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根系是作物主要的功能器官,是支持作物地上部生长发育的重要组成部分,具有吸收、贮藏、运输养分等作用。探索作物对土壤中营养成分的利用在很大程度上取决于其根系的形态结构和生长发育状况[1]。发达的根系不仅可以促进作物对土壤中养分和水分的吸收利用,而且可以通过与地上部进行物质信息传递,保证生长发育过程中的营养物质供应,进而影响作物产量和质量的形成[2]。烟草作为我国重要的经济作物,其根系发育状态对烟叶品质的影响起重要作用[3]。研究表明,根群生长及根系活力状况与其碳氮物质积累转化和烟草养分吸收关系密切[4]。随着烟草根系研究发展可知,施肥的种类和水平均会影响烟草根系的生长发育。
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氮素是作物生长发育所必需的营养元素,参与作物体内养分物质的吸收转化和产量、质量的形成等多种生化过程[5]。锌主要参与作物体内生长素、蛋白质的合成以及光合作用过程[6-7],是影响氮代谢的重要元素,施用锌肥可改善作物的营养状况[8]。大量研究表明,对作物生长发育而言,氮、锌具有协同作用,且施氮有利于作物对锌的吸收转运[9-10]。适宜的氮锌配比对作物根系生长发育和产量、质量提高具有一定的促进作用[11-12]。此外, Yang 等[13]发现,当土壤环境变化时,根系细胞结构及根系代谢功能会有不同程度的敏感反应。根毛作为根部特化的一种表皮细胞,可充分吸收土壤中的水分和养分[14]。当营养条件较差时,作物可以通过发生更多的根毛来获取土壤中的养分[15];在土壤中养分浓度过高时,根毛生长受到抑制,细胞结构遭到破坏,根系活力降低,影响作物的正常生长发育[16]。张均等[17]研究表明,氮锌配施通过提高作物根系活力,可以促进根系代谢能力及根系生长发育。另有研究发现,氮锌配施可以增加作物根长和根条数,显著提高作物根系氮代谢硝酸还原酶(NR)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性[18-20]。由此可见,氮锌配施可影响作物根系的形态发育和营养物质的代谢等过程。
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重庆作为我国烟叶的重要产区,其烟叶品质和地方性香韵特色突出。通过对重庆多个植烟区调查发现,普遍存在烟田长期连作、施肥不合理的现象[21],导致烟株生长发育受阻、烟叶品质下降的问题,甚至加剧了烟田土壤环境恶化。究其原因可能是与如何合理有效施肥对烟叶产量和品质的影响有关。目前有关优化施用氮肥在烟草栽培中的应用已有较多研究且多集中于烟草地上部生长方面,而通过在氮锌配施下烟草根系形态、碳氮代谢对烟草产量和质量影响的研究鲜见报道。因此,本研究利用重庆烟区烟叶地方性特点,以‘云烟 116’为供试品种,设置不同氮锌水平配施,探究氮锌配施对烟草根系形态特征、碳氮代谢及产量、质量的影响,以期为实现烟草高产、优质、低耗提供理论依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验地概况
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试验于 2021 年 3—10 月在重庆市彭水苗族土家族自治县润溪乡洋荷塘村进行,该区属亚热带湿润季风气候,年均气温 17.5℃,年均降水 1200 mm。土壤基本化学性质如表1 所示。
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1.2 试验材料
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供试烤烟品种为‘云烟 116’,由重庆市烟草科学研究所彭水试验站提供。
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1.3 试验设计
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大田试验选择肥力中等、地势平坦、无严重病害史的田块,采用氮、锌二因素随机区组设计,设 4 个处理(表2),3 次重复,共计 12 个小区。结合当地不同土壤肥力水平施肥,常规施肥氮 90 kg/hm2,氮、磷、钾比例为 1∶1∶3,其中锌肥来源为 ZnSO4·7H2O;减氮的同时保证各处理磷肥、钾肥用量不变,磷肥、钾肥分别用过磷酸钙、硫酸钾补充,肥料种类及养分含量见表3。2021 年 3 月 5 日播种,采用漂浮育苗,4 月 27 日开始移栽,田间栽培管理措施按当地优质烟叶生产的标准执行。同年 7 月 5 日至 8 月 26 日,烟叶达到成熟采烤水平,至采烤完成共采收 5 次。
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1.4 测定项目与方法
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1.4.1 根系取样方法
