種植密度與鉀肥互作對烤煙成熟期多酚氧化酶及色素的影響

韓孟材+朱英華+徐增漢+王茂賢+周為華+蘇祥云+王定強+茍軍+張翔+曾理

摘要 為了改善黔北山地烤煙的烘烤特性，采用以種植密度為主區(qū)、鉀肥施用量為副區(qū)的裂區(qū)雙因素試驗，結(jié)合偏（Eta）2值分析法，研究種植密度與鉀肥施用量及其互作對烤煙多酚氧化酶活性（PPO）、色素含量及其比值的影響。結(jié)果表明，下部葉PPO、色素含量及其比值隨種植密度的增加呈顯著或極顯著提高，上部葉色素的變化與之相反，中部葉則先升后降。種植密度對烤煙的PPO、色素含量及其比值都有高度影響。鉀肥施用量對下部葉PPO和中部葉的類胡蘿卜素含量影響度較低，對中部葉PPO有中度影響，對上部葉PPO、色素含量及其比值有高度影響；1∶3的氮鉀比有利于降低中上部葉PPO，提高色素含量及其比值。種植密度與鉀肥互作效應(yīng)對中下部葉的PPO影響度低，對上部葉的PPO有高度影響，對色素含量及其比值均有高度影響；通過對不同部位生理指標的綜合評價，以種植密度19 500株/hm2、鉀肥用量303.750 kg/hm2組合最有利于改善煙葉烘烤特性。

關(guān)鍵詞 烤煙；種植密度；鉀肥；多酚氧化酶；色素

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）17-0019-04

Effects of Interaction Between Planting Density and Potassium Fertilizer on Polyphenol Oxidase and Pigment in Flue-cured Tobacco at Maturity Stage

HAN Meng-cai 1 ZHU Ying-hua 2 * XU Zeng-han 3 WANG Mao-xian 1 ZHOU Wei-hua 1 SU Xiang-yun 4

WANG Ding-qiang 1 GOU Jun 1 ZHANG Xiang 1 ZENG Li 1

（1 Tongzi Branch of Zunyi Tobacco Company in Guizhou Province，Tongzi Guizhou 563000； 2 College of Agronomy，Anhui Agricultural University；

3 Research Center of Tobacco and Health，University of Science and Technology of China； 4 China Tobacco Hunan Industrial Co.，Ltd.）

Abstract In order to improve the curing characteristics of flue-cured tobacco in northern Guizhou，two-factor split plot design by planting density for the main area and potassium fertilizer dosage for the deputy area was conducted，at the same time combined with partial（Eta）2 value analysis，to study the effect of planting density，fertilizer dosage，and their interaction on polyphenol oxidase（PPO），pigment content，and ratio of chlorophyll to carotenoids of flue-cured tobacco. The results showed that with the increase of planting density，the PPO，pigment content and ratio of chlorophyll to carotenoids were increased significantly in the lower leaves while that of upper leaves was decreased significantly，and that of the cutters was first increase and then decrease. From the partial（Eta）2 value analysis，the planting density had a high impact on PPO，pigment content and ratio of chlorophyll to carotenoids of flue-cured tobacco. The potassium dosage had a low impact on the PPO of the lower leaves and carotenoids content of the cutters，while that had a middle impact on the PPO of the cutters and a high impact on the PPO，pigment content，and ratio of chlorophyll to carotenoids of the upper leaves. The ratio of nitrogen and potassium was 1∶3 improved the pigment content and the ratio of chlorophyll to carotenoids，at the same time that decreased the PPO of the upper leaves. The interaction of planting density and potassium fertilizer dosage had a low impact on the PPO of the lower leaves and the cutters，but that had a high impact on the PPO of the upper leaves，while had a high impact on pigment and ratio of chlorophyll to carotenoids of flue-cured tobacco. The comprehensive evaluation of physiological indexes of different position，X3Y2（planting density was 19 500 /hm2，and the amount of potassium fertilizer was 303.750 kg/hm2）treatment was beneficial to improve the tobacco curing characteristics.

