麥飯石肥料施用量對來鳳雪茄煙葉品質的影響

吳 創(chuàng)，施友志，潘 勇，王 劍，胡 捷，賈夢珠，譚再鈺，劉 洋，劉利平

（湖北中煙工業(yè)有限責任公司，湖北 宜昌 443000）

麥飯石是含有多種微量元素、有一定生物活性的礦物質藥石，它具有優(yōu)良的吸附作用和礦物質溶解性能[1］。麥飯石不僅能有效降低水中重金屬離子和毒素的含量，在一定程度上抑制細菌繁殖，還能在水中析出多種有益的礦質元素，包括鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、磷、硫、錳、鋅、硅、鍶等，可滿足植物生長的多重需要[2-4］。麥飯石的溶出物大多能直接或間接地參與光合作用，使作物綠色面積增大，葉面積系數增加[5］。例如，鎂是多種酶的輔因子，是植物葉綠素和維生素的重要組成部分；鋅是電子傳遞的重要輔酶因子，與植物葉綠體和線粒體的形成密切相關；鐵可直接參與電子傳遞、氧化應激、固氮和激素合成[6-7］。前人研究發(fā)現，將麥飯石溶出物用以浸種或葉面噴施，可以促進種子萌發(fā)、根系生長乃至農作物整個生育期的生長發(fā)育，對水稻、大豆、花生、紫云英等的增產效果明顯[8］。 目前，麥飯石肥料在水體植物[9-10］、葡萄[11］、小白 菜[12］、莧 菜[12］、小 麥[13］、黑 麥 草[14］、蕎 麥[15］等作物上得到了廣泛應用。前人研究表明，麥飯石疏松多孔，可為根際微生物提供更好的繁殖條件，對作物生長[16-18］、調節(jié)土壤酸堿性和改良土壤結構有明顯作用[19-20］。在農業(yè)生產上，可將麥飯石肥料用于底施、追施、浸種、拌種和噴施等。

目前在煙草上針對麥飯石肥料的研究尚少。來鳳雪茄煙葉存在葉片大而薄、燃燒性差、煙灰發(fā)黑、香氣量不足等問題，擬通過增施富礦質元素肥料以補充其煙葉內含物質來解決。本文通過麥飯石肥料在湖北省來鳳雪茄煙田的應用，研究了不同施用量下麥飯石肥料對來鳳雪茄煙品質的影響，以期為麥飯石肥料在來鳳雪茄煙上的推廣應用提供科學 依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗于2019年4～9月在湖北省恩施市來鳳縣百福司鎮(zhèn)進行，平均海拔500 m，供試品種為印尼BES NO H382，供試土壤為水稻土，土壤基礎肥力為：有機質25 g/kg，pH 6.0，堿解氮111.5 mg/kg， 速效鉀69.0 mg/kg，有效磷17.5 mg/kg。麥飯石肥料為礦物肥，主要化學成分含量見表1。

表1 麥飯石主要化學成分分析

1.2 試驗方法

采用大田大區(qū)試驗，共設置4個處理。CK：常規(guī)施肥；T1：常規(guī)施肥+450 kg/hm2麥飯石礦物肥；T2：常規(guī)施肥+900 kg/hm2麥飯石礦物肥；T3：常規(guī)施肥+1350 kg/hm2麥飯石礦物肥。每個處理重復3次，小區(qū)面積約300 m2。煙田常規(guī)施肥按照當地施肥方案進行，麥飯石礦物肥與其他肥料混勻后作為基肥條施于煙田。試驗地每公頃施用花生餅肥（N∶P2O5∶K2O=6.34∶1.17∶1.34）1000 kg、復合肥（N∶P2O5∶K2O=18∶4∶19）500 kg、硝酸鉀肥（N∶K2O=2.7∶8.9）400 kg、鈣鎂磷肥（P2O518%）1700 kg、麥飯石礦物肥。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 煙葉農藝性狀測定

分別于移栽后30、50、70 d取有代表性的煙株3株，根據YC/T 142-1998《煙草農藝性狀調查方法》測定煙株株高、莖圍、葉片數、腰葉長度和腰葉寬度。

1.3.2 物理性狀測定

將煙葉放置在恒溫恒濕箱（Binder KBF 240）中，設置相對濕度為60%、溫度為22℃，平衡水分48 h后，隨機抽取50片煙葉制備鑒定樣品。測定單葉重、葉質重、平衡含水率、含梗率、葉片厚度和拉力6個物理特性指標，具體測定方法參照煙草物理檢測法[21］。

