煙草在線專稿 摘要:在煙草生長發育過程中,需要氮、磷、鉀等大量營養,同時也需要鈣、鎂、硫、鐵、錳、鉬、硼等中、微量元素。硫是僅次于N、P、K的植物第四大必需營養元素【1】。本文結合國內外的研究進展主要對硫元素對煙草的生理、影響煙草土壤硫含量的因素以及硫元素對煙草品質的影響進行了綜述。
關鍵詞:煙草 硫素 生長 煙葉品質
煙草是我國重要的經濟作物和國民收入的重要來源。隨著近年來,人們對鉀肥重要性認識提高,硫酸鉀施用量越來越高,給土壤帶入了過量的硫素。加之過磷酸鈣和有機肥中也含有一定量的硫,使煙葉中硫含量不斷提高。硫過量已成為影響我國某些煙區煙葉品質的因素之一。因此,研究煙草硫素營養及其調控對增加煙葉產量、提高煙葉品質、增加經濟效益具有十分重要的意義,已成為近年來煙草營養研究的熱點。
1、硫素對煙草生理的影響
1.1 硫素在煙草上的分布
地殼中的硫含量平均為300mg/kg,在組成地殼的105種元素中排名第17【2】。煙草體內的硫可分為有機態硫和無機態硫兩大類,并且不同部位煙葉硫含量明顯不同。而煙草中韌皮部長距離運輸的有機硫主要是谷胱甘肽占67%,其余甲硫氨酸占27%,半胱氨酸占2%~4%【3】。絕大部分有機硫以蛋白質形式存在,少量以含硫氨基酸的形式存在,并且有機態硫的形態和含量比較穩定。
硫元素在根、莖、葉、頂權的含量分別為0.27%,0.23%,0.45%,0.57%。另外,煙草體內硫元素含量的變化與部位密切相關。由于煙株上不同部位煙葉營養條件不同,硫元素含量也有很大差異,上部葉硫元素含量為0.52%,中部葉為0.43%,下部葉為0.41%【4】。
1.2 硫素的吸收和運輸
煙草和其它植物一樣,根系和地上部都可以吸收多種形態的硫,但主要途徑是根系吸收土壤中的SO42-離子。硫在植物體內可以移動,但是這種移動十分有限,所以缺硫癥狀首先表現在植物的幼嫩器官【5】。硫在植株體內的移動稱為再分配,通常是以無機硫即硫酸根的形式輸出,在葉片成熟時,沒有合成為有機硫的無機硫通過一定的循環通道進入正發育的部位被再次利用。
根系吸收的硫可通過蒸騰流向地上部輸進。硫酸鹽主要在成熟葉片中光合作用下還原同化為有機物,根系蛋白質合成所需的還原硫依賴于地上部向根的運輸。另外,運輸來的谷胱甘肽也作為根系硫營養的一種信號,調節根系硫的吸收【6】。
硫素的運轉取決于該部位細胞組織的硫素供應以及其他部位對硫素的需求狀況,一般情況下,硫素不發生移動,在代謝加強或者是硫脅迫時才會出現硫的轉移。Adiputra【7】和Bell【8】的研究均表明發生硫脅迫時,從根部的液泡和成熟葉片中輸出的硫的數量與需求部位的要求不一致,不能滿足生長需要,因此,植物生長的各個時期都需要有硫肥的供應。
1.3 硫素在煙草上的生理代謝功能
硫可以作為蛋白質和酶的組成成分,它能在煙草體內進行氧化還原反應的調節。硫還能消除重金屬離子對煙株的毒害,由于半胱氨酸中的巰基是一個反應性極強的基團,它能與重金屬離子如鉛、鎘等形成穩定的螯合物,因此,對消除重金屬污染具有重要的作用。硫在葉綠素形成、光合作用、氮代謝等重要生理代謝中都具有十分重要意義。硫作為煙草必需營養元索,是煙草體內一些蛋白質的成分。此外,硫和煙草根系生長、葉綠素的形成、煙草體內能量代謝和氧化還原過程都有一定關系【9】。
