48不同形态氮素配施对烤烟氮代谢的影响

48.不同形态氮素配施对烤烟氮代谢的影响*王军1韦建玉2黎晓锋3陈永明1邱妙文1(1.广东省南雄烟草研究所，2.广西中烟工业公司，3.广西大学农学院)摘要研究了不同比例形态氮素配施对烟株生长发育过程中的含氮物和氮代谢关键酶活性的影响。结果表明：在南方烟区随着铵态氮施用比例增加烟株生长发育各期蛋白质和游离氨基酸含量均成上升趋势，但全部以铵态氮为氮源反而下降；在烟株生育各期：NR活性并非随着硝态氮施用比例增加而增强，GS活性则有随着硝态氮施用比例的增加活性增强；GHD活性在烟株旺长后期以75%硝态氮和25%铵态氮配施活性昀强，但是二者各占50%配施在旺长后期GDH活性下降昀快；烟株生长发育期内氮代谢关键酶活性与主要氮代谢物质的相关性均不能达到显著水平。关键词不同形态氮素烤烟氮代谢氮素是植物的生命元素，也是限制烟株生长发育以及烟叶产量、质量的首要因素[1，2]。它是烟草中蛋白质、核酸、磷脂、烟碱、叶绿素等成分的组成部分，其中的蛋白质、烟碱对烟叶香气的组成、吸味及刺激性均有重要作用[3]。与其他植物相比，作为喜硝作物的烟草从土壤中吸收的氮素主要是硝态氮和铵态氮[4,5]。关于这两种形态的氮素对烤烟生理及产质量的影响，前人做了许多研究：WilliamAcourt等1986年研究表明，随着NH4+用量的增加，烤烟的产量、产值、还原糖含量都增加，有机酸、酚类物质、总氮、生物碱的含量减少。而对色素、脂肪酸、成熟度却没有影响[6]。我国的曹一雄1987年研究指出，施用不同比例的NH4+和NO3-对烟叶产量、等级指数、化学成分的影响均无显著差异[7],曹志洪、李智勇1991年研究均表明，硝态氮处理的烟叶，单叶重、产量、上等烟的比例及产值比施用100%铵态氮的处理有好的趋势[8、9]，之所以出现这些不同的研究结果可能是由于不同地区、不同气候和土壤条件所造成的[10]。本文就我国南方烟区的气候条件下不同形态氮素配施对烤烟生长过程中氮代谢的影响做了初步探讨，以期为生产提供理论依据。1材料与方法1.1材料：供试烤烟（Nicotianatobacum）品种为K326，购自中烟南方育种中心（云南玉溪）。1.2试验设计：试验安排在广西大学试验农场，土壤肥力中等。试验设5个处理T1、T2、T3、T4、T5分别为NH4+-N:NO3-N=100:0、75:25、50:50、25:75、0:100，所用肥料为：硫酸铵、硝酸钾、硝酸钙、硫酸钾、普钙。每处理3次重复，每小区面积18m2，随机区组排列。各处理施纯氮6kg/667.67m2，N：P2O5:KO2=1:2:3，各种肥料全部一次基施，50%中心花开放打顶，其他管理按优质烟栽培模式管理。1.3取样方法各小区在移栽后第40d开始取样测定烟株自上而下第5～6片完全展开叶（功能叶）生理生化指标，每10d调查取样一次。全部数据均用Excel和SPSS13.0中Univariate软件包进行统计分析，多重比较用LSD法，大写英文字母标注为0.01水平，小写英文字母标注为0.05水平，用sigmaplot9.0作图。1.4测定方法硝酸还原酶(NR)活性按张志良[11]方法测定，以每小时每克鲜重产生的NO2-的量表示酶活力。谷酰胺合成酶(GS)活性按汤章城[12]方法测定，以30min内产生的γ─谷氨酰基异羟肟酸与铁络合物在540nm处吸光度值大小来表示酶活性。谷氨酸脱氢酶(GDH)活性测定按黄维南方法略有改动，以340nm处每分钟吸光度值变化为酶活力单位。蛋白质测定采用考马斯亮兰法[12]，铵离子测定采用奈氏试剂法[12],硝态氮测定采用水杨酸－硫酸法[13]。以上指标每样品重复测定3次，取平均值。2结果与分析图2.1不同处理蛋白质含量变化2.1不同处理对烤烟蛋白质含量的影响从图2.1和表2.1可以看出，移栽后第40d时，各处理烟叶蛋白质含量随着铵态氮施用比例的增加含量增加（T1T2T3T4T5），且处理T1、T3和处理T5之间差异达极显著水平。处理T2、T3、T4、T5蛋白质含量在移栽后第60d达昀大然后开始下降，此时各处理蛋白质含量差异极显著，大小顺序为T2T3T4T5T1。处理T1移栽后烟叶蛋白质含量持续上升,至移栽后第80d，T2T3T4T1T5，且处理T5和其他各处理差异极达极显著水平。表2.1不同处理蛋白质含量（mg.g-1）多重比较Tab.2.1Multiplecomparisonsofproteincontentofeachtreatment移栽后天数（d）Daysaftertransplanting处理Treatment4050607080T18.03±0.444aA9.746±0.216bC11.942±0.372eE12.982±0.254dD14.542±0.105cCT26.413±0.191bABC12.502±0.254aA18.237±0.671aA17.364±0.494aA16.532±0.200aAT37.005±0.714abAB10.040±0.916bBC16.647±0.310bB16.023±0.294cC15.786±0.087bBT45.939±0.519bcBC10.788±0.570bABC15.325±0.291cC15.134±0.135bB14.631±0.030cCT55.150±0.847cC11.817±0.812abAB13.486±0.213dD13.010±0.220dD12.721±0.115dDFig.2.1ProteincontentoftobaccoofeachtreatmentDaysaftertransplanting(d)4050607080Proteincontent(mg.g-1fw)2468101214161820T1T2T3T4T53512.2不同处理对叶片游离氨基酸含量的影响图2.2不同处理游离氨基酸含量变化从图2.2可以看出不同处理从移栽后40d开始叶片游离氨基酸含量均有不同程度下降趋势。