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本试验在烟株移栽后的 30 d(团棵期)、60 d (旺长期)和 90 d(打顶后 10 d)对各处理分别进行取样测定,每个处理选择有代表性的烟株 5 株,采用挖掘法获取整株,用清水小心冲洗根样,用滤纸吸干水分,将干净的根样用湿纱布包裹并装入冰盒带回实验室。取一部分混合根样用 105℃杀青 30 min,80℃烘干并粉碎保留,用于测定根系全氮含量;另一部分用于测定根毛形态、根系活力、根系可溶性糖含量以及根系氮代谢相关酶活性。
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1.4.2 根毛形态测定
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(1)光学显微镜观察:选取移栽后 90 d 时的一部分根样,放入卡氏固定液中固定后转移至 70% 乙醇溶液中保存,用解剖针将根毛剥离在载玻片上,滴入卡宝品红染液进行染色,盖上盖玻片后,用滤纸吸干多余染液,静置 2~3 min 等待染色。将制成的根毛样片置于光学显微镜下,观察其形态与结构并记录。
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(2)扫描电子显微镜观察:另选取移栽后 90 d 时的部分根样,用刀片切取长度约 1 cm 有根毛的次生根基部,投入 4% 戊二醛溶液中固定,每 20 min 用 0.1 mol/L 磷酸缓冲液清洗,共清洗 3 次。依次用浓度梯度为 30%、50%、70%、90%、100% 的丙醇溶液脱水,每次 15 min。用醋酸异戊酯溶液置换 2 次,每次 15 min,达到临界点后进行干燥。导电处理后再置于 FEI QUANTA 200 扫描电子显微镜下观察、拍摄并记录。
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1.4.3 根系活力、全氮含量、可溶性糖含量和根系氮代谢相关酶活性测定
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根系活力测定采用改良氯化三苯基四氮唑法[22]。根系全氮含量测定采用凯氏定氮法[23],可溶性总糖含量测定采用蒽酮比色法[24]。NR 活性测定参照赵世杰等[25]的方法,谷氨酰胺合成酶(GS)活性测定参照马新明等[26]的方法,GOGAT 活性测定参照林清华等[27]的方法。
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1.4.4 烤烟品质测定
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取各处理烤后的中桔三(C3F)烟叶 2 kg,烘干粉碎过 0.25 mm 网筛,用于化学成分的测定。烤后烟叶的总糖、还原糖、烟碱、总氮、氯含量采用 AA Ⅲ型连续流动分析仪测定,钾含量采用火焰光度法测定,测定方法见烟草行业标准 YC/T159—2002、 YC/T468—2013、YC/T160—2002、YC/T161—2002、 YC/T217—2007、YC/T162—2011,糖碱比、氮碱比、钾氯比为推算值。
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1.4.5 产量、产值的测定
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烟叶成熟后,各小区单独采收、编竿、烘烤、分级和计产,并分炕次按烤烟国家分级标准《烤烟》 (GB 2635—1992)定级,统计记录上等烟和中上等烟的比例以及各处理的产量,计算均价和产值。
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1.5 数据统计与分析
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采用 SPSS 22.0 进行数据分析,采用 Excel 2013 整理数据和制作图表。
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2 结果与分析
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2.1 氮锌配施对烟草根系形态特征的影响
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2.1.1 氮锌配施对烟草根毛超微结构的影响
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根毛是根部养分吸收的主要器官,氮锌配施可显著影响烟草根毛形态结构。由图1 可知,在烟草生育后期,各处理根毛形态呈现不同表现。单一施氮水平处理间,N1Zn1 处理(图1a)较 N2Zn1 处理(图1c) 根毛直径粗且形态变化多样,N2Zn1 处理根毛有明显的前端细胞结构破裂。增施锌肥后,N1Zn2 处理 (图1b)较 N2Zn2 处理(图1d)根毛分枝变形数量多且形态饱满,细胞前端完整,内含物丰富。以上说明,根毛细胞生长受土壤中养分条件制约,在氮锌配施条件下,根毛发生数量显著增加,更有利于保持根毛细胞结构完整,其中 N1Zn2 处理可显著提高根毛对养分的吸收利用并改善其发育状况。
