蕓苔素內(nèi)酯對永州煙區(qū)烤煙中下部煙葉可用性的影響

孟智勇,宗勝杰,劉 芳,周 雨,黃 誼,李 虎,李小慧,宋笑龍*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所,河南 許昌 461000;2.湖南省煙草公司永州市公司,湖南 永州 425000)

永州是我國濃香型煙葉的重要產(chǎn)地,屬亞熱帶季風(fēng)氣候,熱量豐富,雨量充沛,但該煙區(qū)烤煙生長季光照不足,制約著葉片干物質(zhì)積累,也容易造成化學(xué)成分不協(xié)調(diào)[1],尤其是中下部葉片偏薄,香氣不足,造成可用性偏低。目前,研究人員主要從定向育種[2-4],栽培技術(shù)[5-6],烘烤工藝[7-8]等方面著手,以提升煙葉可用性。研究顯示,植物生長調(diào)節(jié)劑能調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育[9],調(diào)控作物的株型[10],提高煙葉耐烤性[11],進(jìn)而提高產(chǎn)量,改善品質(zhì)。其中,蕓苔素內(nèi)酯(brassinolide,BR)又名油菜素內(nèi)酯,是一種甾醇類植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì),能夠調(diào)控植物細(xì)胞伸長、分裂和分化,在植物生長發(fā)育中起重要作用[12-13];蕓苔素內(nèi)酯的施用可提高植物葉片光合速率,進(jìn)而提高抗旱、抗寒和抗鹽堿等抗逆能力[14-17];另外還具有增產(chǎn)、協(xié)調(diào)植物營養(yǎng)平衡和強力生根的作用,可以加快植物生長代謝,適宜濃度的蕓苔素內(nèi)酯可降低葉綠素降解酶的活性,減緩逆境脅迫下葉綠素的分解速率,從而降低光合作用的抑制程度[18]。

目前,蕓苔素內(nèi)酯已在多種作物中得到應(yīng)用。研究顯示,蕓苔素內(nèi)酯對于糧食作物的增產(chǎn)效果可達(dá)10%左右,對于經(jīng)濟(jì)作物增產(chǎn)效果可達(dá)10%～20%[19]。賈燕超等[20]研究表明,油菜素內(nèi)酯能提高煙草的抗旱能力,促進(jìn)煙株在干旱條件下生長,提高產(chǎn)量。馬文廣等[21]研究表明,用10 mg/kg的油菜素內(nèi)酯浸種處理能顯著提高煙草種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù),并且能縮短平均發(fā)芽時間,提高酶的活性和根系活力,提高煙葉中的鉀含量,降低其煙堿含量。有關(guān)蕓苔素內(nèi)酯對烤煙中下部葉質(zhì)量的影響研究較少,前期研究發(fā)現(xiàn),相比赤霉素等植物生長調(diào)節(jié)劑,蕓苔素內(nèi)酯可更好的提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量,提高永州煙區(qū)煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性和感官質(zhì)量[22]。然而,哪種濃度蕓苔素內(nèi)酯能在提升永州煙區(qū)煙葉品質(zhì)方面可發(fā)揮最大作用,目前相關(guān)的研究仍有欠缺,因此,本研究通過設(shè)置不同濃度的蕓苔素內(nèi)酯試驗,對烤煙農(nóng)藝性狀、外觀質(zhì)量、主要化學(xué)成分、評吸質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行測定分析,探討適宜永州煙區(qū)的蕓苔素內(nèi)酯濃度,以期提高永州中下部煙葉可用性。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

于2021年在湖南省永州市江永縣桃川鎮(zhèn)開展試驗,供試土壤為水稻土,肥力為堿解氮169.27 mg/kg、有效磷41.9 mg/kg、速效鉀652 mg/kg、氯離子46 mg/kg、有機質(zhì)39.9 g/kg、土壤pH值6.63。

