噴施磷酸二氫鉀和乙烯利對烤煙上部煙葉同步成熟及質(zhì)量的影響

曾淑華，吳潤生，郭仕平，夏 春，劉 雷，雷 曉，陳相君，張永輝*，劉雅潔*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，成都 611130；2.四川省煙草專賣局，成都 610041；3.四川省煙草公司瀘州市公司，四川 瀘州 646000）

烤煙上部葉占單株煙葉干重的40%，品質(zhì)僅次于中部葉[1]。目前國產(chǎn)上部煙葉存在成熟度較差、葉片結(jié)構(gòu)緊密，淀粉含量偏高、內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，雜氣重、煙氣品質(zhì)差，工業(yè)可用性差等問題[2-3]。研究表明煙株上部5～6片葉一次性采收和調(diào)制，能提高上部煙葉成熟度、促進(jìn)化學(xué)成分協(xié)調(diào)、提高煙氣質(zhì)量和工業(yè)可用性[4-10]。然而在實際生產(chǎn)中，上部5～6片葉一次性采烤時，會出現(xiàn)不同葉位葉片之間成熟狀態(tài)差異過大、成熟不同步的問題，限制了一次性采烤技術(shù)的應(yīng)用。有研究表明，在烤煙打頂至煙葉成熟采收時噴施磷酸二氫鉀[11-13]或乙烯利[14-16]有利于促進(jìn)上部煙葉的落黃成熟。因此本試驗擬對煙株頂部的1～3片煙葉噴施磷酸二氫鉀和乙烯利，以促進(jìn)頂部1～3片煙葉的開片和成熟落黃，達(dá)到調(diào)控上部5～6片煙葉同步成熟的目的，為上部葉一次性采烤和提高上部煙葉質(zhì)量提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在瀘州市古藺縣大寨苗族鄉(xiāng)進(jìn)行，供試土壤為黃壤土，基本理化性質(zhì)：pH為5.03，有機(jī)質(zhì)41.67 g/kg，堿 解 氮 129.97 mg/kg，速 效 鉀 96.18 mg/kg，有效磷12.73 mg/kg，水溶性氯17.09 mg/kg，有效硼0.34 mg/kg，土壤交換性鈣1.37 g/kg，交換性鎂0.13 g/kg，有效鐵14.13 g/kg。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種為中川208。磷酸二氫鉀由河北百禾豐化肥有限公司生產(chǎn)，乙烯利由北京索拉博科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗設(shè)計

表1 Box-Behnken方案設(shè)計及因素水平組合表Table 1 Box-Behnken scheme design and factor level combination table

將打頂后煙株頂部從上往下第1～3片葉記為“T上”葉，從上往下第4～6片葉記做“T下”葉。在打頂后20、25和30 d，對“T上”葉進(jìn)行噴施處理，采用雙面噴施法，噴施量為50 mL/株。噴施時間為上午9:00之前或下午5:00之后，噴施后12 h內(nèi)下雨，重新噴施。

1.3 樣品采集及測試方法

鮮葉采集：最后一次噴施處理過后的第14天，對各小區(qū)標(biāo)記的15株煙株的“T上”和“T下”葉片進(jìn)行采摘，一部分煙葉剔除主脈和支脈，稱重后立即放入液氮罐中保存，用于測試生理指標(biāo)；另一部分煙葉在115℃下殺青30 min，后在85℃下烘干至恒重，測定淀粉含量。

初烤煙葉采集：處理后14 d對各小區(qū)煙株的上部6片葉進(jìn)行一次性采收，調(diào)制完成后，各小區(qū)選取烤后煙葉2～3 kg，進(jìn)行外觀質(zhì)量評價和化學(xué)成分測定。

1.3.1 鮮煙葉顏色指標(biāo)測定

葉片色差值：利用色差儀（HP-2132，上海楚工）對煙葉的顏色指標(biāo)L*值、a*值和b*值進(jìn)行測量。SPAD值：利用SPAD儀（SPAD-520 Plus，柯尼卡美能達(dá)）進(jìn)行測量。

