不同銨態(tài)氮硝態(tài)氮配比對烤煙產(chǎn)量、 質(zhì)量及其主要化學(xué)成分的影響

謝 晉， 嚴(yán)瑪麗， 陳建軍， 呂永華， 鄧世媛， 蔡一霞， 陳澤鵬，邱妙文， 陳永明， 王 維*

(1 廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司， 廣東廣州 510145； 2 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究室， 廣東廣州 510642； 3 廣東省煙草專賣局(公司)， 廣東廣州 510610； 3 廣東省南雄煙草研究所， 廣東南雄 512400)

氮素是植物必需的營養(yǎng)元素，在所有營養(yǎng)元素中對烤煙產(chǎn)量、質(zhì)量影響最大[1]。硝態(tài)氮及銨態(tài)氮是烤煙能夠吸收的主要有效氮源?？緹煂煞N氮素形態(tài)的吸收及利用主要受種植地區(qū)土壤肥力、 施氮水平和降雨等多種生態(tài)因素的影響，導(dǎo)致二者在烤煙根際遷移，吸收方式及在煙株內(nèi)的代謝合成機理都不盡相同[2]，因而硝態(tài)氮及銨態(tài)氮對不同生態(tài)條件下烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響受到較大關(guān)注。在不同地方所取得的適合硝態(tài)氮銨態(tài)氮比例相差徑庭[3-8]，說明了合適的硝態(tài)氮銨態(tài)氮比例具有強烈的地域特征。因此，根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件因地制宜地選用適宜的氮素形態(tài)，是提高當(dāng)?shù)乜緹煯a(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵。南雄煙區(qū)是我國著名的優(yōu)質(zhì)濃香型煙葉產(chǎn)區(qū)，目前在煙葉生產(chǎn)中依舊存在因施肥不當(dāng)，而導(dǎo)致煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降、 濃香型煙葉風(fēng)格不突出等問題[7]，如何合理施肥已成為當(dāng)前優(yōu)質(zhì)濃香型特色煙葉發(fā)展中迫切需要解決的問題。

生物堿和糖含量是煙葉的重要質(zhì)量要素，直接影響煙草制品的生理強度、 煙氣特征和安全性。微量生物堿含量很低，但對于煙草品質(zhì)也至關(guān)重要。降煙堿含量的升高對煙葉香味會產(chǎn)生負(fù)面影響，即使很小量都能產(chǎn)生不利于煙氣品質(zhì)的作用，降煙堿易在調(diào)制和陳化過程中進一步發(fā)生生化轉(zhuǎn)化，如在熱解過程中易形成麥斯明和吡啶化合物，這些熱解產(chǎn)物具有堿味和令人不快的鼠臭味[9]。煙葉中含有大量的糖類物質(zhì)，與煙葉品質(zhì)關(guān)系密切。當(dāng)煙葉含糖量過低時，刺激性增強； 含糖量過高時，則使煙氣呈酸性，影響煙氣的酸堿平衡，使煙氣平淡無味，同時增加煙氣的焦油量[10-11]。由于生物堿中微量生物堿及糖組分測定的復(fù)雜性，研究主要集中在微量生物堿及糖組分的測定方法[12-16]上，史宏志等[17-24]系統(tǒng)地研究了生物堿與卷煙感官評析質(zhì)量的關(guān)系，對于及時發(fā)現(xiàn)深層質(zhì)量問題，進一步研究和改進我國煙葉質(zhì)量具有重要意義。目前較多文章報道了氮素形態(tài)配比對烤煙煙葉中生物堿及總糖含量的影響，氮素形態(tài)對煙葉中糖含量的影響研究通常采用總糖和總還原糖量進行籠統(tǒng)評價，對于生物堿的影響研究也單一性對煙堿含量進行相關(guān)分析[4-7]，而忽略其它微量生物堿如降煙堿、 假木賊堿及新煙堿，糖組分如葡萄糖、 麥芽糖、 果糖及蔗糖的變化規(guī)律。因此，本文以南雄主栽品種粵煙98為材料，設(shè)計了5個氮素形態(tài)配比，對烤煙生育期農(nóng)藝性狀、 烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量進行了測定及量化評價，同時探明氮素形態(tài)對生物堿及糖組分的影響規(guī)律，以期為南雄地區(qū)烤煙合理施氮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點基本情況