处理T4和T1、T5在分别持续下降到移栽后第60d和第70d达到昀低，然后又开始增加；而处理T2和T3烟株叶片游离氨基酸含量在下降至移栽后第50d开始增加，至移栽后第60d达全生育期昀大值，此时T1、T2处理烟株叶片游离氨基酸含量极显著高于其他各处理（表2.2）。这说明了T2和T3处理在移栽后第60天（打顶）时烟株的氮代谢旺盛，各种含氮化合物合成转化活跃。在移栽第60d后T2、T3处理烟株叶片游离氨基酸含量开始下降，氮素代谢强度减弱。表2.2不同处理游离氨基酸含量(mg.g-1)多重比较Tab.2.2Multiplecomparisonsofaminoacidcontentofeachtreatment移栽后天数（d）Daysaftertransplanting处理Treatmrnt4050607080T10.093±0.006cB0.083±0.004cB0.064±0.004cC0.050±0.006bcB0.080±0.003aAT20.119±0.003aA0.095±0.003aA0.101±0.005bB0.044±0.004cB0.068±0.005cBT30.113±0.002aA0.069±0.005bA0.134±0.006aA0.049±0.003bcB0.073±0.003bBT40.102±0.003bB0.083±0.003cB0.063±0.005cCD0.064±0.005aA0.071±0.002bcBT50.092±0.006cB0.061±0.004dB0.058±0.004dD0.052±0.003bB0.060±0.002dC2.3不同处理对叶片NH4+含量的影响烟株根系吸收NH4+一般能在根系同化为氨基酸再运输到地上部，由此可见烟株叶片NH4+含量能间接反应烟株对NH4+同化能力。图3.19显示，各处理烟株叶片NH4+含量变化趋势为移栽后烟株叶片NH4+含量持续上升至第50d达昀大后急剧下降至移栽后第60d，此后变化较为平稳。在移栽后第50d，各处理含量差异极显著（表2.3），且有随着铵态氮施用比例的增加烟株叶片NH4+含量图2.3不同处理NH4+含量的变化Fig.2.2AminoacidcontentoftobaccoofeachtreatmentDaysaftertransplanting(d)4050607080Aminoacidcontent(mg.g-1)0.020.040.060.080.100.120.140.16T1T2T3T4T5Fig.2.3AmmoniumcontentoftobaccoofeachtreatmentDaysaftertransplanting(d)4050607080Ammoniumcontent(ug.g-1fw)012345T1T2T3T4T5增加的趋势。这可能是烟株移栽后前期大量的铵态氮施用在土壤来不及转化，改变了土壤其他矿质元素的化学行为，使烟株一方面大量吸收NH4+，另一方面难以吸收其他矿质元素（如钾），造成烟株营养失调，NH4+同化受到抑制以致在烟株积累，对烟株的生长和光合产生了抑制。表2.3不同处理NH4+（ug.g-1）含量多重比较Tab.2.3Multiplecomparisonsofplanthighofeachtreatment移栽后天数（d）Daysaftertransplanting处理Treatment4050607080T11.450±0.014eE4.487±0.011aA1.270±0.013cC1.053±0.091aA0.967±0.031bBT22.208±0.020aA3.957±0.062cC0.978±0.031dD0.752±0.018bB0.684±0.013dDT32.156±0.012bB4.268±0.020bB1.533±0.018bB0.707±0.010bB0.677±0.025dDT41.706±0.011dD3.391±0.062dD2.329±0.017aA0.700±0.013bB0.812±0.045cCT51.743±0.016cC2.729±0.014eE0.865±0.030eE1.008±0.093aA1.134±0.028aA2.4不同处理对烟叶NO3-含量的影响植物组织NO3-含量通常作为氮素营养的诊断指标。图2.4表明在同一施氮水平下，不同形态氮素配施对烟株生长发育每个阶段的叶片NO3-含量具有较大的影响，在烟株移栽后第50d，全部以铵态氮为氮源（T1）和全部以硝态氮（T5）为氮源的烟株叶片内NO3-含量处于较高水平，而以硝态氮和铵态氮各占50%的处理（T3）烟株叶片NO3-含量昀低，各处理差异达显著水平（表2.4），图2.4不同处理NO3-含量这说明了全部以铵态氮和全部以硝态氮为氮源不利于烟株对NO3-还原，而以适量的硝态氮和铵态氮配比（各占50%）可以促进烟株对NO3-还原。打顶以后（移栽后第70d、80d）烟株叶片NO3-含量随着施用铵态氮施用量的增加而增加，这可能与铵态氮在土壤中的化学行为有关。表2.4不同处理NO3-含量（mg.g-1）多重比较Tab.2.4Multiplecomparisonsofnitratecontentofeachtreatment移栽后天数（d）Daysaftertransplanting处理Treatment4050607080T10.173±0.005cC0.398±0.005aA0.131±0.003bA0.112±0.003aA0.085±0.003aAFig.2.4NitratecontentoftobaccoofeachtreatmentDaysaftertransplanting(d)30405060708090Nitratecontent(mg.g-1)0.00.10.20.30.40.5T1T2T3T4T5T20.241±0.004aA0.216±0.005dD0.129±0.00