不同施肥與灌溉方法對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

高梓峰， 喬 鵬， 任昭輝， 蘇 亮， 楊超群， 樸世領(lǐng)*

(1.延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院；2.吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司:吉林 延吉 133000)

煙草(NicotianatabacurnL.)屬于一年生或有限多年生草本雙子葉植物，茄科煙草屬，具有較強(qiáng)的抗旱能力，但當(dāng)水分虧缺超過(guò)一定限度時(shí)，則對(duì)干旱反應(yīng)十分敏感，煙田灌溉與施肥相互協(xié)調(diào)，相互配合是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的必要條件[1-3]，但我國(guó)大部分煙區(qū)缺少灌溉條件，每年都有因干旱造成的煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降的情況。煙堿、葉綠素、酶及各種氨基酸的組成成分是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用、化學(xué)成分及產(chǎn)量等方面中最重要的營(yíng)養(yǎng)元素[4-5]，施用氮肥是得到優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)煙葉的必須條件之一。盡管植物根系吸收水分和養(yǎng)分是2個(gè)獨(dú)立的過(guò)程，然而由于水分的有效性影響著整個(gè)土壤的微生物、物理以及植物生理過(guò)程，使得土壤水分和養(yǎng)分密切又復(fù)雜地聯(lián)系在一起[6]。近年來(lái)烤煙生產(chǎn)中施肥過(guò)量而澆水過(guò)度或不足現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高，烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量難以保證[7-8]。同時(shí)常規(guī)施肥時(shí)氮、磷、鉀用量往往不平衡、中微量營(yíng)養(yǎng)元素很少受到重視、施肥方法單一等現(xiàn)象普遍存在[9]。水分和氮磷鉀肥施用量的多少對(duì)烤煙的品質(zhì)也有很大的影響[10]。

水分和養(yǎng)分是作物生長(zhǎng)必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是影響設(shè)施作物生產(chǎn)品質(zhì)和產(chǎn)量的重要因素[11-12]。水分不足影響?zhàn)B分作用的發(fā)揮，因?yàn)橥寥乐叙B(yǎng)分離子移動(dòng)的距離和速率受到土壤水分狀況的影響；養(yǎng)分不足也影響水分作用的發(fā)揮，在不同水勢(shì)條件下，肥料施用量的高低直接影響著作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收及利用。通過(guò)合理運(yùn)用改善水肥資源，可以提高作物的養(yǎng)分吸收量，協(xié)調(diào)水肥關(guān)系，從而有效地提高水肥利用效率，達(dá)到作物增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)的目的[13]。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)水肥交互效應(yīng)的研究大多數(shù)集中在小麥、玉米等其他作物上，對(duì)烤煙水肥協(xié)調(diào)關(guān)系方面的研究相對(duì)較少?？緹熾m然是比較耐旱的作物，但其生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)水分的要求卻很高[14-15]。施肥不僅要滿足煙株生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)，而且要考慮到肥料成本、利用率和經(jīng)濟(jì)效益，施肥的方式同時(shí)也影響煙株的生長(zhǎng)。

吉林省延邊地區(qū)6～7月份(旺長(zhǎng)期)時(shí)有發(fā)生連續(xù)干旱的情況，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受干旱缺水的困擾，然而農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)嚴(yán)重，農(nóng)田水分利用效率低下[16-18]。對(duì)于吉林省延邊地區(qū)特殊生態(tài)區(qū)域的煙草水肥交互效應(yīng)方面的研究鮮有報(bào)道，所以，該研究針對(duì)當(dāng)?shù)靥厥馍鷳B(tài)條件，進(jìn)行不同施肥與灌溉方法組合對(duì)烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的影響試驗(yàn)，旨在為烤煙穩(wěn)產(chǎn)、高效栽培的肥水調(diào)控、提高煙葉的品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)為吉林省龍井市龍江村。試驗(yàn)地為暗棕壤質(zhì)，土層肥厚，肥力均勻適中，地勢(shì)平坦，有灌溉條件，0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)含量13.88 g/kg，堿解氮69.8 mg/kg，速效磷11.9 mg/kg，速效鉀140.3 mg/kg，pH值6.60。供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N“JY-02-03”，采取低起壟、深栽煙、高培土的栽培措施，5月5日～5月10日移栽，其它施肥及管理措施按常規(guī)技術(shù)。