1.2 試驗設(shè)計

2012年3月至7月，試驗地選址于廣東省南雄煙草科學(xué)研究所內(nèi)，供試品種為粵煙98，供試土壤類型為紫色土，前茬為水稻。水稻田間管理措施按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)進行，整個生育期不施肥。土壤基本理化性狀為pH 5.85、 有機質(zhì)2.64 g/kg、 全氮0.95 g/kg、 全磷1.58 g/kg、 全鉀27.7 g/kg、 堿解氮50.88 mg/kg、 速效磷16.1 mg/kg、 速效鉀72.4 mg/kg。

1.3 測定方法

分別于4月21日及5月21日，按照國家煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T142-1998測定葉寬、 葉長、 株高、 葉面積等農(nóng)藝性狀。烘烤后對各小區(qū)的煙葉按照國家烤煙分級標(biāo)準(zhǔn)GB2635-1992進行分級，各級別煙葉價格參照當(dāng)?shù)責(zé)熑~收購價格，計算產(chǎn)量、 產(chǎn)值、 均價、 中上等煙比例。各處理取烤后煙樣中桔三(C3F)用于煙葉化學(xué)成分分析。煙葉化學(xué)成分測定指標(biāo)包括煙堿、 假木賊堿、 新煙堿、 降煙堿、 總氮、 總糖、 還原糖、 葡萄糖、 麥芽糖、 蔗糖、 果糖、 淀粉、 鉀和氯，并計算氮堿比、 糖堿比。其中，總氮測定采用凱氏定氮法[25]；煙堿含量測定采用分光光度法[26]； 可溶性糖和淀粉含量測定采用蒽酮比色法[25]； 還原糖含量測定采用3，5-二硝基水楊酸比色法[25]； 鉀含量測定采用原子吸收光譜法[26]； 氯含量測定用離子色譜法[26]。煙堿、 假木賊堿、 新煙堿、 降煙堿按照氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[15]，葡萄糖、 麥芽糖、 蔗糖、 果糖按照高效液相色譜法測定[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

表1 烤煙化學(xué)成分指標(biāo)賦值方法

P=∑Pi*Ci

(1)

式中：P為烤煙化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合指數(shù)；Ci為第i個化學(xué)成分指標(biāo)量化分值；Pi為第i個化學(xué)成分指標(biāo)相對權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素形態(tài)配比對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

農(nóng)藝性狀是煙株生長發(fā)育過程中內(nèi)在協(xié)調(diào)好壞的最直接外在表現(xiàn)。由2可見，各處理的烤煙有效葉片數(shù)、 株高、 葉長、 葉寬及莖圍隨著生長時間的逐漸延長，表現(xiàn)為增加的趨勢。不同氮素處理間，在4月21日，即烤煙生育前期，發(fā)現(xiàn)烤煙有效葉片數(shù)、 株高、 葉長、 葉寬及莖圍的增長趨勢快慢和硝態(tài)氮施用量的多少成正比，且差異性顯著，表現(xiàn)為N1>N2>N3>N4>N5。但隨著生育期的延長，在5月31日底葉采收時各處理之間有效葉片數(shù)、 株高、 葉長、 葉寬及莖圍差異性不顯著。

表2 氮素形態(tài)對烤煙生育期農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同氮素形態(tài)下的烤煙經(jīng)濟性狀

產(chǎn)量、 產(chǎn)值、 均價、 中上等煙比例、 上等煙比例是煙葉的主要經(jīng)濟性狀，它們綜合反映了煙葉的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。從表3可以看出，各處理間產(chǎn)量差異性不顯著，相反各處理之間的產(chǎn)值，均價，中上等煙比例及上等煙比例的差異性表現(xiàn)顯著，表現(xiàn)為N3>N2>N1>N4>N5，其中N3的產(chǎn)值，均價，中上等煙比例及上等煙比例均為最高，分別為53741yuan/hm2、 21.98 yuan/kg、 88%、 55%。結(jié)合烤煙生育期農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，說明硝態(tài)氮與銨態(tài)氮配比不會顯著地影響烤煙產(chǎn)量，但是100%的施用銨態(tài)氮會顯著降低烤煙的中上等煙比例，與50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮相比，上等煙比例降低了18個百分點，中上等煙比例降低了21個百分點。說明硝態(tài)氮與銨態(tài)氮配比能夠顯著影響烤煙的等級結(jié)構(gòu)，從而影響烤煙均價和產(chǎn)值。

