新闻资讯
看你所看,想你所想

烟草生理指标与土壤含水量的关系 土壤含水量指标

中国烟草科学 2000,(2):30)33

烟草生理指标与土壤含水量的关系

孙梅霞1 汪耀富1 张全民2 姜占省1 刘国顺1

(1 河南农业大学 郑州 450002) (2 河南省平顶山烟草研究所)

摘 要 1998~1999年,在河南省平顶山烟草研究所进行了人工控制水分条件下干旱与烟株生理特性关系的研究。结果表明,随着土壤含水量由适宜到干旱,叶片气孔导度、光合速率、蒸腾速率降低,叶绿素含量升高,从而提出了烟田不同生育时期适宜的土壤水分指标和干旱指标。伸根期、旺长期和成熟期适宜土壤水分指标分别为61.9%、81.3%和77.3%,干旱指标分别为50.1%、69.0%和58.4%。

关键词 烤烟 干旱指标 气孔导度 蒸腾速率 光合速率

干旱是农业生产上存在的重要问题,据统计,世界上三分之一的耕地处于干旱或半干旱状态,其它耕地也经常因周期性或难以预测的干旱而减产[1]。我国西北和华北地区连年出现的干旱严重地阻碍着这些地区农业生产的发展。水分不足对烟株生长发育、株高、叶片厚度、根系发育、生育期、烟叶产量和品质都有很大的影响[2~8]。近年来,关于作物及水分相互关系的研究日益受到人们的重视,如何依据作物干旱指标进行合理灌溉,使有限的水资源发挥最大的经济效益,是当前迫切需要解决的一个问题。自从Tanner于1963年提出用冠层温度指标指示作物水分亏缺以来[9],许多学者针对这一问题进行了大量的研究,得到了一些有益的结论,如用冠层温度变异法、参考温度法、冠层)空气温度差法和作物缺水指标法等确立的水分亏缺指标指标[12~

13]

[10~11]

的水分指标,以期为节水灌溉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料选择与种植

本试验采用盆栽控雨栽培,用称重法人工控制土壤含水量,烤烟品种为K326,移栽期5月16日,取8片叶龄苗栽植于内径28cm、高25cm的瓷盆中,每盆装干土10kg,土壤质地为中壤,田间最大持水量为26%,容重为1.5g/cm3,有机质10g/kg,速效氮29.5mg/kg、速效磷1210mg/kg、速效钾105.0mg/kg,每盆施10-16-18型号的烟草专用复合肥12g。1.2 试验处理

本试验分别在烟株伸根期、旺长期、成熟期各设4个土壤水分处理,处理水平分别为:土壤含水量占田间最大持水量的45%~55%、55%~65%、65%~75%、75%~85%,共设12个处理,5次重复。移栽后土壤水分保持田间最大持水量的80%左右培养烟株8d,然后停止供水,开始进行不同的干旱处理,在每个生育阶段,干旱处理后10d不再浇水,直到永久萎蔫。在此期间,于每天9时测定有关指标,以自上而下第3~6片展开叶为测定材料。1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤含水量采用称重法控制1.3.2 叶绿素用比色法测定

[14]

;依据降水

指标、水分平衡、河流径流量、土壤水分确立的干旱

。农业干旱不仅取决于大气降水的多

寡,而且与地形、土壤、作物生育状况、前期土壤水分贮量和光、温、风、湿等天气气候条件有关,因此,以土壤水分确立的干旱指标,考虑到土壤水分动态与作物和气象因子之间的关系确定作物干旱指标与农业生产更紧密。为此,于1998~1999年,在盆栽控水条件下,研究干旱对烟株的生长发育及生理特性的影响,依据生理生态特性的突变,利用最优分割理论初步求得了烟株不同生育时期的干旱指标和适宜

