有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)烤煙質(zhì)體色素及降解產(chǎn)物的影響

劉洪華，趙銘欽*，王付峰，張學(xué)杰，呂中顯，張迎冬

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，國(guó)家煙草栽培生理生化基地，鄭州 450002；2.山西省運(yùn)城市平陸縣優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)服務(wù)中心，山西 運(yùn)城 044300）

烤煙香氣物質(zhì)含量是衡量煙葉品質(zhì)的重要因素之一，煙葉的香氣質(zhì)和香氣量與其香氣物質(zhì)含量呈正相關(guān)，通過(guò)分析煙葉香氣物質(zhì)含量，可以對(duì)煙葉的香氣質(zhì)量進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)[1]，而烤煙中的色素直接和間接地影響煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，其相關(guān)降解產(chǎn)物與煙葉的香氣質(zhì)和香氣量密切相關(guān)[2]。曾有研究表明，有機(jī)肥種類、用量以及如何與無(wú)機(jī)肥合理配施對(duì)烤煙質(zhì)體色素和香氣物質(zhì)都具有重要影響[3-9]；不同的產(chǎn)區(qū)、生態(tài)環(huán)境、栽培措施對(duì)烤煙質(zhì)體色素和主要揮發(fā)性香氣成分也能產(chǎn)生不同的影響[10-15]。因此，烤煙的質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物在不同的生態(tài)環(huán)境、栽培措施、肥料種類及配施比例的條件下表現(xiàn)不同，然而以往這些研究限于中部葉質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的分析。本試驗(yàn)旨在通過(guò)研究在山西平陸煙區(qū)特定生態(tài)環(huán)境和常規(guī)栽培措施條件下，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)烤煙各部位煙葉質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響，以求綜合提高上、中、下部煙葉的香氣質(zhì)量和煙葉品質(zhì)，為優(yōu)質(zhì)特色煙葉開發(fā)提供合理的平衡施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于 2008—2009年在山西省運(yùn)城市平陸縣望遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。供試品種為云煙 202，土壤質(zhì)地為紅壤土，土層深厚，土壤pH 7.2，有機(jī)質(zhì)10.8 g/kg，堿解氮52.8 mg/kg，有效磷（P2O5）含量12.1 mg/kg，有效鉀（K2O）含量102.3 mg/kg。土壤肥力中等，前茬為油菜，地勢(shì)平坦，排灌方便。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因子隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)6個(gè)處理。T1：0%無(wú)機(jī)肥+0%芝麻餅肥；T2：100%無(wú)機(jī)肥+0%芝麻餅肥；T3：75%無(wú)機(jī)肥+25%芝麻餅肥；T4：50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥；T5：25%無(wú)機(jī)肥+75%芝麻餅肥；T6：0%無(wú)機(jī)肥+100%芝麻餅肥。各處理中的百分比為芝麻餅肥氮和無(wú)機(jī)肥氮占全氮的百分?jǐn)?shù)，鉀與磷用無(wú)機(jī)肥補(bǔ)充。純氮用量為 22.5 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.5:3。各處理所需 NH4NO3、過(guò)磷酸鈣、芝麻餅肥（芝麻餅肥要充分腐熟）用量的100%及K2SO4用量的70%作基肥于起壟時(shí)條施，剩余 30% K2SO4于起土培壟時(shí)追施；3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積0.02 hm2，區(qū)組設(shè)通道，四周設(shè)保護(hù)行。

1.3 樣品的選取及測(cè)定項(xiàng)目

每個(gè)處理取烤后X2F、C3F、B2F等級(jí)煙葉各1 kg，3次重復(fù)。煙葉經(jīng)去梗、烘干、粉碎，過(guò)40目篩，用于測(cè)定烤煙葉綠素、類胡蘿卜素含量和揮發(fā)性致香物質(zhì)。

1.4 測(cè)定方法

采用分光光度計(jì)法測(cè)定葉綠素和總類胡蘿卜素含量[16]。

中性香味物質(zhì)的提取采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法：蒸餾萃取裝置的一端連接盛有10.000 g煙樣（過(guò)60目篩）、1.0 g檸檬酸、350 mL蒸餾水和0.5 mL內(nèi)標(biāo)（302 g/mL硝基苯）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，該端燒瓶置于恒溫水浴鍋中加熱，水浴溫度為60℃，同時(shí)蒸餾萃取2.5 h。萃取完成后，向250 mL圓底燒瓶中加入 10 g無(wú)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。