1.2 試驗(yàn)處理

該試驗(yàn)采用雙因素互作處理，A因素為2種施肥方式，B因素為3種灌溉方式。

A1：有機(jī)肥基施(施用煙草專(zhuān)用有機(jī)肥250.5 kg/hm2+純N 75 kg/ hm2+P2O575 kg/hm2+K2O 150 kg/hm2)

A2：有機(jī)肥窩施(施用煙草專(zhuān)用有機(jī)肥250.5 kg/hm2+純N 75 kg/hm2+P2O575 kg/hm2+K2O 150 kg/hm2)

B1：自然降水 (CK)

B2：遇旱注水 (1次注水量為54.5 m3/hm2)

B3：遇旱限量溝灌 (即半溝灌，1次灌水量為225 m3/hm2)

遇旱注水和溝灌均分為兩次，6月22日第1次灌水，7月14日第2次灌水。試驗(yàn)設(shè)隨機(jī)排列，3次重復(fù)，共18個(gè)處理。行距1.1 m,株距0.5 m，小區(qū)面積48 m2，區(qū)組設(shè)通道，四周設(shè)保護(hù)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 經(jīng)濟(jì)形狀的測(cè)定

分區(qū)計(jì)產(chǎn)，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)，各等級(jí)煙葉比例。

1.3.2 物理特性、化學(xué)成分和中性香氣成分的測(cè)定

每區(qū)取C2L煙葉1 kg，用于烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分、物理特性及中性香氣物質(zhì)成分的分析測(cè)定，均采用趙銘欽等[19]的測(cè)定方法。

1.3.3 葉綠素含量和光合速率的測(cè)定

在圓頂期，選晴天上午8～11點(diǎn)，取生長(zhǎng)一致的煙株中部葉作為測(cè)定葉綠素含量材料，取樣后用液氮罐保存并迅速送實(shí)驗(yàn)室用SPAD-205葉綠素儀進(jìn)行測(cè)定；同時(shí)，用美國(guó)產(chǎn)CI-340便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定田間活體煙葉凈光合速率(Pn:μmol CO2·m-2·s-1)等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)烤煙主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

不同施肥與灌溉方式對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響見(jiàn)表1。在相同灌水條件下，有機(jī)肥窩施水平的產(chǎn)量、均價(jià)和上等煙比例均大于有機(jī)肥基施水平。在相同施肥條件下，遇旱注水水平的公頃產(chǎn)量、均價(jià)和上等煙比例均大于遇旱限量溝灌水平和自然降水水平。在產(chǎn)量上，各處理由大到小依次為A2B2>A1B2>A2B3>A1B3>A2B1>A1B1。在均價(jià)方面，處理A2B2最高，為12.95元/kg，處理A2B3次之，為12.9元/kg，處理A1B1最低，為11.8元/kg。在上等煙比例上，A2B2、A2B3和A1B2處理較高，分別為31.15%、30.95%和30.52%。在公頃產(chǎn)量、均價(jià)和上等煙比例上，處理A2B2表現(xiàn)最優(yōu)。

表1 不同施肥與灌溉對(duì)烤煙主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響Table 1 Effects of different fertilization and irrigation on main economic characters of flue-cured tobacco

2.2 不同處理對(duì)烤煙光合速率和葉綠素含量的影響

2.2.1 不同處理對(duì)烤煙光合速率的影響

試驗(yàn)表明，施肥與灌溉組合對(duì)烤煙各生育時(shí)期光合速率的影響有顯著差異(表2)。

表2 不同施肥與灌溉對(duì)烤煙光合速率的影響Table 2 Effects of different fertilization and irrigation on photosynthetic rate of flue-cured tobacco (μmol CO2·m-2·s-1)

在相同灌水條件下，有機(jī)肥窩施水平的光合速率優(yōu)于有機(jī)肥基施水平。在相同施肥條件下，遇旱注水水平的光合速率優(yōu)于遇旱限量溝灌水平和自然降水水平。各處理的光合速率值均隨著生育時(shí)期的增加而呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，在旺長(zhǎng)期達(dá)到最大值，此后光合值逐漸降低至低于團(tuán)棵期水平。綜合來(lái)看，有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)的烤煙光合速率表現(xiàn)較好。