2.3 不同氮素形態(tài)配比對烤煙C3F常規(guī)化學(xué)的影響

影響烤后煙吃味的主要因素是煙葉燃燒時熱解呈酸性及堿性物質(zhì)的平衡及協(xié)調(diào)，優(yōu)質(zhì)煙葉要求各種成分含量要適宜，成分之間要協(xié)調(diào)。根據(jù)表4分析烤后煙葉的化學(xué)成分發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比值大小與烤后煙葉中的總糖、 還原糖、 淀粉、 糖堿比、 鉀離子、 果糖、 蔗糖及麥芽糖呈極顯著正相關(guān)，硝態(tài)氮在配比中占據(jù)的比例越大，總糖、 還原糖、 淀粉、 糖堿比、 鉀離子、 果糖、 蔗糖、 麥芽糖含量越高。而其中硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比值大小與烤后煙葉中的全氮、 煙堿、 氮堿比、 降煙堿、 假木賊堿及新煙堿的含量成極顯著負(fù)相關(guān)，硝態(tài)氮在配比中占據(jù)的比例越大，全氮、 煙堿、 氯離子、 氮堿比、 降煙堿、假木賊堿及新煙堿含量越低。在所有處理中，除了葡萄糖含量差異性不顯著外，其他指標(biāo)均表現(xiàn)出極顯著差異性，表明硝態(tài)氮及銨態(tài)氮的配比對烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)組成具有較大影響。

表3 不同氮素形態(tài)處理對烤煙烤后經(jīng)濟性狀的影響

表4 不同氮素形態(tài)比例對烤煙C3F化學(xué)成分的影響

參考王彥亭等[27-28]的化學(xué)成分指標(biāo)賦值法(表1)，對烤后煙葉C3F化學(xué)成分協(xié)調(diào)性進行了綜合評價，評價結(jié)果見表5。從單個指標(biāo)評分來看，發(fā)現(xiàn)氮素形態(tài)配比對于全氮、 還原糖、 糖堿比、 氮堿比、鉀氯比影響較大，從綜合評分來看，N1分值最低為82.5，N3最高97.8，其次為N4、 N2、 N5。以上結(jié)果說明，在烤煙田間生長期合理配施氮肥對改善烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)的協(xié)調(diào)性具有顯著效果。

表5 不同氮素形態(tài)配比下烤煙品質(zhì)的評分/排序

3 討論與結(jié)論

張新要等[29]通過田間試驗，發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氮 ∶銨態(tài)氮=1 ∶1的處理組合對提高煙葉畝產(chǎn)量、 畝產(chǎn)值、 上等煙比例、 均價以及煙葉品質(zhì)有顯著作用。王世濟等[30]發(fā)現(xiàn)施硝態(tài)氮多的處理前期有利于煙株早發(fā)，不同的氮素形態(tài)配比對烤煙各項農(nóng)藝性狀的影響較小，對烤煙產(chǎn)量沒有顯著影響。張延春等[31]認(rèn)為不同氮素形態(tài)配比對烤煙的農(nóng)藝性狀、 產(chǎn)量、 產(chǎn)值、 均價等沒有明顯影響。從研究上來看，各地硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的配比對烤煙生長、 產(chǎn)量和質(zhì)量的影響不盡相同，這可能與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件有關(guān)。本研究所處南雄地區(qū)早春氣溫低，夏季氣溫高，因此，硝態(tài)氮比例高的處理，能夠促進烤煙的早發(fā)。在烤煙生長期長期降雨的條件下，在打頂期銨態(tài)氮硝態(tài)氮不同比例處理對烤煙農(nóng)藝性狀影響差異不顯著，說明易于流失的硝態(tài)氮并未大量地流失，這可能是與南雄地區(qū)的膜下移栽，起高壟的栽培方法有關(guān)。地膜和高壟有效的防水和排水，減少了硝態(tài)氮的流失。

硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的配比對烤煙品質(zhì)存在一定影響，但是結(jié)論均有所不同。岳俊芹等[32]在河南鄭州的研究發(fā)現(xiàn)，隨著銨態(tài)氮比例的增加，煙堿含量隨之升高，而不利于還原糖含量的積累。李建偉等[6]在貴州福泉黃壤土的試驗認(rèn)為70%硝態(tài)氮+30%銨態(tài)氮及50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮的處理能夠提高烤煙總糖和還原糖含量、 糖堿比、 鉀離子含量，而非還原糖和含氮化合物含量降低。王世濟等[30]在皖南煙區(qū)水稻土試驗發(fā)現(xiàn)，不同硝態(tài)氮及銨態(tài)氮配比處理的煙葉各種化學(xué)成分含量和評吸質(zhì)量差別不大。本研究發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氮及銨態(tài)氮配比對中上等煙比例及均價有顯著性影響，與張新要等[29]研究相似。由于不同煙區(qū)的生態(tài)條件對煙草的生長影響不同，導(dǎo)致銨態(tài)氮及硝態(tài)氮對煙株的品質(zhì)影響也不盡相同。

本研究對不同處理對決定烤煙吃味的主要化學(xué)成分的影響發(fā)現(xiàn)，除葡萄糖外，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比值大小與烤后煙葉中的總糖、 還原糖、 淀粉、 糖堿比、 鉀離子、 果糖、 蔗糖及麥芽糖呈現(xiàn)正相關(guān)； 硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比值大小與烤后煙葉中的全氮、 煙堿、 氮堿比、 降煙堿、 假木賊堿及新煙堿的含量成負(fù)相關(guān)。綜合評價烤煙烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，發(fā)現(xiàn)50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮配比對提高烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性和改善煙葉內(nèi)在質(zhì)量有一定促進作用。

生物堿含量和糖含量均是決定煙葉感官品質(zhì)的主要要素。胡建軍等[19]研究發(fā)現(xiàn)生物堿對烤煙吃味有顯著影響。另外，生物堿的組成成分對煙葉品質(zhì)安全有顯著影響，它作為煙草特有亞硝胺的直接前體物，其中降煙堿可與亞硝酸發(fā)生亞硝化反應(yīng)生成NNK、 NNN、 NAT和NAB，因此控制生物堿組成成分含量是提高煙葉感官品質(zhì)和煙葉減害的關(guān)鍵[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比值大小與烤后煙葉中的生物堿含量成負(fù)相關(guān)。說明通過改變氮素形態(tài)的配比可以調(diào)控烤煙葉片中生物堿含組成成分的比例，對于提高煙葉質(zhì)量和安全性有一定作用，但具體到某個生物堿組分含量與煙葉感官質(zhì)量之間的關(guān)系還有待進一步研究。糖總量是由葡萄糖、 果糖、 麥芽糖及蔗糖等糖組分組成，是決定煙葉感官品質(zhì)的重要因素。本研究發(fā)現(xiàn)除葡萄糖外，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比值大小與烤后煙葉中的總糖、 還原糖、 果糖、 蔗糖及麥芽糖呈現(xiàn)正相關(guān)。說明不同氮素形態(tài)配比能夠影響烤煙葉片中糖組分的含量，從而改變烤煙感官質(zhì)量，但具體到某個糖分含量與煙葉感官質(zhì)量之間的關(guān)系還有待進一步研究。

在廣東南雄地區(qū)的生態(tài)條件下，不同氮素形態(tài)配比對于當(dāng)?shù)刈仙辽系目緹煯a(chǎn)量沒有顯著性的影響，但對中上等煙比例及均價有顯著性影響，以50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮的處理最好，烤煙烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)指標(biāo)進行量化評價得分也最高，說明50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮處理對烤煙形成合理的內(nèi)在化學(xué)指標(biāo)最為有利，因而保證了農(nóng)戶最為關(guān)心的產(chǎn)量產(chǎn)值。在施氮水平為150 kg/hm2的條件下，50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮的配比對提高廣東南雄煙區(qū)烤煙的產(chǎn)質(zhì)量具有較好的效果，適宜在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

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