香氣物質(zhì)定性定量測(cè)定采用美國(guó) HP5890Ⅱ-5972氣質(zhì)連用儀。GC/MS分析條件：色譜柱為HP-5[60m×0.25mm(i.d.)×0.25m(d.f.)]，載氣：He，流速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 ℃；升溫程序：初溫50 ℃，恒溫5 min，然后以5 ℃/min的速度升至120 ℃，恒溫5 min，再以5 ℃/min的速度升至180 ℃，恒溫5 min，再以6 ℃/min升至250 ℃，恒溫15 min；分流比為1:15，進(jìn)樣量為2 μL，電離能為70 eV，電離方式為EI；質(zhì)量數(shù)范圍50～500 Da；由GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫(kù)檢索定性；采用內(nèi)標(biāo)法定量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2007和SPSS17.0軟件。

2 結(jié) 果

2.1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)質(zhì)體色素含量的影響

2.1.1 葉綠素含量 從表1可以看出，處理T6的各部位煙葉葉綠素含量與其他5個(gè)處理呈顯著性差異，且含量最高，T1含量都最低。下部葉：處理T4與處理 T2、T5存在顯著差異；中部葉：處理T4與處理T2存在顯著差異；上部葉：處理T4與T3、T5存在顯著差異。此外，在 4個(gè)施用有機(jī)肥的處理中，處理 T4的下、中、上部位煙葉葉綠素含量均最低，但分別比處理T2高6.51%、16.17%、3.75%。這表明與純施無(wú)機(jī)肥相比，施有機(jī)肥會(huì)提高葉綠素含量。但與純施有機(jī)肥相比，施用50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥可以降低烤后煙葉綠素含量。

表1 烤煙煙葉中葉綠素含量Table 1 Chlorophyll contents in flue-cured tobacco leaves

2.1.2 類胡蘿卜素含量 由表2可見，在各部位煙葉中，處理T1、T2的類胡蘿卜素均與其他4個(gè)處理存在顯著差異，且含量均較低。表明使用有機(jī)肥有利于烤后煙葉類胡蘿卜素的增加。在使用有機(jī)肥的4個(gè)處理中，下部葉：處理T4與T5存在顯著差異，且 T4含量最高；中部葉：處理 T4、處理 T3分別與處理 T5、處理 T6存在顯著差異，其中 T4含量最高；上部葉：處理T4含量最高，且與其他3個(gè)處理存在顯著差異。由此得出，在所有處理中，處理 T4的總類胡蘿卜素各部葉含量均最高，分別比處理T2高25.76%、15.03%、16.77%。所以，施用 50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥更能顯著提高烤后煙各部位煙葉中類胡蘿卜素的含量。

2.1.3 類胡蘿卜與葉綠素比值 從總類胡蘿卜素與葉綠素的比值上看（表3），處理T1比處理T2、T3、T5、T6都高，且處理T6比其他5個(gè)處理都低，其中處理 T4在下、中、上部位煙葉中最高，分別為6.54、5.74、6.16，這與周冀衡等[10]的研究相符。總而言之，施用 50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥能夠提高總類胡蘿卜素與葉綠素比值，同時(shí)比值的高低也反映出總類胡蘿卜素和葉綠素的降解程度，可以作為具有特色香型煙生產(chǎn)所關(guān)注的一個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)。

表2 烤煙煙葉中類胡蘿卜素含量Table 2 Carotenoid contents in flue-cured tobacco leaves

表3 烤煙煙葉中類胡蘿卜素與葉綠素的比值Table 3 The ratio of carotenoid and chlorophyll in flue-cured tobacco leaves

2.2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的影響

從表4～6可以看出，所有處理的各部位煙葉中揮發(fā)性致香物質(zhì)都以新植二烯含量最高，占質(zhì)體色素降解產(chǎn)物總量的92.10%～95.99%；在類胡蘿卜素降解產(chǎn)物中，β-大馬酮含量占類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量的 27.59%～55.92%，法尼基丙酮占14.90%～24.42%，巨豆三烯酮的 4種異構(gòu)體占15.58%～35.99%，其他香氣成分含量均較低。