1.3.3 常規(guī)化學成分測定

按照現行行業(yè)標準及方法測定煙葉樣品的總糖含量、煙堿含量、鉀含量、氯含量和總氮含量[22-26］。

1.3.4 礦質元素測定

礦質元素采用干灰化法進行測定。稱取樣品0.4 g于坩堝中，用 95% 乙醇3～4滴濕潤，然后置于馬弗爐100℃穩(wěn)定30 min，再升溫至250℃穩(wěn)定 1 h，再升至 500℃穩(wěn)定3 h，冷卻后用 5%硝酸溶解、洗滌，過濾至50 mL容量瓶中，用5%硝酸定容至 50 mL，最后稀釋10倍，用ICP法進行測定。測定數據為3次隨機取樣測定的平均值。

1.3.5 中性致香物質測定

采用萃取法提取中性致香物質并使用HP5890-5972氣質聯用儀對其含量進行測定。在蒸餾萃取裝置的一端接盛有20 g煙樣（過0.25 mm篩）、600 mL蒸餾水、2 g檸檬酸的1000 mL圓底燒瓶，加熱；裝置的另一端接盛有1 mL內標和40 mL二氯甲烷的250 mL圓底燒瓶，水浴加熱，水浴溫度為60℃，蒸餾萃取2.5 h，萃取完成后，加入10 g無水硫酸鈉干燥有機相，然后于60℃水浴中濃縮至1 mL左右即得提取液。所得分析樣品使用GC/MS進行結果鑒定并使用NIST庫檢索定性[27］。

1.3.6 感官質量評價

將煙葉樣品去梗，回潮至含水率為（15± 0.5）%；將回潮后的煙葉卷制成長50 mm、直徑10 mm的單料煙樣品待用，并對卷制樣品進行基本信息標記；雪茄樣品經卷制后保存在18℃、相對濕度（68±1）%的環(huán)境中平衡水分，評吸前將樣品放置于室溫環(huán)境中醒茄10 h以上，供感官評吸使用[28］。樣品評價由湖北中煙工業(yè)有限責任公司三峽卷煙廠專家品吸，采用9分制打分方法，打分細則見表2。

表2 雪茄煙評吸打分細則

1.4 數據分析

采用Excel 2013、SPSS 20.0進行數據整理和 分析。

2 結果與分析

2.1 麥飯石肥料對湖北省來鳳雪茄煙葉農藝性狀的影響

雪茄煙的農藝性狀受栽培管理措施的影響較大，不同的管理條件下株高、莖圍、葉片大小等表現出較大差異。農藝性狀能直接反映產量潛力和質量潛質，因此，研究雪茄煙的農藝性狀十分重要。如表3所示，低施用量的麥飯石肥料對煙株農藝性狀有促進作用，而高施用量則表現出抑制作用，這一研究結果與萬德建等[29］的研究結果相近。移栽后30 d，與常規(guī)施肥相比，T1處理下各項指標增加最顯著，株高、莖圍、有效葉片數、最大葉長、最大葉寬和最大葉面積分別是CK的1.51、1.29、1.00、1.17、1.32和1.54倍，且除有效葉片數外差異均達到顯著水平。移栽后50 d，T1處理與CK相比，僅在株高上表現出顯著性差異；T2與T3處理差異不顯著，但與TI處理和CK間差異顯著。移栽后70 d，煙株表現出與移栽后30 d時規(guī)律相同。綜合整個生長發(fā)育時期可以看出，在移栽后30 d，T1處理下的煙株生長較快，移栽后30～50 d時，CK煙株的生長較快而T1相對較慢，但在移栽后50～70 d，T1處理下的煙株又迅速生長。本次試驗最終表現為在常規(guī)施肥的基礎上每公頃增施450 kg麥飯石肥料，株高、莖圍、最大葉寬、最大葉長和最大葉面積各項農藝性狀指標被顯著提高。但過度施用該肥料，將抑制除有效葉片數之外的其他農藝性狀指標。

表3 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙煙葉農藝性狀的影響

2.2 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉物理特性的影響

物理特性是評價煙葉工業(yè)可用性的重要指標，優(yōu)質煙葉要求各項物理性狀均衡協(xié)調。由表4可知，與常規(guī)施肥相比，施用麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉的各項物理指標在不同程度上均有所改善。隨著施用量的增加，單葉重和厚度均呈先降低后升高的趨勢，葉質重、平衡含水率和拉力表現為逐漸升高的趨勢，而含梗率則逐漸降低。T1處理下的煙葉單葉重、葉片厚度均顯著優(yōu)于其他處理，相對CK分別提高32%、40%。說明施用麥飯石肥料能顯著提高煙葉單葉重、葉質重、平衡含水率、葉片厚度、拉力，并顯著降低煙葉含梗率，從而提高煙葉物理質量。

