+G10);对照 (CK),仅常规施肥,在移栽后不进行碳添加处理。比较不同处理间土壤氮素水平、全氮和烟碱含量。  【结果】  烤烟生长后期添加外源碳可明显降低植烟土壤氮素供应,降低幅度随外源碳添加量的增加而增大,添加二次比添加一次效果更明显,葡萄糖和木屑配合添加较单纯添加葡萄糖更有效。添加二次可降低上部叶的烟碱和全氮分别达0.62~1.40个百分点和0.71~1.22个百分点,比添加一次效果更为明显。  【结论】  烤烟生长后期在土壤中分别添加一定量的葡萄糖和木屑,能有效调节土壤碳氮比,抑制烤烟吸收过量的氮素,进而实现降低烤烟上部叶烟碱和全氮含量,提高烟草品质。
  • 图 1  试验示意图

    Figure 1.  Test schematic

    图 2  添加外源碳对植烟土壤氮素水平的影响

    Figure 2.  Effects of adding exogenous organic carbon on nitrogen contents in tobacco-growing soil

    图 3  添加外源碳对烤烟上部鲜烟叶烟碱含量的影响

    Figure 3.  Effects of adding exogenous carbon on nicotine contents in upper leaves

    图 4  添加外源碳对烤烟上部鲜烟叶全氮含量的影响

    Figure 4.  Effects of adding exogenous carbon on total nitrogen contents in upper leaves

    图 5  在烟株移栽后第90天向土壤中添加外源碳对烤烟上部鲜烟叶SPAD值的影响

    Figure 5.  Effects of adding exogenous carbon on SPAD values in upper leaves

    图 6  烤烟上部叶SPAD值与全氮含量的关系

    Figure 6.  Correlation between SPAD value and total nitrogen content in upper leaves of flue-cured tobacco

    表 1  试验各处理碳源种类、添加时间和添加量

    Table 1.  Details of carbon source,adding time and adding amount in each treatment of the pot experiment

    处理代码
    Treatment code
    木屑添加量 Sawdust addition (C mg/kg)葡萄糖添加量 Glucose addition (C mg/kg)
    移栽后第90 天
    90 days after transplanting
    移栽后第120 天
    120 days after transplanting
    移栽后第90天
    90 days after transplanting
    移栽后第120天
    120days after transplanting
    G2002000 0
    G2+G10002000 10000
    G5005000 0
    G5+G10005000 10000
    S22000 000
    S2+G102000 0010000
    S55000 000
    S5+G105000 0010000
    CK0000
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-06

添加外源碳调控植烟土壤氮素供应降低上部烟叶烟碱含量的研究

    作者简介:李青山 E-mail:lqs@issas.ac.cn
    通讯作者: 王慎强, sqwang@issas.ac.cn
  • 1. 中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京 210008
  • 2. 中国科学院大学,北京 100049
  • 3. 贵州省烟草公司遵义市公司,贵州遵义 563000
  • 4. 山东潍坊烟草有限公司,山东潍坊 261205
  • 5. 贵州省烟草公司遵义市公司务川县分公司,贵州务川 564300
  • 基金项目: 中国烟草总公司贵州省公司项目(201506);山东潍坊烟草有限公司科技项目(2019-44)。
  • 摘要:   【目的】  我国烟草上部烟叶因烟碱含量较高而影响了烟叶品质。烟碱在烤烟根部的合成与土壤氮素的供应水平密切相关。本研究进行了利用外源碳降低烤烟上部叶全氮和烟碱含量。  【方法】  利用盆栽试验,烤烟品种为NC55,供试外源碳为葡萄糖 (G) 和木屑 (S)。设置9个处理为:在烤烟移栽后90天和120天,分别向植烟土壤添加葡萄糖C 2000 mg/kg(G2)、5000 mg/kg(G5);在移栽后第90天和120天依次添加葡萄糖C 2000 mg/kg和10000 mg/kg(G2+G10),和依次添加葡萄糖C 5000 mg/kg和10000 mg/kg (G5+G10);移栽后第90天分别添加木屑C 2000 mg/kg (S2) 和5000 mg/kg (S5);移栽后第90 天和120天依次添加木屑C 2000 mg/kg和葡萄糖C 10000 mg/kg(S2+G10),和依次添加木屑C 5000 mg/kg和葡萄糖C 10000 mg/kg处理 (S5+G10);对照 (CK),仅常规施肥,在移栽后不进行碳添加处理。比较不同处理间土壤氮素水平、全氮和烟碱含量。  【结果】  烤烟生长后期添加外源碳可明显降低植烟土壤氮素供应,降低幅度随外源碳添加量的增加而增大,添加二次比添加一次效果更明显,葡萄糖和木屑配合添加较单纯添加葡萄糖更有效。添加二次可降低上部叶的烟碱和全氮分别达0.62~1.40个百分点和0.71~1.22个百分点,比添加一次效果更为明显。  【结论】  烤烟生长后期在土壤中分别添加一定量的葡萄糖和木屑,能有效调节土壤碳氮比,抑制烤烟吸收过量的氮素,进而实现降低烤烟上部叶烟碱和全氮含量,提高烟草品质。

