光溫逆境條件下外源鈣鹽對烤煙的調(diào)控效應(yīng)及其機(jī)理研究.pdf

1、煙葉質(zhì)量的形成是生態(tài)因素、遺傳因素及栽培因素共同作用的結(jié)果，外界生態(tài)環(huán)境決定了煙葉香氣風(fēng)格的類型，栽培因素決定了風(fēng)格特色的彰顯度。鈣是作物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，參與諸多與環(huán)境脅迫相關(guān)的響應(yīng)調(diào)節(jié)過程;在光合作用中Ca2+參與了氣孔運(yùn)動(dòng)等生理過程，能夠有效改善植物的光合能力。外源鈣鹽可以增強(qiáng)植株細(xì)胞對逆境的抗性，有效緩解植株光合能力的下降，提高植物的光合性能。在不同的生態(tài)條件下，煙葉對鈣的吸收利用狀況是不同的;不同的光、溫環(huán)境中外源鈣鹽

2、對煙株光能吸收、分配、利用的影響也是有差異的，本文著重研究了外源鈣鹽對不同光照強(qiáng)度、不同溫度環(huán)境、不同煙草品種光合特性及品質(zhì)形成的影響。
　　試驗(yàn)于2011-2013年連續(xù)兩年在河南省許昌縣（北緯34°01′，東經(jīng)113°49′）河南農(nóng)業(yè)大學(xué)許昌校區(qū)進(jìn)行，2011-2012年采取大田盆栽試驗(yàn)，2012-2013年采取人工氣候室盆栽試驗(yàn)。共包括3個(gè)單項(xiàng)試驗(yàn):(1)外源鈣鹽對不同烤煙品種光合作用的調(diào)控效應(yīng)研究:選取‘中煙100’和‘豫

3、煙10號’2個(gè)烤煙品種為供試材料，每個(gè)烤煙品種分別噴施3種不同類型的外源鈣鹽[30 mmol.L-1CaCl2、 Ca(NO3)2和Ca(Ac)2]以及蒸餾水(CK)，采用土培盆栽試驗(yàn)，研究煙葉發(fā)育過程中外源鈣鹽對兩品種烤煙光合生理指標(biāo)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、水分利用效率及干物質(zhì)積累的影響。(2)不同光照強(qiáng)度下外源鈣鹽對烤煙光合作用及品質(zhì)指標(biāo)的調(diào)控效應(yīng)研究:在整個(gè)大田生長期利用不同層次的白色紗布進(jìn)行遮陰處理，設(shè)置4種光強(qiáng)水平(L0:982.6

4、3-1244.44μmol·m-2·s-1; L1:786.50-996.67μmol· m-2·s-1;L2:691.67-867.89μmol·m-2·s-1; L3:480.00-618.89μmol·m-2·s-1)，每種光強(qiáng)下噴施3種不同類型的鈣鹽[CaCl2、Ca(NO3)2和Ca(Ac)2]以及蒸餾水(CK)，分析各種鈣鹽在不同光環(huán)境中對烤煙光合氣體交換參數(shù)、葉綠素?zé)晒馓匦?、礦質(zhì)營養(yǎng)元素吸收、干物質(zhì)積累、化學(xué)品質(zhì)以及致香物

5、質(zhì)形成的影響。(3)不同溫度條件下外源鈣鹽對烤煙光合特性及香氣品質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)研究:在人工氣候室內(nèi)設(shè)置低、中、高3種溫度條件(T1:14℃/20℃;T2:22℃/28℃;T3:30℃/36℃)，并在每種溫度條件下分別噴施CaCl2、Ca(NO3)2和Ca(Ac)2三種不同類型的鈣鹽及蒸餾水(CK)進(jìn)行復(fù)因子土培盆栽試驗(yàn)，分析外源鈣鹽在不同溫度條件下對烤煙質(zhì)體色素各組分含量、光合生理指標(biāo)、光響應(yīng)曲線、RuBP羧化酶初始活性、酸性及中性致香物

6、質(zhì)含量等的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)伴隨煙株的衰老，光合作用下降，外源鈣鹽在一定程度上提高了兩品種烤煙的光合速率(Pn)，并且其對Pn下降的緩解作用以煙葉成熟期最為顯著，與‘中煙100’相比，‘豫煙10號’Pn的下降幅度較小，生育后期仍能夠保持相對較高的光合活性。‘中煙100’和‘豫煙10號’的Pn最大值分別出現(xiàn)在Ca(Ac)2處理和Ca(NO3)2處理，二者對Pn的促進(jìn)效果最佳。鈣鹽處理后兩品種烤煙的光飽和點(diǎn)(LSP)