Key words flue-cured tobacco；planting density；potassium fertilizer；polyphenol oxidase；pigment

多酚氧化酶（PPO）參與多酚類物質(zhì)的氧化，在煙株防御體系中起重要作用[1]，但在成熟煙葉中如果PPO活性高，則煙葉烘烤特性尤其是耐烤性較差，PPO在烘烤過程（變黃末期和定色期）中氧化煙葉內(nèi)多酚，煙葉不容易定色，導致煙葉褐變成黑糟煙[2-4]，大大降低煙葉質(zhì)量，甚至使煙葉喪失可用性?？緹熧|(zhì)體色素（葉綠素和類胡蘿卜素）不僅影響烤后煙葉的色澤，并且其降解產(chǎn)物與烤后煙葉的香氣特性密切相關(guān)[5-6]。因此，烤煙成熟期和烘烤過程中質(zhì)體色素的變化直接影響煙葉的香氣風格和工業(yè)可用性[7]。種植密度影響烤煙生產(chǎn)的產(chǎn)量及質(zhì)量，而鉀又是煙葉品質(zhì)元素。種植密度和鉀肥施用量的互作對烤煙成熟期多酚氧化酶及色素的影響情況如何則罕見報道。本研究通過種植密度為主區(qū)、鉀肥施用量為副區(qū)的雙因素裂區(qū)試驗，結(jié)合偏（Eta）2值分析法研究種植密度與鉀肥施用量互作效應(yīng)對烤煙成熟期PPO、色素含量及其比值的影響，旨在為改善黔北山地烤煙烘烤特性、提高煙葉烘烤質(zhì)量和可用性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年在桐梓縣花秋鎮(zhèn)青山村進行。供試烤煙品種為云煙87，烘烤的煙葉均成熟采收。土壤肥力中等，有機質(zhì)含量為19.61 g/kg、堿解氮為232.16 mg/kg、有效磷為8.19 mg/kg、速效鉀為102.50 mg/kg、氯離子為29.65 mg/kg、pH值為7.24。

1.2 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)設(shè)計，以植煙密度（X）為主區(qū)、鉀肥施用量（Y）為副區(qū)。主區(qū)內(nèi)設(shè)置植煙密度3個水平，分別為16 500株/hm2（X1）、18 000株/hm2（X2）和19 500株/hm2（X3）。副區(qū)內(nèi)設(shè)置3個施鉀水平，分別為253.125 kg/hm2（Y1）、303.750 kg/hm2（Y2）、354.375 kg/hm2（Y3），純氮施用量均為101.25 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O分別為1.0∶1.0∶2.5、1.0∶1.0∶3.0和1.0∶1.0∶3.5（表1），共計9個處理，2次重復，每個小區(qū)面積100 m2。其他田間管理按當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)規(guī)范進行。

1.3 測定方法

PPO活性測定采用碘液滴定法[8]，色素含量測定采用分光光度法[9]。

1.4 （Eta）2數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和多重比較。同時，引入偏（Eta）2比較種植密度及鉀肥用量對PPO、色素含量及其比值的貢獻率，偏（Eta）2=SS組間/SS總體；0.01<偏（Eta）2<0.06，表示影響效應(yīng)低，0.06<偏（Eta）2<0.14，表示影響效應(yīng)中度，偏（Eta）2>0.14，表示影響效應(yīng)高[10-12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對烤煙的多酚氧化酶及色素的影響