    English Abstract

    • 烟草是我国的重要经济作物,与津巴布韦和美国相比较,我国烟叶的内在和外在品质仍存在差距,表现在整体香气量不足,上部烟叶烟碱含量较高和叶片过厚等[1]。烟碱是评价烤烟烟叶质量的关键指标之一[2-3]。如何降低烤烟上部叶烟碱含量一直是我国烟草行业最为关注的一个难题。降低烤烟上部叶烟碱含量的途径包括品种、施肥、种植密度、打顶留叶、环割、成熟采收、烘烤工艺等方面[4]

      有研究表明,烟碱在烤烟根部的合成与植烟土壤氮素的供应水平密切相关[5]。烤烟烟叶中烟碱的积累主要发生在烤烟生长后期,特别是在打顶后的时期;烤烟在打顶后吸收较少氮素有利于保持叶片中低烟碱含量[6]。国外优质烤烟生产中的氮素管理是确保在烟株快速生长期间有足够的氮素供应,而在烟株开花打顶后土壤中的氮素储备快速耗尽[7-8]。李春俭等[1]研究表明,我国部分植烟区的烤烟在打顶后仍大量吸收氮素,是导致我国上部烟叶整体质量得不到提升的重要原因。通过调控烤烟生长后期土壤氮素供应被认为是是获得烤烟优质烤烟烟叶的关键所在[9-10]。Shang等[11]研究发现,施用生物肥料能够提高烤烟生长前期土壤氮素供应和氮素吸收,降低烤烟生长后期的土壤氮素供应,从而减少烟叶烟碱含量。相反,若烤烟生长后期 (打顶后) 土壤氮素供应提高,将增加烤烟烟叶的氮含量和烟碱浓度[12]

      微生物同化作用是指土壤中的铵态氮和硝态氮被微生物同化,成为生物体有机组成部分,称为无机氮的微生物固持,在调节土壤中有效氮含量方面起着重要的作用[13-14]。研究表明,微生物同化作用受土壤中有效碳含量的调控,增加土壤中有效碳含量可促进微生物对无机氮的同化作用[15-17],如向土壤中添加葡萄糖可显著降低土壤无机氮含量[18]。添加不同来源和不同质量的有机质也会对土壤中氮素转化产生不同影响[19-21],添加低C/N有机质 (C/N < 20) 表现为氮素的净矿化[22];而添加高C/N比有机质则表现为微生物对氮素的净固持[23]。如巨晓棠等[24]研究发现,添加苜蓿秸秆或鸡粪 (低C/N比) 显著提高土壤中的无机氮量,而添加小麦秸秆 (高C/N比) 则显著降低土壤中的无机氮含量。

      我们前期的研究已发现向植烟土壤添加葡萄糖或木屑可显著降低土壤中矿质氮含量[25],但添加外源碳降低烤烟烟叶烟碱含量的效果究竟如何还未有相关研究。因此,本文以植烟土壤和烤烟上部叶为研究对象,采用盆栽方法探究在烤烟生长后期添加葡萄糖或木屑外源碳降低烤烟烟叶烟碱含量的可行性。旨在为下一步开展大田试验奠定基础,并为降低我国烤烟上部叶烟碱含量提供科学指导。