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图1 生育后期烟草根毛形态扫描电镜图
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由图2 可知,在生育后期,各处理间烟草根毛横切面细胞形态变化差异明显,N1Zn1 处理(图2a) 根毛较短,突起及分枝现象发生较少。N1Zn2 处理 (图2b)根毛围绕根段大量发生,堆叠缠绕,形态变化多样,根毛长而密集,有利于对土壤养分的吸收利用。N2Zn1 处理(图2c)根表皮细胞排列疏松,根毛发生数量稀少,形态卷曲且短小。N2Zn2 处理 (图2d)根毛细长,围绕根段生长不均匀。相同供氮或者供锌水平下,烟草根毛形态影响显著不同,到生育末期,根毛会逐渐脱落直至衰亡。以上表明, N1Zn2 处理有利于缓解烟草根毛衰亡,保持根毛细胞结构的完整性,从而维持根系对于养分物质的需求。
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图2 烟草根毛形态光学显微图
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2.1.2 氮锌配施对烟草根条数的影响
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不同氮锌配施对烟草侧根条数、不定根条数的影响变化见表4。氮锌交互作用下,对烟草移栽后 30 和 60 d 的侧根条数有显著性(P<0.05)影响,对烟草移栽后 60 和 90 d 的不定根条数有极显著性(P<0.01)影响。在相同施氮量条件下,移栽后不同时期的侧根和不定根条数在施锌量为 15 kg/hm2 水平下最大。相同的施锌量条件下,施氮量增加对根系生长的影响不同:在移栽后 60 d时,N1Zn2 处理较 N1Zn1、N2Zn1 和 N2Zn2 处理侧根条数分别显著增加了 38.14%、66.09% 和 18.60%,不定根条数分别显著增加了 18.65%、 61.76% 和 2.39%,该时期各处理根条数总体表现为 N1Zn2>N2Zn2>N1Zn1>N2Zn1。综上所述,氮锌相互作用可以促进侧根和不定根发生,不定根的发生可增强根系对养分的吸收和积累,从而促进根系生长,有助于烤烟侧根条数和不定根条数的增加。
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注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05),NS 表示差异不显著,* 表示 P <0.05,** 表示 P <0.01。下同。
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2.2 氮锌配施对烟草根系生理特性的影响
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2.2.1 氮锌配施对烟草根系活力的影响
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不同处理的烟草根系活力变化见表5。在移栽后的不同测定时期,氮肥和锌肥以及氮锌交互作用均对烟草根系活力有着显著或极显著的影响。不同氮、锌组合之间比较,总体以 N1Zn2 处理烟草根系活力最高,4 个处理均呈现先升高后降低的变化趋势,且在氮肥作用的同时增施锌肥,根系活力显著增加。移栽后 30 d,N1Zn2 和 N2Zn2 处理根系活力较 N1Zn1 和 N2Zn1 处理差异达显著水平;移栽后 60 d,各处理根系活力均达到峰值且各处理间差异显著,其中 N1Zn2、N2Zn2 处理较 N1Zn1 处理分别增加了 15.36%、10.71%;移栽后 90 d,N1Zn2 处理根系活力较其他各处理增幅分别为 27.36%、 34.99% 和 19.32%。综合分析表明,单施氮肥或锌肥以及氮锌配施均能提高根系活力,在烟草不同生育时期,氮锌配施对根系活力的调节效果显著,更能促进根系生长。
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2.2.2 氮锌配施对烟草根系可溶性糖和全氮含量的影响
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氮锌配施对烟草根系可溶性糖含量的影响结果见表6,在移栽后不同测定时期,氮肥和锌肥对根系可溶性糖含量均产生极显著性(P<0.01)影响,而氮锌配施对可溶性糖含量的影响不尽相同。从整体来看,烟草可溶性糖含量随着生育时期的推进呈现先升高后降低的趋势,且均在移栽后 60 d 时达到峰值。在同一施氮水平下,烟草根系可溶性糖含量最高为 0.84%,总体表现为 N1Zn2>N1Zn1、N2Zn2>N2Zn1。在同一施锌水平下,烟草根系可溶性糖含量表现为 N1Zn1>N2Zn1、 N1Zn2>N2Zn2。这说明,施氮量显著影响烟草根系可溶性糖含量,而增施锌肥有利于提高减氮条件下的烟草根系可溶性糖含量。