1.4 硫素與氮、鉬等元素的交互作用
煙草硫與植物營養過程是一個相互聯系、相互作用的復雜的生命代謝過程。它與氮、磷、鉀和硒等元素的交互作用較為密切,氮、硫兩元素在生理代謝,特別是蛋白質合成方面就表現出高度的互助關系。氮營養對硫代謝有強烈的影響。用白肋煙Ky14試驗,SO42-供給較少時,組織中如果有機氰積累,ATP硫酸化酶活性升高。如缺氮則導致ATP硫酸化酶活性下降。硝酸還原酶是NO3-;誘導酶,缺NO3-;和缺S都抑制硝酸還原酶的活性【10】。
硫、鉬、硒和氯被植物吸收的形態都為陰離子。因而各元素之間可能有吸收的拮抗作用。有試驗表明,煙草施用KCl,降低硫的吸收【11】。白肋煙溫室試驗下,SO42-抑制Mo的吸收.降低植株中Mo的濃度。缺Mo時SO42-影響比Mo濃度較高時更顯著【12】。
1.5 缺硫素的癥狀
煙株缺硫時,由于體內蛋白質的合成受阻,葉綠體不能形成,因此,煙株缺硫首先表現的癥狀是生長緩慢,葉片失綠黃化。嚴重缺硫時,下部葉片從頂端開始干枯死亡,死葉不脫落,抑制生殖生長,現蕾遲,有些甚至不能現蕾【13】。而化學診斷首先需要選擇適宜的采樣時期(植物生育期)和采樣部位(植物器官),由于植物幼苗期對硫的需要還不如氮、磷、鉀那樣多,也就是說幼苗對硫不太敏感,因此,一般作物的幼苗診斷不能說明作物是否缺硫。當植物進入營養生長與生殖生長都很旺盛的時期時,對硫的需要量明顯增大,這時植物對環境中硫的狀況比較敏感,是硫診斷的較好時期。由于植株體內硫酸鹽遠比全硫環境變化的敏感程度要強得多,即認為前者是植物缺硫診斷的較好指標。另外,由于作物體內硫含量受氮×硫交互作用的影響較大,植株體內的氮硫比是診斷作物任何生育階段上硫素營養的可靠指標?!?4】。
2、影響煙草土壤硫含量的因素
傳統的施肥方法,片面強調氮、磷、鉀等大量營養的施用,而對中微量營養元素很少或根本不施用,長此以往,不但造成煙田土壤板結,也使病蟲害逐年加劇。致使煙葉的產量下降,品質降低。由于我國煙區面積居世界第一,南北分布廣.橫跨熱帶、亞熱帶、南溫帶、北溫帶等,在煙區土壤硫素狀況看,南方北方都存在硫的問題。南方主要是硫的缺乏問題。而北方石灰性土壤則主要是硫的有效性問題【15】。由于硫經常隨一些營養元素的硫酸鹽施入土壤中,有時會造成煙株中硫過量,煙葉中硫含量過高會對煙葉燃燒性產生不良影響。
據朱英華【16】實驗數據顯示:田間試驗供試土壤硫素含量較低(有效硫7.46kg/hm2,施用37.5,l12.5kg/hm2的硫促進烤煙生長,增產增值,其中以75.0kg/hm2用量最佳,其產量分別較不施硫的對照增加11.73,10.67;硫用量過大則煙葉品質下降,減產減值,硫用量達到225.0kg/hm2時,產量、產值分別較75.0kg/hm2的處理下降18.77%,17.14%。上等煙比例下降9.9個百分點。在供試土壤有效硫含量范圍內(18.9~33.3mg/kg),增施硫素對烤煙煙葉的產量產值影響較小,未達極顯著差異水平。