孙梅霞,硕士研究生,从事烟草生理生化研究。 收稿日期:1999-12-29

1.3.3 气孔导度、光和速率、蒸腾速率用GL-310PS

第2期 孙梅霞等:烟草生理指标与土壤含水量的关系

CO2光合仪测定

1.3.4 采用最优分割理论求烟田土壤干旱指标首先求拟合方程,然后对方程曲线斜率总体进行分n-k

2*

[Y(k)-Y](k=1,2,,,,n-1),式中B(k,n)割,将其分为两个子群,组间差为B*(k,n)=为组间差,n为总体样本数,k为分割点序号,Y为斜率总体平均值,Y(k)为第一子群斜率平均值,欲得最优分割点M,则组间差B(k,n)必须达到最大,即B(k,n)=Max[B(k,n) k=1,2,,,,n-1],与M点对应的指标即为干旱指标。

*

*

*

2.2 烤烟叶片光合速率(P)与土壤含水量的关系

水是光合碳同化的主要原料,缺水条件下,植物叶片气孔导度降低,CO2进入叶片受到限制,电子传递和光合磷酸化受阻,暗反应酶活性下降,光合速率明显降低。试验结果表明,在烟株的各个生育时期,叶片光合速率与土壤含水量呈极显著的正相关(见表2)。从表2可知,伸长期、旺长期、成熟期适宜土壤水分指标分别为62.7%、80.7%、77.7%,土壤干旱指标分别为51.5%、70.0%、59.0%;两者均呈现出低)高)略低的变化趋势,这与烟株的生长规律与需水规律是一致的,同时与水分胁迫下气孔导度变化的规律也是一致的。

2.3 烤烟叶片蒸腾速率(E)与土壤含水量的关系

植物对蒸腾作用的调节一般情况下主要通过气孔。土壤含水量不同,气孔开张程度不一样,必然影响蒸腾速率的大小。不同时期,叶片蒸腾速率与土壤含水量的关系呈极显著的正相关(见表3)。当土壤含水量在一定范围内,蒸腾速率随土壤含水量的增大而增加。从表3可知,不同生育时期,烟株所需的土壤适宜水分指标和土壤干旱指标是不一样的。随着烟株由伸根期到旺长期,烟田适宜水分指标则由62.7%上升到83.5%,干旱指标由48.0%上升到71.7%,分别上升了33.2%和49.4%;当烟株进入成熟期,烟田适宜水分指标下降到76.0%,比旺长期降低了8.9%,干旱指标下降到60.0%,比旺长期

2 结果与分析

2.1 烤烟叶片气孔导度(C)与土壤含水量(W)的关系

气孔是植物体内水分散失和CO2进入的门户,其分布、大小及开闭受环境条件,尤其是水分条件的影响很大。试验结果表明,当土壤含水量小时,气孔导度小,随土壤含水量增大,气孔导度增大,二者关系如表1所示。拟合方程曲线表明,气孔导度与土壤含水量呈极显著的正相关,当伸根期田间持水量为61.5%,旺长期为80.6%,成熟期为80.0%时,气孔导度最大,有利于进行光合作用,可作为适宜的土壤水分指标;当伸根期田间持水量为51.5%,旺长期为67.0%,成熟期为55.7%时,气孔导度减小,烟株的生理功能就要受到影响,可作为土壤干旱指标。

表1 不同时期烤烟叶片气孔导度与土壤含水量的关系

气孔导度与土壤含水量的关系

时期

方程式

伸根期旺长期成熟期

C=-1669.4286+255.4033W-7.9566W2C=-11638.5011+7981.7881lnW-1311.5182ln2WC=-9131.5879+6250.6978lnW-1019.136ln2W

