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（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128；2中國煙草總公司重慶市公司，重慶400023）

密度與施氮量對烤煙農(nóng)藝性狀及煙葉主要化學(xué)成分的互作效應(yīng)

劉佳1，戴林建1，王勇2，穰中文1*

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128；2中國煙草總公司重慶市公司，重慶400023）

采用田間裂區(qū)試驗，研究了3種種植密度（主處理）與3個施氮水平（副處理）對烤煙農(nóng)藝性狀及烤后煙葉主要化學(xué)成分含量的互作效應(yīng)。研究表明，種植密度與施氮量對烤煙的株高及烤后煙葉的總糖、還原糖、總氮、煙堿等主要化學(xué)成分含量的影響存在顯著交互作用；對烤煙農(nóng)藝性狀的調(diào)控作用表現(xiàn)出階段性差異和“劑量效應(yīng)”；對主要化學(xué)成分含量的調(diào)控因部位、化學(xué)成分指標(biāo)不同存在差異。以移栽密度18 525株／hm2與施氮量120 kg／hm2對促進烤煙生長與改善烤后煙葉化學(xué)成分含量的效應(yīng)最好。

烤煙；種植密度；施氮量；互作效應(yīng)

合理的種植密度、適當(dāng)?shù)牡适┯昧渴谦@得理想產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)煙葉的基礎(chǔ)，也是人們有效控制煙草產(chǎn)量與質(zhì)量的主要手段［1～6］。合理的種植密度能通過協(xié)調(diào)煙田群體與個體之間的關(guān)系以及群體的生理、生態(tài)特性，調(diào)控?zé)熑~的產(chǎn)量與品質(zhì)，從而保證煙葉優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)［7，8］。氮肥施用是限制煙草生長和品質(zhì)產(chǎn)量的首要因素［9］，對煙草產(chǎn)量與品質(zhì)的形成影響極大［10，11］。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，煙草單株生產(chǎn)力是煙葉生產(chǎn)過程中產(chǎn)質(zhì)量形成最主要的因素，個體發(fā)育是群體產(chǎn)質(zhì)構(gòu)成的基礎(chǔ)，且常以單株生產(chǎn)力和栽培株數(shù)預(yù)測產(chǎn)質(zhì)和收益，故在烤煙生產(chǎn)實踐中多采用株形較大、干物質(zhì)含量較高、易烤抗病的品種，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)［12］，導(dǎo)致生產(chǎn)中更傾向于通過提高單株生產(chǎn)力來提高群體的生產(chǎn)水平，造成重施氮肥的普遍現(xiàn)象，以致煙葉特別是上部葉普遍表現(xiàn)為葉厚、組織結(jié)構(gòu)致密、成熟較緩慢、上等煙比例較低、煙葉可用性低等突出問題［13］。煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量是相互聯(lián)系而又相互矛盾的兩個方面［14］，故通過適當(dāng)控制氮肥施用量，并在一定產(chǎn)量范圍擴大群體數(shù)量來適當(dāng)限制個體生產(chǎn)力，以協(xié)調(diào)個體發(fā)育與群體發(fā)育的關(guān)系，構(gòu)建煙田合理群體結(jié)構(gòu)，從而改善各部位煙葉品質(zhì)及其可用性具有理論上的可行性。利用影響因素或栽培措施之間的交互效應(yīng)促進農(nóng)業(yè)高效在一些作物生產(chǎn)中得到應(yīng)用［15，16］。對煙草而言，一些研究也發(fā)現(xiàn)種植密度與施氮量對煙草的生長、品質(zhì)以及煙田小氣候的影響存在交互作用［18～20］，但未對其交互效應(yīng)進行定量分析與系統(tǒng)研究。重慶煙區(qū)煙草種植分布范圍較廣，地貌氣候復(fù)雜多樣，立體氣候明顯，垂直差異顯著，導(dǎo)致‘云煙87’品種在不同的種植區(qū)域受到各種制約因素的影響存在著明顯差異。鑒于此，筆者通過種植密度與施氮量兩因素試驗，進一步分析因素之間的交互作用對烤煙主要農(nóng)藝性狀與化學(xué)成分的效應(yīng)關(guān)系及其效應(yīng)量，以為科學(xué)定制適宜種植密度與氮肥施用量標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)煙葉生長的合理群體提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

