控釋肥溫室無(wú)土栽培對(duì)烤煙鉀素和有機(jī)酸含量的影響

施衛(wèi)省，劉基林，王 波，彭翠珍

(1. 昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，云南昆明650500;2. 云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650031)

0 引 言

控釋肥料是采用緩溶或難溶性的材料包裹速溶性肥料，使其養(yǎng)分緩慢透過(guò)薄膜包膜層，供給作物吸收利用，減少有效成份的損失。在國(guó)內(nèi)外控釋肥料的研究中，有用醇酸類(lèi)樹(shù)脂或聚氨脂類(lèi)樹(shù)脂為控釋材料［1－2］。

烤煙素有喜鉀作物之稱(chēng)，鉀能激活多種酶，能加強(qiáng)碳水化合物的合成和運(yùn)輸，增強(qiáng)抗病蟲(chóng)能力。鉀素充足則煙葉香味足，燃燒性和陰燃持火能力強(qiáng)，有利于提高煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)［3－4］。煙葉中的有機(jī)酸是在煙草生長(zhǎng)過(guò)程中合成的，對(duì)煙葉的質(zhì)量有著重要影響，揮發(fā)性有機(jī)酸增進(jìn)煙葉的香氣，降低煙氣的堿性，使氣味變得醇和;非揮發(fā)性有機(jī)酸影響氣味，但可調(diào)變煙氣中的酸性，使吸味醇和，在煙氣中起平衡作用［5－6］。

從已有的研究看［7－11］:對(duì)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的研究主要集中在品種比較研究方面、不同種植地區(qū)的差異比較方面，而對(duì)采用控釋肥料研究烤煙品質(zhì)較少。因此，如何了解和掌握桐油控釋肥料在溫室無(wú)土栽培條件下對(duì)烤煙品質(zhì)的影響，就成為研究的關(guān)鍵性問(wèn)題。

用桐油為控釋材料，桐油的主要化學(xué)成分為α－油三甘油脂，其化學(xué)性質(zhì)含有共軛的不飽和雙鍵;其物理性質(zhì)為粘著性強(qiáng)、耐水性、耐摩擦、耐運(yùn)輸、成膜性好［12］，生產(chǎn)控釋肥料。在溫室無(wú)土栽培條件下，對(duì)烤煙品質(zhì)進(jìn)行研究，為桐油控釋肥料在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

桐油:云南省紅河洲彌勒縣榮華油脂有限公司生產(chǎn)，酸值為2.52，粘度為250 mPas。

復(fù)合肥:煙草專(zhuān)用復(fù)合肥，氮、磷、鉀總養(yǎng)分≥46.0%，昆明勁勛化工有限公司生產(chǎn)。

蛭石:化學(xué)成分為水化的硅酸鋁鎂鐵，其密度為0.096 g·cm－3～0.16 g·cm－3，呈中性，其吸水能力為500 L·m－3～650 L·m－3，顆粒直徑為1 mm～2 mm。

溫室:昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院溫室。

1.1.1 控釋復(fù)合肥的制備。準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的煙草專(zhuān)用復(fù)合肥 (Mo)放入包膜機(jī)中，設(shè)定轉(zhuǎn)速(100 r·min－1)及溫度(25 ℃)后，啟動(dòng)包膜機(jī)和熱風(fēng)機(jī)預(yù)熱復(fù)合肥顆粒，然后將控釋液噴到翻滾的顆粒表面，一定時(shí)間后(30 min)，將控釋復(fù)合肥取出稱(chēng)量質(zhì)量(M)，再將控釋復(fù)合肥過(guò)篩，即得到大小一致的控釋復(fù)合肥。

控釋復(fù)合肥的涂層覆蓋率C= (M－Mo)/M。采用的控釋復(fù)合肥涂層覆蓋率C=10.1%。

1.2 方法

1.2.1 葉片成分測(cè)定。鉀含量測(cè)定:采用H2SO4－H2O2消煮，原子吸收法測(cè)定煙草葉片中的鉀含量。氯離子測(cè)定:用銀量法測(cè)定;

有機(jī)酸測(cè)定［11］:采用硫酸甲酯化處理，氣相色譜－質(zhì)譜(GC/MS)分離分析技術(shù)測(cè)定煙草葉片中的有機(jī)酸含量。

1.2.2 控釋復(fù)合肥的無(wú)土盆栽試驗(yàn)。供試的煙苗為云南常用品種K26，煙苗長(zhǎng)到5～6 片真葉移栽。煙苗從2012 年6 月20 日移栽到無(wú)土栽培試驗(yàn)盆中，7 月12 日開(kāi)始觀察煙苗的生物性狀變化情況。