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从根系全氮含量来看(表6),在移栽后不同测定时期,氮肥、锌肥和氮锌互作对根系全氮含量均有极显著性(P<0.01)影响。烟草根系全氮含量随着生育时期的推进整体呈现逐渐降低的趋势。随着施氮量的增加,锌肥对根系全氮含量的积累逐渐增加,在移栽后 60 d 时,各处理烟草根系全氮含量以 N1Zn2 处理最高,整体表现为 N1Zn2>N2Zn2>N1Zn1>N2Zn1,且各处理间存在显著性差异。在移栽后 90 d 时,烟草根系全氮含量变化幅度为 2.41%~2.83%,与移栽后 30 d 时相比较,各处理降幅分别为 18.87%、15.77%、21.50% 和 15.74%。
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碳氮比在一定程度上可反映作物对营养物质的代谢情况,氮肥和锌肥对移栽后不同时期碳氮比均存在极显著性(P<0.01)影响。从烟草根系的碳氮比变化趋势分析,在相同施氮水平下增施锌肥,表现为 N1Zn2>N1Zn1、N2Zn2>N2Zn1;移栽后 60 d 时,在同一施锌水平下控制氮肥施用量,N1Zn2 处理的碳氮比数值较 N2Zn2 处理显著增加 0.03。通过氮锌配施对烟草根系的可溶性糖含量、全氮含量以及碳氮比的影响可知,在相同施锌水平下,较高的施氮量抑制了根系的代谢,根系出现早衰,根系形成和输出的同化产物较少,可溶性糖含量降低,全氮含量减少。由此表明,烟草不同生育时期,氮、锌肥与烟草根系可溶性糖含量和全氮含量之间关系密切,其中以 N1Zn2 处理的烟草根系物质供应能力较强。
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2.3 氮锌配施对烟草根系氮代谢关键酶活性的影响
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NR 是根系氮代谢过程中发挥限速作用和调节功能的关键酶。由烟草根系 NR 活性在移栽后不同时期的变化趋势(表7)可知,氮肥和锌肥对根系 NR 活性均存在极显著性(P<0.01)影响,氮锌互作对 NR 活性的影响则是达到显著性(P<0.05)水平,烟草根系 NR 活性随着生育时期的推进呈现先升高后降低的趋势,且在移栽后 60 d 时活性最高。不同施氮水平处理之间,表现为 N1Zn1>N2Zn1、 N1Zn2>N2Zn2,氮肥可以促进根系 NR 活性提高,且 N1Zn2 处理作用效果更加显著;不同施锌水平处理之间,表现为 N2Zn2>N2Zn1、N1Zn2>N1Zn1。由此表明,适宜的氮锌配施能促进氮锌发挥协同效应,提高烟草根系的 NR 活性。
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GS 活性可以反映氮代谢过程中铵态氮的同化速率。如表7 所示,氮肥和锌肥对 GS 活性的影响达显著或极显著水平,在 GS 活性达到最高时,氮锌互作对 GS 活性的影响达到极显著性(P<0.01) 水平,且烟草根系 GS 活性随着生育时期的推进呈现先上升后下降的趋势。在两种施氮处理下,配施锌肥处理下的根系 GS 活性显著高于单施氮肥,如,移栽后 30、60 和 90 d 的 N1Zn2 比 N1Zn1 处理分别提高 14.25%、14.50% 和 14.12%。在相同的锌肥条件下,不同测定时期 GS 活性随着施氮量的增加而升高。以上表明,氮锌配施可显著影响烟草根系 GS 活性。
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由表7 可知,烟草根系 GOGAT 活性随着生育时期的推进呈现先上升后下降的趋势,并在移栽后 60 d 时,氮肥、锌肥和氮锌互作对根系 GOGAT 活性均达到极显著(P<0.01)水平。在两种施氮处理下,配施锌肥处理的根系 GOGAT 活性显著高于单施氮肥处理,其中移栽后 30、60 和 90 d 的 N1Zn2 处理比 N1Zn1 处理分别提高 3.95%、14.31% 和 12.52%;N2Zn2 处理比 N2Zn1 处理分别提高 8.49%、19.47% 和 15.76%。在相同的锌肥条件下,不同时期的 N1Zn2 比 N2Zn2 处理分别提高 8.98%、 10.32% 和 8.35%;N1Zn1 比 N2Zn1 处理分别提高 21.64%、9.44% 和 15.52%。由分析可知,氮锌配施效果比单施氮肥或锌肥效果更佳,有助于保持较高的根系 GOGAT 活性。
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2.4 氮锌配施对烟草主要化学成分和产量的影响
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2.4.1 氮锌配施对烟草主要化学成分的影响
