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烤烟是我国重要经济作物，湖南烟区在全国烟草种植区划中被确认为烤烟适宜区和最适宜区，是我国主产烟区之一，全省常年种植烤烟6～8万hm2，年收购烟叶1.3×105t以上，是我国优质烤烟的重要产区之一。烟草业是湖南植烟区农民脱贫致富的支柱产业，也是财政税收的主要来源。目前湖南乃至全国烟区烟叶生产中存在的最大问题是烟叶质量欠佳，在国际市场上缺乏竞争力。烤烟作为产量、质量并重的嗜好类作物，烟叶质量受土壤、品种、栽培技术、气候和烘烤技术等诸多因素的影响，适宜的土壤肥力是获得优质烟叶的基础。镁元素是烤烟生长的关键元素，其含量与烟叶品质密切相关。近年来，南方烟区植烟土壤缺镁的现象屡见报导，许多烟区由于缺镁造成烟株营养不协调，从而影响了烟叶品质的进一步提高。本研究运用GIS技术，采取野外取样、室内分析、田间试验、水培试验的方法，深入研究湖南烟区的烟叶镁含量状况，烟叶镁含量与土壤镁含量、烟叶化学成分、烟气成分以及评吸质量的量化关系，烟草镁的吸收与积累动态变化规律，镁对烟草叶片叶绿素荧光的影响，以及提高镁含量的栽培调控技术，得到了以下结论：1．湖南烟区土壤交换性镁含量平均为1.317cmol／kg，大约有40％土壤交换性镁偏低；全省烟叶镁含量平均为0.378％，有66.3％的烟叶缺镁。烟叶镁含量与土壤镁含量相关系数达极显著水平。连续旱作方式植烟土壤交换性镁平均含量和烟叶镁含量均高于烟稻复种连作方式。连续旱作方式植烟土壤缺镁比例较小，只占22.7％，烟稻复种连作方式中有50％左右的土壤交换性镁偏低。连续旱作方式烟叶有40.6％的轻度缺镁，烟稻复种连作方式有75％左右的烟叶镁含量偏低。随着植烟年限的增加，土壤交换性镁含量有下降的趋势。2．镁含量与化学成分的量化关系表明，镁含量与总糖、总氯、总氮呈正相关，与还原糖、钾含量呈负相关，但差异均不显著，镁含量与总植物碱呈显著正相关；镁含量与烟支均重、总粒相物、烟气烟碱、焦油量、抽吸口数、焦油量／克烟丝等烟气成分呈正相关，但差异均不显著，镁含量与烟气水分含量呈显著负相关；镁含量与香气质、香气量、杂气、浓度、劲头、刺激性、余味和评吸得分呈负相关，与燃烧性、灰色呈正相关，但均未达到显著性差异。3．不同镁浓度可以显著地影响烤烟的株高、最大叶面积、茎围等农艺性状，但对叶片数的影响不显著；营养液中镁浓度在2-4mmol／L时，烤烟的干物质积累显著高于其它处理，最适宜烟株的生长，镁浓度过高或过低都会抑制烟株的生长；不同镁浓度各处理间氮含量无显著性差异；镁浓度在2-8mmol／L处理磷含量显著高于其它处理；镁浓度在1-4mmol／L处理钾含量显著高于其它处理；营养液中的镁浓度与烟叶中的镁含量和烟碱含量呈极显著的正相关，与烟叶中的钙呈极显著的负相关。4．营养液中镁浓度在0—2mmol／L范围内，烟草叶片叶绿素含量随镁浓度的升高而逐渐升高，但高于2mmol／L时，烟草叶片叶绿素的含量逐渐下降；营养液中镁浓度在8mmol／L时，烟草叶片量子产量（EQY）光合电子递速率（ETR）、非光化学猝灭（NPQ）均达到最高，烟草叶片对强光有最大的适应性，缺镁和高镁均能导致烟草量子产量降低，光合电子传递受阻，减少对过剩的激发能的耗散，使植株对强光的保护性调节能力降低。5．在烤烟生育旺盛的团棵期和旺长期根系活力最为旺盛。在各个生育时期，烟草根系活力均以镁浓度为4mmol／L时最旺盛：各处理NR活性都表现为旺长期＞团稞期＞成熟期，当镁浓度达到8mmol／L时，NR酶活性均最大，NR的活性与烟株干物质积累和烟碱的积累表现出一致性；在低镁胁迫下，烟草叶片中SOD活性升高，随着镁浓度的增加，叶片中SOD活性呈降低趋势，当镁浓度超过4mmol／L时SOD的活性又上升；在缺镁胁迫下POD的活性最高，且随镁浓度的升高POD的活性下降；缺镁时烟草叶片CAT的活性下降，随着镁浓度的增加，叶片中CAT活性呈上升趋势，当镁浓度超过4mmol／L时CAT的活性又下降。缺镁和高镁胁迫均能使烟草叶片MDA含量增加，当镁浓度为4mmol／L时MDA含量最高，各处理烟草叶片MDA含量均表现为成熟期＞旺长期＞团稞期；各处理烟草叶片Ca、Mg-ATPase活性均表现为旺长期最大，当镁浓度为8mmol／L时Ca、Mg-ATPase活性在三个时期均达到最高，烟草叶片光合磷酸化反应能力最大。6．适宜的镁浓度能增加烟叶草片厚度，镁缺乏或高镁胁迫均能使叶片厚度下降，缺镁能使烟叶叶片栅栏组织厚度增大，但由于缺镁能使栅栏组织细胞数减少，因此缺镁使叶片栅栏组织面积减少。7．大田试验表明，适量施用镁肥能有效促进烟草生长发育和植株对营养成分的吸收利用，提高烟叶产量，同时也能较好协调烟叶中各种化学成分，改善品质，在本试验中施镁量为300kg／hm2 MgSO4·7H2O时，烟草的农艺性状、干物质积累及产质量均达最佳。8．在湖南主要栽培的8个烤烟品种中，翠碧一号烟叶镁含量最低，K326、NC82和G80三个品种烟叶镁含量最高，且显著高于其它品种。9．秸秆和绿肥还田均能明显增加烟叶中镁的含量，绿肥还田各处理烟叶镁含量均显著高于不还田处理，且烟叶镁含量有随绿肥还田量增加而增大的趋势。不同秸秆还田方式中翻埋处理提高烟叶镁含量要优于覆盖处理；在烟—稻、烟—稻—绿肥、烟—玉米和烟—稻—菜等四种复种方式中，烟—稻—绿肥和烟—玉米复种方式有利于提高烟叶镁含量，烟—稻复种方式烟叶镁含量最低。