微量元素對煙葉品質(zhì)的影響研究進展

劉崇盛，張麗娜，許利平，吳兆明，趙振杰，張立立

（浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，浙江杭州 310024）

煙草是卷煙工業(yè)的原料，是我國種植面積較大的一種經(jīng)濟作物。在煙葉生長發(fā)育過程中，微量元素是煙草代謝物和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分。微量元素含量的高低會引起植株生理失調(diào)、煙株抗病性降低、生長發(fā)育受阻，從而影響煙葉產(chǎn)量、煙葉內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性和香味[1-2]。近年來，煙葉產(chǎn)量在逐年增加，且作物復(fù)種指數(shù)也逐年提高，導(dǎo)致土壤肥力下降。煙農(nóng)在生產(chǎn)過程中施肥多用大量元素，忽視了微肥的使用，從而導(dǎo)致土壤微量元素缺乏，在各煙區(qū)出現(xiàn)不同程度的土壤養(yǎng)分不均衡現(xiàn)象，進而影響煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。對全國植煙土壤微量元素的豐缺狀況、煙草對微量元素的吸收及微量元素對煙草生理生化和煙葉品質(zhì)的影響進行綜述，以期為煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 我國植煙土壤微量元素的豐缺狀況

根據(jù)元素占植物干質(zhì)量的比值，將營養(yǎng)元素分為大量元素和微量元素，其中占植物干質(zhì)量的0.000 1%～0.01%定為微量元素，有銅（Cu）、鋅（Zn）、鐵 （Fe）、錳 （Mn）、硼 （B）、鉬 （Mo）、氯（Cl）等7種[3]。

近年來，煙草種植技術(shù)人員對我國各煙區(qū)代表性產(chǎn)地的植煙土壤微量元素進行了大量調(diào)查。趙曉純等人[4]對云南曲靖的植煙土壤分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)土壤銅、鋅、鐵和錳含量普遍處于豐富和很豐富的水平，而硼含量普遍處于缺和很缺的水平，但微量元素在空間是分布不均，這與梁兵等人[5]的研究結(jié)果較一致。羅剛等人[6]對重慶東南部的彭水縣植煙土壤的有效態(tài)微量元素進行了分析評價，該地土壤中含量較為豐富的是有效錳和有效鐵，含量中等或偏上的是有效鉬、有效鋅、有效銅，但有效硼較缺乏。蔣欣燁等人[7]和彭月月等人[8]分別對四川北部和西南部煙區(qū)的土壤進行評價，認(rèn)為川北地區(qū)植煙土壤有效鐵的含量總體上處于較豐富的水平，處于中等以上水平的是有效鉬、銅和錳，研究認(rèn)為川北地區(qū)總體上有效硼和有效鋅水平缺乏或極缺乏；而四川西南部煙區(qū)有19.6%的區(qū)域土壤有效鉬處于較缺乏水平，并且在空間上呈現(xiàn)出西北高、東南低，有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳水平均為豐富或極豐富，4種微量元素空間分布為東南高、西北低。馮繁文等人[9]對湖北西南部的巴東地區(qū)的分析表明，該地近90%煙區(qū)土壤的有效銅含量適宜，近60%煙區(qū)有效錳、鋅含量適宜，但幾乎整個煙區(qū)有效硼均處于缺乏狀態(tài)。范東升等人[10]對廣西河池植煙土壤中微量元素分析表明，該區(qū)有效鋅含量整體較為適宜，有效鐵含量普遍偏高，而有效硼普遍嚴(yán)重缺乏。段淑輝等人[11]對湖南瀏陽煙區(qū)近15年的土壤養(yǎng)分變化進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)該地有效銅和有效鐵較高，有效鉬和水溶性氯較缺。根據(jù)相關(guān)土壤分析調(diào)查可知，我國大部分煙區(qū)植煙土壤中有效態(tài)硼較為缺乏，因此在煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)土壤分析結(jié)果適當(dāng)?shù)厥┯煤饛?fù)合肥。

2 微量元素對煙草生理生化特性的影響

煙草對營養(yǎng)元素的吸收主要有2種方式，即有效形態(tài)養(yǎng)分前移到煙草根系表面和養(yǎng)分進入根細(xì)胞內(nèi)部，吸收的為水溶性離子養(yǎng)分和少量分子態(tài)有機養(yǎng)分[12]。鐵、鋅、銅、錳4種元素進入煙株的形態(tài)為水溶性自由陽離子，即 Fe2+，F(xiàn)e3+，Zn2+，Cu2+，Mn2+，鋅在pH值較高時也可以以一價陽離子的形式被吸收，另外植物還可以以有機酸的形式吸收鋅元素[13]。

