烤煙施氮量與留葉數(shù)對(duì)煙葉含氮化合物和感官質(zhì)量的影響

趙會(huì)納,湯朝起,彭玉龍,王先勃,

沈 晗2,鄭其令4,雷 波1,李德侖1,丁福章1,潘文杰1

(1.貴州省煙草科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550081；2.上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司，上海 200082；3.貴州省煙草公司 遵義市公司，貴州 遵義 563000；4.遵義市煙草公司 道真縣分公司，貴州 道真 563500)

煙葉含氮化合物主要包括煙堿、蛋白質(zhì)、葉綠素等[1-2]，其不僅具有重要的生理功能，而且在一定程度上決定著煙葉吸食品質(zhì)[3-4]。研究表明，含氮化合物(蛋白質(zhì)、總氮和煙堿)是化學(xué)成分中對(duì)煙葉評(píng)吸質(zhì)量影響最大的因素，且影響順序?yàn)榈鞍踪|(zhì)>總氮>煙堿[5]。煙堿決定煙氣的生理強(qiáng)度，影響煙氣的濃度和勁頭，煙堿/焦油比值與吸味品質(zhì)之間呈線性正相關(guān)關(guān)系[6]，而蛋白質(zhì)影響煙氣的勁頭和吃味，燃吸時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種類似羽毛燃燒的蛋白質(zhì)臭味[2,7]；總氮、蛋白質(zhì)還與焦油量呈極顯著正相關(guān)[8]，總氮含量與感官質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[9-11]。施氮量和留葉數(shù)是影響煙葉煙堿和總氮等化學(xué)成分的重要因素[12-13]，目前，已有不少關(guān)于施氮量和留葉數(shù)對(duì)煙葉煙堿、總氮影響的研究，煙堿、總氮等含氮化合物含量一般隨施氮量的增加而增加，隨留葉數(shù)的增加而減少[12,14]。煙堿氮和蛋白氮作為煙葉中最主要的氮，目前還鮮有關(guān)于其研究的報(bào)道。有研究表明，控制煙葉總氮含量尤其是非煙堿氮(粗蛋白)含量可能會(huì)提高上部葉可用性[15-16]，因此，控制煙葉非煙堿氮和總氮含量、適當(dāng)提高煙堿氮含量可能是提高煙葉品質(zhì)和焦油量的途徑之一。烤煙生產(chǎn)中往往為了提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益而增加氮肥的投入以及增加留葉數(shù)，造成肥料利用率低和浪費(fèi)現(xiàn)象，也導(dǎo)致了煙葉可用性下降[17]。因此，為探明烤煙種植中適宜的施氮量及留葉數(shù)，筆者等將總氮分為煙堿氮、蛋白氮和其他氮3部分，分析低施氮、少留葉的技術(shù)措施下不同部位煙葉的煙堿氮、蛋白氮、其他氮和總氮的變化，旨在為提高煙葉可用性和低焦油卷煙原料的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

烤煙供試品種為K326，由貴州省煙草科學(xué)研究院制種并提供。試驗(yàn)于2016年和2017年在貴州省遵義市道真縣隆興鎮(zhèn)浣溪村進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)土壤理化性狀：全氮0.22%，堿解氮182.02 mg/kg，全磷1.10 g/kg，有效磷43.73 mg/kg，全鉀19.25 g/kg，速效鉀381.24 mg/kg，有機(jī)質(zhì)36.88 g/kg，pH 5.13。根據(jù)貴州省企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)植煙土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(Q/GZYC05-2011)[18]判斷，試驗(yàn)點(diǎn)土壤的全氮、堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量豐富，有效磷含量很豐富，pH適宜?？傮w來看，該試驗(yàn)點(diǎn)較適宜開展本試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為雙因素裂區(qū)試驗(yàn)，主處理為施氮量：45.0 kg/hm2、67.5 kg/hm2和90.0 kg/hm2；副處理為留葉數(shù)：12片/株、14片/株和16片/株，9個(gè)處理，3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列?？緹熞圃悦芏葹?8 180 株/hm2，行距110 cm、株距50 cm。在現(xiàn)蕾前當(dāng)煙株的有效留葉數(shù)達(dá)到處理(12片/株、14片/株、16片/株)要求時(shí)進(jìn)行扣心打頂。保證留在煙株的下部第1葉位葉長(zhǎng)大于50 cm，頂部最上位葉葉長(zhǎng)為10～20 cm。打頂后將長(zhǎng)勢(shì)正常且無傷害的煙株所有葉位掛牌(從下向上數(shù))，其他田間管理措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)進(jìn)行。初烤煙葉按部位(表1)取樣檢測(cè)常規(guī)化學(xué)成分。同時(shí)，設(shè)置生產(chǎn)常規(guī)對(duì)照，移栽密度16 500 株/hm2，行距110 cm，株距60 cm，氮肥施用量105.0 kg/hm2，留葉數(shù)18片/株，中心花50%開放時(shí)打頂，其他田間管理措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)進(jìn)行。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