1.2 供試材料

供試品種為云煙87,于3月初進(jìn)行移栽,行距和株距為130 cm×50 cm。煙株進(jìn)入旺長期后選取當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘倪B片煙田,煙田基礎(chǔ)設(shè)施完善,排灌方便,其他煙田管理措施參照當(dāng)?shù)責(zé)熑~生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。項目試驗用烤房為國標(biāo)燃煤密集烤房。

1.3 試驗設(shè)計

采用單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計,設(shè)置5個蕓苔素內(nèi)酯濃度梯度處理,每個處理重復(fù)3次。CK∶0 mg/L(噴施蒸餾水);T1∶0.005 mg/L,(1.0 g粉劑/20 L水);T2∶0.010 mg/L,(2.0 g粉劑/20 L水);T3∶0.015 mg/L,(3.0 g粉劑/20 L水);T4∶0.020 mg/L,(4.0 g粉劑/20 L水)。

藥劑施用方法:各處理蕓苔素內(nèi)酯水溶液施用量均為900 L/hm2,葉片正反兩面噴施,噴至全部葉片濕潤。移栽后40 d噴施第一次,每間隔10 d噴1次,共噴施3次。試驗用蕓苔素內(nèi)酯粉劑購自鄭州中科化工產(chǎn)品有限公司,蕓苔素內(nèi)酯粉劑有效成分為0.01%。

1.4 測定項目與方法

1.4.1煙田農(nóng)藝性狀調(diào)查

各處理每小區(qū)選取連續(xù)的5株長勢較為一致的代表性煙株。下部葉采收前1 d,測定煙株株高、莖圍、下部葉最大葉長和中部葉最大葉長;第三次植物生長調(diào)節(jié)劑噴施10 d后,于上午10∶00—11∶00,自下而上選擇第6葉位(已去除腳葉)葉片,使用Li-6400型光合作用儀測定下二棚葉凈光合速率(儀器自帶紅藍(lán)光源,光合有效輻射為800 mol·m2/s;采用韋度電子生產(chǎn)的分辨率0.001 mm數(shù)顯外徑千分尺測定葉片厚度。

1.4.2烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分測定

煙葉烘烤結(jié)束后,分別依照YC/T 159—2002對總糖和還原糖含量、YC/T 161—2002對總氮含量、YC/T 162—2002對氯含量、YC/T 173—2002對鉀含量、YC/T 166—2003對蛋白質(zhì)含量、YC/T 468—2013對煙堿含量、YC/T 2l6—2007對各處理X2F、C3F樣品淀粉含量進(jìn)行檢測。

1.4.3烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀統(tǒng)計

每一小區(qū)煙葉成熟時分別進(jìn)行采收并編竿標(biāo)記,煙葉出炕回潮后進(jìn)行外觀質(zhì)量評價和單葉重統(tǒng)計,按照GB 2635-1992統(tǒng)計各小區(qū)產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀。

1.4.4烤后煙葉外觀與感官質(zhì)量評價

烤后煙葉出炕后回潮、平衡水分,依據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB2635—1992對各處理煙葉成熟度、油分、顏色、身份、結(jié)構(gòu)、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評價,各指標(biāo)分別按照0.3、0.1、0.2、0.1、0.1、0.1、0.05、0.025、0.025賦值,計算烤煙外觀綜合得分。按照9分制對香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性、灰色等感官評吸指標(biāo)進(jìn)行打分,各指標(biāo)權(quán)重賦值為0.25、0.15、0.1、0.12、0.1、0.13、0.1、0.025、0.025。

2 結(jié)果與分析

2.1 蕓苔素內(nèi)酯對煙株農(nóng)藝性狀的影響

由圖1可知,不同處理煙株在株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬等農(nóng)藝性狀方面雖然存在一定差異,但差異性均不顯著,因此認(rèn)為施用蕓苔素內(nèi)酯對江永縣云煙87煙株農(nóng)藝性狀影響較小。