表4 麥飯石肥料用量對來鳳雪茄煙葉物理特性的影響

2.3 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉常規(guī)化學成分的影響

煙葉化學成分組成及協(xié)調性是評價煙葉綜合質量的重要指標?？偺呛瓦€原糖的含量對煙葉甜度影響較大，總氮和煙堿將直接影響煙葉的刺激性和滿足感，鉀和氯的積累對煙葉燃燒性有直接影響。從表5可以看出，與常規(guī)施肥相比，施用麥飯石肥料對煙葉總糖、還原糖和總氮含量的影響并不顯著，但能顯著增加煙堿含量，對鉀和氯含量表現出先增加后降低的趨勢。在T1處理下，鉀和氯含量分別 為（5.98±0.24）%和（1.01±0.03）%，較CK分 別增加46.08%和90.57%，且與其他處理差異達到顯著水平。糖堿比和氮堿比在T1處理下與CK相比無顯著性差異，鉀氯比則顯著降低。由此可以看出，低量施用麥飯石肥料能夠促進煙株對鉀、氯和煙堿的吸收和積累，且對氯的促進作用更大。

表5 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉常規(guī)化學成分的影響

2.4 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉礦質元素積累的影響

礦質元素是煙灰灰分的重要組成部分，也是煙葉重要的內含物質，豐富的礦質元素有利于煙葉綜合質量的提升。由表6可以看出，施用麥飯石肥料可顯著增加煙株對礦質元素的吸收和積累，隨著麥飯石肥料施用量的增加，錳、磷和鋅變化規(guī)律相似，均表現為先升高后降低的趨勢，積累量在T1處理達到最大，較CK分別增加23.08%、10.72%和40.49%。銅、鈉、鈣和鎂則表現為施用麥飯石肥料的處理均高于CK。綜合麥飯石肥料化學成分分析，煙葉礦物質含量的大量增加大概與麥飯石中含有大量的氧化物（0.22%的P2O5、5.21%的NaO、2.41%的CaO和1.17%的MgO）、微量元素（71.15 mg/kg的Zn）有關，麥飯石肥料的合理施用一方面增加了土壤中礦物質的濃度，另一方面能夠有效改善植物根系生長環(huán)境，有利于增強根系形態(tài)和生理活性，從而促進煙株對礦物質元素的吸收和積 累[30］。因此，合理施用麥飯石肥料可在一定程度上增加煙葉內多種礦物質的含量。

表6 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙煙葉礦質元素積累的影響（mg/kg）

2.5 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉中性致香物質的影響

致香物質指分子量小、具有揮發(fā)性、可以作用于人的嗅覺器官、使人產生愉悅感覺的化學成分，直接影響了煙葉的品質，很大程度上決定了煙葉品質的優(yōu)與劣，是評定煙草及其制品的重要因素之一[31］。煙草致香物質的代謝包括香氣前體物的合成、降解，香氣成分的形成、轉化等過程，中性揮發(fā)性香氣成分對煙葉香氣品質有重要的貢獻[31］。研究表明，葉綠素降解產物新植二烯能顯著增加煙草的植物香氣[31-33］，類胡蘿卜素降解產物不僅能增加致香物質含量，還能生成促進香味物質合成的化合物，例如大馬酮可增加煙氣花香特征，巨豆三烯酮具有花香和木香風格[31］。由表7可知，葉綠素降解產物新植二烯的含量最高，為820.69～1053.00 μg/g；類胡蘿卜素降解產物、芳香族氨基酸降解產物和西柏烷類降解產物茄酮的含量次之，分別為114.15～146.53、59.62～80.68和62.16～79.78 μg/g；棕色化反應產物和其他類的含量最低，分別為12.05～31.23和4.01～5.43 μg/g。施用麥飯石肥料可使煙葉內芳香族氨基酸降解產物總量，美拉德反應（棕色化反應）產物總量、西柏烷類降解產物總量和葉綠素降解產物含量增加，且以T1最高，較CK分別增加30.90%、159.17%、28.35%和6.31%。香氣總量表現為T1水平最優(yōu)，較CK增加7.30%，說明麥飯石肥料施用量在T1水平對煙葉香氣物質的積累有促進 作用。

表7 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉中性致香物質成分含量的影響（μg/g）

（續(xù)表）

2.6 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉評吸的影響

由表8可知，香氣質、香氣量、透發(fā)程度、勁頭、成團性、燃燒性、灰色、甜度以及品質指標總分均表現為T1＞T2＞CK＞T3；并且T1處理刺激性最小，雜氣最低。T1處理品質指標總分為71.9，相對于CK的62.0提高了16.0%。

