銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配比對豫中煙區(qū)烤煙生長及品質(zhì)調(diào)控研究

王 蒙,王喜枝,劉世亮,朱金峰,張 弘,劉 芳,姜桂英*(.河南農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，河南 鄭州 45000; .河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，河南 中牟 45450; .河南省煙草公司漯河市公司,河南 漯河 46000)

銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配比對豫中煙區(qū)烤煙生長及品質(zhì)調(diào)控研究

王 蒙1,王喜枝2,劉世亮1,朱金峰3,張 弘1,劉 芳1,姜桂英1*
(1.河南農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，河南 鄭州 450002; 2.河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，河南 中牟 451450; 3.河南省煙草公司漯河市公司,河南 漯河 462000)

為明確豫中濃香型煙區(qū)施肥適宜的銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配比(即銨硝比)，采用大田小區(qū)試驗，在氮肥、鉀肥和磷肥施用量相同的基礎(chǔ)上，設計4個不同銨硝比(6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)處理，研究了豫中煙區(qū)不同銨硝比對烤煙農(nóng)藝性狀、化學成分及香氣物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，在煙株移栽后30、45 d，煙株的葉長、葉寬、莖圍和葉面積隨硝態(tài)氮比例增加呈先增加后降低的趨勢，且以銨硝比4∶6處理表現(xiàn)最好。在成熟期(移栽后90 d)，各處理間煙株株高和葉寬無明顯差異，而葉長和葉面積隨硝態(tài)氮比例增加呈降低趨勢。各生育時期不同銨硝比處理下煙葉氮、磷、鉀含量差異表明，銨硝比為4∶6時有利于煙株對氮、磷、鉀的吸收。硝態(tài)氮不利于烤后煙葉的總糖、還原糖、總氮、氯離子含量的合成或累積，而銨態(tài)氮則促進煙葉的碳、氮代謝；煙葉鉀含量則隨著硝態(tài)氮比例的增加呈先增加后降低的趨勢，且以銨硝比為4∶6時(鉀含量1.34%)顯著高于其他處理，說明硝態(tài)氮在一定程度上有利于煙葉對鉀的吸收。香氣成分分析發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮有利于烤煙中部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的合成，過高或過低的銨硝比都不利于西柏烷類致香物質(zhì)和棕色化反應產(chǎn)物的合成，二者含量均以銨硝比4∶6時最高，且致香物質(zhì)總量也以銨硝比4∶6時最高。綜合考慮煙株的生長情況、煙葉的化學成分和致香物質(zhì)含量，在河南濃香型煙區(qū)推薦以銨硝比4∶6進行氮肥施用。

氮素形態(tài)； 產(chǎn)量； 煙草； 化學成分； 致香物質(zhì)

研究表明，硝態(tài)氮利用率主要受降雨量和土壤質(zhì)地的影響；銨態(tài)氮利用率則主要受施肥方式和土壤pH值的影響[9]。不同形態(tài)氮素施用后，其轉(zhuǎn)化及被吸收利用的效果與土壤類型、氣候條件及田間管理方式等密切相關(guān)[8]?？梢?，煙田不同氮素形態(tài)的適宜配比，不僅僅由硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的性質(zhì)特征決定[10]，同時還隨不同地區(qū)的氣候條件、土壤類型、田間管理方式等的不同而有所差異。豫中煙區(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而導致煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降、濃香型風味退化和配伍性降低等問題，如何合理施肥已成為當前優(yōu)質(zhì)濃香型特色煙葉發(fā)展中迫切需要解決的問題。鑒于此，本研究采用大田試驗，研究了豫中煙區(qū)不同銨態(tài)氮/硝態(tài)氮質(zhì)量比(即銨硝比)對烤煙農(nóng)藝性狀、化學成分及香氣物質(zhì)含量的影響，以明確豫中濃香型煙區(qū)烤煙生產(chǎn)最適宜的氮素形態(tài)配比。

1 材料和方法

1.1 試驗點基本情況

試驗于2013年在河南省漯河市舞陽縣保和鄉(xiāng)坡宋村進行，該區(qū)屬暖濕性季風氣候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，年平均氣溫為14.7 ℃，日照時數(shù)平均為2 181 h，年降水量為786 mm。試驗點為煙草連作2 a地塊，土壤類型為黃褐土，其基本性質(zhì)如下：土壤有機質(zhì)12.37 g/kg、堿解氮31.05 mg/kg、速效磷(P2O5)21.78 mg/kg、速效鉀(K2O)137 mg/kg，pH值7.24。