7、升高，加速了煙株生長。經(jīng)鈣鹽處理后Pn、光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)和PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)較對照升高，表明外源鈣鹽不僅能夠提高煙株的光化學(xué)反應(yīng)效率，加強(qiáng)光合碳同化能力，還能減輕光抑制?？傮w而言，外源鈣鹽提高了兩品種烤煙的光能利用效率及光合生產(chǎn)能力，進(jìn)而促使煙株的光合碳同化產(chǎn)物積累量增加。
　　(2)隨光強(qiáng)減弱和增施鈣鹽煙葉的葉綠素和類胡蘿卜素含量顯著升高，外源鈣鹽的施入刺激了光合色素的合成，使煙葉能夠吸收較多的光能，激發(fā)了葉

8、肉細(xì)胞的光化學(xué)活性，因而相對提高了光能傳遞效率;弱光條件下光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)把吸收的光能較多地分配給光合電子傳遞用于光合作用，外施鈣鹽促使光能以更高的速度和效率轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，從而表現(xiàn)出較高的電子傳遞速率和光化學(xué)效率，隨鈣鹽施入和光強(qiáng)減弱光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和PSⅡ電子傳遞速率(ETR)均相對升高，初始熒光(Fo)下降，表明噴施鈣鹽后PSⅡ在適度弱光環(huán)境中具有更大的光化學(xué)潛能。在本試驗(yàn)條件下，接近飽和

9、光強(qiáng)的適度弱光(L2:70％光照強(qiáng)度691.67-867.89μmol· m-2·s-1)能夠有效提高煙株的光合生產(chǎn)能力。不同鈣鹽間以Ca(NO3)2處理各部分的光合產(chǎn)物積累量最高。
　　(3)外源鈣鹽有助于1，5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)初始活性的提高，進(jìn)而提高了Pn，促使煙株保持較高的光能利用效率(LUE)。經(jīng)溫度處理后Pn、E、Gs均呈先增加后降低的變化規(guī)律，Ci則呈下降的趨勢，不同溫度間以T2處理(22℃/28

10、℃)的Pn最高。鈣鹽處理的煙葉表現(xiàn)出較高的光合潛力，Ca(Ac)2處理的最大凈光合速率（Amax）最高，CaCl2處理的光飽和點(diǎn)(LSP)和表觀量子效率(AQY)最高。增施鈣鹽后烤煙葉片葉綠素及類胡蘿卜素各組分含量均有所增加，一方面有利于煙葉捕光能力的提高，另一方面，避免了光合器官在逆境環(huán)境中受到光氧化的破壞，有利于光合能力的保持。不同鈣鹽間以Ca(Ac)2處理在逆境溫度下對煙株光合性能的改善效果最顯著。
　　(4)外源鈣鹽對碳氮

11、平衡的調(diào)節(jié)作用及其對煙葉品質(zhì)的促進(jìn)效果在弱光條件下更為顯著。在弱光環(huán)境中，鈣鹽處理的總糖、還原糖含量顯著高于對照，且伴隨著光強(qiáng)的降低，增加的幅度隨之升高，與此同時(shí)，外源鈣鹽能使煙葉中總氮和煙堿的含量降低，不同鈣鹽間以Ca(Ac)2和Ca(NO3)2對碳氮平衡的促進(jìn)效果較為顯著。光強(qiáng)降低后煙葉中一些礦質(zhì)營養(yǎng)元素的含量隨之增加，與對照相比，鈣鹽處理的大量和微量元素含量增加，但烤后煙葉中的鈣元素含量并未比對照顯著增高，并未因增施一定濃度的外源

12、鈣鹽對煙葉品質(zhì)帶來了額外的不利影響。中性揮發(fā)性致香物質(zhì)總量在L3(50％光照強(qiáng)度下)達(dá)到最大，這與弱光環(huán)境中煙葉內(nèi)質(zhì)體色素含量的增加使其降解產(chǎn)物含量較高有關(guān)。外源鈣鹽有利于香氣成分的形成，能夠有效改善煙葉的香氣質(zhì)量。
　　(5)低溫對煙葉品質(zhì)的影響較大，在適宜的溫度條件下(T2:22℃/28℃)煙葉中各種單糖及雙糖的含量增加，經(jīng)外源鈣鹽處理后能夠使這些甜類物質(zhì)的含量顯著增加，從而減輕由于含氮化合物偏高對煙氣帶來的苦澀味。鈣鹽處理的