從表2可以看出，隨著種植密度的增加，烤煙成熟期下部葉多酚氧化酶（PPO）極顯著增加，中部葉先增后降，處理X2的PPO極顯著高于處理X1、X3，上部葉先降后升，處理X2的PPO極顯著低于處理X1、X3。下部葉處理X2、X3的葉綠素含量差異不顯著，二者極顯著高于處理X1；中部葉處理X1葉綠素含量極顯著低于處理X2、X3，處理X2極顯著高于處理X3；上部葉葉綠素含量隨著種植密度的增加呈顯著或極顯著降低。中下部葉的類胡蘿卜素含量隨著種植密度的增加呈顯著或極顯著增加，而上部葉處理X1極顯著高于處理X2、X3。中下部葉的葉綠素與類胡蘿卜素比值隨種植密度增加先增后降，處理間呈顯著或極顯著差異；上部葉則隨種植密度的增加而降低。由此可見，隨著種植密度的增加，下部葉的PPO、葉綠素含量、類胡蘿卜素含量及葉綠素與類胡蘿卜素比值呈顯著或極顯著增加；中部葉的PPO、葉綠素含量、葉綠素與類胡蘿卜素比值先增后降，處理間存在顯著或極顯著差異，類胡蘿卜素極顯著增加；上部葉的葉綠素含量、類胡蘿卜素含量及葉綠素與類胡蘿卜素比值呈顯著或極顯著降低，PPO活性先降后增。

2.2 鉀肥施用量對烤煙的多酚氧化酶及色素的影響

從表3可以看出，隨著鉀肥施用量增加，下部葉的葉綠素和類胡蘿卜素含量及其比值則呈顯著或極顯著提高，PPO先升后降。中部葉PPO隨著鉀肥施用量增加先降后升，處理Y3極顯著高于處理Y2，處理Y1與處理Y2、Y3差異不顯著；處理Y1、Y2之間的葉綠素、類胡蘿卜素含量及葉綠素與類胡蘿卜素比值差異不顯著，二者極顯著高于處理Y3。上部葉PPO隨著鉀肥施用量增加先降后升，處理Y1與處理Y3差異不顯著，極顯著高于處理Y2，處理Y3顯著高于處理Y2；上部葉葉綠素及類胡蘿卜素含量隨著鉀肥用量增加先升后降，處理Y2的葉綠素及類胡蘿卜素含量極顯著高于處理Y1、Y3，處理Y1極顯著高于處理Y3；葉綠素與類胡蘿卜素比值隨著鉀肥施用量的增加而降低，處理Y1顯著高于處理Y3，處理Y1、Y3與處理Y2差異不顯著。由此可見，1.0∶3.0的氮鉀比有利于降低烤煙中上部葉多酚氧化酶活性，提高葉綠素、類胡蘿卜素含量及二者比值；下部葉色素含量及比值則以1.0∶3.5的氮鉀比處理較高。