1.2 試驗設計

本試驗氮素為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮2種形態(tài)，設置銨硝比6∶4(T1)、5∶5(T2)、4∶6(T3)、3∶7(T4)4個處理?？偸┑繛?0 kg/hm2，按照N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3配肥。100%氮肥和磷肥以及70%鉀肥作基肥，其中少量(5%)磷酸二銨作為穴肥，30%鉀肥在培土時追施；基肥于移栽前4 d條施，穴肥于移栽前1 d穴施，追肥于煙草團棵期(移栽后25 d左右)穴施。追肥采取環(huán)施方式進行，與根系保持10 cm 左右距離，并覆土。其中除煙草專用肥(15-15-15)之外，硝態(tài)氮肥源為硝酸磷(26-11.5-0)，銨態(tài)氮肥源為磷酸二銨(18-46-0)，磷肥為硝酸磷，鉀肥為硫酸鉀(0-0-50)。各處理具體施肥量及肥料配比見表1。

表1 不同處理的施肥量 kg/hm2

煙株于2013年5月6日進行移栽，按行距1.22 m、株距0.50 m進行種植，每個小區(qū)栽165株煙(16 500株/hm2)，小區(qū)面積為100 m2，小區(qū)周邊設2行保護行，其他按當?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙規(guī)范化栽培管理方法進行，并在2013年9月9日采收完畢。

1.3 測定項目及方法

分別在移栽后30、45、60、75、90 d調(diào)查各處理煙株的生長與發(fā)育情況。選取10株測定株高、莖圍、最大葉長和葉寬，按照公式葉面積=葉長×葉寬×0.634 5計算最大葉葉面積，并取各時期中間部位煙葉樣品殺青并于60 ℃烘干后測定其氮、磷、鉀含量。

煙葉以小區(qū)為單位進行掛牌采收，計算各小區(qū)產(chǎn)量、產(chǎn)值。采用三段式烘烤工藝進行烘烤調(diào)制，并按烤煙42級國標進行分級[10]，各處理煙葉烘烤后收集中部葉(C3F)樣品，45 ℃烘干至恒質(zhì)量，粉碎，過0.2 mm篩，供烤后煙葉常規(guī)化學成分和香氣物質(zhì)檢測使用。其中，煙葉總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯等常規(guī)化學成分含量按照王瑞新等[11]的方法測定；香氣物質(zhì)含量在國家煙草栽培生理生化研究基地采用固相微萃取頂空取樣和氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)進行分析，具體操作參照劉世亮等[12]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件處理數(shù)據(jù)，采用Origin8 Pro SR4軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配施比例對煙株農(nóng)藝性狀的影響

從表2可見，不同銨硝比處理下，煙株的莖圍、葉長、葉寬、葉面積均隨著生育進程的推進呈增加趨勢。各處理煙株株高在旺長期(移栽后60 d)前呈快速增長的趨勢，旺長期后基本維持在109.7～115.9 cm。煙株移栽后30、45 d，煙株的莖圍、葉長、葉寬、葉面積隨硝態(tài)氮比例的增加呈先增加后降低的趨勢，以T3處理 (銨硝比4∶6)表現(xiàn)最優(yōu)。在煙株移栽后的60～90 d，T3處理的株高和莖圍高于其他處理，但葉面積略小。移栽后90 d(成熟期)，各處理間煙株株高、葉寬無明顯差異，而葉長和葉面積則隨硝態(tài)氮比例升高呈降低趨勢。

表2 不同時期各處理煙株的農(nóng)藝性狀

注：同列數(shù)字后不同字母表示同一時期各處理間差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配施比例對煙葉氮、磷、鉀含量的影響

圖1顯示，煙株葉片的氮、磷、鉀含量隨生育期的推進總體上均呈降低趨勢。移栽后30 d，T1、T4處理煙葉氮含量顯著高于T2、T3處理；移栽后45、90 d煙葉氮含量均隨硝態(tài)氮比例的增加而降低；移栽后60、75 d，T1、T3處理煙葉氮含量顯著高于T4處理，總體來說，硝態(tài)氮比例增加不利于煙葉氮的累積。移栽后30、45、60、75 d， T2、T3處理煙葉磷含量均高于T1、T4處理；移栽后90 d，T3處理煙葉磷含量最高，說明銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的比例過高或過低均不利于煙株對磷的累積。煙葉鉀含量在移栽后30 d隨硝態(tài)氮比例的增加而顯著增加，即硝態(tài)氮在煙株生長前期顯著促進煙葉對鉀的吸收；但在成熟期(移栽后90 d)各處理間煙葉鉀含量差異不顯著。從煙葉氮、磷、鉀含量的變化綜合來看，銨硝比為4∶6有利于煙株對氮、磷、鉀的吸收。