烤煙施肥采用控釋復(fù)合肥和普通復(fù)合肥，每盆施肥量0.9 g (有效成分)，其N(xiāo)∶P2O5∶K2O =1∶1∶2.5，增施的鉀素用硫酸鉀(化學(xué)純)補(bǔ)充，每盆增施K2O 為0.5 g，灌水采用常規(guī)噴灌形式，重復(fù)5 次。

1.2.3 煙草生育期記錄。于生育期不同時(shí)間測(cè)定煙株農(nóng)藝性狀，株高、有效葉數(shù)、葉面積(葉面積指數(shù)×葉長(zhǎng)×葉最大寬)［13］，成熟期測(cè)定葉片成分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 桐油控釋復(fù)合肥對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

在8 月11 日以前，施普通復(fù)合肥煙苗莖高的生長(zhǎng)量都大于施控釋復(fù)合肥煙苗的莖高，見(jiàn)表1。如7 月12 日測(cè)定，施普通復(fù)合肥煙苗莖高為4.7 cm，施控釋復(fù)合肥的煙苗莖高為3.8 cm，相差0.9 cm;而在8月11 日以后，施控釋復(fù)合肥的煙苗莖高大于施普通復(fù)合肥煙苗的莖高，如8 月11 日測(cè)定，施控釋復(fù)合肥的煙苗莖高為80 cm，施普通復(fù)合肥煙苗莖高為74 cm。從方差分析看，其差異明顯。這說(shuō)明在8 月11 日以前，桐油控釋復(fù)合肥養(yǎng)分的釋放比普通復(fù)合肥的養(yǎng)分釋放性慢，故煙苗的莖高生長(zhǎng)量低;在8 月11 日以后，桐油控釋復(fù)合肥養(yǎng)分還在釋放，而普通復(fù)合肥的養(yǎng)分供應(yīng)量不如控釋復(fù)合肥養(yǎng)分供應(yīng)充足，故施桐油控釋復(fù)合肥煙苗的莖高生長(zhǎng)量比施普通復(fù)合肥的煙苗莖高生長(zhǎng)快。

從煙苗生長(zhǎng)的平均葉片數(shù)看，8 月11 日以后，即煙苗進(jìn)入旺長(zhǎng)期后，施普通復(fù)合肥煙苗葉片數(shù)小于施控釋復(fù)合肥煙苗的葉片數(shù)，說(shuō)明桐油控釋復(fù)合肥還在繼續(xù)有效的供給煙苗的養(yǎng)分，促進(jìn)煙苗的生長(zhǎng)和發(fā)育。

2.2 桐油控釋復(fù)合肥對(duì)煙株最大葉面積的影響

在7 月22 日測(cè)量其每株煙苗的最大葉面積的平均值是:施控釋復(fù)合肥煙為180 cm2，施普通復(fù)合肥為180 cm2，其數(shù)值相同;在8 月1 日測(cè)定，施控釋復(fù)合肥的煙苗葉面積小于施普通復(fù)合肥煙苗的葉面積，見(jiàn)圖1。在8 月11 日測(cè)定，施桐油控釋復(fù)合肥為951 cm2，施普通復(fù)合肥煙苗的葉面積為901 cm2，相差50 cm2?？煽闯?，施桐油控釋復(fù)合肥已經(jīng)為烤煙的豐產(chǎn)和提高上等煙葉的生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。

表1 不同時(shí)期測(cè)定煙草的生物性狀Tab.1 Characters of botany in different growth period of tobacco

圖1 不同時(shí)期施肥對(duì)烤煙最大葉面積的影響Fig.1 Effects of different fertilization time on the maximal leaf area of tobacco

2.3 桐油控釋復(fù)合肥對(duì)烤煙葉片鉀和氯含量的影響

煙草葉片鉀含量高，燃燒性和陰燃持火能力強(qiáng)，煙灰也好;煙草葉片氯離子含量高低，直接影響煙草的燃燒性［4］。施控釋復(fù)合肥，上部、中部、下部葉片鉀含量分別為2.34%、1.56%和2.55%;施控釋復(fù)合肥比施普通復(fù)合肥上部葉片高出0.1%、中部葉片高出0.08%、下部葉片高出0.08%，見(jiàn)表2。不同葉位鉀含量，下部葉＞上部葉＞中部葉;施控釋復(fù)合肥比施普通復(fù)合肥的鉀含量有所減少。