1.3.2 鮮煙葉生理指標(biāo)測定

為進(jìn)一步強(qiáng)化測繪地理信息統(tǒng)計質(zhì)量，需要對其實際定位進(jìn)行明確，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)開展試點探索工作。在實際工作中，為提升統(tǒng)計數(shù)據(jù)質(zhì)量，除了要用發(fā)展的眼光來審視測繪地理信息監(jiān)測，還要在實踐中不斷提出行之有效的改進(jìn)思路，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)方法進(jìn)行完善，使資源得到最大程度上的整合與優(yōu)化。為此，要從以下兩個方面入手：其一，對統(tǒng)計數(shù)據(jù)工作思路進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，加強(qiáng)對測繪地理信息工作的重視程度，相關(guān)人員能夠結(jié)合測繪地理信息客觀規(guī)律，不斷提高對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的認(rèn)知，做好定位后，給出相應(yīng)指導(dǎo)意見。其二，在選取試點地區(qū)時，要具備一定代表性，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，因地制宜，發(fā)揮示范作用，使地理信息監(jiān)測更加具有針對性。

葉綠素含量的測定利用分光光度法[17]55；丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸法[17]126；脯氨酸含量的測定采用酸性茚三酮比色法[17]123；超氧化物歧化酶活性的測定根據(jù)黃嘌呤氧化酶法（羥胺法），采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒進(jìn)行測定；可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[17]85；淀粉含量的測定采用碘顯色法[18]。

1.3.3 初烤煙葉質(zhì)量評價

煙葉外觀質(zhì)量評價按照GB/T18771.4-2015標(biāo)準(zhǔn)[19]進(jìn)行；參照王瑞新[20]的方法測定煙葉中氮[20]258、鉀[20]252、總糖[20]269、還原糖[20]268、煙堿[20]271和氯[20]256的含量。煙葉質(zhì)量綜合得分（Y）=外觀質(zhì)量評價得分×0.375+化學(xué)成分評價得分×0.625。

1.3.4 綜合得分計算

將同步成熟值與煙葉質(zhì)量綜合得分進(jìn)行組成分分析，計算出每個處理的綜合得分值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法

利用軟件Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和描述性分析；min-max標(biāo)準(zhǔn)化法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理；SPSS 23.0進(jìn)行顯著性和相關(guān)分析；Design-Expert 8.0.6對數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)曲面分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施磷酸二氫鉀和乙烯利對上部煙葉同步成熟的影響

對各處理“T上”“T下”葉片與成熟狀態(tài)相關(guān)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，計算不同處理“T上”“T下”葉片各指標(biāo)差值的絕對值（|T上-T下|），將差值的絕對值進(jìn)行加和得到“同步成熟值”，結(jié)果見表2。由表可知，處理T2的同步成熟值最小，最有利于實現(xiàn)上部葉的同步成熟，其次為T16、T12、T3、T14和T10處理，也有利于實現(xiàn)上部6片葉的同步成熟。對照T8的同步成熟值最大，上部葉片之間的成熟狀態(tài)差異最大，說明在打頂后20～30 d，配合噴施磷酸二氫鉀和乙烯利有利于縮小“T上”與“T下”葉片之間的成熟狀態(tài)差異，促進(jìn)烤煙上部6片葉的同步成熟。

表2 各處理“T上”和“T下”葉片的各項指標(biāo)差值的絕對值（|T上-T下|）Table 2 Absolute values of various indexes of″T upper″and ″T lower″blades in each treatment

2.2 噴施磷酸二氫鉀和乙烯利對上部煙葉質(zhì)量的影響

除處理T7、T9外，在打頂后20～30 d，配合噴施磷酸二氫鉀和乙烯利有利于改善煙葉的色度、顏色和結(jié)構(gòu)，提高煙葉的成熟度和油分，煙葉外觀質(zhì)量得分得到提升，以處理T1（打頂后25 d，噴施6.8 g/L磷酸二氫鉀）的效果最好。

表3 不同噴施處理對烤后上部煙葉外觀質(zhì)量的影響Table 3 Effects of different spraying treatments on the appearance quality of flue-cured tobacco leaves

表4 不同噴施處理對烤后上部煙葉化學(xué)成分的影響Table 4 Effects of different spraying treatments on the chemical composition of flue-cured tobacco leaves

