劉樂,趙銘欽,劉云,盧葉,張曉蘊,趙進(jìn)恒
(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.煙草學(xué)院;b.國家煙草栽培生理生化基地,河南 鄭州 450002)
煙草質(zhì)體色素(葉綠素和類胡蘿卜素)不具有香味特征,但通過降解、轉(zhuǎn)化可以形成致香成分[1],可占到中性揮發(fā)性物質(zhì)總量的85%~96%[2].氮肥的類型、形態(tài)和用量[3-4]等對煙草質(zhì)體色素的變化有重要影響.同時,在煙草生長過程中通過一定的調(diào)控措施有效改善煙葉品質(zhì)和提高其工業(yè)可用性的研究[5-9]也越來越多.目前,不同氮素水平下噴施調(diào)節(jié)劑對煙葉質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物影響的研究鮮見報道.筆者對此進(jìn)行了研究,以期為提高煙葉生產(chǎn)水平和完善植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)使用技術(shù)提供科學(xué)依據(jù).
試驗于 2008年在吉林省延邊朝鮮自治州敦化市雁鳴湖鎮(zhèn)楊木村進(jìn)行.供試土壤為暗棕壤,質(zhì)地為粘土,土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為45.77、40.70、315.21 mg/kg,有機(jī)質(zhì)含量為 40.15 g/kg,pH值為5.72.供試烤煙品種為吉煙9號.采取低起壟、深栽煙、高培土的栽培措施,于 5 月17日移栽,在旺長期(6月30日)遇旱進(jìn)行一次灌溉,其他管理措施同常規(guī)栽培.
試驗采用雙因素裂區(qū)設(shè)計[10],主區(qū)設(shè)3個水平,分別為高氮、低氮、中氮,副區(qū)設(shè)3個水平,分別為頂調(diào)劑A、頂調(diào)劑B、頂調(diào)劑C,共9個處理.肥料種類為煙草專用肥(N、P、K質(zhì)量比為8 ∶ 10 ∶ 23)、硫酸鉀(K2O為52%)、硝酸磷(N為26.5%,P2O5為11.5%)、有機(jī)肥(N、P、K≥7%),有機(jī)質(zhì)含量≥50%)和硝酸鉀(N為13.5%,K2O為45.5%).所有肥料70%作基肥開溝條施,30%作穴肥,移栽時與土壤充分混勻.每個處理重復(fù)3次,共27個小區(qū),每個小區(qū)面積為66.66 m2,即T1:高氮+頂調(diào)劑A;T2:高氮+頂調(diào)劑B;T3:高氮+頂調(diào)劑C;T4:低氮+頂調(diào)劑 A;T5:低氮+頂調(diào)劑 B;T6:低氮+頂調(diào)劑C;T7:中氮+頂調(diào)劑A;T8:中氮+頂調(diào)劑B;T9:中氮+頂調(diào)劑C.高、中、低水平氮分別為80.00、72.50、65.00 kg/hm2,各處理間磷(P2O5)和鉀(K2O)用量一致,分別為60.75、219.00 kg/hm2.3種頂端調(diào)節(jié)劑是在 2007年試驗基礎(chǔ)上進(jìn)行配制的以油菜素內(nèi)酯為主,輔以3種營養(yǎng)元素的復(fù)合配方[11](均以促進(jìn)烤煙生長發(fā)育的生物活性物質(zhì)為主).噴施方法為:打頂后2~3 d選無風(fēng)晴天17:00以后噴施,稀釋500倍后噴施上部5片葉,以葉面、葉背噴濕潤為標(biāo)準(zhǔn),每種藥液噴施后,將藥械用清水洗凈再用,以防相互影響.
大田成熟葉片采用三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤,各處理煙葉烘烤后選用中橘三(C3F)煙葉樣品進(jìn)行質(zhì)體色素和香氣成分分析.
(1) 質(zhì)體色素含量的測定.煙葉中質(zhì)體色素的測定參照鄒琦[12]的方法進(jìn)行.
(2) 中性香味物質(zhì)的提取及定性定量分析.在同時蒸餾萃取裝置的一端接盛有10 g煙樣(過0.25 mm篩)、1 g檸檬酸、350 mL蒸餾水和0.5 mL內(nèi)標(biāo)的500 mL圓底燒瓶,使用恒溫電熱套進(jìn)行加熱;裝置的另一端接盛有40 mL二氯甲烷的250 mL圓底燒瓶,該端燒瓶置于恒溫(60 ℃)水浴鍋中加熱,同時蒸餾萃取2.5 h.萃取完成后,加入10 g無水硫酸鈉干燥有機(jī)相,然后于60 ℃水浴中濃縮至1 mL左右即得煙葉精油.