田間試驗于2013年在重慶市酉陽縣蒼嶺鎮(zhèn)蓋坪村進行，當(dāng)?shù)睾０胃叨?248 m。室內(nèi)煙樣化學(xué)成分檢測在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生理與分子生物學(xué)教育部重點實驗室進行。試驗煙田土壤肥力較好且均勻一致，供試土壤為黃棕壤至棕壤，質(zhì)地均偏粘，土壤基本理化性狀為：pH值6.0，有機質(zhì)24.2 g／kg、堿解氮146.4 mg／kg、有效磷25.34 mg／kg、速效鉀185.39 mg／kg。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種‘云煙87’，供試肥料為煙草專用基肥、硝酸銨、磷酸鉀、過磷酸鈣，由重慶市煙草公司酉陽縣分公司提供。采用漂浮育苗技術(shù)育苗，待煙苗長到5葉1心并剪葉1次后選擇生長健壯、整齊的煙苗供“井窖式”移栽。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計

采用雙因素裂區(qū)試驗設(shè)計。種植密度為主區(qū)，設(shè)3水平，行、株距分別為1.2 m×0.45 m（A1）、1.2 m×0.5 m（A2）和1.2 m×0.55 m（A3），即各密度水平分別種煙18 525株／hm2、16 680株／hm2和15 150株／hm2；施氮量為副區(qū)，設(shè)施純氮量分別為90（B1）、105（B2）和120 kg／hm2（B3）3個水平。試驗設(shè)3次重復(fù)，共27小區(qū)，每小區(qū)面積約為50 m2。4月25日移栽，其它栽培管理措施按《重慶市優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》要求進行。

1.3.2 測定項目與方法

煙株農(nóng)藝性狀調(diào)查：各小區(qū)隨機選取有代表性的5棵煙株，分別在移栽后55 d（旺長期）和75 d（成熟期）觀察記載株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬等，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC／T 142進行測定。

烤后煙葉主要化學(xué)成分檢測：各小區(qū)取B2F、C3F、X2F等級的烤后煙葉樣各1 kg，煙樣粉碎后用連續(xù)流動分析儀（SKALAR，荷蘭）測定主要化學(xué)成分指標(biāo)。總糖、還原糖按照YC／T159－2002方法檢測；總氮、蛋白質(zhì)參照YC／T161－2002方法檢測（其中蛋白質(zhì)含量為總氮含量×6.25）；煙堿參照YC／T160－2002方法檢測；淀粉參照YC／T216－2007方法檢測。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

Excel 2003和SPSS 20軟件用于農(nóng)藝性狀調(diào)查及煙樣檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；交互效應(yīng)值與效應(yīng)率分別說明兩種因素相互存在影響及影響程度，可由SPSS 20軟件直接讀出。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度與施氮量對煙株農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 旺長期

烤煙旺長期主要農(nóng)藝性狀的方差分析表明（表1），種植密度與施氮量均對烤煙旺長期的生長發(fā)育影響顯著。種植密度對最大葉長、最大葉寬、株高和莖圍均有顯著影響；施氮量對最大葉寬和株高有顯著影響，但不影響最大葉長與莖圍；種植密度與施氮量僅對烤煙株高的影響具有顯著的交互效應(yīng)（Sig.＝0.016）。

表1 不同處理烤煙旺長期主要農(nóng)藝性狀方差分析Tab le 1 Variance analysis about themain agronom ic traits of flue－cured tobacco during vigorous grow ing stage w ith different treatments