表8 麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉評吸的影響

3 討論與結論

麥飯石肥料屬于礦物質肥料，研究表明礦物質肥料的施用能夠有效促進煙株根系生長發(fā)育[30］。 而過量施用礦物質肥料，導致肥料營養(yǎng)元素溶出過量，對煙株根系產生毒害效應，不利于根系生長發(fā) 育[34-35］。鉛[36-37］、鎘[37-39］對煙株生長發(fā)育具有脅迫作用，抑制煙株株高，減小葉面積等，這與本研究結果相同。從本次試驗結果可以看出，在常規(guī)施肥的基礎上每公頃增施450 kg麥飯石肥料，可顯著提高煙株各農藝性狀指標，但過度施用麥飯石肥料則會產生抑制作用。在移栽后70 d，煙株的株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬及最大葉面積均表現為T1處理優(yōu)于CK，而T2和T3處理低于CK。這可能是由于麥飯石原料中含有少量鉛、鉻、汞等重金屬元素，麥飯石肥料的過量施用使得土壤中的重金屬元素增加，從而對煙株生長造成脅迫。物理特性是評價雪茄煙葉工業(yè)可用性的重要指標[40］。與常規(guī)施肥相比，增施麥飯石肥料對煙葉各物理特性指標均有不同程度的改善，其中施用麥飯石450 kg/hm2的煙葉單葉重、葉質重、葉片厚度和平衡含水率最高，并顯著降低煙葉含梗率。來鳳雪茄煙葉相比國內其他產區(qū)，煙葉表現出大而薄的特性，該特性會在一定程度上影響煙葉的工業(yè)可用性，而T1處理顯著提高了煙葉厚度及單葉重，很好地改善了來鳳雪茄煙葉過薄的物理性狀，因此就物理性狀而言T1處理最適合來鳳產區(qū)。目前，來鳳雪茄煙葉存在的最突出問題為配伍性差?；瘜W成分是否協(xié)調將對煙葉配伍性產生直接影響[41-42］。施用麥飯石肥料能夠明顯促進煙株對鉀的吸收和積累，同時提高煙葉內氯含量，這大概與麥飯石中含有17.43% Al2O3和3.36% K2O有關。鉀有助于煙葉燃燒而氯卻不利于煙葉燃燒，在本次試驗的T1處理下，雖然鉀含量大量提升，但是鉀氯比卻降低了，這個問題在后續(xù)的研究中值得被重視。在礦質元素方面，一定范圍內施用麥飯石肥料能夠增加煙葉內錳、磷、鋅的積累量，其施用量與煙葉內錳、鈉、鈣和鎂的積累量呈正相關關系，與銅的積累無明顯影響。這些礦質元素的積累有利于煙氣的形成，也是煙灰的重要組成成分。在致香物質方面，施用麥飯石肥料能夠提高芳香族氨基酸降解產物總量、美拉德反應產物總量以及香氣總量。在感官評吸方面，麥飯石肥料施用量能提高煙葉香氣質與香氣量，T1處理相對于CK品質指標總分提高了 16%。

綜上所述，在常規(guī)施肥的基礎上增施麥飯石礦物肥，能夠有效提高煙株田間農藝性狀，為煙株生物量積累和產量構成奠定基礎；在工業(yè)可用性方面，增施麥飯石礦物肥能夠有效改善煙葉物理特性，提高其化學成分的協(xié)調性，增加中性致香物質的含量和提高感官評吸質量。在施用量上，T1處理表現最好。由于前人關于麥飯石施肥量對雪茄煙葉品質的研究較少，未找到合理的參考施用量，本次試驗設置的3個施肥梯度跨度較大，從本次試驗的結果中可以看出，麥飯石肥料對來鳳雪茄煙葉品質的提升有一定的促進作用，但具體的最佳施肥標準還有待進一步細化，從而達到進一步提高來鳳雪茄煙葉整體品質的目的。另一方面，麥飯石肥料中的化學成分較為復雜，含有氧化物、微量元素以及重金屬元素，多種元素的相互作用才對雪茄煙的品質造成影響，在此后的研究中也可從元素角度著手進行下一步的研究。本次試驗中葉片的葉質重、平衡含水率、拉力以及葉片中的鈉、鈣、鎂等礦質元

素是隨著麥飯石肥料施用量的增加而增加的，但考慮到來鳳雪茄煙葉的基本特征，推薦T1處理為最優(yōu)處理。因此，在其他產區(qū)上進行試驗時可根據當地煙區(qū)煙葉特性而進行進一步探索。