對測定的化學(xué)成分進(jìn)行賦權(quán)打分，得到關(guān)于烤后煙葉化學(xué)成分的綜合評價分值，可知T2的化學(xué)成分綜合評分最高，與T8（CK）相比，其總氮、淀粉和氯離子含量分別降低11.3%、7.1%和14.9%，鉀含量提升8.4%，糖堿比、氮堿比和鉀氯比更加協(xié)調(diào)，改善了烤后煙葉的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性；處理T15（打頂后30 d，配合噴施3.4 g/L磷酸二氫鉀和0.1 g/L乙烯利）的評分最低，這可能是由于噴施時間過晚，乙烯利濃度過高，部分煙葉過熟，煙葉內(nèi)部化學(xué)成分含量失調(diào)所致。

為了進(jìn)一步研究不同噴施處理對烤后煙葉質(zhì)量的影響，對16個處理的外觀質(zhì)量得分和化學(xué)成分評價得分進(jìn)行賦權(quán)，得到16個處理的煙葉質(zhì)量綜合得分，如表5所示。處理T2的綜合得分最高為79.60分,處理T8（CK）的綜合得分最低為73.27。

表5 烤后煙葉質(zhì)量綜合評價表Table 5 Comprehensive evaluation table for quality of cured tobacco leaves

2.3 最優(yōu)磷酸二氫鉀濃度、乙烯利濃度和噴施時間的篩選

2.3.1 同步成熟值和煙葉綜合評價得分的簡單相關(guān)分析

由表6可知，同步成熟值與烤后煙葉綜合評價得分的相關(guān)系數(shù)r=-0.862，且雙尾檢驗極顯著，說明兩個指標(biāo)之間呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。而同步成熟值與葉片的同步成熟狀態(tài)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此可以推測：上部6片鮮煙葉的同步成熟狀態(tài)越高烤后煙葉質(zhì)量也越好。

表6 同步成熟值、烤后煙葉綜合評價得分的簡單相關(guān)分析Table 6 Simple correlation Analysis of synchronous maturity value,flue-cured tobacco yield and comprehensive evaluation score

2.3.2 最優(yōu)磷酸二氫鉀濃度、乙烯利濃度和噴施時間的篩選

2.3.2.1 上部葉綜合得分評判

對鮮煙葉的同步成熟值以及烤后煙葉質(zhì)量綜合得分進(jìn)行主成分分析，將同步成熟值與烤后煙葉綜合評價得分進(jìn)行無量綱化處理，經(jīng)過計算得到關(guān)于兩個指標(biāo)的綜合得分，如表7所示，處理T2的得分最高，其次為T10和T16處理；對照T8的得分最低，說明在打頂后配合噴施磷酸二氫鉀和乙烯利有助于提高上部煙葉的同步成熟和質(zhì)量。

表7 上部葉綜合得分評判Table7 Comprehensive score evaluation of upper leaves

2.3.2.2 不同噴施處理上部葉綜合得分的響應(yīng)曲面分析

①回歸模型建立及其顯著性檢驗

對綜合得分進(jìn)行多元線性擬合，建立線性回歸擬合曲面模型（表8），模型的P值小于0.05，而模型失擬項的P值大于0.05，說明回歸模型與實際情況擬合較好，可以使用。

表8 回歸模型的方差分析結(jié)果Table8 The results of the analysis of variance of the regression model

對回歸方程的各項系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗（表9），并對不顯著的系數(shù)項進(jìn)行優(yōu)化刪除，得到回歸方程為：Y（綜合得分）=0.866+0.682A-0.746AB-0.840BC-0.983A2-0.697B2。由表可知，系數(shù)A>B>C，且系數(shù)A檢驗為極顯著，說明磷酸二氫鉀是影響上部煙葉綜合得分的決定性因素。

表9 回歸模型系數(shù)的顯著檢驗表Table 9 Significance test table for regression model coefficients