      • 供试烤烟品种为NC55,由中国农业科学院烟草研究所提供。

        试验于2018年在山东省优质烤烟产区的诸城市洛庄烟草试验站的玻璃温室进行 (N36°1′17.22″、E119°6′45.46″),试验区地处鲁东丘陵区,属温带季风气候,年均日照时数2578 h,平均气温12.3℃,降雨量773 mm,无霜期232 天。供试土壤为棕黄壤,其化学性状:全氮 1.63 g/kg、全碳 19.20 g/kg、有机质11.1 g/kg、C/N比 11.78、pH值 7.3、NH+ 4-N 1.36 mg/kg、NO- 3-N 7.52 mg/kg。供试肥料包括发酵饼肥 (N∶P2O5∶K2O = 3∶1∶2)、撒可富复合肥 (N∶P2O5∶K2O = 18∶46∶0)、农用硝酸钾 (N∶P2O5∶K2O = 13.5∶0∶44.5) 和农用硫酸钾 (K2O 50%)。外源碳包括葡萄糖和木屑 (C/N为439),其中木屑磨碎过2 mm筛留存备用。

      • 试验采用盆栽方法。所用试验盆为棕色花盆,其规格为上口直径44 cm、高度36 cm。将供试土壤过1 cm筛后称重,每盆装土25 kg、施氮量为5.45 g,按照每公顷总施氮量 (N 90 kg/hm2) 与烤烟棵数的比值,烤烟颗数按照行距1.2 m,株距0.5 m计算。磷肥和钾肥按照N∶P2O5 ∶K2O = 1∶1 ∶3的比例施入。每盆植烟1株,于5月18号移栽,每个处理重复4次。根据外源碳类型、添加量和添加时间不同,试验共设计9个处理 (见表1)。

        表 1  试验各处理碳源种类、添加时间和添加量

        Table 1.  Details of carbon source,adding time and adding amount in each treatment of the pot experiment

        处理代码
        Treatment code
        木屑添加量 Sawdust addition (C mg/kg)葡萄糖添加量 Glucose addition (C mg/kg)
        移栽后第90 天
        90 days after transplanting
        移栽后第120 天
        120 days after transplanting
        移栽后第90天
        90 days after transplanting
        移栽后第120天
        120days after transplanting
        G2002000 0
        G2+G10002000 10000
        G5005000 0
        G5+G10005000 10000
        S22000 000
        S2+G102000 0010000
        S55000 000
        S5+G105000 0010000
        CK0000

        在移栽后第90天,将木屑与环状体内土壤混合均匀 (木屑按照环施的方式添加),尽量做到不伤根 (环状体内环距烟株茎的距离为12.0 cm,环状体外环与内环间的距离为10 cm,环状体深度为20 cm)(图1)。葡萄糖配成溶液均匀施在上述环状体内的土壤中。碳源按照试验设计添加完毕后,向添加木屑处理和对照处理的环状体添加与配制等碳量葡萄糖溶液所需的等体积水,之后所有处理每隔2~3 天进行定量补水500 mL(按天气状况适当调整),保持土壤处于湿润状态。其他试验管理同当地常规烟草田间管理措施。

        图  1  试验示意图

        Figure 1.  Test schematic

        在移栽后第93、97、104、118、123、130、138和150天,利用土钻取位于环状体内0—20 cm的土壤样品,挑除肉眼可见的杂物,过2 mm筛后保存在4℃冰箱中,用于测定土壤中NO- 3-N和NH+ 4-N浓度。在移栽后第138天测度烤烟上部6片叶的SPAD值。烤烟上部6片叶在移栽后第150 d采摘,放在烘箱杀青烘干,磨碎后过60目筛后保存,用于测定烟叶的全氮和烟碱含量。

      • 土壤KCl溶液提取后的滤液用SEAL AA3连续流动分析仪测定中NO- 3-N和NH+ 4-N浓度,矿质氮浓度为NO- 3-N和NH+ 4-N浓度之和。SPAD值采用日本生产的SPAD 502 叶绿素仪进行测量,每片叶选择12 个点 (主脉左右各6个点) 进行测量,取平均值作为该片烟叶的SPAD 值,取上部6片叶SPAD值的平均值为该株烤烟上部叶的SPAD值。烟碱的测定依据YC/T 160-2002烟草及烟草制品总植物碱的测定用连续流动法进行测定[26]。全氮的测定采用总有机碳分析仪 (PRIMACS SNC90-IC-E,Skalar) 进行测定。

      • 采用Microsoft Excel 2010对数据进行初步处理。利用SPSS 22.0软件中单因素方差分析和LSD(P < 0.05) 对不同处理的SPAD值,全氮和烟碱含量平均值进行差异显著性检验。使用Origin 2018软件进行绘图。