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结合优质烟叶化学成分含量标准可以看出[28-29],表8 中不同处理的烟叶主要化学成分均达到优质烟叶标准。在烤后烟叶总糖、还原糖、烟碱、全氮含量指标中,N1Zn2 处理显著高于其他各处理,且差异显著。各处理钾含量变化范围在 2.02%~3.27% 之间,氯含量变化范围在 0.33%~0.61% 之间。糖碱比、氮碱比、钾氯比是反映烤后烟叶化学协调性的关键,比值较高,则会影响烤后烟叶的品质。通过氮肥、锌肥以及其交互作用可知,除钾氯比,氮肥和锌肥对烟草主要化学成分构成因素均存在极显著性(P<0.01)和显著性(P<0.05)影响,氮锌配施对烟草总糖、全氮、钾含量存在显著性(P<0.05) 影响。说明氮锌配施可在一定程度提高烤烟烟叶品质,其中以 N1Zn2 处理烤烟化学成分协调性最佳。
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2.4.2 氮锌配施对烟草经济性状的影响
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由表9 可以看出,氮肥和锌肥以及氮锌互作对烟草产量和产值的影响均达到极显著(P<0.01)水平。在相同施氮量时,配施锌肥处理的产量显著高于无锌肥处理。在同一施锌量水平下,烟草产量表现为 N1Zn2>N2Zn2、N1Zn1>N2Zn1,各处理间差异显著。就中上等烟、上等烟比例而言,N1Zn2 处理所占比例最高,N1Zn2 处理上等烟比例较 N1Zn1、 N2Zn1 和 N2Zn2 各处理分别增加了 9.36%、11.35% 和 5.51%;N1Zn2 处理中上等烟比例较 N1Zn1 处理增加了 6.29%。通过氮肥、锌肥以及其交互作用可知,氮锌互作对烟草中上等烟、上等烟比例影响显著和极显著,各处理间存在显著差异。这说明氮锌配施较单施氮肥能显著提升中上等烟、上等烟比例,增加烟叶产量和产值,N1Zn2 处理为最佳施肥处理。
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3 讨论
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3.1 氮锌配施对烟草根系形态特征的影响
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作物生长所需的矿质营养主要依靠根系从土壤中吸收,根系可感知土壤营养缺乏并通过调节其形态结构、根系吸收能力等来适应不良环境[30]。根毛是根系的重要组成部分,根毛增加了根系的吸收面积,有利于根系对于营养物质的吸收[31]。相关研究表明,氮素缺失时,作物细胞的分裂和拉长受影响,根系直径变小,从而导致根系发育受到阻碍[32-33]。在本试验研究施氮量水平下,随着常规施氮水平的降低,烟草根毛细胞发生不规则凹凸和前端破裂开叉、内容物含量显著减少等现象。这是由于氮肥缺失会影响根系生长和根毛的发育,不利于根部从土壤中吸收利用养分[34]。在适宜的施氮水平下增施适量的锌肥可促进作物根系发育,且根毛形态结构变化较大[35-36]。在本试验中也得到相似结果,烟草根系在 N1Zn2 处理下,根毛直径粗且形态饱满,根毛数量较多、密度较大。这说明氮锌交互作用可以有效调控烟草根毛的形态、结构及数量的变化,促进根系发生。
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对于易发不定根作物,单施氮肥或适宜的氮锌肥配施均能促进作物不定根的发生[37-38],增加不定根条数[39],其中锌肥还可显著改善作物侧根生长发育状况[40]。在本试验研究中,当氮肥施用量较少时,会导致烟草根系无法正常从土壤中吸收生长所必须的营养元素,根系形态结构遭到破坏,不利于地上部烟株生长;增施锌肥后烟草侧根数、不定根数增加,其中在施用 15 kg/hm2 锌肥处理下的根系形态指标均高于其他处理。这是因为施锌有利于根系发育[41],锌作为合成生长素前体物色氨酸的必需元素,适量的锌肥能促进作物根系生长素合成,从而保证烟草根系能够正常生长。氮锌交互作用可通过改善根系形态来促进作物对土壤中养分的吸收,从而促进根系发育[42-44],这与本试验结果相同。对烟草而言,强壮的根系不仅可以保证烟株生长的稳定,而且可以提高根系活力、协调根系生理生化代谢等过程。
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3.2 氮锌配施对烟草根系生理特性的影响
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根系活力可作为根系生理代谢状况的指标来反映根系对土壤中养分的吸收能力。根系活力越高,代表对土壤中养分的吸收能力越强,从而保证作物生长过程有充足的养分供给[45]。在烟草生长过程中,配施氮肥或锌肥均能提高根系活力,且对烟草根系生长具有明显的促进作用[46-47],与本试验中 N1Zn2 和 N2Zn2 处理的烟草根系活力较单施氮肥根系活力显著较高的结果表现一致。这可能是由于适宜的氮肥和锌肥改善了土壤养分状况和理化性质,提高了根系活力,增强根系对养分的吸收、同化和转运能力。在本试验烟草生育后期,与单施氮肥相比,氮锌配施处理下的烟草根系仍能保持较高的活性。说明在氮锌配施过程中,氮素会被逐渐大量分解,根系生长速度变慢且开始老化,锌参与根系生长素的合成可延缓作物根系的衰老,维持作物正常生长,协调作物碳、氮代谢,保证作物能有持续的营养物质供应。