氯能夠進(jìn)行光合作用和氣孔的調(diào)節(jié)、對(duì)植物細(xì)胞的伸長(zhǎng)有重要作用、能夠調(diào)節(jié)滲透壓，增強(qiáng)植物的抗逆性、適量的氯有利于碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)煙株抗性。但氯離子在烤煙內(nèi)積累過(guò)多，會(huì)干擾煙草碳水化含物的代謝，煙葉厚而脆，淀粉種累過(guò)多，葉緣向卷起;使其燃燒性變差，烘烤后色味不佳。因此，煙草列為“忌氯作物”［4］。

烤煙不同葉位氯含量為:上部葉＞下部葉＞中部葉。施控釋復(fù)合肥中部葉片氯離子含量比施普通復(fù)合肥中部葉片氯離子含量有所增加，不利于煙草品質(zhì)提高。

表2 不同處理對(duì)烤煙鉀和氯含量的影響Tab.2 Effects of different treatments on contents of potassium and chlorine of tobacco

2.4 桐油控釋復(fù)合肥對(duì)葉片有機(jī)酸含量的影響

非揮發(fā)性有機(jī)酸本身沒(méi)有香氣，但具有減輕煙草的刺激性，增加煙氣濃度的作用。在卷煙燃吸過(guò)程中，非揮發(fā)性有機(jī)酸通過(guò)平衡煙氣的酸堿度影響煙氣的吸味和香氣，是烤煙質(zhì)量中重要的酸性潛香型指標(biāo)之一［5］。

施桐油控釋復(fù)合肥，最大葉片非揮發(fā)性有機(jī)酸總合為52.405 μg·g－1，占有機(jī)酸總數(shù)的92.8%，施普通復(fù)合肥總合為49.974 μg·g－1，減少2.431 μg·g－1，其中，施桐油控釋復(fù)合肥蘋(píng)果酸增加最大為1.102 μg·g－1，見(jiàn)表3。施桐油控釋復(fù)合肥，最大葉片非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的提高，為烤煙品質(zhì)的提高奠定一定的基礎(chǔ)。

表3 不同施肥對(duì)烤煙最大葉片有機(jī)酸含量的影響Tab.3 Effects of different fertilization on the organic acid content of the maximal leaf of tobacco

高級(jí)脂肪酸的甲酯、乙酯具有突出的芳香氣味［5］。施桐油控釋復(fù)合肥，最大葉片高級(jí)飽和脂肪酸總合為2.027 μg·g－1，占有機(jī)酸總數(shù)的3.59%;施普通復(fù)合肥總合為2.037 μg·g－1，增加0.010 μg·g－1，其中，施普通復(fù)合肥軟脂酸增加最大為0.010 μg·g－1。

高級(jí)不飽和脂肪酸及其甲酯在熱裂解過(guò)程中，易形成己醛、己烯等具強(qiáng)烈刺激性和雜氣的物質(zhì)，增加煙氣刺激性，含量太高，影響煙葉的質(zhì)量［5］。施桐油控釋復(fù)合肥，最大葉片高級(jí)不飽和脂肪酸總合為2.069 μg·g－1，占有機(jī)酸總數(shù)的3.66%;施普通復(fù)合肥總合為2.216 μg·g－1，增加0.147 μg·g－1，其中，施普通復(fù)合肥亞麻酸增加最大為0.080 μg·g－1。

3 結(jié)論與討論

施肥不當(dāng)會(huì)給環(huán)境造成面源污染，國(guó)內(nèi)外在利用控釋肥料的研究方面發(fā)展較快［1］，目的在于以延長(zhǎng)肥效，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。在溫室無(wú)土基質(zhì)條件下，研究控釋復(fù)合肥和普通復(fù)合肥對(duì)烤煙品質(zhì)的影響，通過(guò)對(duì)烤煙的農(nóng)藝性狀和葉片成分分析，為控釋復(fù)合肥的開(kāi)發(fā)研究提供理論基礎(chǔ)。