      • 图2表明,在烟株移栽后第90天和第120天向植烟土壤添加外源碳可以降低土壤氮素供应。添加一次碳源处理中,降低矿质氮含量效果为G2处理优于S2处理,G5处理优于S5处理;G5处理与G2处理相比,在移栽后90~120天内降低土壤矿质氮含量的效果更明显 (图2A);S5处理与S2处理相比,在移栽后90~150天内降低土壤矿质氮含量的效果更明显 (图2B)。在移栽后120~150天内,二次添加碳源处理中,S2+G10和S5+G10处理较G2+G10和G5+G10处理降低土壤矿质氮含量的效果上更明显;在移栽后120~150 d内,S2+G10和S5+G10处理矿质氮含量分别为0~21.39和0~20.09 mg/kg,G2+G10和G5+G10处理矿质氮含量分别为0~30.0和0~48.07 mg/kg。与添加一次碳源处理相比,G2+G10和G5+G10处理较G2和G5处理在移栽后120~130天内降低土壤矿质氮含量的效果上更明显;S2+G10和S5+G10处理较S2和S5处理在移栽后120~138天内降低土壤矿质氮含量的效果上更明显。

        图  2  添加外源碳对植烟土壤氮素水平的影响

        Figure 2.  Effects of adding exogenous organic carbon on nitrogen contents in tobacco-growing soil

      • 图3可以看出,在烟株移栽后第90天和第120天向植烟土壤适时适量地添加外源碳可以降低上部烟叶烟碱含量。与CK处理烟碱含量相比,以S5+G10处理烟碱含量的降低幅度最大,其次为S2+G10、G5+G10和G2+G10处理。添加二次碳源处理较添加一次碳源处理更能显著降低上部叶的烟碱含量 (P < 0.05)。G2+G10和G5+G10处理烟碱含量较CK分别降低了0.62个百分点,差异达到显著水平 (P < 0.05);G5处理烟碱含量较CK降低了0.36个百分点,差异也达显著水平 (P < 0.05);而G2处理烟碱含量较CK增加了0.13个百分点。S2+G10和S5+G10处理烟碱含量较CK处理分别降低了0.68个百分点和1.40个百分点,差异达到显著水平 (P < 0.05);而S2和S5处理烟碱含量较CK分别增加了0.24个百分点和0.20个百分点,差异未达到显著水平。添加等量碳处理中,在降低烟碱含量效果上G5处理优于S5处理,S5+G10处理优于G5+G10处理,而G2+G10处理与S2+G10处理相差不大。

        图  3  添加外源碳对烤烟上部鲜烟叶烟碱含量的影响

        Figure 3.  Effects of adding exogenous carbon on nicotine contents in upper leaves

      • 图4可以看出,在烟株移栽后第90天和第120天向植烟土壤适时适量地添加外源碳可以降低上部烟叶全氮含量。与CK处理相比,全氮含量以S5+G10处理的降低幅度最大,其次为S2+G10、G5+G10和G2+G10处理。添加二次碳源处理较添加一次碳源处理更能显著降低上部叶的全氮含量 (P < 0.05)。G2+G10和G5+G10处理全氮含量较CK分别降低了0.71个百分点和1.16百分点,差异达到显著水平 (P < 0.05);而G2和G5处理全氮含量较CK分别降低了0.43个百分点和0.40个百分点,差异也达显著水平 (P < 0.05)。S2+G10和S5+G10处理全氮值较CK处理分别降低了0.82个百分点和1.22个百分点,差异达到显著水平 (P < 0.05);而S2和S5处理全氮较CK分别降低了0.07个百分点和0.26个百分点,差异未达到显著水平。添加等量碳处理中,在降低全氮含量效果上G5处理优于S5处理,S5+G10处理优于G5+G10处理,而G2+G10处理与S2+G10处理相差不大。

        图  4  添加外源碳对烤烟上部鲜烟叶全氮含量的影响

        Figure 4.  Effects of adding exogenous carbon on total nitrogen contents in upper leaves