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碳、氮代谢是烟草最基本的代谢过程,NR、 GS 和 GOGAT 是作物氮代谢中的 3 种关键酶,其活性的高低对氮代谢强弱起关键作用[48]。有相关研究结果表明,增施氮肥或锌肥能有效提高作物根系 NR 和 GS 活性,促进作物体内的氮素同化[25,49]。在本试验中,3 种氮代谢关键酶活性均呈现先上升后下降的趋势,移栽后 60 d 时活性最高,烟草根系的全氮含量则一直呈下降趋势,说明在烟草生长前中期氮代谢起重要作用,施锌可以提高氮代谢关键酶活性、根系氮代谢能力,使根系可以充分吸收和利用氮素。在生育后期烟草根系氮代谢能力减弱,为碳代谢提供的蛋白质和酶类物质减少,氮代谢关键酶活性、总氮含量降低,这也与张嘉雯等[50]关于碳氮代谢的研究结果一致。总的来说,施锌可以促进氮素被根系吸收代谢,延缓氮代谢向碳代谢转化时间,使碳、氮代谢趋于平衡,最终为提高烟草产量和质量奠定基础。
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3.3 氮锌配施对烟草产量和质量的影响
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烟草化学成分指标是衡量烟叶内在质量的重要指标[51]。施肥可通过增加作物所需的营养物质来促进作物的生长发育,对于作物产量提高、品质提升具有重要意义[52]。当肥料施用量过高时,会影响烟草根系碳、氮代谢的适时转化,使得烟草贪青、落黄晚,影响烤后烟叶品质;肥料施用量过低,会导致烟草根系氮代谢关键酶活性降低和根系活力降低,氮代谢水平不足,影响烟草正常生长发育;适宜的肥料施用能保证碳、氮代谢适时转化,达到优质烟叶生长的需求[53-54]。在本试验结果中,N1Zn2 和 N2Zn2 处理的烤后烟叶化学成分较为协调,且糖碱比含量较低,能够降低烟叶的刺激性,改善烤后烟叶品质。这可能是因为通过改善烟草根系性状,将有利于地上部生长,从而使糖碱比、氮碱比、钾氯比等指标更为协调,达到优化烟叶主要化学成分的目的[55]。此外,已有研究证明氮锌配施对作物产量的影响为正交互效应,可明显提高作物的产量[56-57],这与本研究结果相似,说明在氮肥和锌肥交互作用下,促进烟草根系发育,提高根系活力和碳氮代谢能力,有利于根系对矿质元素的吸收与转运,从而改善地上部烟叶生长,提高烟草产量和质量。
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4 结论
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适宜的氮锌配施有利于烟草根系对土壤中养分的吸收利用,促进烟草根毛发生,显著提高根系活力,延缓根系衰老,协调烟草根系碳氮代谢能力,进而调控烤后烟叶的主要化学成分,达到提高优质烟叶比例和产值的目的。本试验条件下,N1Zn2 处理即氮肥用量为 90 kg/hm2 配施锌肥用量为 15 kg/hm2 的处理对调控烟草根系发育和产质量形成具有重要作用,其研究结果可为重庆植烟区合理施肥提供重要的科学依据。
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摘要
为探究重庆烟区氮锌配施对烟草根系生长发育、碳氮代谢、产量和质量的影响,以‘云烟 116’为供试材料进行大田试验,设置氮肥水平(N1:常规施肥、N2:常规施肥减氮 8%)+ 锌肥水平(Zn1:0 kg/hm2 、Zn2: 15 kg/hm2 )的 2 因素 2 水平试验。分析不同氮锌配施对烟草根系形态特征(根毛超微结构和根条数)、生理特性 (根系活力、可溶性糖和全氮含量、氮代谢关键酶活性)以及烤后烟叶主要化学成分和产量的影响。结果显示:不同氮锌配施处理间不定根条数、根系活力、根系全氮含量、硝酸还原酶活性均存在显著性差异(P<0.05),在常规施氮量条件下配施锌肥,烟草根毛发生数量和根条数逐渐增加;锌肥的施入显著提高了根系生理特性。适宜的氮锌配施有利于烟草根条数、根系生理特性、主要化学成分构成因素和产量的增加。N1Zn2 处理条件下的烤后烟叶产量最高(2074.66 kg/hm2 ),产值最高(48982.72 元 /hm2 ),主要化学成分较其他各处理更为协调,并且从氮锌配施交互作用考虑烟草根系形态特征、生理特性以及烤后烟叶的主要化学成分和产量,选择适宜的氮锌配施不仅有利于提高烟叶产量,还能达到较为理想的烤后烟叶品质。通过研究分析得出:氮锌配施条件下最适宜的肥料施用量为常规施氮量 90 kg/hm2 、施锌量 15 kg/hm2 。
Abstract