2.3 種植密度與鉀肥互作對烤煙成熟期多酚氧化酶及色素的影響

從表4可以看出，在種植密度與鉀肥互作條件下，下部葉處理X3Y1的PPO活性最高，與處理X3Y3差異不顯著，顯著高于處理X3Y2，處理X3Y3與處理X3Y2差異也不顯著，但處理X3Y1、處理X3Y3與處理X3Y2極顯著高于處理X2Y2、X2Y1、X1Y3、X1Y2、X2Y3、X1Y1；處理X2Y2顯著高于處理X2Y1，極顯著高于處理X1Y3、X1Y2、X2Y3、X1Y1；處理X2Y1與處理X1Y3差異不顯著，顯著高于處理X1Y2、X2Y3，極顯著高于處理X1Y1；處理X1Y3與處理X1Y2、X2Y3差異不顯著，顯著高于處理X1Y1；9個處理PPO順序為處理X3Y1>處理X3Y3>處理X3Y2>處理X2Y2>處理X2Y1>處理X1Y3>處理X1Y2>處理X2Y3>處理X1Y1。下部葉葉綠素含量以處理X3Y3最高，與處理X2Y2差異不顯著，顯著高于處理X3Y1、X2Y3，極顯著高于處理X1Y3、X2Y1、X3Y2、X1Y2、X1Y1；處理X2Y2葉綠素含量與處理X3Y1、X2Y3差異不顯著，顯著高于處理X1Y3，極顯著高于處理X2Y1、X3Y2、X1Y2、X1Y1；處理X3Y1、X2Y3葉綠素含量與處理X1Y3、X2Y1差異不顯著，顯著高于處理X3Y2，極顯著高于處理X1Y2、X1Y1；處理X1Y3葉綠素含量與處理X2Y1、X3Y2差異不顯著，極顯著高于處理X1Y2、X1Y1；處理X2Y1、X3Y2葉綠素含量與處理X1Y2差異不顯著，極顯著高于處理X1Y1，處理X1Y2與處理X1Y1差異不顯著；下部葉9個處理葉綠素含量順序為處理X3Y3>處理X2Y2>處理X3Y1>處理X2Y3>處理X1Y3>處理X2Y1>處理X3Y2>處理X1Y2>處理X1Y1。下部葉類胡蘿卜素含量以處理X3Y3最高，與處理X2Y2差異不顯著，極顯著高于處理X1Y3、X3Y1、X2Y1、X1Y2、X3Y2、X2Y3、X1Y1；處理X2Y2與處理X1Y3差異不顯著，極顯著高于處理X3Y1、X2Y1、X1Y2、X3Y2、X2Y3、X1Y1；處理X3Y1顯著高于處理X2Y1、X1Y2、X3Y2、X2Y3；處理X1Y1極顯著低于其他處理；9個處理順序為處理X3Y3>處理X2Y2>處理X1Y3>處理X3Y1>處理X2Y1>處理X1Y2>處理X3Y2>處理X2Y3>處理X1Y1。下部葉的葉綠素與類胡蘿卜素比值以處理X2Y3最高，極顯著高于其他8個處理，處理X3Y1、X3Y3與處理X2Y2、X1Y3、X1Y1、X2Y1差異不顯著，顯著高于處理X3Y2，極顯著高于處理X1Y2；處理X2Y2、X1Y3、X1Y1與處理X2Y1和處理X3Y2差異不顯著，顯著高于處理X1Y2；9個處理順序為處理X2Y3>處理X3Y1>處理X3Y3>處理X2Y2>處理X1Y3>處理X1Y1>處理X2Y1>處理X3Y2>處理X1Y2。由此可見，下部葉處理X1Y1葉綠素及類胡蘿卜素含量和PPO活性最低，處理X3Y1的PPO活性最高，葉綠素和類胡蘿卜素含量最高的是處理X3Y3；葉綠素與類胡蘿卜素比值以處理X2Y3最高，處理X1Y2最低。中部葉PPO以處理X2Y3最高，與處理X2Y1差異不顯著，極顯著高于處理X2Y2、X1Y3、X3Y3、X1Y1、X3Y1、X3Y2、X1Y2；處理X2Y1與處理X2Y2差異不顯著，極顯著高于處理X1Y3、X3Y3、X1Y1、X3Y1、X3Y2、X1Y2；處理X2Y2顯著高于處理X1Y3、X3Y3、X1Y1，極顯著高于處理X3Y1、X3Y2、X1Y2；處理X1Y3、X3Y3、X1Y1、X3Y1、X3Y2、X1Y2之間差異不顯著；9個處理的順序為處理X2Y3>處理X2Y1>處理X2Y2>處理X1Y3>處理X3Y3>處理X1Y1>處理X3Y1>處理X3Y2>處理X1Y2。中部葉葉綠素含量以處理X2Y1和處理X2Y2最高，極顯著高于其他7個處理，處理X3Y1極顯著高于剩余6個處理，處理X3Y2與處理X1Y3差異不顯著，極顯著高于處理X1Y2、X2Y3、X1Y1、X3Y3，處理X1Y2極顯著高于處理X2Y3、X1Y1、X3Y3，處理X2Y3、X1Y1、X3Y3之間差異不顯著，9個處理的順序為處理X2Y1>處理X2Y2>處理X3Y1>處理X3Y2>處理X1Y3>處理X1Y2>處理X2Y3>處理X1Y1>處理X3Y3。中部葉處理X3Y2類胡蘿卜素含量最高，與處理X3Y1差異不顯著，極顯著高于其他7個處理，處理X3Y1與處理X2Y1極顯著高于剩余6個處理，處理X2Y2顯著高于處理X1Y3、X1Y2，三者極顯著高于處理X2Y3、X3Y3、X1Y1，處理X2Y3顯著高于處理X3Y3、X1Y1，9個處理的順序為處理X3Y2>處理X3Y1>處理X2Y1>處理X2Y2>處理X1Y3>處理X1Y2>處理X3Y3>處理X1Y1>處理X2Y3。中部葉的葉綠素與類胡蘿卜素比值以處理X2Y2最高，極顯著高于其他8個處理，處理X2Y1極顯著高于其他7個處理，處理X1Y3顯著高于處理X3Y1，二者極顯著高于處理X1Y1、X3Y3、X1Y2、X2Y3、X3Y2，處理X1Y1、X3Y3與處理X1Y2、X2Y3差異不顯著，四者顯著高于處理X3Y2， 9個處理的順序為處理X2Y2>處理X2Y1>處理X1Y3>處理X3Y1>處理X1Y1>處理X3Y3>處理X1Y2>處理X2Y3>處理X3Y2。由此可見，中部葉以處理X2Y3、X2Y1、X2Y2的PPO較高，處理X3Y1、X3Y2、X1Y2較低；葉綠素以處理X2Y1、X2Y2、X3Y1較高，處理X2Y3、X1Y1、X3Y3較低；類胡蘿卜素以處理X3Y2、X3Y1、X2Y1較高，處理X3Y3、X1Y1、X2Y3較低。葉綠素與類胡蘿卜素比值以處理X2Y2、X2Y1、X1Y3較高，處理X1Y2、X2Y3、X3Y2較低。上部葉PPO以處理X3Y3最高，與處理X1Y1、X1Y3差異不顯著，顯著高于處理X3Y1，極顯著高于剩余5個處理；處理X1Y1與處理X1Y3、X3Y1差異不顯著，顯著高于處理X2Y1，極顯著高于處理X2Y2、X3Y2、X1Y2、X2Y3；處理X1Y3與X3Y1、X2Y1、X2Y2差異不顯著，顯著高于處理X3Y2、X1Y2，極顯著高于處理X2Y3；處理X3Y1與處理X2Y1、X2Y2、X3Y2、X1Y2差異不顯著，顯著高于處理X2Y3；處理X2Y1、X2Y2、X3Y2、X1Y2、X3Y2差異不顯著；9個處理的順序為處理X3Y3>處理X1Y1>處理X1Y3>處理X3Y1>處理X2Y1>處理X2Y2>處理X3Y2>處理X1Y2>處理X2Y3。上部葉葉綠素含量以處理X1Y2最高，極顯著高于其他8個處理；處理X1Y1與處理X1Y3差異不顯著，顯著高于處理X3Y1，極顯著高于處理X2Y2、X2Y1、X2Y3、X3Y2、X3Y3；處理X1Y3與處理X3Y1差異不顯著，顯著高于處理X2Y2，極顯著高于處理X2Y1、X2Y3、X3Y2、X3Y3；處理X3Y1與處理X2Y2極顯著高于處理X2Y1、X2Y3、X3Y2、X3Y3；處理X2Y1、X2Y3、X3Y2之間差異不顯著，極顯著高于處理X3Y3；9個處理順序為處理X1Y2>處理X1Y1>處理X1Y3>處理X3Y1>處理X2Y2>處理X2Y1>處理X2Y3>處理X3Y2>處理X3Y3。上部葉類胡蘿卜素含量以處理X1Y2最高，極顯著高于其他8個處理；處理X1Y3與處理X1Y1差異不顯著，顯著高于處理X2Y2、X3Y1，極顯著高于處理X2Y1、X3Y2、X2Y3、X3Y3；處理X1Y1與處理X2Y2、X3Y1差異不顯著，極顯著高于處理X2Y1、X3Y2、X2Y3、X3Y3；處理X2Y2、X3Y1顯著高于處理X2Y1、X3Y2，極顯著高于處理X2Y3、X3Y3；處理X2Y1、X3Y2與處理X2Y3差異不顯著，顯著高于處理X3Y3；9個處理順序為X1Y2處理>處理X1Y3>處理X1Y1>處理X2Y2>處理X3Y1>處理X2Y1>處理X3Y2>處理X2Y3>處理X3Y3。上部葉葉綠素與類胡蘿卜素比值以處理X1Y1和X1Y2最高，與處理X3Y1、X2Y3差異不顯著，顯著高于處理X2Y2、X1Y3，極顯著高于處理X2Y1、X3Y2、X3Y3；處理X3Y1、X2Y3與處理X2Y2、X1Y3差異不顯著，顯著高于處理X2Y1、X3Y2，極顯著高于處理X3Y3；9個處理順序為處理X1Y1>處理X1Y2>處理X3Y1>處理X2Y3>處理X2Y2>處理X1Y3>處理X2Y1>處理X3Y2>處理X3Y3。由此可見，上部葉處理X3Y3的PPO較高，處理X2Y3較低，處理X1Y2、X1Y1、X1Y3葉綠素及類胡蘿卜素含量較高，處理X2Y3、X3Y2、X3Y3較低。處理X1Y1、X1Y2的葉綠素與類胡蘿卜素比值較高，處理X3Y2、X3Y3較低。