經(jīng)處理制備得到的分析樣品,由 GC/MS (HP5890-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀)分析和 NIST庫檢索定性.GC/MS分析條件:色譜柱為HP-5(60 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣為He;流速為0.8 mL/min;進(jìn)樣口溫度為250 ℃;傳輸線溫度為280 ℃;離子源溫度為177 ℃;升溫至240 ℃(初溫50 ℃,恒溫2 min后,以2 /min℃ 的速率升至120 ℃,5 min后2 /min℃的速率升至240 ℃,保持30 min);分流比1 15∶ ;進(jìn)樣量2 μL;電離能70 eV;質(zhì)量數(shù)范圍50~500 amu;MS譜庫NIST02.采用內(nèi)標(biāo)法定量.
全部試驗數(shù)據(jù)處理采用 SPSS12.0[13]統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行.
2.1.1 對烤后煙葉葉綠素含量的影響
從表1可以看出,氮素水平和頂端調(diào)節(jié)劑對葉綠素含量的影響均達(dá)到顯著水平,并且在中氮水平下,調(diào)節(jié)劑A、B與調(diào)節(jié)劑C差異顯著.高氮水平下烤后煙葉葉綠素含量最高,與低氮水平有顯著差異,而與中氮水平差異不顯著,其中以T8(中氮+調(diào)節(jié)劑B)含量最高,為77.19 μg/g,小于80 μg/g,處于優(yōu)質(zhì)煙葉要求范圍之內(nèi)[14].
表1 不同處理烤后煙葉中質(zhì)體色素的含量Table 1 Content changes of chromoplast pigment under different treatment in flue-cured tobacco leaf μg/g
2.1.2 對烤后煙葉類胡蘿卜素含量的影響
在高氮水平下,頂端調(diào)節(jié)劑的影響未達(dá)到顯著水平,而在低氮和中氮水平下,頂端調(diào)節(jié)劑B對類胡蘿卜素含量的提高作用最大.不同頂端調(diào)節(jié)劑處理下,均表現(xiàn)為高氮處理煙葉的類胡蘿卜素含量最高,且與低氮、中氮處理差異顯著或極顯著.不同處理相比較, T1、T2、T3煙葉中胡蘿卜素含量較高,T5、T8次之,T4最低.
2.2.1 對烤后煙葉葉綠素降解產(chǎn)物含量的影響
新植二烯是葉綠素降解的主要產(chǎn)物[15].試驗結(jié)果(表2)表明,新植二烯含量從高到低的處理依次為T8、T3、T2、T6、T1、T9、T7、T5、T4.新植二烯占質(zhì)體色素降解產(chǎn)物總量的 57.45%~77.40%,以T3最高,T4最低.新植二烯含量、質(zhì)體色素降解產(chǎn)物總量和新植二烯占質(zhì)體色素降解產(chǎn)物總量的比例,三者的變化趨勢在各主因素間是一致的,尤其是前兩者的變化趨勢完全一致.在不同的氮肥處理條件下,頂端調(diào)節(jié)劑對新植二烯含量的影響明顯不同.高氮條件下,新植二烯的含量較高,頂端調(diào)節(jié)劑對新植二烯含量的提高有一定作用;低氮條件下新植二烯含量最低;中氮條件下,頂端調(diào)節(jié)劑B對新植二烯含量的提高作用最為明顯,而頂端調(diào)節(jié)劑A和C的作用不明顯.
表2 不同處理烤后煙葉質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的含量Table 2 Content changes of products degraded by chromoplast pigment under different treatment in flue-cured tobacco leaf
2.2.2 對烤后煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量的影響
試驗結(jié)果(表2)表明,不同氮素水平及頂端調(diào)節(jié)劑對烤煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量有很大影響,總量從高到低的處理依次為T8、T3、T6、T4、T5、T2、T9、T7、T1,檢測出來的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物共有11種,其中有9種(巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、二氫獼猴桃內(nèi)酯、β-大馬酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、法尼基丙酮、氧化異佛爾酮)以T8含量最高,另外2種(香葉基丙酮和3-羥基-β-二氫大馬酮)以T4含量最高.氧化異佛爾酮除在處理T5、T6和T8中檢測到數(shù)據(jù)外,其他處理均未檢測出,其中 β-大馬酮在各處理中含量均最高,占類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物總量的 40.21%~65.13%,T1的占比最高,為65.13%,這與T1中類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的總量較少有關(guān),并且類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的總量與新植二烯的含量都是 T8中的含量最高.
葉綠素是煙葉成熟和調(diào)制過程中變化幅度較大的物質(zhì)之一,其主要降解產(chǎn)物新植二烯不僅本身具有一定香氣,而且可分解、轉(zhuǎn)化成低分子香味成分[14].類胡蘿卜素的降解和熱裂解產(chǎn)物可生成近百種香氣化合物[16].