F158.7*85.57*22.74*

***

适宜水分指标

r0.9520*0.9557*0.9653*

***

干旱指标土壤含水量/%13.417.414.6

田间持水量/%51.567.055.7

土壤含水量/%16.021.020.8

田间持水量/%61.580.680.0

表2 不同时期烤烟叶片光合速率与土壤含水量的关系

光合速率与土壤含水量的关系

时期

方程式

P=-21.5487+3.2595W-0.0997W2P=-33.1544+4.0872W-0.0926W2P=-57.0862+6.6670W-0.1648W2

F170*159*

***

适宜水分指标

r0.9861*0.9566*0.9621*

***

干旱指标土壤含水量/%13.418.315.4

田间持水量/%51.570.059.0

土壤含水量/%16.321.020.2

田间持水量/%62.780.777.7

伸根期旺长期成熟期

163.5*

中国烟草科学

表3 不同时期烤烟叶片蒸腾速率与土壤含水量的关系

蒸腾速率与土壤含水量的关系

时期

方程式

E=-84.08+63.44lnW-11.36ln2WE=-10.82+1.8168W-0.0417W2E=-37.8640+4.5765W-0.1143W2

F38.0*430.7*34.6*

***

适宜水分指标

r0.9891*0.9978*0.9750*

***

干旱指标土壤含水量/%12.518.515.5

田间持水量/%48.071.760.0

土壤含水量/%16.321.720.0

田间持水量/%62.783.576.0

伸根期旺长期成熟期

表4 不同时期烤烟叶片叶绿素含量与土壤含水量的关系

叶绿素含量与土壤含水量的关系

时期

方程式

伸根期旺长期成熟期

G=9.2-1.04W+0.033W2G=7.3767-0.5735W+0.0137W2G=5.666-0.4886W+0.0125W2

F114.74*44.4*95.4*

***

适宜水分指标

r0.9638*0.9639*0.9749*

***

干旱指标土壤含水量/%12.817.515.5

田间持水量/%49.267.359.0

土壤含水量/%15.620.919.6

田间持水量/%60.680.575.3

降低了16.3%,但仍高于伸根期。

2.4 烤烟叶片叶绿素含量(G)与土壤含水量的关系

叶色是反映植物营养和生长状况的灵敏指标。不同的土壤含水量,对叶绿素的合成、分解代谢产生不同的影响。试验结果表明,叶绿素含量与土壤含水量呈极显著正相关,且在一定范围内,叶绿素含量随土壤含水量的增大而减少(见表4)。从表4可知,旺长期适宜土壤水分指标为80.5%,土壤干旱指标为67.3%;伸根期适宜土壤水分指标为60.6%,比旺长期降低了24.7%,土壤干旱指标为49.2%,比旺长期降低了27.0%;成熟期适宜土壤水分指标为75.3%,比旺长期降低6.5%,土壤干旱指标为59.0%,比旺长期降低12.3%。这些变化规律同气孔导度、蒸腾速率以及光合速率的变化都是一致的。

此期应保持田间最大持水量的60%~65%的水分为宜,刘贞琦[16]则提出应保持70%为宜。

3.2 在同一生长发育阶段,采用不同的生理参数所确定的指标基本上是一致的。随着土壤含水量下降,气孔导度明显减小,一方面减少了叶片的蒸腾,避免烟株因失水过多而受伤害;另一方面又限制了气体交换,影响光合作用的进行,导致光合作用的降低。这反映了烤烟内部的各种生理活动是相互影响,相互作用的,是一个有机的整体。

3.3 旺长期是烟株营养生长和生殖生长并进的时期,烟株生长迅速,叶数增多,叶面积增大,耗水量也最多。因此,旺长期所需适宜土壤水分指标及干旱指标也较高;伸根期主要是根系的生长和发展,适当的控水可以使根系向纵深发展,为以后的旺长打下基础;成熟期随着烟叶的采收,田间叶面积逐渐减少,蒸腾强度相应下降,需水量略有降低,所需的适宜水分指标及干旱指标也略低于旺长期,这也是烟叶需水规律的反映。

3.4 不同时期烟株对水分胁迫的敏感性不同,适应的土壤田间持水量度范围也不同。就全生育期而言,成熟期所需的土壤水分指标较高,但对水分胁迫敏感性较小,适应范围较大;伸根期所需的土壤水分指标较低,适应范围小;旺长期所需的土壤水分指标高,但由于旺长期对水分需求较敏感,适应的范围也小。伸根期适应的土壤湿度范围为51.5%~62.7%,旺长期为71.7%~83.5%,成熟期为60.0%

3 小结与讨论

3.1 综合上述分析,伸根期适宜的土壤水分指标平均为61.9%,土壤干旱指标平均为50.1%;旺长期适宜的土壤水分指标平均为81.3%,土壤干旱指标平均为69.0%;成熟期适宜的土壤水分指标平均为77.3%,土壤干旱指标平均为58.4%。从分析中可知,成熟期所需的土壤水分指标略低于旺长期,而明显高于伸根期,这说明成熟期保持较高的土壤水分对烟叶品质是很重要的。近年来关于成熟期土壤适宜水分指标的研究结果是不同的。陈瑞泰[15]指出

