光溫逆境條件下外源鈣鹽對烤煙的調控效應及其機理研究.pdf

1、煙葉質量的形成是生態(tài)因素、遺傳因素及栽培因素共同作用的結果，外界生態(tài)環(huán)境決定了煙葉香氣風格的類型，栽培因素決定了風格特色的彰顯度。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)境脅迫相關的響應調節(jié)過程;在光合作用中Ca2+參與了氣孔運動等生理過程，能夠有效改善植物的光合能力。外源鈣鹽可以增強植株細胞對逆境的抗性，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度、不同溫度環(huán)境、不同煙草品種光合特性及品質形成的影響。
　　試驗于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)大學許昌校區(qū)進行，2011-2012年采取大田盆栽試驗，2012-2013年采取人工氣候室盆栽試驗。共包括3個單項試驗:(1)外源鈣鹽對不同烤煙品種光合作用的調控效應研究:選取‘中煙100’和‘豫

3、煙10號’2個烤煙品種為供試材料，每個烤煙品種分別噴施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，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、葉綠素熒光參數(shù)、水分利用效率及干物質積累的影響。(2)不同光照強度下外源鈣鹽對烤煙光合作用及品質指標的調控效應研究:在整個大田生長期利用不同層次的白色紗布進行遮陰處理，設置4種光強水平(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)、葉綠素熒光特性、礦質營養(yǎng)元素吸收、干物質積累、化學品質以及致香物

5、質形成的影響。(3)不同溫度條件下外源鈣鹽對烤煙光合特性及香氣品質的調控效應研究:在人工氣候室內設置低、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)進行復因子土培盆栽試驗，分析外源鈣鹽在不同溫度條件下對烤煙質體色素各組分含量、光合生理指標、光響應曲線、RuBP羧化酶初始活性、酸性及中性致香物

6、質含量等的影響。主要研究結果如下:
　　(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?！袩?00’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的促進效果最佳。鈣鹽處理后兩品種烤煙的光飽和點(LSP)

7、升高，加速了煙株生長。經(jīng)鈣鹽處理后Pn、光化學淬滅系數(shù)(qP)和PSⅡ實際光化學效率(ΦPSⅡ)較對照升高，表明外源鈣鹽不僅能夠提高煙株的光化學反應效率，加強光合碳同化能力，還能減輕光抑制。總體而言，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，進而促使煙株的光合碳同化產(chǎn)物積累量增加。
　　(2)隨光強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、肉細胞的光化學活性，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化為化學能，從而表現(xiàn)出較高的電子傳遞速率和光化學效率，隨鈣鹽施入和光強減弱光化學猝滅系數(shù)(qP)、PSⅡ最大光化學效率(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潛能。在本試驗條件下，接近飽和

9、光強的適度弱光(L2:70％光照強度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(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、平衡的調節(jié)作用及其對煙葉品質的促進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，且伴隨著光強的降低，增加的幅度隨之升高，與此同時，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對碳氮平衡的促進效果較為顯著。光強降低后煙葉中一些礦質營養(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、鈣鹽對煙葉品質帶來了額外的不利影響。中性揮發(fā)性致香物質總量在L3(50％光照強度下)達到最大，這與弱光環(huán)境中煙葉內質體色素含量的增加使其降解產(chǎn)物含量較高有關。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量。
　　(5)低溫對煙葉品質的影響較大，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