2.2.2 不同處理對(duì)烤煙葉綠素含量的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥與灌溉組合對(duì)烤煙葉綠素含量的影響也有顯著差異(表3)。在相同灌水條件下，在各個(gè)時(shí)期有機(jī)肥窩施水平的葉綠素含量?jī)?yōu)于有機(jī)肥基施水平。在相同施肥條件下，葉綠素含量由大到小順序?yàn)橛龊底⑺?遇旱限量溝灌>自然降水。不同生育時(shí)期各處理的葉綠素含量均隨著移栽天數(shù)的增加先升后降,在旺長(zhǎng)期的葉綠素積累量均達(dá)到最高，成熟期均下降到最小值。綜合各生育時(shí)期，處理有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)優(yōu)于其他處理。

表3不同施肥與灌溉對(duì)烤煙葉綠素含量的影響Table 3 Effects of different fertilization and irrigation on chlorophyll content in flue-cured tobacco (mg·g-1)

2.3 不同處理對(duì)烤煙主要化學(xué)成分的影響

不同處理對(duì)烤煙主要化學(xué)成分的影響中可以看出(表4)，在相同灌溉條件下，有機(jī)肥窩施處理的總糖和還原糖含量較低，煙堿和鉀含量較高，蛋白質(zhì)含量較為均衡，各項(xiàng)比值均較為適宜；在相同施肥條件下，遇旱注水處理的總糖和還原糖含量較低，總氮和鉀含量較高，蛋白質(zhì)含量較為均衡，各項(xiàng)比值均較為適宜。還原糖含量中處理A2B2最接近適宜范圍，為20.1%；各處理煙堿含量均在適宜范圍內(nèi)，處理A2B2最高；在總氮含量上，除處理A2B3和處理A1B2外均在適宜范圍內(nèi)，處理A2B2最高，為2%，其次是處理A2B1和處理A1B3，分別為1.57%和1.54%；蛋白質(zhì)含量上，各處理除處理A1B2外均在適宜范圍內(nèi)；一般認(rèn)為氯含量小于1%為好，各處理間差異不大均在適宜范圍內(nèi)；各處理鉀含量均在2%以上，其中處理A2B2和處理A2B1較高；在施木克值中，處理A2B2、處理A1B3和處理A2B1在最適范圍內(nèi)；糖堿比上只有處理A2B2在適宜范圍內(nèi)，為9.09%；氮堿比值在1左右較好，處理A1B2和處理A2B2最為接近；鉀氯比除處理A1B1和處理A2B3均在適宜范圍之內(nèi)，處理A1B2和處理A2B1較高，處理A1B3和處理A2B2較低。綜合來(lái)看，有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)的主要化學(xué)成分比較協(xié)調(diào)，有機(jī)肥窩施和自然降水組合(A2B1)、有機(jī)肥基施和遇旱限量溝灌組合(A1B3)次之。

表4 不同施肥與灌溉對(duì)烤煙主要化學(xué)成分的影響Table 4 Effects of different fertilization and irrigation on chemical constituents of flue-cured tobacco

2.4 不同處理對(duì)烤煙物理特性的影響

由不同處理對(duì)烤煙物理特性的影響可知(表5)，在相同灌水條件下，有機(jī)肥窩施水平的煙葉可用性?xún)?yōu)于有機(jī)肥基施水平；在相同施肥條件下，遇旱注水水平的煙葉可用性?xún)?yōu)于自然降水水平和遇旱限量溝灌水平。其中，處理A1B3的含梗率在適宜范圍內(nèi)，較為接近的處理有A2B2和A2B3，分別為30.76%和30.85%；各處理中在填充值適宜范圍內(nèi)的是處理A1B3、A2B1、A2B2與A2B3，最好的是處理A2B2；單葉重方面，除處理A1B1、A1B2外，均在適宜范圍內(nèi)，其中，較好的是處理A2B2和A2B3；葉梗重方面，一般認(rèn)為3.8～5.7 g較好，不在適宜范圍內(nèi)的處理是A2B3。綜合各種物理性狀表現(xiàn)，有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)表現(xiàn)最優(yōu)。

表5 不同施肥與灌溉對(duì)烤煙物理特性的影響Table 5 Effects of different fertilization and irrigation on physical characteristics of flue-cured tobacco