      • 图5可以看出,在烟株移栽后第90天和第120天向植烟土壤适时适量地添加外源碳可以降低上部烟叶SPAD值。与CK处理相比,SPAD值的降低幅度以S5+G10处理最大,其次为S2+G10、 G5+G10和G2+G10处理。添加二次碳源处理较添加一次碳源处理更能显著降低上部叶的SPAD值 (P < 0.05)。G2+G10和G5+G10处理SPAD值较CK分别降低了4.97和5.92,差异达到显著水平 (P < 0.05);而G2和G5处理SPAD值较CK处理分别降低了2.2和2.4,差异未达显著水平。S2+G10和S5+G10处理SPAD值较CK处理分别降低了6.02和7.47,差异达显著水平 (P < 0.05);而S2和S5处理SPAD值较CK处理分别降低了2.3和1.6,差异未达显著水平。在降低上部烟叶SPAD值效果上,添加等量碳处理中S2+G10处理优于G2+G10处理,S5+G10处理优于G5+G10处理,而G5处理优于S5处理。

        图  5  在烟株移栽后第90天向土壤中添加外源碳对烤烟上部鲜烟叶SPAD值的影响

        Figure 5.  Effects of adding exogenous carbon on SPAD values in upper leaves

        图6可以看出,烤烟上部叶SPAD值与其全氮含量呈显著正相关关系 (R2 = 0.63,P < 0.001)。

        图  6  烤烟上部叶SPAD值与全氮含量的关系

        Figure 6.  Correlation between SPAD value and total nitrogen content in upper leaves of flue-cured tobacco

      • 土壤中有效碳含量影响着氮素在土壤中的转化。增加土壤中有效碳含量可增加微生物生长量,并增强微生物对无机氮的需求,从而导致无机氮的净固持效应[27]。张乐等[28]研究表明,外加葡萄糖明显提高了土壤微生物活性和增强了微生物同化作用,导致土壤中无机氮含量显著降低。Ma等[18]研究也发现,当葡萄糖添加量 ≥ C 1000 mg/kg时,土壤中无机氮含量显著降低。本研究也发现,向植烟土壤中添加葡萄糖明显降低了土壤矿质氮含量,且矿质氮含量降低幅度随着葡萄糖添加量增加而增大 (图2A)。Bleier等[29]也研究发现微生物同化作用随着葡萄糖添加量增大而增强,即随葡萄糖添加量增加,矿质氮含量的降低幅度增大。Burke等[30]研究发现向土壤中添加木屑会降低土壤中氮素的有效性。在本研究中,我们得出了相同结果,添加木屑可以降低土壤中矿质氮含量,且矿质氮含量的降低幅度随木屑的添加量增加而增大 (图2B)。另外,Reichel等[31]通过室内培养的方法,研究了小麦秸秆、云杉木屑和木质素作为高有机碳土壤改良剂提高农业固氮能力的潜力,结果也表明添加小麦和木屑能够刺激微生物同化作用,进而固持土壤中过量的氮素。值得注意得是,S2处理在移栽后120~138 天内的矿质氮含量高于CK处理的矿质氮含量,这可能是因为S2处理添加的木屑在此阶段所含碳量已不足以较长时间维持微生物对氮素的固持,此解释可从S2与S5处理在120~138天的差异得到认证。

        在本研究中,我们发现在间隔30天后再次向土壤添加C 10.0 g/kg 葡萄糖时,土壤矿质氮含量将显著降低。G2+G10和G5+G10处理在移栽后120~130天的土壤矿质氮含量显著低于G2、G5和CK处理,此时G2+G10和G5+G10处理矿质氮含量为0(图2A);S2+G10和S5+G10处理在移栽后120~138天的矿质氮含量也显著低于S2、S5和CK处理的矿质氮含量,此时S2+G10和S5+G10处理矿质氮含量也为0(图2B);这些结果表明有效碳含量决定了降低氮素有效性的潜力[32]。在移栽120天后,S2处理较CK处理增加了土壤中矿质氮含量,S5处理矿质氮含量与CK处理矿质氮含量间的差异也趋于变小;而S2+G10和S5+G10处理在移栽后120~138天的矿质氮含量显著低CK处理的矿质氮含量 (图2B),这表明如果需要将土壤矿质氮含量长时间保持在较低水平,应持续向土壤中补充碳源。有研究表明糖和木屑混施较单施糖或单施木屑在降低土壤氮素有效性上更有效,具体表现在降低氮素有效性的强度和持续时间上[29-30]。可以看出,S2+G10和S5+G10处理较G2+G10和G5+G10处理在烤烟移栽后120~150 天内降低矿质氮含量上更有效 (图2)。然而,本研究中葡萄糖和木屑的添加方式与其他研究不一样,我们并未将葡萄糖和木屑在同一时间混合添加来探究其降低土壤氮素有效性的效果。因此,这有待我们开展进一步探索。