②各因素交互作用對上部葉綜合得分的響應(yīng)面和等高線

各因素與上部葉綜合得分的響應(yīng)面、等高線圖如圖1～3所示。圖1的等高線圖總體呈橢圓形，三維曲面圖較陡峭，說明因素A與因素B之間的交互作用較強(qiáng)；而圖2和圖3中的三維曲面圖較平坦，說明因素A與C、因素B與C之間的交互作用較弱。對圖1～3中三維曲面圖的陡峭程度進(jìn)行分析，可以得知因素A對上部葉綜合得分的影響最大，且作用效果顯著，其次是因素B和因素C。

圖1 磷酸二氫鉀與乙烯利交互作用對上部葉綜合得分的響應(yīng)面和等高線Figure 1 Response surface and contours of the interaction between potassium dihydrogen phosphate and ethephon to the comprehensive score of the upper leaves

圖2 磷酸二氫鉀與噴施時間交互作用對上部葉綜合得分的響應(yīng)面和等高線Figure 2 Response surface and contours of the interaction between potassium dihydrogen phosphate and spraying time on the comprehensive score of the upper leaves

圖3 乙烯利和噴施時間交互作用對上部葉綜合得分的響應(yīng)面和等高線Figure 3 Response surface and contours of the interaction of ethephon and spraying time to the comprehensive score of upper leaves

表10 各處理上部煙葉綜合得分最優(yōu)因素水平組合Table 10 The optimal horizontal combination of factors for the comprehensive score of upper tobacco leaves in each treatment

③最優(yōu)因素水平組合的選擇

利用Design-Expert 8.0.6軟件中的Numerical模塊對最佳處理水平組合進(jìn)行分析，當(dāng)磷酸二氫鉀（A）濃度為3.808 g/L、乙烯利（B）濃度為0.081 g/L、噴施時間（C）為打頂后20 d時，模型預(yù)測上部葉綜合得分最高。

3 討論

乙烯利的水解會產(chǎn)生乙烯和酸，均可通過誘導(dǎo)或起始乙烯信號途徑[21]，造成葉綠素的降解，最終造成葉片衰老[22]。磷酸二氫鉀主要成分為磷和鉀，兩種元素均能促進(jìn)煙葉成熟[23-24]。本研究發(fā)現(xiàn)在打頂后20～30 d配合噴施磷酸二氫鉀和乙烯利后，煙葉的衰老落黃速度加快，這與前人[11-16,25-26]的研究結(jié)果一致；煙株頂部1～3片煙葉與從上往下4～6片煙葉的成熟時間接近，從而達(dá)到煙株上部煙葉的同步成熟，便于一次性采收，磷酸二氫鉀濃度為3.4 g/L和乙烯利濃度為0.01 g/L時最有利上部煙葉的同步成熟。通過響應(yīng)曲面分析發(fā)現(xiàn)磷酸二氫鉀促進(jìn)煙葉落黃成熟的作用效果強(qiáng)于乙烯利，而噴施時間對上部葉同步成熟狀態(tài)的影響較小。

本研究結(jié)果表明，配合噴施磷酸二氫鉀和乙烯利后能提高煙葉的成熟度，因此煙葉的顏色偏向橘黃、色度更濃，結(jié)構(gòu)疏松、身份適中。噴施磷酸二氫鉀后煙葉中鉀含量呈增加的趨勢，鉀/氯增大；煙葉中總氮、煙堿、淀粉和氯離子含量呈下降趨勢。噴施乙烯利后煙葉中的鉀、可溶性總糖、還原性糖和淀粉含量有下降的趨勢；噴施濃度為0.05 g/L時對總氮和煙堿含量無明顯影響，當(dāng)濃度為0.1 g/L時其含量明顯下降。噴施適宜濃度的磷酸二氫鉀和乙烯利后煙葉的化學(xué)成分趨于更加協(xié)調(diào)，利于提高煙葉的質(zhì)量，與前人[27-29]研究的結(jié)果一致。通過響應(yīng)曲面分析發(fā)現(xiàn)磷酸二氫鉀是影響烤后煙葉綜合品質(zhì)的決定性因素。

4 結(jié)論

在煙株打頂后20 d時同時噴施3.808 g/L的磷酸二氫鉀和0.081 g/L的乙烯利，不僅能促進(jìn)上部煙葉的同步成熟，還能提高煙葉的質(zhì)量，有利于上部煙葉的一次性采收。