與處理T1相比，下部葉其他5個(gè)處理的各種香氣成分均有不同程度的增加（表4）。此外，除β-大馬酮、香葉基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮以外，處理T3、T4、T5、T6的其他各種成分比T2都有所增加，其中 T3的新植二烯、四種巨豆三烯酮異構(gòu)體、二氫獼猴桃內(nèi)酯、3-羥基-β-二氫大馬酮含量最高，處理 T4的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量、氧化異佛爾酮和法尼基丙酮含量最高。與處理T3相比，處理 T4的新植二烯含量較低，但類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量較高，這有利于增強(qiáng)煙葉香氣的協(xié)調(diào)性。由表5可知，除3-羥基-β-二氫大馬酮、氧化異佛爾酮以外，中部葉其他5個(gè)處理比處理T1的其他香氣成分都有顯著增加。在所有處理中，處理 T6的四種巨豆三烯酮異構(gòu)體總量和 6-甲基-5-庚烯-2-酮含量最高，T4的新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量、3-羥基-β-二氫大馬酮、法尼基丙酮和3-氧化-α-紫羅蘭醇含量最高；T2的 β-大馬酮、香葉基丙酮含量最高。

從表6可以看出，上部葉其他5個(gè)處理與T1相比之下，各種質(zhì)體色素降解產(chǎn)物（包括總量）都有所增加。β-大馬酮、新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量、法尼基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯以處理T4最高；6-甲基-5-庚烯-2-酮以處理 T6最高；氧化異佛爾酮、3-氧化-α-紫羅蘭

醇以處理 T3最高；香葉基丙酮、四種巨豆三烯酮異構(gòu)體總量以處理T2最高。

表4 無(wú)機(jī)有機(jī)肥配施對(duì)下部葉質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的影響 μg/gTable 4 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in lower leaves

表5 無(wú)機(jī)有機(jī)肥配施對(duì)烤煙中部葉質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的影響 μg/gTable 5 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in cutters

表6 無(wú)機(jī)有機(jī)肥配施對(duì)烤煙上部葉質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的影響 μg/gTable 6 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in upper leaves

3 討 論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用 50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥可以顯著地提高烤后各部位煙葉中類胡蘿卜素含量，同時(shí)能夠解決純施有機(jī)肥造成葉綠素含量較高的問(wèn)題，使葉綠素含量有效地控制在一定范圍，尤其是下部葉和上部葉，這與韋鳳杰等[19]、劉金霞等[3]的研究結(jié)果相符。雖然餅肥處理的葉綠素、總類胡蘿卜素含量在整個(gè)生育期均較高，但生育后期餅肥能夠加速葉綠素a代謝，β-胡蘿卜素占總類胡蘿卜素相對(duì)降低，但葉黃質(zhì)、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)組分在葉黃素中所占比例的升高，這可能是導(dǎo)致各處理烤后煙葉質(zhì)體色素含量差異性大的原因，具體原因需進(jìn)一步詳細(xì)研究。

研究還表明，煙葉質(zhì)體色素的降解產(chǎn)物是所測(cè)定的揮發(fā)性香氣物質(zhì)中含量最高的成分,它們占中性揮發(fā)性物質(zhì)總量的85%～96%[20]。關(guān)于煙葉中揮發(fā)性致香物質(zhì)的形成機(jī)理以及在煙氣中的致香效果都已經(jīng)被研究過(guò)[17-18,21]。肖協(xié)忠等[22]研究發(fā)現(xiàn)，影響香型的主要是香葉基丙酮、巨豆三烯酮等 20種致香成分，香氣量的主要是香葉基丙酮、β-大馬酮等 25種致香成分影響，作用于香氣質(zhì)的主要是巨豆三烯酮、新植二烯、香葉基丙酮、法尼基丙酮、β-大馬酮等18種致香成分。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥可以明顯提高質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量，尤其是新植二烯、β-大馬酮、法尼基丙酮、四種巨豆三烯酮異構(gòu)體等4種產(chǎn)物的含量。這與武雪萍等[5]，汪耀富等[23]的研究結(jié)果一致。因此，施用 50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥也能顯著提高質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量。

綜上所述，有機(jī)無(wú)機(jī)肥不同配施比例對(duì)烤后煙葉的質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物含量存在不同影響，其中施用 50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥表現(xiàn)最突出，效果最理想，尤其是對(duì)上部葉的質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響，這與武雪萍等[7]的研究結(jié)果相似。雖然煙草上關(guān)于餅肥和無(wú)機(jī)肥配合施用研究很多，但結(jié)論并不一致。韓錦峰等[24]研究表明，75%餅肥+25%無(wú)機(jī)肥效果最好。韓錦峰等[4]還發(fā)現(xiàn)，50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥表現(xiàn)最優(yōu)異。唐莉娜等[6]研究發(fā)現(xiàn)，25%有機(jī)肥效果最佳。以往這些研究都是在不同生態(tài)環(huán)境、基因型和肥料類型等條件下進(jìn)行的，因此常表現(xiàn)出不同的試驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié) 論