注:圖中小寫字母表示差異顯著性(P<0.05)。下同。

2.2 蕓苔素內(nèi)酯對烤煙中部和下部鮮煙葉厚度的影響

由圖2可知,各處理下下部葉厚度表現(xiàn)為:T4>T3>T2>T1>CK,中部鮮煙葉厚度表現(xiàn)為:T4>T3>T1>T2>CK。不同濃度蕓苔素內(nèi)酯處理后,各處理中部和下部鮮煙葉厚度均顯著高于CK,中部鮮煙葉T1～T4處理間差異不顯著,下部鮮煙葉T2、T3、T4差異不顯著,T1、T2、T3差異不顯著,T4處理顯著高于T1處理。

圖2 蕓苔素內(nèi)酯對葉片厚度的影響

2.3 蕓苔素內(nèi)酯對煙株葉片凈光合速率的影響

由圖3可知,移栽后70 d,在蕓苔素內(nèi)酯試驗劑量范圍內(nèi),隨著濃度的增加,煙葉凈光合速率呈現(xiàn)先增加后降低再增加的趨勢,T2處理時葉片凈光合速率達(dá)到最大值;其中T1、T2和T4處理間差異不顯著,T2處理顯著高于T3處理;T1、T2和T4葉片凈光合速率顯著高于CK;在試驗計量范圍內(nèi),施用蕓苔素內(nèi)酯可以提高煙株移栽后70 d葉片的凈光合速率,與CK相比,T1、T2和T4增量達(dá)到顯著水平。

圖3 蕓苔素內(nèi)酯對煙株葉片凈光合速率的影響

2.4 蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表1可知,噴施蕓苔素內(nèi)酯能夠顯著提高烤后煙橘色煙比例、產(chǎn)量、中等煙比例和單葉重;T1、T2、T3和T4橘色煙比例分別較CK提高6.62%、11.62%、8.98%和6.20%,產(chǎn)量分別較CK提高1.17%、8.41%、2.60%和2.38%,中等煙比例分別較CK提高12.69%、19.63%、17.85%和66.39%,下部葉單葉重分別較CK提高-1.32%、-8.90%、6.90%和8.34%,中部葉各處理單葉重略低于CK,但差異不顯著。CK處理上等煙比例高,均價高,但產(chǎn)量低,因此產(chǎn)值略低于其他處理。綜合來看,橘色煙比例、產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價以T2處理高,烤后煙經(jīng)濟(jì)效益以T2處理(0.01 mg/L蕓苔素內(nèi)酯)最佳。

表1 蕓苔素內(nèi)酯對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.5 蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙外觀質(zhì)量的影響

不同濃度蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響如表2所示,不同處理烤后煙下部葉成熟度、顏色、葉片結(jié)構(gòu)、含青和掛灰雜色得分一致;下部葉身份、色度、油分和嗅香得分CK最低,下部葉外觀質(zhì)量得分排名為:T1=T2>T3>T4>CK。各處理烤后煙中部葉成熟度、身份、葉片結(jié)構(gòu)、含青、掛灰雜色和嗅香得分一致;CK處理煙葉顏色、色度和油分得分最低,色度和油分指標(biāo)T2得分最高,中部葉外觀質(zhì)量得分排名為:T2>T1=T4>T3>CK。綜合來看,噴施蕓苔素內(nèi)酯均有利于中下部煙葉外觀質(zhì)量的提高,以T2處理(0.01 mg/L蕓苔素內(nèi)酯)表現(xiàn)最好。

表2 蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙葉外觀質(zhì)量影響

2.6 蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙葉主要化學(xué)成分的影響

由表3可知,施用蕓苔素內(nèi)酯烤后煙中部葉還原糖含量較CK提升7.63%～10.44%,下部葉還原糖含量較CK提升11.73%～27.55%,其中下部葉以T2處理最高,中部葉以T4處理最高;低濃度蕓苔素內(nèi)酯處理(T1處理),中、下部葉煙堿含量較CK處理有所提升,而較高濃度下煙堿含量降低;整體來看,下部葉各處理還原糖、煙堿、鉀含量及氮堿比整體適宜;中部葉各處理總氮、鉀含量和糖堿比適宜,氯含量和氮堿比整體偏低,鉀氯比偏高。