如表2所示，同一施氮水平下，種植密度的增加導(dǎo)致煙株最大葉長變小，各施氮水平下密度每增加1500株／hm2，煙株最大葉長分別減少2.14、2.27和1.88 cm；同一種植密度下，施氮量增加導(dǎo)致煙株最大葉長增加，各種植密度水平下施氮量每增加15 kg／hm2，煙株最大葉長分別增加1.12、0.34和1.2 cm。同一施氮水平不同種植密度以及同一種植密度不同施氮水平下，煙株最大葉寬均無顯著差異，但在較高密度與高施氮量水平下（A2與B3），煙株最大葉寬顯著大于低種植密度和低施氮量水平（A3與B1，p＝0.015）。種植密度與施氮量對煙株莖圍的影響不大（p＝0.943）。種植密度與施氮量對株高的影響交互效應(yīng)表現(xiàn)為株高隨著密度的增大而減小，隨施氮量的增加而增大。具體而言，氮肥用量每增加15 kg／hm2，株高增加2.42 cm，密度每增加1500株／hm2，株高降低2.73 cm，種植密度與施氮量的交互效應(yīng)值為－0.39 cm，效應(yīng)率為0.36%。

表2 不同處理烤煙旺長期的主要農(nóng)藝性狀Table 2 Themain agronom ic traits of flue－cured tobacco during vigorous grow ing stage w ith different treatments

2.1.2 成熟期

種植密度與施氮量對成熟期煙株的農(nóng)藝性狀影響顯著（表3），且種植密度與施氮量僅對株高的影響具有顯著的交互效應(yīng)（Sig.＝0.029）。

同一施氮水平下，增加種植密度導(dǎo)致煙株最大葉長減小，各施氮水平下密度每增加1500株／hm2，煙株最大葉長分別減少2.02、2.23和1.91 cm；同一種植密度下，施氮量的增加導(dǎo)致煙株的最大葉長增加，各密度水平下施氮量每增加15 kg／hm2，煙株最大葉長分別增加2.21、1.32和2.09 cm。同一施氮水平下，高種植密度下（A1）煙株最大葉寬顯著小于低密度（A3，各施氮水平下F值分別為0.035、0.018與0.003），但A3與A2無顯著差異；同一種植密度，煙株最大葉寬均隨施氮量的增加而增大，各密度水平下施氮量每增加1 kg／hm2，煙株最大葉寬分別增加1.54、2.25和1.27 cm。不同種植密度與施氮量對成熟期煙株的莖圍也產(chǎn)生顯著影響，表現(xiàn)為隨密度的增加以及施氮量的減少而減小的規(guī)律。交互效應(yīng)分析表明，密度每增加1500株／hm2，株高減小2.43 cm，減率為3.35%；施氮量每增加15 kg／hm2，株高增加2.74 cm，增率為2.59%；種植密度與施氮量對株高的交互效應(yīng)值為1.76 cm，效應(yīng)率為1.78%（表4）。

表3 不同處理烤煙成熟期主要農(nóng)藝性狀方差分析Tab le 3 Variance analysis about themain agronom ic traits of flue－cured tobacco during mature stage w ith different treatments

表4 不同處理烤煙成熟期主要農(nóng)藝性狀Table 2 Themain agronom ic traits of flue－cured tobacco duringmature stage w ith different treatments

2.2 種植密度與施氮量對烤后煙葉主要化學(xué)成分的交互效應(yīng)

2.2.1 樣品檢測的有效性評價

根據(jù)杜文等人方法［21］，分別用還原糖、煙堿、氯和鉀等4個指標(biāo)和還原糖、煙堿、糖堿比、氯和鉀等5個指標(biāo)，對中、上部煙葉的化學(xué)成分進行一致性評價和合理性評價，用各評價得分的加權(quán)平均進行綜合評價。各評價分值分析表明，中、上部煙葉樣品的化學(xué)成分一致性好（AS＞80）、化學(xué)成分合理性評價較為接近，且種植密度與施氮量因素處理下均無顯著差異（表5），表明本次試驗所取樣品化學(xué)成分檢測結(jié)果可靠且有效，可用于進一步統(tǒng)計分析。