硼是植物形成細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁組成物質(zhì)的重要影響因素。在生長植株后期，細(xì)胞壁能夠保持相對穩(wěn)定的一個重要原因是硼能夠使細(xì)胞壁維持正?？讖絒14]。植物在形成細(xì)胞膜時，硼扮演重要角色，可參與并影響膜的組分和結(jié)構(gòu)。植物缺硼時磷脂含量會明顯下降，而磷脂是植物細(xì)胞膜的重要組成部分[15]。高等植物可通過同化作用利用氮素，而硝酸還原酶在同化作用過程中可起到限速的作用。煙草中硝酸還原酶含量受鉬素含量的影響很大，因此煙草的固氮能力會直接受鉬素影響[16]。武麗等人[17]研究表明，煙草葉綠素和類胡蘿卜素含量受其葉片中葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響。缺鉬脅迫會導(dǎo)致該超微結(jié)構(gòu)損傷，從而導(dǎo)致煙葉中的葉綠素和類胡蘿卜素的合成受限，煙葉細(xì)胞PSⅡ的光化學(xué)效率將會降低，這就意味著煙葉光合作用的能力減弱；若缺鉬脅迫延長至一定程度，將會出現(xiàn)更加明顯的鉬缺失現(xiàn)象。通常認(rèn)為，煙葉的雜氣和刺激性與其中的氯含量有較大的相關(guān)性，因此煙葉中氯含量不宜過高。通常稱煙草為“忌氯”作物。植物在進行光合作用時，水可裂解釋放氧，氯離子可促進氧的釋放。植物葉片表面氣孔的開閉會直接影響植物的蒸騰作用和光合作用。在綠色植物的保衛(wèi)細(xì)胞中，氯離子通常會伴隨鉀參與葉片氣孔的開閉[18]。在植物生長發(fā)育時需要通過光合作用，葉綠素是光合作用的重要場所。葉綠素承擔(dān)著重要的“能量合成工廠”角色，是植物生長必不可少的組成部分。李建和等人[19]的研究發(fā)現(xiàn)，在煙葉生長期間適量使用氯肥可明顯加快葉綠素的合成，同時光補償點降低，凈光飽和點提高，從而提高烤煙的光合速率。

3 微量元素對煙葉品質(zhì)的影響

微量元素可參與并調(diào)節(jié)煙草光合作用產(chǎn)物的合成、代謝和運輸，進而影響煙草的生長發(fā)育和煙葉品質(zhì)。煙株在生長發(fā)育階段微量元素得不到充分補充，導(dǎo)致煙株發(fā)育不良，植株體內(nèi)代謝不穩(wěn)定，化學(xué)物質(zhì)得不到合理的調(diào)節(jié)與合成，從而嚴(yán)重影響了煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。

石油醚提取物是煙葉燃燒后重要的香氣來源。旺長期硼肥的使用量與烤后煙葉中石油醚提取物的含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系[20]。闞宏偉等人[21]研究發(fā)現(xiàn)，烤煙現(xiàn)蕾時適量施鉬肥有利于提高煙草還原糖和總糖的含量，在團棵期和現(xiàn)蕾時施鉬肥還可有效降低煙堿。黃泰松等人[22]對煙葉施用鉬后評吸發(fā)現(xiàn)，煙葉的香氣質(zhì)有顯著改善，中部煙葉的香氣成分尤其是酸性香氣成分含量明顯增加。煙葉中氯含量過高，燃燒時會發(fā)生熄火現(xiàn)象，含量過低，煙葉油分少、身份薄、易碎、成絲率低。王芳等人[23]研究發(fā)現(xiàn)，煙葉油分、色度及顏色與其氯含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。余金龍等人[24]研究表明，適當(dāng)施氯可以有效促進煙葉的生長發(fā)育，葉綠素既能大量合成，后期也可以充分降解，同時可以增加煙葉含糖量，抑制煙堿的合成，從而提高煙葉可用性。

4 結(jié)語

盡管煙葉在生長期對微量元素的吸收有限，但微量元素對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響十分重要。近年來，煙葉生產(chǎn)技術(shù)人員已開始重視煙葉生產(chǎn)過程中對微量元素的調(diào)控，但對微肥的把控尚缺乏系統(tǒng)理論支撐。煙葉生產(chǎn)過程中，既要避免煙株體內(nèi)微量元素含量過高，導(dǎo)致元素中毒的問題，又要防止煙田微量元素含量過低，出現(xiàn)缺素癥狀。我國煙區(qū)范圍大，土壤類型及土質(zhì)差異也較大，應(yīng)加強小區(qū)域植煙土壤的分析監(jiān)控，根據(jù)具體情況合理施用微肥。當(dāng)前，微量元素對烤煙品質(zhì)的影響研究尚不夠系統(tǒng)，應(yīng)在此方面加強工作，另外還應(yīng)關(guān)注微量元素、大量元素、重金屬元素對煙葉品質(zhì)的綜合影響。