连作对填充型烤烟化学成分和生理特性的影响
烤烟的种植以专卖计划性为主,由于耕地的有限性,加之经济利益的驱动和生产栽培条件等因素的限制,烤烟连作的面积逐年增加,连作障碍逐年加剧。牡丹江地区是我国主要填充型烤烟的生产基地,为了保证该烟区烤烟生产的基本稳定和烤烟质量,本文以烤烟品种“龙江911”为材料,通过大田试验的方法,以黑龙江省烤烟正常轮作(小麦—大豆—烤烟)为对照,分别研究了不同连作年限(迎茬、连作1年、连作5年等)条件下,烤烟叶片解剖结构、叶片化学成分(总烟碱、还原糖、总糖、粗蛋白、氮、磷、钾、氯等含量,以及蛋白质/氮、还原糖/烟碱、氮/烟碱、两糖比等)、氮素代谢、光合和叶绿素荧光特性的变化,以明确连作对烤烟的影响机理,为建立以烟叶生产为重点的合理的耕作制度,保持产区烟叶质量的基本稳定提供基本数据和技术支撑。主要研究结果如下:
1.在烤烟生长发育过程中,重茬对烤烟影响最大,明显降低了烤烟叶片长度、宽度和植株高度,其次是迎茬。从植株不同叶位的叶片来看,连作对烤烟中部和上部叶片影响最大。不同连作方式对烤烟下部叶干重/鲜重比值的影响以高到低依次表现为正茬＞迎茬＞连茬＞重茬的趋势,在一定范围内叶片干重/鲜重比值的提高有利于提高烤烟品质,这说明长时间的烤烟连作降低了烤烟下部叶的质量。
2.不同连作处理对烤烟叶片淀粉含量的影响与烤烟叶片位置有关。烤烟下部叶淀粉含量在整个发育过程中表现为连作1年＞正茬＞迎茬(隔年种植)＞连作5年(下同);上部叶表现为连作1年和迎茬大于连作5年和正茬:连作对烤烟中部叶的淀粉含量影响主要反映在叶片生长前期,而对成熟期的烤烟叶片影响不大。在烤烟生长前期不同连作处理,中部叶和上部叶中游离氨基酸含量表现为连作5年＞连作1年＞正茬＞迎茬,这说明正茬的蛋白质合成能力强于其他三个茬口,有利于烤烟叶片的发育。从叶片丙二醛含量变化来看,连作处理明显提高了烤烟叶片的丙二醛含量,其中连作5年和连作1年明显大于迎茬和正茬。
连作3年和连作6年烤烟上部叶和中部叶叶片氮素和氯的积累大于正茬,而对下部叶影响较小;连作提高了烤烟叶片磷含量,而且随着烤烟叶片叶位的升高影响减弱;烤烟叶片钾含量不受连作影响;连作对烤烟叶片蛋白质与总氮比值、两糖比值无显著影响;连作3年和连作6年烤烟叶片的氮\烟碱比值和还原糖\烟碱比值大于正茬;
3.不同连作处理对烤烟的下部叶中的叶绿素a含量差异不大,而中部叶和上部叶中的叶绿素a以高到低依次表现为正茬＞连作1年＞迎茬＞连作5年,正茬的叶绿素a含量高可以说明正茬光合作用强,成熟晚,生正旺盛。正茬下部叶在成熟过程中叶绿素b含量下降速度轻:快,而重茬下降较慢。总叶绿素含量变化趋势与叶绿素a相似。
4.烤烟叶片硝酸还原酶活性(NRA)以高到低依次表现为正茬＞迎茬＞连作1年＞连作5年的规律,这与相应的叶绿素含量变化是一致的,说明连作明显降低了烤烟叶片的氮代谢。
5.分析不同连作处理下烤烟叶片PN-PAR响应曲线和CO2响应曲线。结果显示,连作5年明显降低了烤烟叶片光合作用的量子产额和羧化效率,且最大光合速率(A350)和光合电子传递速率(Jmax)亦最低,说明多年连作直接导致了烤烟光合能力的减弱。
6.不同连作处理中,正茬叶片的实际光化学效率(ΦPSⅡ)高于连作5年和连作1年。烤烟叶片的表观光合电子传递速率ETR变化规律与ΦPSⅡ相似。连作5年处理叶片F0明显低于其它处理,连作明显降低了烤烟叶片光能吸收和转换能力。烤烟叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)相对稳定,但在连作条件下明显下降,表现出正茬＞连作1年＞迎茬＞连作5年的规律,结合Jmax的变化说明,连作明显降低了叶片吸收光能转化为电子传递的能力,严重降低了烤烟叶片的产量。
7.在旺长期正茬和迎茬烤烟叶片的叶片厚度、栅栏组织和海绵组织的厚度显著大于连作1年和连作4年,且对下部叶和中部叶影响较大;进入成熟期上部叶和中部叶叶片厚度、栅栏组织和海绵组织的厚度等逐渐减小,而上部叶叶片变厚;连作4年的烤烟叶片栅栏细胞宽度大于正茬,证明连作使烤烟叶片的细胞排列更疏松;与正茬相比连作4年的烤烟叶片组织比也明显减小,不利于叶片进行光合作用,这与光和数据分析相一致。
以上结果说明,连作条件下,烤烟生长量降低和叶片内含物积累减少,一方面是由于连作降低了烤烟叶片叶绿素含量、光合速率和硝酸还原酶活性,从而降低了光合速率和干物质生产,同时减弱了烤烟利用土壤氮素的能力;另一方面,是由于连作明显降低了烤烟叶片光能吸收和转换能力,使得用于碳同化的同化力降低。
烤烟;化学成分;生理特性;大田试验
东北林业大学
硕士
植物营养学
孙广玉;刘德育
2010
中文
S572
91
2012-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）