表5 各樣品主要化學(xué)成分綜合評價及差異分析Table 5 Comprehensive evaluation and difference analysis about themain components of the sam pled leaves

（續(xù)表5）

2.2.2 因素效應(yīng)分析

種植密度與施氮量對烤后煙葉的總糖、還原糖、總氮、煙堿、淀粉以及蛋白質(zhì)的含量均產(chǎn)生顯著影響，且對同一部位煙葉各主要化學(xué)成分含量均存在顯著互作效應(yīng)（表6）。

表6 不同處理烤后煙葉主要化學(xué)成分方差分析Table 6 Variance analysis about themain chem ical com positions of different treated tobacco cured leaves

因煙葉各部位化學(xué)成分差異的客觀存在，本文僅對試驗因素即種植密度與施氮量進行互作效應(yīng)分析。如圖1所示，同一施氮水平下，中、上部葉總糖含量隨著密度的增加而顯著減少，下部葉總糖含量在高施氮水平下也隨密度的增加而顯著減少；同一密度水平下，上部煙葉總糖含量隨施氮量的增加而顯著減小，但高種植密度下（A1），氮肥施用量對中部葉的總糖含量影響不顯著，而顯著影響低種植密度下（A3與A2）中下部葉總糖含量。因素作用分析表明（A3到A1以及B1到B3），種植密度每增加1500株／hm2，下、中、上部煙葉總糖含量分別增加1.23%、2.17%與2.01%；施氮量每增加15 kg／hm2，下、中、上部煙葉總糖含量分別增加1.01%、0.31%與－3.88%?；プ餍?yīng)（從A3到A1及B1到B3，下同）對下、中、上部煙葉總糖含量的效應(yīng)量分別為－0.81%、－0.18%與1.62%。

同一施氮水平下，施氮量較低時（B1），上部葉還原糖含量隨種植密度增加而增加，施氮水平較高時（B2，B3），上部葉還原糖含量隨著種植密度的增加而減少；中部葉還原糖含量在各施氮水平下均表現(xiàn)為隨著密度的增加而增加；下部葉還原糖含量存在顯著差異，但無明顯規(guī)律。同一種植密度下，高種植密度下（A1），施氮量對上部葉還原糖含量無顯著影響，但其他種植密度處理下（A2、A3），上部葉還原糖含量均隨著施氮量的增加而顯著減小。因素作用分析表明（A3到A1以及B1到B3），種植密度每增加1500株／hm2，下、中、上部煙葉還原糖含量分別增加1.20%、1.79%、0.69%；施氮量每增加15 kg／hm2，下、中、上部煙葉還原糖含量分別增加0.12%、0.39%、－1.21%?；プ餍?yīng)對下、中、上部煙葉還原糖含量的效應(yīng)量分別為－0.28%、－1.16%、－0.19%。

圖1 不同處理烤后煙葉的主要化學(xué)成分含量Fig.1 Content of themain chem ical constituents in treated tobacco cured leaves

同一施氮水平下，中、上部煙葉總氮含量均隨密度的增加而減小，下部葉總氮含量在高施氮量處理下（B3）受種植密度影響較小（PB3＝0.387）；同一種植密度下，上部煙葉總氮含量隨著施氮量的增加而增加（PA1＝0.000、PA2＝0.030、PA3＝0.000），中、下部葉總氮含量雖受施氮量的顯著影響，但無明顯規(guī)律，且下部煙葉總氮含量在低種植密度下（A3）不受氮施用量的影響（P＝0.104）。因素效應(yīng)分析表明，種植密度每增加1500株／hm2，中、上部煙葉總氮含量分別減少0.186%與0.859%；施氮量每增加15 kg／hm2，中、上部煙葉總氮含量分別增加0.043%、0.15%?；プ餍?yīng)對中、下部煙葉總氮含量的效應(yīng)量分別為－0.196%與－0.196%。