To explore the effects of nitrogen reduction combined with zinc fertilizer on root growth and development,carbon and nitrogen metabolism,yield and quality of tobacco in Chongqing tobacco area,a field experiment was carried out with ‘Yunyan 116’as the test material,and a two-factor and two-level experiment was set up with nitrogen fertilizer(N1: conventional fertilization,N2:conventional fertilization with nitrogen reduction of 8%)and zinc fertilizer(Zn1:0 kg/hm2 , Zn2:15 kg/hm2 ). The effects of different combined application of nitrogen and zinc on root morphological characteristics(root hair ultrastructure and root number),physiological characteristics(root activity,soluble sugar and total nitrogen content, key enzyme activity of nitrogen metabolism),main chemical components and yield of tobacco leaves were analyzed. The results showed that there were significant differences(P<0.05)in the number of adventitious roots,root activity,root total nitrogen content and nitrate reductase activity among different nitrogen and zinc combined application treatments. Under the condition of conventional nitrogen application with zinc fertilizer application,the number of tobacco root hairs and the number of roots increased gradually. The application of zinc fertilizer significantly improved the root physiological characteristics. Suitable nitrogen and zinc application is beneficial to the increase of tobacco root number,root physiological characteristics, main chemical composition and yield. The yield of flue-cured tobacco leaves in N1Zn2 treatment was the highest (2074.66 kg/hm2 ),and the output value was the highest(48982.72 yuan/hm2 ). The main chemical components were more coordinated than other treatments. Considering the morphological and physiological characteristics of tobacco roots and the main chemical components and yield of flue-cured tobacco leaves from the interaction of nitrogen and zinc application,the selection of appropriate nitrogen and zinc application is not only beneficial to improve the yield of tobacco leaves,but also to achieve the ideal quality of flue-cured tobacco leaves. It is concluded that the most suitable fertilizer application amount under the condition of nitrogen and zinc combined application is:conventional nitrogen application of 90 kg/hm2 with zinc application of 15 kg/hm2 .