不同字母表示同一時期不同處理間差異顯著(P<0.05)圖1 不同時期各處理煙葉的氮、磷、鉀含量

2.3 不同銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配施比例對烤后煙葉中部葉常規(guī)化學成分的影響

從表3可以看出，烤后煙葉的總糖、還原糖、氯含量以及糖堿比均隨硝態(tài)氮比例增加而減少，說明硝態(tài)氮不利于總糖、還原糖的合成及氯離子的累積，而銨態(tài)氮有利于煙葉的碳、氮代謝。鉀含量則隨著硝態(tài)氮比例增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，且以銨硝比為4∶6時顯著高于其他處理，說明硝態(tài)氮在一定程度上有利于煙葉對鉀的吸收。T1和T2處理的還原糖/總糖比例相近，T3、T4處理則較高。煙葉的鉀氯比表現(xiàn)為T3處理最高，T4處理次之，之后為T1、T2處理。

表3 不同處理烤后煙葉中部葉的常規(guī)化學成分

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.4 不同銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配施比例對烤后煙葉中部葉致香物質(zhì)含量的影響

作為評定煙葉及其制品品質(zhì)的重要指標，煙葉香味是多種微量致香物質(zhì)共同作用的結(jié)果。煙葉中的中性致香物質(zhì)成分復雜，按香氣前體物質(zhì)可分為類胡蘿卜素類、苯丙氨酸類、類西柏烷類、棕色化產(chǎn)物類四大類[13-14]。本試驗測定的致香物質(zhì)還有新植二烯和其他類。由表4可見，4個處理烤后煙葉致香物質(zhì)中，類胡蘿卜素類致香物質(zhì)15種，其含量約占致香物質(zhì)總量的7.67%～9.60%。其中，二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮、β-大馬酮等均能夠增加煙葉香氣并抑制煙氣刺激性[13-14]?？緹熤胁咳~類胡蘿卜素類致香物質(zhì)含量隨硝態(tài)氮比例增加而明顯增加，T4處理最高，達93.339 μg/g，說明硝態(tài)氮有利于烤煙中部葉類胡蘿卜素類致香物質(zhì)的合成。苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量隨銨態(tài)氮比例增加而增加，以T1處理最高(26.528 μg/g)，可見銨態(tài)氮比例越高越有利于苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量的提升。T3處理類西柏烷類、棕色化產(chǎn)物類致香物質(zhì)含量均最高，分別為22.035、12.865 μg/g，過高或過低的銨硝比都不利于兩類致香物質(zhì)合成。新植二烯由煙葉中葉綠素降解后進一步脫水形成，在烤煙中性致香物質(zhì)中所占比例超過80%，是煙草中重要的致香物質(zhì)。煙葉燃燒時，新植二烯不但能夠促進其他香氣物質(zhì)進入煙氣，而且其自身也能夠進入煙氣并減輕煙氣刺激性，提高煙氣醇和度[15]。由表4 可見，新植二烯含量隨硝態(tài)氮比例增加呈先升高后降低的趨勢，其中T3處理明顯高于其他處理。各處理其他類致香物質(zhì)總量差異較小。烤煙中部葉的致香物質(zhì)總量隨硝態(tài)氮比例增加呈先升高后降低的趨勢，T3處理最高，為1 066.894 μg/g，高于其他處理。綜合以上結(jié)果，不同銨硝比對烤后煙葉的致香物質(zhì)含量有明顯影響，但銨硝比為4∶6時，致香物質(zhì)含量最高。