表3 蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙葉主要化學(xué)成分的影響

2.7 蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙葉評吸質(zhì)量的影響

由表4可知,T1處理下下部葉濃度、勁頭、余味、總體得分和中部葉的香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、總體得分最高,T2處理下下部葉香氣質(zhì)、香氣量得分最高,T3處理下下部葉灰色和中部葉香氣量和灰色得分最高,T4中部葉燃燒性得分最高;下部葉和中部葉烤后煙評吸總體得分隨著蕓苔素內(nèi)酯濃度的增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,下部葉評吸得分排名為:T1>T2>CK>T3>T4;中部葉評吸得分排名為:T1>T2>T3>CK>T4,綜合來看,低濃度的蕓苔素內(nèi)酯用量利于煙葉感官評吸質(zhì)量的提升。

表4 蕓苔素內(nèi)酯對烤后煙葉評吸質(zhì)量的影響

3 結(jié)論與討論

作物株高與收獲指數(shù)和增產(chǎn)潛力密切相關(guān)[18],蕓苔素內(nèi)酯在極低濃度下便可起到調(diào)控作物株高、穗型、籽粒大小和葉夾角等農(nóng)藝性狀的作用[19,23],另外,可通過調(diào)控赤霉素的生物合成來調(diào)節(jié)細(xì)胞伸長[24]。研究顯示,噴施蕓苔素內(nèi)酯(0.010 mg/mL)可明顯提高烤煙經(jīng)濟(jì)效益和煙葉品質(zhì),對于提高烤煙香氣質(zhì)、香氣量,改善余味方面效果明顯[25],與本研究結(jié)果有相似之處。本研究顯示不同濃度蕓苔素內(nèi)酯處理后,各處理煙株株高、莖圍和葉長差異性雖不顯著,較高濃度蕓苔素內(nèi)酯處理(T4處理)煙株株高大于CK處理,而較低濃度蕓苔素內(nèi)酯處理(T1處理)煙株莖圍更大,與王慧芳等[26]研究結(jié)果基本一致。蕓苔素內(nèi)酯可在植物生長過程中提高植物細(xì)胞內(nèi)葉綠素含量進(jìn)而提高植物光合作用效率,促進(jìn)植物生長[27-29],T2處理時煙葉葉片凈光合速率達(dá)到最大值,有利于煙葉有機物的積累,中下部煙葉產(chǎn)量達(dá)到最大。金亞波等[30]比較了不同植物生長調(diào)節(jié)劑對烤煙主要化學(xué)成分的影響,認(rèn)為油菜素內(nèi)酯的施用使得煙葉煙堿和總氮含量降低,鉀、總糖、還原糖含量上升,梁鑫等[31]研究認(rèn)為,打頂后噴施油菜素內(nèi)酯,鉀含量、鉀氯比提高,氯和煙堿含量降低,與本研究存在一定差異,推測是由于烤煙生長區(qū)不同,而烤煙煙葉化學(xué)成分受氣候、栽培措施等影響較大。

本研究表明,噴施蕓苔素內(nèi)酯能夠顯著增加中部葉和下部葉鮮煙葉片厚度,提高烤后煙外觀質(zhì)量,改善化學(xué)成分協(xié)調(diào)性,低濃度蕓苔素內(nèi)酯利于感官評吸質(zhì)量提升;T1處理(0.005 mg/L蕓苔素內(nèi)酯),中下部煙葉外觀質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益得到有效提升,感官評吸質(zhì)量整體最佳;T2處理(0.01 mg/L蕓苔素內(nèi)酯),中下部煙葉外觀質(zhì)量整體最佳、經(jīng)濟(jì)效益最高,下部煙葉感官評吸香氣質(zhì)和香氣量得分最高。綜合來看,低濃度蕓苔素內(nèi)酯(0.005～0.01 mg/L)可顯著增加中、下部葉鮮煙葉片厚度,提高外觀質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益,改善感官評吸質(zhì)量,提高永州烤煙中、下部煙葉可用性。