第2期 孙梅霞等:烟草生理指标与土壤含水量的关系

~80.0%。因此,旺长期干旱对烟株的生长发育和产量品质影响最大,生产上应尽可能保证这一时期土壤水分的供应。

3.5 干旱条件下,叶片叶绿素含量增加,叶色暗绿,这是由于细胞生长缓慢、叶绿素累积而造成的。在生产实践中应注意观察叶色的变化,当叶色转为暗绿时,表明内部的生理状态已发生变化,并可能对代谢产生有害影响。因此,应当把叶色这一外观形态指标和内部生理状况指标有机的结合起来,从而实现缺水烟田的合理灌溉。

参考文献

1 汤章成.植物干旱生态生理的研究.生态学报,1983,3(3):196~

204

2 刘树杰.土壤水分与烟草生长发育和产量品质的关系.中国烟草,

1985(3):9~12

3 訾天镇,郭月清.烟草栽培.郑州:河南科技出版社,1985

4 韩锦峰,汪耀富,张新堂.土壤水分对烤烟根系发育和根系活力的

影响.中国烟草,1992(3):14~17

5 CloughBF,MilthorpeFL.effectsofwaterdeficitonleafdevelopmentin

tobacco.AustJPlantphysiol,1975,2:291~300

6 LigonJT,BenoitGR.Morphologicaleffectsofmoisturestressonburleytobacco.AgronJ,1996,58:35~38

7 VanBavelCHM.Chemicalcompositionoftobaccoleavesaseffectedbysoilmoistureconditions.AgronJ,1953,45:611~614

8 McmurtreyJrJE,BowlingJD,etal.Effectsofcontrolledsoilmoistureongrowthcomposition,yieldandqualityofMarylandtobacco.JAgricRes,1947,75:215~249

9 TannerCB.Planttomperature.AgronJ,1963,55:210~211

10 IdsoSB,JacksonRD,PinterPJ,etal.Normalizingthestress-degree-dayparmeterforenvironmentalvariability.AgricMeteoral,1981,24:45~55

11 JacksonRD,IsosSB,ReginatoRJ.Canopytemperaturasacropwater

stressindicator.WaterResourRes,1981,17:1133~1138

12 信诠,赵聚宝.旱地农田水分热量状况与调控技术.北京:农业出

版社,1992

13 /华北平原作物水分胁迫与干旱研究0课题组.作物水分胁迫与

干旱研究.郑州:河南科技出版社,1990

14 邹琦.植物生理生化实验指导.北京:中国农业出版社,199515 陈瑞泰主编.中国烟草栽培学.上海:上海科技出版社,198716 刘贞琦,伍贤进,刘振业.土壤水分对烟草光合生理特性影响的

研究.中国烟草学报,1995,2(3):44~49

Relationshipbetweentobaccophysiologicalindexes

andsoilmoisturecontent

SunMeixia1 WangYaofu1 ZhangQuanmin2 JiangZhansheng1 LiuGuoshun1

(1 HenanAgriculturalUniversity Zhengzhou450002)(2 PingdingshanTobaccoResearchInstituteofHenanProvince)

Abstract

Studyonrelationshipbetweendroughtandtobaccogrowthwasconductedinpotcultureunderartificialwatercontrolconditions.Theresultsshowedthatwiththedecreasingofsoilmoisture,thestomatalconductance,transpirationrateandphotosynthesisratedecreased,butthecontentofchlorophyllincreased.Suitablesoilmoistureindexfortobaccowas6119%(percentoffieldholdingcapacity)intheroo-tspreadingstage,8113%intheflourishingstageand7713%inthematuringstage.Droughtindexfortobaccowas5011%intheroo-tspreadingstage,6910%intheflourishingstageand5814%inthematuringstage.

Keywords:Flue-curedtobacco;Droughtindex;Stomatalconductance;Transpirationrate;Photosynthesisrate

(责任编辑 许立峰)

转载请注明出处自我介绍 » 烟草生理指标与土壤含水量的关系

分享: