多糖納米脫氯劑對烤煙氯素吸收積累及產(chǎn)質(zhì)量的影響

李　亮，張　翔，毛家偉，司賢宗，李國平，范藝寬

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，鄭州 450002；2.河南省煙草公司，鄭州 450003）

多糖納米脫氯劑對烤煙氯素吸收積累及產(chǎn)質(zhì)量的影響

李亮1，張翔1，毛家偉1，司賢宗1，李國平1，范藝寬2

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，鄭州 450002；2.河南省煙草公司，鄭州 450003）

采用大田試驗，研究了多糖納米脫氯劑對烤煙氯素吸收積累及產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，5‰脫氯劑處理促進了煙株生長發(fā)育、增加煙株的干物質(zhì)積累量，但10‰脫氯劑處理反而抑制了煙株生長發(fā)育，不利于煙株干物質(zhì)積累。施用脫氯劑均未降低根和莖中的氯含量和積累量，卻顯著降低了中部葉和下部葉氯含量及積累量。從煙株的氯分布來看，脫氯劑施用顯著增加了根和莖中氯的分布，卻降低了葉中氯的分布。各處理植煙土壤各土層氯含量均表現(xiàn)為不施脫氯劑＜5‰脫氯劑＜10‰脫氯劑處理，表明脫氯劑處理抑制了煙葉對氯的吸收，使大部分氯殘留在土壤中。從烤煙的農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟性狀、評吸及吸氯效果等方面綜合考慮，在烤煙生產(chǎn)上利用5‰多糖納米脫氯劑的處理效果較佳。

烤煙；脫氯劑；氯含量；氯積累；植煙土壤；產(chǎn)質(zhì)量

煙草屬忌氯作物，煙葉吸氯量過多對其產(chǎn)質(zhì)量有不良影響，但氯又是煙草生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，適量的氯能促進煙株健壯生長，提高煙株抗干旱、抗病蟲害的能力和煙葉產(chǎn)量，改善煙葉品質(zhì)[1-2]。一般認(rèn)為，優(yōu)質(zhì)煙葉氯含量在0.3%～0.8%的范圍[3]。煙葉氯含量＜0.3%時，煙片易碎、油分少、彈性差、吃香味低劣；煙葉氯含量＞1.0%時，煙葉吸濕性強、燃燒性差、雜氣重[4-6]。我國南北煙區(qū)煙葉氯含量差異較大，因南方煙區(qū)降雨多土壤淋溶作用較強、游離氯含量低導(dǎo)致煙葉氯含量低，個別煙區(qū)還需增施氯肥以滿足優(yōu)質(zhì)煙葉生長的需求；而北方煙區(qū)降水量較少，土壤淋溶作用小，氯元素在土壤中難以被淋溶逐年累積，煙葉含氯量普遍較高，嚴(yán)重影響煙葉質(zhì)量和工業(yè)利用價值[7]。

河南煙區(qū)作為黃淮煙區(qū)的重要組成部分和典型的濃香型產(chǎn)區(qū)，因受土壤、施肥和灌溉等影響，煙葉含氯量普遍較高，這已成為制約河南煙區(qū)烤煙品質(zhì)進一步提高的瓶頸[8-9]?？緹熒a(chǎn)上在控制氯肥施用的情況下，通常以深耕深翻、科學(xué)排灌、合理輪作、改善栽培措施等農(nóng)藝措施來減控?zé)熑~氯含量，但氯是非?；顫姷幕瘜W(xué)元素，在周圍環(huán)境中廣泛存在，優(yōu)質(zhì)烤煙適宜的氯含量范圍又較小，故實際生產(chǎn)中對烤煙氯含量的控制一直是個技術(shù)性難題[10]。多糖納米脫氯劑是一種由生物工程方法合成的高分子納米級脫氯劑，其分子鏈的官能團能迅速吸附水中氯離子，形成可溶的有機大分子。該產(chǎn)品在鍋爐、污水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用取得良好的脫氯效果，但在煙草種植方面沒有進行過嘗試。本研究以多糖納米脫氯劑為試材，基于大田試驗，首次在烤煙種植方面進行嘗試，探明不同水平脫氯劑對烤煙氯吸收積累及產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期為煙草降氯探索可利用途徑。

1　材料與方法

1.1試驗地概況與供試材料

試驗于2015年5—10月在河南省漯河市臨潁縣巨陵鎮(zhèn)進行，種植品種為中煙100。供試土壤耕層（0～20 cm）基礎(chǔ)理化性狀為：pH 7.3，有機質(zhì)18.7 g/kg，堿解氮150.7 mg/kg，速效磷14.3 mg/kg，速效鉀196.8 mg/kg，氯29.3 mg/kg。試驗地肥力均勻一致，在該煙區(qū)代表性較強。肥料種類有餅肥（N 5%）、復(fù)合肥（N 10%、P2O512%、K2O 18%）、硫酸鉀（K2O 50%）、硝酸鉀（N 13%、K2O 46%）和硝銨磷（N 32%、P2O54%）。供試脫氯劑（上海嵐淼水處理科技有限公司提供，發(fā)明專利號：ZL 200910051824.0）為多糖納米脫氯劑，其制備方法是將甲苯和氯仿混合加入表面活性劑制成油相乳化液，其與可溶性陽離子淀粉水解液混合得到交聯(lián)淀粉顆粒，由三甲胺與精制木質(zhì)素制成木質(zhì)素季銨鹽，將交聯(lián)淀粉顆粒與木質(zhì)素季銨鹽混合得到多糖納米脫氯劑。

1.2試驗設(shè)計

試驗設(shè)3個處理，分別為：T1，不施脫氯劑；T2，5‰脫氯劑；T3，10‰脫氯劑。在煙苗移栽后30 d，將脫氯劑配成不同水平的溶液，每株煙苗用3 L配制的脫氯劑溶液澆灌。小區(qū)面積72 m2，隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。各處理條施餅肥450 kg/hm2、復(fù)合肥337.5 kg/hm2、硫酸鉀225 kg/hm2；穴施硝銨磷45 kg/hm2、復(fù)合肥37.5 kg/hm2；追肥硫酸鉀225 kg/hm2、硝酸鉀75 kg/hm2。試驗田于4月24日施肥起壟；5月1日選取長勢健壯、大小均勻一致的煙苗進行移栽，移栽行距×株距為1.2 m×0.5 m，單株留葉20片。除試驗因素外，其他栽培措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)管理規(guī)范措施進行。

1.3樣品采集及檢測

起壟施肥前采集0～20 cm基礎(chǔ)土樣分析基本理化性質(zhì)?？緹熗L后期測量株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉長和葉寬，并采集土壤和煙株樣品，取土樣時各處理取壟上株間0～20 cm和20～40 cm土層樣品，同時將煙株挖出，分根、莖、上部葉（上二棚和頂葉）、中部葉（腰葉）、下部葉（腳葉和下二棚）進行制樣。用清水將根、莖、葉沖洗干凈，樣品在105 ℃下殺青30 min，然后在70 ℃下烘干至恒重，稱重后，粉碎過40 目篩保存，測定煙株不同部位氯含量。煙葉成熟時掛牌采收、并按國家煙葉分級標(biāo)準(zhǔn)計算煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例及中等煙比例。各處理分別挑選B2F、C3F、X2F等級煙葉2.0 kg，參考文獻[11]所述方法分析煙葉樣品的總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯等含量。由中國煙草總公司鄭州煙草研究院組織評委進行感官評吸。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理及繪制圖形，利用SPSS 17.0 進行Duncan差異顯著性分析。

2　結(jié) 果

2.1不同處理對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表1可以看出，5‰脫氯劑處理促進了煙株生長發(fā)育，且株高、莖圍、有效葉數(shù)、最大葉長和葉寬與不施脫氯劑對照相比提高幅度分別為3.0%、1.8%、14.3%、8.7%和14.7%；10‰脫氯劑處理反而抑制了煙株生長發(fā)育，且株高、莖圍、有效葉數(shù)、最大葉長和葉寬分別比對照降低了9.2%、5.5%、4.8%、5.7%和8.8%。

表1　不同處理對烤煙主要農(nóng)藝性狀的影響Table1　Effect of different treatments on agronomic characters

2.2不同處理對烤煙干物質(zhì)積累量的影響

不同處理的干物質(zhì)積累量見表2。全株干物質(zhì)積累量為5‰脫氯劑（408.7 g/株）＞不施脫氯劑（404.4 g/株）＞10‰脫氯劑（258.9 g/株），且不施脫氯劑、5‰與10‰脫氯劑處理均有顯著性差異。5‰脫氯劑處理促進了煙株各器官的干物重，且根、莖、上部葉和下部葉與對照相比提高幅度分別為2.2%、5.9%、9.5%和20.1%；但10‰脫氯劑處理抑制了煙株生長發(fā)育，且根、莖、上部葉、中部葉和下部葉與不施脫氯劑對照相比分別降低了31.6%、31.9%、43.1%、49.0%和3.0%。

表2　不同處理對烤煙干物質(zhì)積累量的影響 g/株Table2　Effect of different treatments on dry matter accumulation

2.3不同處理對煙株氯含量的影響

圖1表明，全株氯含量為不施脫氯劑（0.94%）＞5‰脫氯劑（0.78%）＞10‰脫氯劑（0.57%），且各處理間均達到顯著性差異。從煙株不同部位看，氯含量為莖（1.09%～1.16%）＞葉（0.22%～1.54%）＞根（0.31%～0.47%）。下部葉（0.61%～1.54%）＞中部葉（0.30%～1.42%）＞上部葉（0.22%～0.46%）。其中，各處理根中氯含量差異不顯著，而莖、上、中和下部葉中脫氯處理與對照處理均達到顯著性差異。與對照相比，5‰脫氯劑處理上部葉、中部葉和下部葉中的氯含量分別降低了25.9%、38.5%和45.9%；10‰脫氯劑處理中部葉和下部葉中的氯含量分別降低了79.0%和60.4%，但其上部葉卻增加了53.5%。

圖1　不同處理對煙株氯含量的影響Fig. 1　Effect of different treatments on tobacco chlorine content

2.4不同處理對煙株氯積累量的影響

從圖2看出，全株氯積累量為不施脫氯劑（3781.67 mg/株）＞5‰脫氯劑（3186.90 mg/株）＞10‰脫氯劑（1470.63 mg/株）。從煙株不同部位看，氯積累量為葉（620.1～2453.3 mg/株）＞莖（887.9～1221.9 mg/株）＞根(125.7～193.8 mg/株)。中部葉（170.3～1591.8 mg/株）＞下部葉（237.9～619.1 mg/株）＞上部葉（211.8～242.4 mg/株）。各處理莖、中部葉和下部葉中氯積累量均達到顯著性差異。與不施脫氯劑對照相比，5‰脫氯劑處理上、中和下部葉的氯積累分別降低了18.9%、49.1%和34.9%；10‰脫氯劑處理上、中和下部葉中的氯積累量分別比對照降低了12.6%、89.3%和61.6%。

2.5不同處理對煙株氯分布的影響

如圖3所示，不施脫氯劑對照處理有41.1%的氯分布在中部葉，其次為莖和下部葉，分別占31.6%和16.0%，而上部葉和根中氯的分布最少。較對照處理，5‰脫氯劑處理煙株莖中氯含量所占比例增加為51.3%，但中部葉和下部葉氯所占比例下降為23.3%和11.6%，上部葉所占比例變化不顯著。10‰脫氯劑處理同樣是莖和根中氯分布比例增加，中部葉氯所占比例下降到10.4%，下部葉變化不顯著，但上部葉所占比例增加為13.0%。脫氯劑處理顯著增加了根和莖中氯的分布，卻降低了煙葉尤其是中部葉中氯的分布。

2.6不同處理對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

煙葉主要化學(xué)成分含量很大程度上決定了煙葉及其制品的品質(zhì)和香型風(fēng)格特征[12-13]。從表3可以看出，各處理上部葉B2F的總糖、還原糖、總氮和鉀含量均在適宜范圍，且5‰和10‰脫氯劑處理有效降低了上部葉B2F煙堿和氯含量。脫氯劑處理降低了中部葉C3F總糖和還原糖含量，卻有效增加了鉀含量，5‰脫氯劑處理有效降低了煙堿使其含量在適中范圍。各處理下部葉X2F的總糖、還原糖和煙堿均在適宜范圍，但總氮含量較低，5‰和10‰脫氯劑處理有效降低了下部葉X2F氯含量。

2.7不同處理對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

圖2　不同處理對煙株氯積累量的影響Fig. 2　Effect of different treatments on tobacco chlorine accumulation

圖3　不同處理對煙株氯分布的影響Fig. 3　Effect of different treatments on chlorine distribution

表3　不同處理對煙葉化學(xué)成分的影響 %Table3　Effect of different treatments on chemical components

各處理烤煙經(jīng)濟性狀見表4。從產(chǎn)量上分析，與對照相比，5‰脫氯劑處理能使產(chǎn)量增加5.8%，但10‰脫氯劑處理反而使產(chǎn)量降低8.2%。產(chǎn)值由高到低的順序為5‰脫氯劑（58779.6元/hm2）＞不施脫氯劑（52400.4元/hm2）＞10‰脫氯劑（41432.1元/hm2）。各處理均價相比，以5‰脫氯劑處理最高，達27.9元/kg；上等煙比例以對照和5‰脫氯劑處理較高，10‰脫氯劑處理下等煙比例最高，為38.6%。

2.8 不同處理對烤煙感官評吸質(zhì)量的影響

由表5可知，5‰脫氯劑處理煙葉的香氣質(zhì)、香氣量、濃度、勁頭、余味、燃燒性和灰色的得分與對照相比提高幅度較大，而雜氣和刺激性卻較對照減小，表明5‰脫氯劑處理的感官評吸效果較對照更佳。

2.9不同處理對植煙土壤氯含量的影響

表6顯示，各處理均表現(xiàn)為0～20 cm土層氯含量大于20～40 cm土層，且不施脫氯劑、5‰和10‰脫氯劑處理上層較下層土壤氯含量分別提高了15.1%、51.4%和57.9%。在0～20 cm土層，5‰和10‰脫氯劑處理土壤氯含量分別較對照提高了52.2%和98.5%，且各處理間均達到顯著性差異；在20～40 cm土層，5‰和10‰脫氯劑處理土壤氯含量分別較對照提高了15.8%和44.8%，但兩處理間差異不顯著。

表4　不同處理對烤煙經(jīng)濟性狀的影響Table4　Effect of different treatments on economic characteristics

表5　不同處理對烤煙感官評吸質(zhì)量的影響（C3F）Table5　Effect of different treatments on the inner quality

表6　不同處理對土壤氯含量的影響 mg/kgTable6　Effect of different treatments on soil chlorine content

3　討 論

煙葉含氯與土壤氯含量呈正相關(guān)，煙草極易吸收土壤中的氯而在煙葉中過量積累，影響煙葉燃燒性和香吃味[14]。土壤中的氯含量主要與含氯肥料、含氯灌溉水、含氯農(nóng)藥及降雨有關(guān)，且與土壤自身性狀、種植制度、土壤水分運移等有一定關(guān)聯(lián)[15]。一般認(rèn)為，土壤中水溶性氯含量小于30 mg/kg植煙較為適宜[16]。研究區(qū)植煙土壤水溶性氯含量平均為29.3 mg/kg，由于氯的化學(xué)性質(zhì)很活潑，隨水遷移性極強，造成土壤氯含量變幅很大，近年來河南煙區(qū)煙葉氯含量在0.8%以上為數(shù)較多，而氯的吸收積累高峰出現(xiàn)在旺長期[17-18]。本研究在煙苗生長的團棵期以不同水平多糖納米脫氯劑澆灌煙株，旺長后期采樣分析不同水平脫氯劑的脫氯效果。各處理植煙土壤各土層氯含量均表現(xiàn)為不施脫氯劑＜5‰脫氯劑＜10‰脫氯劑，即施用脫氯劑的處理土壤氯的含量顯著高于不施脫氯劑處理，表明脫氯劑處理后抑制了煙葉對氯的吸收，大部分氯被吸附殘留在土壤中，這與煙株的吸氯量不施脫氯劑＞5‰脫氯劑＞10‰脫氯劑相一致。

本研究5‰脫氯劑處理促進了煙株生長發(fā)育、增加煙株的干物質(zhì)重，但10‰高濃度脫氯劑處理反而抑制了煙株生長發(fā)育，不利用煙株干物質(zhì)的積累，究其原因，可能是高濃度10‰脫氯劑處理施入土壤后，沒被土壤稀釋到足夠小的濃度而對煙株生長產(chǎn)生抑制作用，由于植煙土壤的異質(zhì)性及不同的環(huán)境決定了對不同的植煙土壤需要試驗確定脫氯劑的施用量，故確定脫氯劑的施用劑量是其降氯技術(shù)的關(guān)鍵所在，否則，過少的施入不能保證其脫氯效果，施用量較大會適得其反，反而抑制煙株的生長發(fā)育。