表4 各處理烤煙中部葉的致香物質(zhì)含量 μg/g

續(xù)表4 各處理烤煙中部葉的致香物質(zhì)含量 μg/g

3 結(jié)論與討論

不同形態(tài)氮素對烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響存在差異。就烤煙產(chǎn)量及其相關(guān)的農(nóng)藝性狀來說，有研究稱，不同銨硝比對烤煙的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價等無明顯影響[2,16]；而謝晉等[17]在廣東南雄煙區(qū)的研究結(jié)果表明，雖然銨態(tài)氮與硝態(tài)氮配比在生育后期對烤煙的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量影響不顯著，但硝態(tài)氮比例較高時能促進烤煙前期早發(fā)快長，對中上等及上等煙比例的差異性影響顯著，其中，以50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮配比效果最好；張新要等[5]在云南峨山縣的研究表明，硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮質(zhì)量比為1∶1時，對提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、均價以及煙葉品質(zhì)均有顯著效果；李建偉等[4]在貴州福泉的研究認為，硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮質(zhì)量比為75∶25時產(chǎn)量最優(yōu)，與郭曉惠等[18]的研究結(jié)果類似。綜合上述研究發(fā)現(xiàn)，各地硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的配比對烤煙生長和產(chǎn)量的影響因地而異，這可能是不同土壤類型、氣候條件、田間管理等使煙草對不同銨硝比的響應程度不同。劉衛(wèi)群等[19]發(fā)現(xiàn)，無機氮施入土壤后只能維持7周時間，后期煙草吸收的氮多來自土壤礦化的氮，但是不同土壤類型的供氮能力相差較大。本試驗中，試驗地點位于河南省中部偏南，四季分明，土壤中性偏堿，在此環(huán)境下，銨態(tài)氮在短期內(nèi)很容易被硝化成硝態(tài)氮。劉衛(wèi)群等[20]在河南潮土區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，增加硝態(tài)氮施用比例，可以促進煙株生長前期對氮素的吸收；成熟期煙堿含量隨硝態(tài)氮比例增加呈下降趨勢。本試驗結(jié)果表明，移栽后30、45 d煙株的葉長、葉寬、莖圍、葉面積隨硝態(tài)氮比例的增加呈先增加后降低的趨勢，且以銨硝比4∶6時表現(xiàn)最好；在煙株移栽后60～90 d，各處理間煙株的株高和葉寬無顯著差異，而葉長和葉面積隨硝態(tài)氮比例升高呈降低趨勢。不同處理煙株中部葉氮、磷、鉀含量分析表結(jié)果明，以銨硝比4∶6有利于煙株對氮、磷、鉀的吸收。

硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的配比對烤煙的品質(zhì)如化學成分、致香物質(zhì)含量等有顯著影響。從化學成分來看，謝晉等[17]發(fā)現(xiàn)，烤后煙葉中總糖、還原糖、淀粉、鉀、果糖、蔗糖、麥芽糖的含量及糖堿比與硝態(tài)氮比例呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，但氮、煙堿、降煙堿、假木賊堿、新煙堿的含量及氮堿比與硝態(tài)氮比例呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)，綜合認為50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮有利于提高該區(qū)煙葉產(chǎn)質(zhì)量和化學成分協(xié)調(diào)性。艾綏龍[6]也發(fā)現(xiàn)，基肥硝態(tài)氮達50%時對煙草的生長和品質(zhì)效果最優(yōu)。張延春等[2]認為，在湖南瀏陽地區(qū)，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比例為(54%∶46%)～(50%∶50%)時煙草品質(zhì)較好。但也存在相反的結(jié)論，李建偉等[4]研究認為，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的比例越接近，烤后煙葉的評吸質(zhì)量越差；在化學成分方面，增加硝態(tài)氮比例可降低含氮化合物含量，提高碳水化合物含量，從而提高糖堿比，有利于煙葉內(nèi)在化學成分的協(xié)調(diào)。本研究發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮有利于烤后煙葉的總糖、還原糖的合成，總氮、氯含量的累積以及糖堿比的提升促進煙葉對碳、氮化合物的合成代謝。這可能是因為銨根離子是正價，易于促使煙草對陰離子如氯離子、磷酸根離子的吸收。煙葉鉀含量隨硝態(tài)氮比例增加而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，且以銨硝比為4∶6時顯著高于其他處理，說明硝態(tài)氮在一定程度上有利于煙葉對鉀的吸收。這與前人的研究結(jié)果基本相似，也符合不同形態(tài)氮素的吸收和代謝機制。致香物質(zhì)的含量高低及協(xié)調(diào)性是決定煙草感官品質(zhì)的主要指標，本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮有利于烤煙中部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的合成；對于類西柏烷類和棕色化產(chǎn)物類致香物質(zhì)，過高或過低的銨硝比均不利于其合成，均以銨硝比4∶6時含量最高，這與黃平俊等[21]的研究結(jié)果一致。