采用煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，其中，煙堿含量采用YC/T 160-2002測(cè)定，糖含量采用YC/T 159-2002測(cè)定，總氮含量采用YC/T 161-2002測(cè)定，鉀含量采用YC/T 217-2007測(cè)定，氯含量采用YC/T 162-2002測(cè)定，蛋白質(zhì)含量采用YC/T 249-2008測(cè)定。煙葉感官質(zhì)量是以YC/T138-1998為基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)吸評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分為香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性分別10分，吃味12分，感官總分52分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，包括雙因素方差分析和多重比較，多重比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量與留葉數(shù)對(duì)煙葉含氮化合物的影響

方差分析表明，施氮量對(duì)煙葉煙堿氮、蛋白氮和總氮含量的影響均達(dá)顯著水平(P<0.05)；留葉數(shù)對(duì)煙葉煙堿氮影響達(dá)極顯著水平(P<0.01)，對(duì)總氮含量影響達(dá)顯著水平(P<0.05)，而對(duì)蛋白氮含量影響不顯著。施氮量×留葉數(shù)交互作用對(duì)各個(gè)含氮化合物影響均不顯著。

表1不同留葉處理煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)不同部位葉片的選取
Table 1 Tobacco leaves selection in different parts for conventional chemical composition detection in tobacco leaves of different leaves remained treatments

留葉數(shù)/(片/株)Leaves remained中部葉 Middle leaves 上部葉 Upper leaves 頂葉 Tip leaves 12第5～7葉位第8～10葉位第11～12葉位14第6～8葉位第9～11葉位第12～14葉位16第7～9葉位第10～13葉位第14～16葉位18(CK)第8～11葉位第12～15葉位第16～18葉位

2.2 施氮量對(duì)不同部位煙葉含氮化合物的影響

2.2.1 頂葉 從圖1看出，不同施氮量處理的頂葉煙堿氮、其他氮和總氮含量存在顯著差異，其含量隨施氮量的增加而增加。其中施氮量為90.0 kg/hm2處理的煙堿氮和其他氮含量顯著高于45.0 kg/hm2處理，二者與67.5 kg/hm2處理差異均不顯著；而90.0 kg/hm2處理的總氮含量顯著高于45.0 kg/hm2和67.5 kg/hm2處理；蛋白氮含量在3個(gè)施氮量處理間差異不顯著。

注：圖中不同小寫字母標(biāo)記表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，下同。
Note:Different lowercase letters in the figure indicate significance of difference atP<0.05 level.The same below.

圖1不同施氮量處理烤煙頂葉含氮化合物的含量
Fig.1 Nitrogen compounds contents in tip leaves of tobacco with different nitrogen application

2.2.2 上部葉 由圖2可知，上部葉煙堿氮和蛋白氮含量在 3個(gè)施氮量水平間存在顯著差異，均隨施氮量的增加而增加。其中45.0 kg/hm2處理的煙堿氮含量顯著低于67.5 kg/hm2和90.0 kg/hm2處理；90.0 kg/hm2處理的蛋白氮含量顯著高于45.0 kg/hm2和67.5 kg/hm2處理；其他氮和總氮含量也隨施氮量的增加而增加，但3個(gè)施氮量處理間差異不顯著。

2.2.3 中部葉 由圖3看出，中部葉的煙堿氮、蛋白氮和總氮含量在 3個(gè)施氮量水平間存在顯著差異，均隨施氮量的增加而增加。其中施氮量為90.0 kg/hm2處理的煙堿氮、蛋白氮和總氮含量顯著高于45.0 kg/hm2處理，二者與67.5 kg/hm2處理間的差異均不顯著；其他氮含量也隨施氮量的增加而增加，但3個(gè)施氮量處理間差異不顯著。