結(jié)果表明，施用有機(jī)肥對(duì)烤后煙的葉綠素、類胡蘿卜素以及類胡蘿卜素/葉綠素都有不同程度地影響，其中處理 T4表現(xiàn)最突出，在所有有機(jī)肥處理中，處理 T4的葉綠素含量相對(duì)較低，而類胡蘿卜素含量較高；同時(shí)施用有機(jī)肥也影響各部位煙葉質(zhì)體色素的降解產(chǎn)物，從新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量上分析看，處理T4比T1、T2均有所提高。因此，施用 50%無(wú)機(jī)肥+50%芝麻餅肥對(duì)烤后煙的質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響效果較優(yōu)異。

[1]韋鳳杰，張國(guó)顯，常思敏.鋅對(duì)豫西烤煙香氣物質(zhì)含量和評(píng)吸質(zhì)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，42（3）：263-267.

[2]左天覺.煙草的生產(chǎn)、生理和生物化學(xué)[M].朱尊權(quán)，譯.上海：上海遠(yuǎn)東出版社，1993：101-102.

[3]劉金霞，趙銘欽，劉國(guó)順，等.增施不同有機(jī)物質(zhì)對(duì)烤煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（2）：243-246.

[4]韓錦峰，楊素勤，呂巧靈，等.餅肥種類及其與化肥配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)的影響 Ⅱ：對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1998（3）：11-14.

[5]武雪萍，鐘秀明，秦艷青，等.不同種類餅肥與化肥配施對(duì)煙葉香氣質(zhì)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（6）：1196-1201.

[6]唐莉娜，陳順輝.不同種類有機(jī)肥與化肥配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響[J].土壤肥料科學(xué)，2008，24（11）：258-262.

[7]武雪萍，鐘秀明，劉爽，等.芝麻餅肥與化肥不同比例配施對(duì)煙葉香氣質(zhì)量的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2006，32（10）：1554-1559.

[8]韓錦峰，史宏志，王彥亭，等.不同氮量和氮源的煙葉高級(jí)脂肪酸含量及其與香吃味的關(guān)系[J].作物學(xué)報(bào)，1998，24（1）：125-128.

[9]趙銘欽，陳紅華，劉國(guó)順，等.增施不同有機(jī)物質(zhì)對(duì)烤煙煙葉香氣質(zhì)量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2007，22（5）：5l-55.

[10]楊虹琦，周冀衡，羅澤民，等.不同產(chǎn)區(qū)烤煙中質(zhì)體色素及降解產(chǎn)物的研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26（5）：640-644.

[11]周冀衡，楊虹琦，朱列書，等.產(chǎn)煙國(guó)部分煙區(qū)烤煙質(zhì)體色素及主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量的比較[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，31（2）：128-132.

[12]周冀衡，楊虹琦，楊述元，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(bào)：自然科學(xué)版：2004，30（1）：20-23.

[13]Court W A, Hendel J G.Changes in leaf pigments during senescence of flue-cured tobacco[J].Can J Plant Sci,1984, 64: 229-232.

[14]趙銘欽，劉金霞，劉國(guó)順，等.不同成壟方式與分次施鉀對(duì)烤煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：56-59.

[15]許自成，張婷，黃平俊，等.不同調(diào)控措施對(duì)烤煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，40（1）：15-17.

[16]鄒琦.植物生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1997：42-44.

[17]史宏志，劉國(guó)順.煙草香味學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1998：151-161.

[18]趙銘欽.煙草調(diào)香學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008：76-85.

[19]韋鳳杰，范藝寬，劉國(guó)順，等.餅肥對(duì)烤煙葉片發(fā)育過(guò)程中質(zhì)體色素降解及相關(guān)酶類活性的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2006，32（5）：766-771.

[20]Weeks W.Chemistry of tobacco constituents influencing flavor and aroma[J].Rec Adv in Tob Sci, 1985(11):175-200.

[21]Leffingwell J C.Nitrogen components of leaf and their relationship to smoking quality and aroma[J].Rec Adv Tob Sci, 1976 (2): 1-31.

[22]肖協(xié)忠，王放，賀英，等.烤煙致香成分與香氣質(zhì)量的相關(guān)性分析[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2008，29（6）：1-6.

[23]汪耀富，高華軍，劉國(guó)順，等.氮、磷、鉀肥配施對(duì)烤煙化學(xué)成分和致香物質(zhì)含量的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2006，12（1）：76-81.

[24]韓錦峰，楊素勤，史宏志，等.餅肥用量對(duì)烤煙化學(xué)成份的影響[J].煙草科技，1996（3）：39-40.