施硫量增多,土壤溶液中硫含量增多,煙株同樣能大量吸收硫在體內累積,植物體本身不能抑制對硫的過量吸收。施硫達到一定量以后,煙葉硫含量很緩慢增加,這不是植物體本身自我調節作用的結果,而是過量硫在土壤中各種作用過程的結果在土壤一植物系統中,硫素的輸入主要有大氣干、濕沉降、硫肥施用,硫素的輸出主要有作物吸收、硫淋溶【17,18】。
蔡憲杰【19】研究了單質硫對堿性植煙土壤pH值及烤煙產質量影響,結果表明:施用單質硫可明顯降低土壤pH值,隨單質硫施用量愈大,降低幅度愈大,土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量增加,有機質含量變化不明顯,但容重有增加的趨勢;施用單質硫不影響煙株前期發育,而影響成熟期,隨單質硫施用量增加,株高增高,莖圍增粗,適量(300~600kg/hm2)單質硫處理,煙株農藝性狀較好,煙葉的經濟性狀較好;施用單質硫有利于煙葉鉀含量的提高,施用300kg/hm2單質硫煙葉評吸質量較好;綜合單質硫降土壤pH值效果及煙葉生長、農藝性狀、產質量情況,在豫中堿性植煙土壤環境,建議單質硫施用量為300kg/hm2。
3、硫素對煙葉品質的影響
在中國烤煙種植制度中,由于烤煙需要的鉀素大部分由硫酸鉀提供,因此,缺硫對煙葉品質的影響目前在生產中尚不多見;相反,由于施硫過多,造成煙葉硫含量過多,品質降低的現象卻時有發生。很早就有報道,煙葉硫含量過高,降低其燃燒性【20】。法國、日本、以色列等也都報道煙葉硫含量高,降低燃燒性,質量明顯下降【21】。煙草中的硫含量隨類型和栽培條件不同而變化,一般為0.2%~1.0%。硫也是阻燃因子,同樣影響燃燒性,其對燃燒性的影響僅次于氯。缺硫或硫過量都將顯著影響作物的產量和品質【22】。
1994年利用半葉法對中國云南和貴州煙葉內在的化學品質及香吃味與硫含量關系的統計結果表明,煙葉煙堿、還原糖和煙葉施木克值均與煙葉硫含量呈負相關,評吸總分與煙葉硫含量呈顯著負相關。可見,煙葉硫含量過高對香吃味不利。
一般認為.硫稍散不足反而有利于煙葉烘烤后色澤光亮,對品質有利。但如硫過量。則使煙葉色澤黯淡,煙葉燃燒性變差.品質下降。過量硫對煙葉品質產生的負影響人們早就注意到【23】。我國的試驗證明,硫酸鉀增施到34kg/畝時,煙葉質量明顯下降,熄火,已無使用價值【24】。由于煙草為忌氯作物。如煙葉含氯過高,則吸味差,灰色黑,特別是燃燒性下降.甚至熄火,故氯化鉀不能大量作為煙草鉀肥,而硝酸鉀成本較高.因而。硫酸鉀成了煙草鉀肥的較好品種。由于煙草專用肥中使用硫酸鉀,帶人了大量的硫,煙草缺硫現象較為少見。一般認為.硫稍散不足反而有利于煙葉烘烤后色澤光亮,對品質有利。但如硫過量。則使煙葉色澤黯淡,煙葉燃燒性變差.品質下降【25】。
4、煙草硫素研究展望
由于硫元素在煙草種植,煙葉品質中的重要作用,進一步加強煙草硫素營養的研究十分必要。煙草和其它植物一樣,根系和地上部都可以吸收多種形態的硫,但主要途徑是根系吸收土壤中的SO42-離子【26】。土壤供硫不足時,大氣中低濃度的SO2和H2S也能為煙草地上部吸收,以提供部分硫營養。植物葉片吸SO2量,與大氣中SO2濃度和根區硫酸鹽供給量密切相關【27】。土壤中硫來源有過磷酸鈣、硫酸鍍、硫酸鉀、有機肥、微
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