圖3 不同施氮量處理烤煙中部葉含氮化合物的含量Fig.3 Nitrogen compounds contents in middle leaves of tobacco with different nitrogen application

2.3 留葉數(shù)對(duì)不同部位煙葉含氮化合物的影響

2.3.1 頂葉 由圖4看出，頂葉的煙堿氮和總氮含量在不同留葉數(shù)處理間存在顯著差異，其含量隨留葉數(shù)的增加而減少，其中留葉數(shù)為12片/株處理的總氮和煙堿氮含量顯著高于16片/株處理；蛋白氮和其他氮含量在3個(gè)留葉處理間的差異不顯著。

圖4 不同留葉數(shù)處理頂葉含氮化合物的含量Fig.4 Nitrogen compounds contents in tip leaves of tobacco with different number of leaves remained

2.3.2 上部葉 由圖5看出，上部葉的煙堿氮含量在不同留葉數(shù)處理間存在顯著差異，其含量隨留葉數(shù)的增加而減少。留葉數(shù)為12片/株處理的煙堿氮含量顯著高于14片/株和16片/株處理，后二者的差異不顯著；蛋白氮、其他氮和總氮含量在3個(gè)留葉處理間的差異不顯著。

圖5 不同留葉數(shù)處理上部葉含氮化合物的含量Fig.5 Nitrogen compounds contents in upper leaves of tobacco with different number of leaves remained

2.3.3 中部葉 由圖6看出，中部葉的煙堿氮和總氮含量在不同留葉數(shù)處理間存在顯著差異，其含量隨留葉數(shù)的增加而減少。其中留葉數(shù)為16片/株處理的煙堿氮含量顯著低于12片/株和14片/株處理，后二者的差異不顯著；16片/株處理的總氮含量顯著低于12片/株，二者與14片/株處理間的差異不顯著；蛋白氮和其他氮含量在3個(gè)留葉處理間差異不顯著。

圖6 不同留葉數(shù)處理中部葉含氮化合物的含量Fig.6 Nitrogen compounds contents in middle leaves of tobacco with different number of leaves remained

2.4 不同處理煙葉的化學(xué)成分

從表2看出，與常規(guī)生產(chǎn)對(duì)照相比，所有處理組合煙葉的蛋白氮含量均有降低，除施氮量為45 kg/hm2+留葉數(shù)為16片/株的處理組合外，其余處理組合的煙堿氮含量均有提高，總糖和還原糖含量適宜。除鉀含量外，其他指標(biāo)在9個(gè)處理間多數(shù)存在顯著差異?？傮w來看，在同一施氮量水平下，煙堿氮和總氮含量隨著留葉數(shù)的增加而減少，總糖、還原糖含量隨留葉數(shù)的增加而增加；在同一留葉數(shù)水平下，總氮、煙堿氮含量隨施氮量的增加而增加，總糖、還原糖含量隨施氮量的增加而減少。

表2 不同處理煙葉的化學(xué)成分含量Table 2 Content of chemical components of tobacco leaves under different treatments %

注：同列不同字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，下同。
Note:Different letters in the same column mean significant difference at 0.05 level.The same below.

2.5 施氮量與留葉數(shù)對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響

方差分析表明，施氮量對(duì)煙葉香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性及總分均有極顯著影響(P<0.01)；留葉數(shù)對(duì)煙葉香氣質(zhì)和香氣量有顯著影響(P<0.05)，而對(duì)其他指標(biāo)影響不顯著。施氮量×留葉數(shù)交互作用對(duì)各個(gè)感官質(zhì)量指標(biāo)影響均不顯著。由表3看出，在同一施氮量水平下，香氣質(zhì)、香氣量和吃味得分總體上隨留葉數(shù)的增加而提高?？傮w來看，施氮量67.5 kg/hm2+留葉數(shù)16片/株處理組合煙葉的香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性得分及總分均最高。

表3 不同處理煙葉的感官質(zhì)量得分Table 3 Sensory quality scores of different tobacco treatments 分