同一施氮水平下，下、上部煙葉煙堿含量均隨種植密度的增加而顯著減?。ㄏ虏咳~：PB1＝0.001、PB2＝3.26E－5、PB3＝0.002；上部葉：PB1＝3.79E－6、PB2＝1.45E－7、PB3＝4.42E－5），中部葉煙堿含量差異顯著但無明顯規(guī)律；同一種植密度下，上部葉煙堿含量隨施氮量的增加而顯著增大（PA1＝1.23E－5、PA2＝2.49E－7、PA3＝0.001），但下部葉煙堿含量在較高種植密度下（A1）隨施氮量的增加而減?。≒＝0.03）。因素效應(yīng)分析表明，種植密度每增加1500株／hm2，下、中、上部煙葉煙堿含量分別增加 －1.28%、－1.94%與－0.361%；施氮量每增加15 kg／hm2，下、中、上部煙葉煙堿含量分別增加0.04%、0.069%與0.234%?；プ餍?yīng)對下、中、上部煙葉煙堿含量的效應(yīng)量分別為0.047%、－0.378%與－0.15%。此外，種植密度與施氮量的互作效應(yīng)對下、中、上部煙葉淀粉含量的效應(yīng)量分別為－0.841%、－0.065%與1.83%，對中、上部煙葉蛋白質(zhì)含量的效應(yīng)量分別為－1.17%與0.375%。

3 討論與結(jié)論

3.1 種植密度與施氮量對烤煙農(nóng)藝性狀的調(diào)控作用

合理的群體結(jié)構(gòu)是獲得適宜產(chǎn)量和保證煙草質(zhì)量的基礎(chǔ)［20］。種植密度與氮肥施用等栽培措施，通過對煙株個體發(fā)育與群體結(jié)構(gòu)的調(diào)控，從而影響煙株的生長發(fā)育及煙葉質(zhì)量［3，6，20，22～25］。本研究表明，種植密度與施氮量對煙草株高的調(diào)節(jié)存在顯著交互作用，且不同生育期因素的效應(yīng)有不同表現(xiàn)，即在煙株旺長期種植密度的調(diào)控作用大于施氮量，成熟期施氮量的調(diào)控作用大于種植密度，隨著生育進程二者的交互作用有增大趨勢。

種植密度與施氮量對煙株生長后期各農(nóng)藝性狀的調(diào)控作用大于生長前期［25］，說明二者的調(diào)控作用具有階段性差異；另一方面，當(dāng)某一因素（如種植密度）達到一定水平時對煙株農(nóng)藝性狀的調(diào)節(jié)作用受另一因素水平（如施氮量）的影響，說明因素互作的調(diào)控作用具有“劑量效應(yīng)”。階段性差異和“劑量效應(yīng)”是種植密度與施氮量對煙株農(nóng)藝性狀調(diào)控起作用的主要表現(xiàn)，但階段性差異的“氮肥后移”，導(dǎo)致煙株生長后期的氮肥供應(yīng)不適是否掩蓋或弱化種植密度與施氮量對農(nóng)藝性狀的調(diào)控作用有待進一步研究。