2.5 不同處理對(duì)烤煙中性香氣成分影響

香氣物質(zhì)含量是評(píng)判煙葉內(nèi)在品質(zhì)的根本內(nèi)容之一，煙葉的香氣質(zhì)量與葉內(nèi)中性致香物質(zhì)的含量密切相關(guān)[20]。從不同施肥與灌溉對(duì)烤煙中性香氣成分的影響中可見(jiàn)(表6)，在相同灌水條件下，有機(jī)肥基施水平的棕色化產(chǎn)物類(lèi)、西柏烷類(lèi)、新植二烯、類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)及中性香氣物質(zhì)成分總量大于有機(jī)肥窩施水平，而有機(jī)肥窩施水平的苯丙氨酸類(lèi)含量大于有機(jī)肥基施水平；在相同施肥條件下，遇旱注水水平的棕色化產(chǎn)物類(lèi)、西柏烷類(lèi)、新植二烯及中性香氣成分總量大于自然降水水平和遇旱限量溝灌水平，而遇旱限量溝灌水平的苯丙氨酸類(lèi)及類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)含量大于自然降水水平和遇旱注水水平。棕色化產(chǎn)物類(lèi)致香物質(zhì)中多種物質(zhì)具有特殊的香味，尤其是其中的呋喃、吡咯類(lèi)物質(zhì)，雖然含量低微，卻對(duì)可可香味的形成有著至關(guān)重要的影響。處理A2B2的棕色化產(chǎn)物總量最高，其次是處理A1B3，而處理A2B1最低。苯丙氨酸類(lèi)致香物質(zhì)包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等成分，對(duì)烤煙的香氣具有良好的影響，尤其對(duì)烤煙的果香、清香貢獻(xiàn)較大。處理A2B2和A2B3的苯丙氨酸類(lèi)物質(zhì)總量較高，處理A2B1最低。西柏烷類(lèi)致香物質(zhì)主要指茄酮，它是煙葉中重要的香氣前體物，通過(guò)一定的降解途徑可形成多種醛、酮等致香成分。處理A1B2西柏烷類(lèi)物質(zhì)總量最高，其次是處理A1B3、A2B3和A2B2。從類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)致香物質(zhì)總量來(lái)看，處理A1B3和處理A2B2較高。新植二烯是一種 C2O聚類(lèi)異戊二烯，在煙草中性揮發(fā)物中含量最高，是煙葉中重要的致香物質(zhì)。新植二烯總量處理A2B2最高，其次是處理A1B2，最低的是處理A2B3。香氣物質(zhì)總量由大到小依次為A2B2>A1B2>A1B3>A1B1>A2B3>A2B1。綜合來(lái)看，處理A2B2最為優(yōu)秀，中性香氣物質(zhì)總量最高。

表6 不同施肥與灌溉對(duì)烤煙中性香氣成分的影響Table 6 Effects of different fertilization and irrigation on neutral aroma components of flue-cured tobacco

3 討論與結(jié)論

在烤煙的主要的經(jīng)濟(jì)性狀上，有機(jī)肥基施和自然降水組合(A1B1)在公頃產(chǎn)量、公頃產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例方面都最低，有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)則均為最高。綜合來(lái)看，有機(jī)肥窩施水平大于有機(jī)肥基施水平，遇旱注水水平大于遇旱限量溝灌水平大于自然降水水平，這與倫錦[21]的研究結(jié)果一致。

葉綠素是植物光合作用的重要物質(zhì)，其含量的多少影響植物的光合作用強(qiáng)弱。不同組合的光合速率和葉綠素含量均在旺長(zhǎng)期最高，有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)在所有組合中光合速率最大、葉綠素含量最高。從施肥方式來(lái)看，有機(jī)肥窩施水平優(yōu)于有機(jī)肥基施水平。從灌溉方式來(lái)看，遇旱注水水平優(yōu)于其他2種方式，這與秦衛(wèi)普等[22]的研究結(jié)果基本一致。