2.6 煙堿氮/總氮比值對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響

從圖7看出，煙堿氮/總氮比值在0.295～0.315，香氣質(zhì)、香氣量和吃味得分均隨著煙堿氮/總氮比值的增加而增加，煙堿氮/總氮比值在0.315～0.335，香氣質(zhì)、香氣量和吃味均呈下降趨勢(shì)，煙葉的雜氣和刺激性隨煙堿氮/總氮比值的升高呈先降低后增加再降低的變化趨勢(shì)。當(dāng)煙堿氮/總氮比值在0.315時(shí)，香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣和刺激性5項(xiàng)感官質(zhì)量得分均最高，感官質(zhì)量最好。

圖7 煙堿氮/總氮比值與感官質(zhì)量的關(guān)系Fig.7 Relationship between nicotinic nitrogen-total nitrogen ratio and sensory quality

3 結(jié)論與討論

施氮量對(duì)煙葉含氮化合物和感官質(zhì)量影響很大，對(duì)煙葉煙堿氮、蛋白氮和總氮含量均有顯著影響，對(duì)香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性及總分均有極顯著影響；留葉數(shù)對(duì)煙葉煙堿氮有極顯著影響，對(duì)總氮含量、香氣質(zhì)和香氣量有顯著影響，對(duì)蛋白氮含量影響不顯著。當(dāng)施氮量增加、留葉數(shù)減少時(shí)，分配到單株葉片的氮素增加，含氮化合物積累增加，與前人研究的含氮化合物隨施氮量的增加而增加，隨留葉數(shù)的增加而減少結(jié)果一致[15,19]。目前鮮有針對(duì)煙堿氮/總氮比值的研究報(bào)道，本研究表明，煙堿氮/總氮比值總體隨施氮量的增加而增加，隨留葉數(shù)增加而減少，煙堿氮/總氮比值在0.295～0.315，香氣質(zhì)、香氣量和吃味得分均隨著煙堿氮/總氮比值的增加而增加，之后隨煙堿氮/總氮比值增加呈下降趨勢(shì)，同時(shí)留葉數(shù)對(duì)蛋白氮影響不顯著。因此，可在一定范圍內(nèi)通過調(diào)整留葉數(shù)來提高煙堿氮/總氮比值從而控制蛋白氮含量及提升感官品質(zhì)，如施氮量67.5 kg/hm2+留葉數(shù)16片/株處理組合煙葉的煙堿氮/總氮比值為0.315，其煙葉香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性得分和總分均最高，感官質(zhì)量最好，因此烤煙生產(chǎn)上推薦施氮量67.5 kg/hm2+留葉數(shù)16片/株處理組合。由于是單一試驗(yàn)點(diǎn)的結(jié)果可能還存在一定的局限性，在下一步的研究中擬結(jié)合生態(tài)條件、焦油產(chǎn)生量和經(jīng)濟(jì)性狀分析，進(jìn)一步探討更符合煙葉生產(chǎn)實(shí)際的處理組合。

與常規(guī)生產(chǎn)對(duì)照相比，低施氮、少留葉所有處理煙葉蛋白氮含量明顯降低，但煙堿氮含量除施氮量為45.0 kg/hm2+留葉數(shù)為16片/株的處理組合外其余處理組合均有明顯提高，與已有研究不盡相同(在通常情況下，煙堿和蛋白質(zhì)含量同步增加)[19]。究其原因，首先可能受留葉數(shù)的影響，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)3個(gè)部位煙葉的煙堿氮含量均隨留葉數(shù)的增加而顯著減少，但蛋白氮含量在3個(gè)留葉數(shù)處理間的差異均不顯著，所以導(dǎo)致煙堿氮增加而蛋白氮減少；其次可能是由于煙堿含量與打頂時(shí)間呈顯著正相關(guān)[20-22]，試驗(yàn)所有處理均在現(xiàn)蕾前打頂，打頂時(shí)間大幅提前使得煙堿積累時(shí)間長(zhǎng)，其積累量明顯增加，但打頂時(shí)間與蛋白質(zhì)含量存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[21-22]，使得蛋白氮含量降低?？傮w看，低施氮、少留葉提高了煙葉煙堿氮含量，降低了蛋白氮含量。施氮量對(duì)煙葉含氮化合物和感官質(zhì)量影響最大，留葉數(shù)次之，其交互作用對(duì)含氮化合物影響不顯著。