本試驗結(jié)果表明,不同氮素用量和頂端調(diào)節(jié)劑對提高煙葉中質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物含量均有不同程度的影響.在T1處理中,葉綠素和類胡蘿卜素的含量都較高,其降解產(chǎn)物新植二烯和類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量均不高.這可能是由于高氮促進(jìn)了煙葉前期的生長發(fā)育,使色素類物質(zhì)積累較多,但在煙葉成熟調(diào)制時降解不充分,生成的致香物質(zhì)含量不高.而頂端調(diào)節(jié)劑則可能促進(jìn)了煙株對養(yǎng)分的吸收和利用,從而提高了煙葉葉綠素向新植二烯方向的分解與轉(zhuǎn)化以及類胡蘿卜素的降解.由于氮素水平和頂端調(diào)節(jié)劑二者交互作用的存在,中氮+頂端調(diào)劑B處理的新植二烯及類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的含量最高,效果最好.這一結(jié)果說明,合理的施肥滿足了煙株生長發(fā)育所需的養(yǎng)分,而頂端調(diào)節(jié)劑B則可能促進(jìn)了肥料的充分吸收和合理利用.同時有研究[14]表明,烤煙中質(zhì)體色素降解物并不是越高越好,而各組分間的協(xié)調(diào)性更為重要.
煙草是對氮素用量很敏感的植物,尤其是前期氮用量過低,煙葉旺長期供肥不足葉片發(fā)生少,嚴(yán)重時脫肥早衰,對煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量均會造成不可挽回的影響.后期氮用量過低,則會造成煙草上部葉開片不充分,大大影響煙葉的品質(zhì).而后期氮用量過高,則會造成煙草貪青晚熟,不能及時成熟落黃,影響優(yōu)質(zhì)煙葉的形成.中氮用量不僅節(jié)約肥料,而且與煙草的需肥規(guī)律基本一致,有利于煙葉品質(zhì)的提高.而不同的頂端調(diào)節(jié)劑可能提高了煙株的生理活性,并且促進(jìn)了質(zhì)體色素在烘烤過程中的轉(zhuǎn)化和降解,提高了香氣物質(zhì)的含量,對煙葉品質(zhì)形成具有重要意義.
[1] 史宏志,韓錦峰,官春云. 煙葉香氣前體物在成熟和調(diào)制過程中的變化[J]. 作物研究,1996,10(2):22-25.
[2] Week W. Chemistry of tobacco consitituents influencing flavor and aroma[J]. Rec Adv in Tob Sci,1985(11):175-200.
[3] 介曉磊,黃向東,劉世亮,等. 不同氮素供應(yīng)對煙草品質(zhì)指標(biāo)的影響[J]. 土壤通報,2007,38(6):1150-1153.
[4] 韓富根,沈錚,李元實,等. 施氮量對烤煙物理性狀和香氣質(zhì)量的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009,35(1):53-57.
[5] 韓德元. 植物生長調(diào)節(jié)劑:原理與應(yīng)用[M]. 北京:科學(xué)技術(shù)出版社, 1997:1-9.
[6] 徐曉燕,武麗,張烽林,等. 植物生長調(diào)節(jié)劑對烤煙內(nèi)源激素、煙堿、多酚含量的影響[J]. 中國煙草學(xué)報,2007,13(3):61-63.
[7] 吳華,陳琳.不同化學(xué)調(diào)節(jié)劑對烤煙上部葉性狀的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(5):43-45.
[8] 鄒焱,蘇以榮. 打頂后施用植物生長調(diào)節(jié)劑對烤煙鉀和煙堿的影響[J]. 中國煙草學(xué)報,2009,15(2):75-79.
[9] 宋鵬飛,韓富根,趙東方,等. 外源制劑對烤煙生長生理和產(chǎn)量、質(zhì)量的調(diào)控效應(yīng)[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,30(6):1019-1023.
[10] 蓋鈞鎰. 試驗統(tǒng)計分析[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000:26-27.
[11] 沈錚,韓富根,李元實,等. 植物生長調(diào)節(jié)劑對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀、化學(xué)成分及香氣質(zhì)量的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,31(4):639-643.
[12] 鄒琦. 植物生理生化實驗指導(dǎo)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1997:42-44.
[13] 余建英, 何旭宏. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與SPSS應(yīng)用[M]. 北京:人民郵電出版社,2003:191-223,269-273.
[14] 周冀衡,楊虹琦,林桂華,等. 不同烤煙產(chǎn)區(qū)煙葉中主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)的研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2004,30(1):20-23.
[15] 趙銘欽,王文基,劉國順,等. 不同成熟度對烤后煙葉中質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J]. 植物生理學(xué)通訊,2009,45(1):8-12.
[16] 景延秋,宮長榮,張月華,等. 煙草香味物質(zhì)分析研究進(jìn)展[J]. 中國煙草科學(xué),2005(2):44-48.
英文編輯:羅文翠