本試驗結(jié)果表明，在煙株移栽后30、45 d，煙株的葉長、葉寬、莖圍和葉面積隨硝態(tài)氮比例的增加呈先增加后降低的趨勢，且以銨硝比4∶6處理表現(xiàn)最好；移栽后的60～90 d，T3處理的株高和莖圍高于其他處理，但葉面積則略小，其中移栽后90 d(成熟期)，各處理間煙株株高、葉寬無明顯差異，而葉長和葉面積則隨硝態(tài)氮比例升高呈降低趨勢。不同處理煙株中部葉氮、磷、鉀含量差異明顯，以銨硝比 4∶6有利于煙株對氮、磷、鉀的吸收。不同銨硝比對煙草的品質(zhì)，特別是化學成分的協(xié)調(diào)性和致香物質(zhì)含量，均有顯著影響，銨硝比為4∶6時，烤煙中鉀含量、鉀氯比以及致香物質(zhì)含量最高，綜合分析認為，銨硝比4∶6為豫中煙區(qū)濃香型烤煙生長最適宜的氮形態(tài)配比。

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Application Ratio of NH+4-N to NO-3-N on Growth and Quality of Flue-cured Tobacco in Middle of Henan Province

WANG Meng1,WANG Xizhi2,LIU Shiliang1,ZHU Jinfeng3,ZHANG Hong1,LIU Fang1,JIANG Guiying1*
(1.College of Resources and Environmental Sciences,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China; 2.Henan Vocational College of Agriculture,Zhongmu 451450,China; 3.Luohe City Tobacco Corporation of Henan Province,Luohe 462000,China)

To explore the appropriate ratio between ammonium nitrogen(NH+4-N) and nitrate nitrogen (NO-3-N) on tobacco in Henan province,four treatments with different combination of NH+4-N and NO-3-N [NH+4-N/NO-3-N=6∶4(T1),5∶5(T2),4∶6(T3) and 3∶7(T4)] were carried out in field experiment.All the treatments were based on same rate of nitrogen,potassium and phosphorus.This study focused on the influence of different nitrogen form on the agronomic traits,chemical components and aroma content of flue-cured tobacco.The results showed that the agronomic traits including leaf length,leaf width,leaf area and stem girth demonstrated first rising and then dropping as the NO-3-N increased,and the highest value appeared in T3 treatment on the 30 and 45 days after transplanting.At the mature stage(90 days after transplanting),there was no significant difference among the treatments in the height and leaf width of tobacco,while the leaf length and leaf area decreased with increase of NO-3-N.The difference of the content of total nitrogen(TN),total phosphorus(TP) and total potassium(TK) in tobacco leaves under different nitrogen form combination during all the growth stage illustrated that it promoted tobacco to absorb more N,P,and K under NH+4-N/NO-3-N=4∶6(T3 treatment).The NO-3-N retarded the accumulation of total sugar,reducing sugar,total nitrogen,chloridion,while the NH+4-N improved the carbon and nitrogen metabolism in tobacco leaf.The TK content in tobacco leaf first rose and then dropped with increase of NO-3-N ratio,and it was significantly higher under T3 treatment(1.34%) than under other treatments,which indicated that the NO-3-N contributed to absorption of more K by tobacco leaf.The analysis of aromas component found that NO-3-N could promote the content of cartenoid degradation products in flue-cured tobacco leaves.The content of cembranenoids and browning reaction products in tobacco leaf was highest under the treatment with NH+4-N/NO-3-N=4∶6.Generally,based on the characters of the agronomy traits,chemical and aromas component of tobacco,the NH+4-N/NO-3-N=4∶6 was suggested as the optimal combination for tobacco in middle of Henan province.

nitrogen form; yield; tobacco; chemical component; aromas component

2015-11-15

河南省煙草公司重大面上項目(HYKJ201215)；河南省煙草公司漯河市公司科技項目(LYKJ201504)

王 蒙(1990-)，男，河南滎陽人，在讀碩士研究生，研究方向：煙草營養(yǎng)調(diào)控。E-mail:76987884@qq.com

*通訊作者：姜桂英(1983-)，女，河南鶴壁人，講師，博士，主要從事土壤肥力及其調(diào)控研究。E-mail:jgy9090@126.com

S147.2;S572

A

1004-3268(2016)04-0037-06