煙葉的化學(xué)成分是判斷煙草內(nèi)在品質(zhì)的主要因素之一[23-24]。一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)烤煙的還原糖含量為16%～18%，總糖含量為18%～22%，氯含量1%以下，鉀含量2%以上，蛋白質(zhì)含量8%～10%，總氮/煙堿以1或略小于1為宜，鉀/氯以大于4為宜，還原糖/煙堿為8～12[25]。煙堿含量的多少是煙草質(zhì)量的重要指標(biāo)，煙堿含量過(guò)低，吃味平淡，而含量過(guò)高則會(huì)吃味發(fā)苦，煙勁大，優(yōu)質(zhì)烤煙煙堿含量1.5%～3.5%?？偟亢蜔焿A含量呈正比，總氮過(guò)低煙味較為平淡，總氮過(guò)高則會(huì)有辛辣的煙氣，一般認(rèn)為總氮含量為1.5%～3.5%最適宜。施木克值是水溶性糖類(lèi)和蛋白質(zhì)含量之比，在一定范圍內(nèi)，施木克值越大煙草質(zhì)量越好，但是若施木克值過(guò)高，水溶性糖和蛋白質(zhì)比例失調(diào)，煙草質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)下降。延邊地區(qū)的烤煙呈現(xiàn)出“雙高，雙低”的特征，即還原糖和淀粉含量普遍偏高，而煙堿和鉀含量偏低[26]。綜合來(lái)講，有機(jī)肥窩施水平優(yōu)于有機(jī)肥基施水平，遇旱注水水平優(yōu)于其他2種灌溉水平，有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)的煙葉施木克值、糖堿比、氮堿比和鉀氯比均最為適宜，煙堿和鉀的含量均最高，且總糖與還原糖含量均最低，其化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)。

烤煙物理特性是煙葉品質(zhì)的重要組成部分之一，其中含梗率、填充值等是卷煙加工性能的重要指標(biāo)，其直接影響卷煙加工的工藝、風(fēng)格、成本和經(jīng)濟(jì)效益等[27]。一般認(rèn)為煙葉葉梗重越小越好，含梗率為25%～30%，單葉重為7～14 g，填充值為3.5～4.5 cm3/g[25]。結(jié)果表明，在施肥方式上，對(duì)煙葉物理特性的影響為有機(jī)肥窩施>有機(jī)肥基施。在灌溉方式上，對(duì)煙葉物理特性的影響由大到小依次為遇旱注水>遇旱限量溝灌>自然降水。

煙葉的香氣主要指煙葉燃燒后所產(chǎn)生的一種特殊的香味，煙葉中香氣物質(zhì)的含量一定程度上決定了香氣的質(zhì)量，而不同的施肥和灌溉組合使得煙葉中香氣物質(zhì)含量不同[20]。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物類(lèi)、苯丙氨酸類(lèi)、西柏烷類(lèi)、類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)總量來(lái)看有機(jī)肥窩施水平為最高，優(yōu)于有機(jī)肥基施水平；遇旱注水水平為最高，其次是遇旱限量溝灌水平，自然降水水平最低。而新植二烯和其他香氣物質(zhì)總量變化趨勢(shì)相同，有機(jī)肥基施水平優(yōu)于有機(jī)肥窩施水平，遇旱注水優(yōu)于其他2個(gè)水平。香氣物質(zhì)的總量來(lái)看，有機(jī)肥窩施水平要優(yōu)于有機(jī)肥基施水平；遇旱注水水平要優(yōu)于遇旱限量溝灌水平和自然降水水平，這與韓富根等[28]的研究結(jié)果相類(lèi)似。有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)的中性香氣成分含量總量最高，品質(zhì)最好。

不同施肥和灌溉組合對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量有著不同的差異影響，合理地運(yùn)用適宜的施肥和灌溉組合能夠提高煙草的質(zhì)量和產(chǎn)量。水分是煙株的重要組成部分，在土壤水分適宜的條件下，煙草植株的生活力強(qiáng)，葉片發(fā)育良好[29]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，延邊地區(qū)主栽品種“JY-02-03”在龍井市龍江村這特定的生長(zhǎng)條件下有機(jī)肥窩施和遇旱注水組合(A2B2)在煙草葉綠素含量、光合速率、主要化學(xué)成分、物理特性、主要經(jīng)濟(jì)形狀和中性香氣成分的各項(xiàng)指標(biāo)上較為優(yōu)秀，有效地提高了水肥的吸收和利用，使煙草的生長(zhǎng)更為協(xié)調(diào)。