曾睿等[19]研究表明，從煙葉部位來看，各處理下部葉含氯量最高、中部葉次之、上部葉最低。許永鋒等[20]研究表明，葉中氯含量和積累量普遍最高，其次為莖，根的最低，葉片中的氯主要分布在上部葉中。崔權(quán)仁等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在整個生育期，干物質(zhì)積累量始終為葉＞莖＞根；在80 d前，氯含量為莖＞葉＞根，生長80 d后，氯含量為葉＞莖＞根。譚仲夏[22]則認(rèn)為，煙株體內(nèi)氯元素的分布從煙株的上部到下部，沒有明顯的規(guī)律性。而本研究煙株各部位氯含量為莖＞葉＞根，下部葉＞中部葉＞上部葉。各處理煙株各部位氯積累量為葉＞莖＞根，中部葉＞下部葉＞上部葉。這主要可能與烤煙種植品種及采樣時間不同有關(guān)。施用脫氯劑未顯著降低根、莖和上部葉氯積累量，但顯著降低了中部葉和下部葉的氯積累量。從煙株氯的分布來看，脫氯劑處理顯著增加了根和莖中氯的分布，顯著降低了葉中氯的分布。

從烤后煙葉的化學(xué)成分分析來看，各處理氯含量均在適宜的范圍，這是因為在試驗?zāi)攴菘緹熒a(chǎn)季降雨量較大，土壤中氯容易流失，未在土壤耕層積累導(dǎo)致煙株對氯的奢侈吸收。鄧小華等[23]的研究表明，氯對評吸質(zhì)量的影響依次為刺激性＞雜氣＞灰色＞燃燒性＞余味＞勁頭＞香氣質(zhì)＞香氣量＞濃度。竇玉青等[24]研究認(rèn)為，在遼蒙煙區(qū)氯離子含量影響煙葉香氣質(zhì)、香氣量、雜氣和余味的得分，本研究利用5‰脫氯劑處理后煙葉香氣質(zhì)、香氣量、濃度、勁頭、余味、燃燒性和灰色的得分比對照得分要高。5‰低濃度脫氯劑的施用有較好的經(jīng)濟性狀，故在研究區(qū)的烤煙生產(chǎn)上以5‰低濃度脫氯劑來降低煙葉中的氯含量具有可行性。

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Effects of Polysaccharide Nano-antichlor on Chlorine Absorption and Accumulation, Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

LI Liang1, ZHANG Xiang1, MAO Jiawei1, SI Xianzong1, LI Guoping1, FAN Yikuan2
(1. Institute of Plant Nutrition Agricultural Resources and Environmental Science, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China; 2. Tobacco Company of Henan, Zhengzhou 450003, China)

A field experiment was conducted to study the effects of antichor on chlorine absorption and accumulation, yield and quality of flue-cured tobacco. The results indicated that the addition of 5‰ antichor could promote growth and development, and increase dry matter accumulation of tobacco. However, the addition of 10‰ antichor was not beneficial to tobacco growth and dry matter accumulation. Application of antichor did not reduce chlorine content and accumulation in root and stem, but significantly reduced the chlorine content and accumulation in the middle and lower tobacco leaves. The antichor addition significantly increased the distribution of chlorine in root and stem, but significantly reduced the distribution of chlorine in leaf. The soil chlorine content could be ranked as no anticho < 5‰ antichor < 10‰ antichor treatments. Applying antichor could inhibit tobacco leaf chlorine absorption, but might result in large amount of chlorine residual in the soil. Comprehensive studies showed that the antichor application should be kept at about 5 ‰ to maintain agronomic traits, economic characters, smoking quality and chlorine reduction of flue-cured tobacco.

flue-cured tobacco; antichor; chlorine content; chlorine accumulation; tobacco planting soils; yield and quality

S572.01

1007-5119（2016）05-0010-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.003

河南省煙草專賣局科技項目“煙葉提鉀降氯與煙田土壤保育關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用”(HYKJZD201503)；駐馬店市煙草公司科技項目“駐馬店煙葉提質(zhì)降氯土肥調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(ZMDKJ201501)；中國煙草總公司科技項目“煙田提鉀降氯關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”(110201502013)

李 亮，女，博士，助理研究員，從事經(jīng)濟作物施肥研究。E-mail：joyce121@163.com

2016-01-30

2016-08-06