        值得注意的是,有研究表明向土壤增加有效碳含量,将会增加CO2和N2O排放[33]。添加外源碳调控植烟土壤氮素水平的环境成本和经济效益,这将是我们下一步的研究内容。另外,盆栽试验条件下少量的木屑与土壤混匀较为简单,但在大田条件下,尤其是烤烟生长后期,木屑与土壤如何混匀将是一个难题。有研究表明,作物秸秆可以经过化学或物理预处理后水解制成可溶性碳溶液[34],这可能会是解决所面临难题的有效办法,但仍有待进一步探索。

      • 控制烟株生育后期土壤供氮量,对提高烟叶尤其上部烟叶质量至关重要[9]。Xi等[12]研究表明,在烤烟生长后期 (打顶后) 提高植烟土壤氮素供应,将增加烤烟植株的氮含量和烟碱浓度。另有研究也表明,烤烟生长后期土壤氮素供应过多会导致上部烟叶烟碱含量增加[35]。在本研究中,G2+G10和G5+G10处理烟碱含量较CK处理均降低了0.62个百分点 (P < 0.05),G5处理烟碱含量较CK处理降低了0.36个百分点 (P < 0.05),仅G2处理烟碱含量较CK处理增加了0.13个百分点 (图3);结合G2+G10处理与G2处理和G5+G10处理与G5处理在烤烟生长后期供氮水平上的差异 (图2A),可以认为降低烤烟生长后期土壤氮素供应能够显著降低上部叶烟叶的烟碱含量。S2+G10和S5+G10处理烟碱含量较CK处理分别降低了0.68个百分点和1.40个百分点 (P < 0.05),而S2和S5两个处理烟碱含量较CK处理分别增加了0.24个百分点和0.20个百分点;同样结合S2+G10处理与S2处理和S5+G10处理与S5处理在烤烟生长后期供氮水平上的差异 (图2B),同样可认为降低烤烟生长后期土壤氮素供应能够显著降低上部烟叶的烟碱含量。以上结果可从前人的研究结果得到解释,烟碱是在烤烟根部合成的,且通过木质部运输到地上部,并在烟叶中累积[36];然而烟碱的积累主要发生烤烟生长后期,特别是在打顶以后的时期[6],且烟碱在烤烟根部合成与植烟土壤氮素供应水平密切相关[5]。因此,降低烤烟生长后期土壤氮素供应能够降低烟碱含量[11]

      • 不同生育时期各部位烟叶全氮含量越高,则表明烤烟氮素营养越充足[37]。Yoshida和Takahashi研究也表明,在烤烟所有生长阶段,土壤中氮素水平越高,烟叶中氮含量越高[38]。有研究认为烤烟烟叶全氮含量与其SPAD值呈显著正相关,可利用SPAD值诊断烟叶中氮素营养状况[39]。本研究也发现了SPAD值与全氮含量之间的显著正相关 (图6),这进一步揭示了利用SPAD值判断烤烟氮素营养的可行性。但我们更希望能够通过下一步研究来确定在烤烟生长后期能够反映烟叶烟碱适宜含量的烟叶SPAD阈值,从而指导生产上及时采取相应的措施。

        需要指出的是,本研究通过盆栽试验初步证实了在烤烟生长后期添加外源碳可以降低植烟土壤氮素水平和烤烟上部叶烟碱和全氮含量。但这一措施在大田实际应用中效果究竟如何,还有待进一步验证。

      • 在烤烟生长后期向植烟土壤添加外源碳可以降低土壤氮素供应和烤烟上部叶全氮和烟碱含量。总体上,土壤中外源碳添加量越大,其矿质氮含量降幅也越大,且外源碳添加二次较添加一次能在更长时间内保持较低的土壤矿质氮含量,降低烤烟上部叶烟碱和全氮含量的效果也更显著。

        致谢:本研究开展过程中,中国农业科学院烟草所徐秀红研究员提供了供试烟苗,并和南京师范大学程谊副教授共同给予了有意义的指导,作者在此表示衷心感谢!

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