3.2 種植密度與施氮量對烤煙主要化學(xué)成分的調(diào)控作用

化學(xué)成分是煙葉內(nèi)在質(zhì)量的基礎(chǔ)，化學(xué)成分之間的協(xié)調(diào)性直接影響煙葉內(nèi)在質(zhì)量［26］。大量研究表明，種植密度與氮肥施用量等栽培措施能有效調(diào)控?zé)熑~化學(xué)成分［1，6，7，20，22，23，25，27，28］。本研究也表明，種植密度與施氮量對煙葉主要化學(xué)成分還具有顯著交互作用。種植密度與施氮量對總糖與還原糖的交互效應(yīng)為負(fù)效應(yīng)，且因煙葉部位存在差異，絕對效應(yīng)值表現(xiàn)為上部葉＞中部葉＞下部葉，表明施氮水平的控制是調(diào)控上部煙葉還原糖含量的主要因素；上部煙葉總氮含量隨密度的增加而減小、隨施氮量的增加而增加，二者存在顯著負(fù)效應(yīng)，表明種植密度的控制是調(diào)控上部葉總氮含量的主要因素；低種植密度及低施氮量水平下，總氮含量均不受另一因素影響，表明二者對煙葉總氮的調(diào)控也具有“劑量效應(yīng)”。種植密度與施氮量互作對上部煙葉煙堿含量具有顯著調(diào)控作用，二者的交互作用使下部葉煙堿含量增加，使中、上部煙葉煙堿含量減小，且種植密度是調(diào)控中、上部煙葉煙堿含量的主要因素。此外，種植密度與施氮量的交互作用對中、下部葉淀粉含量的影響表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，對上部葉表為正效應(yīng)，進一步闡明了二者對煙葉化學(xué)成分的調(diào)控主要是通過調(diào)節(jié)碳氮代謝水平來實現(xiàn)。

種植密度與施氮量對煙株生長后期的生長發(fā)育、煙葉的主要化學(xué)成分具有調(diào)控作用，充分利用二者對各指標(biāo)的調(diào)控關(guān)系，對于構(gòu)建合理的煙田群體結(jié)構(gòu)以及優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)具有重要的實際意義。因此，在一定的施氮水平下，通過適當(dāng)增加種植密度、適當(dāng)擴大煙株的群體數(shù)量、適當(dāng)限制個體的生長發(fā)

育水平、進一步協(xié)調(diào)個體與群體之間的關(guān)系，從而可在一定程度上減輕因氮肥用量過多對煙葉品質(zhì)造成的影響。生產(chǎn)中，建議煙田種植密度在18 000株／hm2以上，既能保證肥料的充分利用，又能在“限制個體”與“促進群體”的辯證關(guān)系下保證合理的煙葉產(chǎn)量與品質(zhì)的改善。

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The Interaction Effect of Density and N App lication Rate on the Main Chem ical Composition and Agronom ic Traits of Flue－cured Tobacco

LIU Jia1，DAILinjian1，WANG Yong2，RANG Zhongwen1*

（1 Agronomy College，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 China National Tobacco Corporation Chongqing Company，Chongqing 400023，China）

Split－plot field experimentwith three planting density（main plot）and three nitrogen levels（split plot）was carried out to study the interaction effects of the two factors on the growth and the contentof themain chemical components of flue－cured tobacco.Results showed that therewere significant interaction effects of planting density and nitrogen application rate on the plant height，total sugar，reducing sugar，total nitrogen，nicotine et.al.The regulation of plant density and nitrogen application to the agronomic traits showed differences in difference stages and“dose effect”.The regulation of plant density and nitrogen application to themain chemical components showed differenceswith leaf position and chemical component index.When the transplanting density at 18 525 plants／hm2and the N application rate at 120 kg／hm2，there was the best effect to promote the growth of flue－cured tobacco and improve the chemical component content of roast tobacco leaf.

flue－cured tobacco；planting density；nitrogen application rate；interaction effect

S572.04

A

1001-5280（2017）02-0152-08

10.16848／j.cnki.issn.1001-5280.2017.02.12

2016 11 14

劉 佳，助理研究員，碩士研究生，Email：liuxiaodan＠126.com。*通信作者：穰中文，講師，博士，主要從事作物生理生態(tài)研究，Email：rzwronger＠126.com。

湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目（YC12146）。