在影響作物生長(zhǎng)的因素中，劉慧穎等［14］研究控釋肥料對(duì)葡萄產(chǎn)量品質(zhì)的影響，結(jié)果比對(duì)照和常規(guī)施肥分別增產(chǎn)35.41%和10.52%。從所做試驗(yàn)的結(jié)果也可以看到，在8 月22 日測(cè)定，施桐油控釋復(fù)合肥葉面積為1 145 cm2，施普通復(fù)合肥的葉面積為994 cm2，相差151 cm2;施桐油控釋復(fù)合肥比施普通復(fù)合肥莖高出6 cm，施桐油控釋復(fù)合肥已經(jīng)為烤煙的豐產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)，這與劉慧穎等的研究結(jié)果一致。

在影響烤煙品質(zhì)因素中，張新等［3］研究鉀肥對(duì)烤煙體內(nèi)鉀素分配及微量元素的影響，結(jié)果表明:增施鉀肥可以提高烤煙葉片鉀素含量。試驗(yàn)的結(jié)果也可以看到，在烤煙成熟期，施控釋復(fù)合肥比施普通復(fù)合肥上部葉片鉀素含量高出0.02 g，中部葉片高出0.14 g，下部葉片高出0.03 g。

武雪萍等［6］研究有機(jī)、無(wú)機(jī)肥不同配比對(duì)烤煙中有機(jī)酸的影響，結(jié)果表明:增施有機(jī)、無(wú)機(jī)肥不同程度能增加葉片中的有機(jī)酸含量。試驗(yàn)的結(jié)果也可以看到，施桐油控釋復(fù)合肥最大葉片有機(jī)酸總量為52.405 μg·g－1比施普通復(fù)合肥增加2.431 μg·g－1，最大葉片非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的提高，為烤煙品質(zhì)的提高奠定一定的基礎(chǔ)。可見(jiàn)，施桐油控釋復(fù)合肥可以提高烤煙的品質(zhì)，這與張新、武雪萍等的研究結(jié)果一致。

這只是在溫室無(wú)土栽培條件下，研究控釋復(fù)合肥對(duì)烤煙品質(zhì)的影響，還應(yīng)在大田情況下，考察其在烤煙生產(chǎn)中的作用，這方面有待進(jìn)一步研究。

［1］William P M. Reacted layer technology for controlled release［J］. Science，1990 (3):1－8.

［2］施衛(wèi)省，潘美亮，劉基林，等. 無(wú)土基質(zhì)中包膜復(fù)合肥對(duì)烤煙生產(chǎn)的影響［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28 (13):255－258.

［3］張 新，曹志洪. 鉀肥對(duì)烤煙體內(nèi)鉀素分配及微量元素的影響［J］. 土壤學(xué)報(bào)，1994，31 (1):50－60.

［4］《煙草化學(xué)與分析》編寫(xiě)組. 煙草化學(xué)與分析［M］. 北京:中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，2000.

［5］史宏志，劉國(guó)順，楊惠娟，等. 煙草香味學(xué)［M］. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2011.

［6］武雪萍，劉國(guó)順，彭華偉，等. 有機(jī)、無(wú)機(jī)肥不同配比對(duì)烤煙中有機(jī)酸的影響［J］. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2003，18 (1):97－99.

［7］何登峰，許 儀，許自成，等. 農(nóng)藝措施和調(diào)制條件對(duì)煙草香氣物質(zhì)含量的影響［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2006，22 (4):199－202.

［8］王少先，彭克勤，夏石頭，等. 煙草碳、氮代謝及氮肥施用對(duì)煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2004，20 (2):135－138.

［9］李麗杰，喬 嬋，趙光偉，等. 烤煙葉片成熟過(guò)程中鈣鎂鐵含量的變化［J］. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2007，22 (S1):148－151.

［10］楊忠喬，虞愛(ài)旭，侯鏡德，等. 氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用法分析煙絲中有機(jī)酸成分［J］. 分析測(cè)試技術(shù)與儀器，2003，9 (1):38－42.

［11］施衛(wèi)省，戈振揚(yáng)，劉基林，等. 桐油控釋復(fù)合肥在烤煙上的應(yīng)用效果［J］. 河南農(nóng)業(yè)科技，2007 (4):76－78.

［12］唐 輝，王亞明，張曉春，等. 基于桐油包膜材料的包膜尿素的研究(I)包膜材料的FTIR，DTA—TGA 研究［J］. 云南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2004，26 (2):150－153.

［13］劉貫山. 煙草葉面積不同測(cè)定方法的比較研究［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996，24 (2):l39－141.

［14］劉慧穎，韓曉日，婁春榮，等. 包膜肥料對(duì)巨峰葡萄光合特性及產(chǎn)量品質(zhì)的影響［J］. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，37 (6):826－830.