烟草生理指标与土壤含水量的关系

土壤含 水量/ %
田间持 水量/ %
12. 5
48. 0
18. 5
71. 7
15. 5
60. 0
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
适宜水分指标
方程式
G = 9. 2- 1. 04W+ 0. 033W2 G = 7. 3767- 0. 5735W+ 0. 0137W2 G = 5. 666- 0. 4886W+ 0. 0125W2
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% 。
67. 0
14. 6
55. 7
时期
伸根期 旺长期 成熟期
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
适宜水分源自文库标
方程式
P= - 21. 5487+ 3. 2595W- 0. 0997W2 P= - 33. 1544+ 4. 0872W- 0. 0926 W2 P= - 57. 0862+ 6. 6670W- 0. 1648 W2
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[ 10~ 11] ; 依 据降水 指标、水分平衡、河流径流量、土壤水分确立的干旱 指标[ 12~ 13] 。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
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] 1. 3. 3 气孔导度、光和速率、蒸腾速率用 GL-310PS
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
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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
E= - 37. 8640+ 4. 5765W- 0. 1143W2
F
38. 0* * 430. 7* * 34. 6* *
r
0. 9891* * 0. 9978* * 0. 9750* *
土壤含 水量/ %
16. 3 21. 7 20. 0
田间持 水量/ %
62. 7 83. 5 76. 0
干旱指标
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。
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。
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
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
适宜水分指标
时期
方程式
F
伸根期 旺长期 成熟期
C= - 1669. 4286+ 255. 4033W- 7. 9566W2 C= - 11638. 5011+ 7981. 7881lnW- 1311. 5182ln2W
C= - 9131. 5879+ 6250. 6978lnW- 1019. 136ln2W
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
割, 将其分为两个子群, 组间差为
B*
( k,
n)=
nk n- k
[ Y( k ) - Y] 2( k = 1, 2, , ,, n - 1) , 式中 B* ( k , n)
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
67. 3
15. 5
59. 0
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。
15. 4
59. 0
31
时期 伸根期 旺长期 成熟期
时期
伸根期 旺长期 成熟期
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
适宜水分指标
方程式
E= - 84. 08+ 63. 44 lnW - 11. 36 ln2W E= - 10. 82+ 1. 8168W- 0. 0417W2
F
170* * 159* * 163. 5* *
r
0. 9861* * 0. 9566* * 0. 9621* *
土壤含 水量/ %
16. 3 21. 0 20. 2
田间持 水量/ %
62. 7 80. 7 77. 7
干旱指标
土壤含 水量/ %
田间持 水量/ %
13. 4
51. 5
18. 3
70. 0
158. 7* * 85. 57* * 22. 74* *
r
0. 9520* * 0. 9557* * 0. 9653* *
土壤含 水量/ %
16. 0 21. 0 20. 8
田间持 水量/ %
61. 5 80. 6 80. 0
干旱指标
土壤含 水量/ %
田间持 水量/ %
13. 4
51. 5
17. 4
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
F
114. 74* * 44. 4* * 95. 4* *
r
0. 9638* * 0. 9639* * 0. 9749* *
土壤含 水量/ %
15. 6 20. 9 19. 6
田间持 水量/ %
60. 6 80. 5 75. 3
干旱指标
土壤含 水量/ %
田间持 水量/ %
12. 8
49. 2
17. 5