2.4 種植密度與鉀肥對烤煙多酚氧化酶及色素的影響度

從表5可以看出，種植密度對烤煙3個部位煙葉PPO、色素含量及其比值有高度影響。鉀肥施用量對下部葉PPO影響度較低，對中部葉PPO有中度影響，對上部葉PPO有高度影響；鉀肥用量對中部葉的類胡蘿卜素含量影響度較低，對其他部位煙葉色素含量及比值都具有高度影響。種植密度與鉀肥互作效應(yīng)對中下部葉的PPO影響度低，對上部葉的PPO有高度影響，對3個部位煙葉的色素含量及其比值均有高度影響。

3 結(jié)論與討論

畢文榮等[13]研究認為，在16 680～22 230株/hm2范圍內(nèi)，隨著密度的增加，煙葉的葉綠素含量下降；劉朝科等[14]卻認為，種植密度對烤煙色素含量沒有顯著影響。本研究認為，隨種植密度增加，成熟期烤煙下部葉葉綠素含量呈顯著或極顯著增加，中部葉先升后降，上部葉呈顯著或極顯著降低；中下部葉類胡蘿卜素含量呈極顯著或極顯著增加，上部葉類胡蘿卜素含量降低；中下部葉葉綠素與類胡蘿卜素比值先升后降，上部葉則降低。趙銘欽等[15]研究認為，隨種植密度的增加，上、中、下3個部位煙葉的PPO活性表現(xiàn)為下降；本研究認為，隨種植密度的增加，下部葉的PPO極顯著增加，中部葉極顯著降低后極顯著上升，上部葉變化趨勢與之相反。種植密度對烤煙的PPO、色素含量及其比值都有高度影響。

董祥洲等[16]研究認為，中鉀有利于質(zhì)體色素含量的提高。本研究認為，隨鉀肥施用量增加，下部葉PPO先增后降，處理間差異不顯著；中部葉PPO是先降后增，施鉀量354.375 kg/hm2極顯著高于施鉀量303.750 kg/hm2；上部葉PPO變化趨勢與中部葉相同，施鉀量253.125 kg/hm2極顯著高于施鉀量303.750 kg/hm2。下部葉色素含量隨鉀肥施用量的增加極顯著增加，中部葉施鉀量354.375 kg/hm2色素含量低，極顯著低于施鉀量253.125、303.750 kg/hm2，上部葉色素含量則隨鉀肥施用量增加極顯著增高后極顯著降低。下部葉施鉀量354.375 kg/hm2色素比值極顯著高于施鉀量253.125、303.750 kg/hm2，中部葉施鉀量354.375 kg/hm2色素比值極顯著低于施鉀量253.125、303.750 kg/hm2，上部葉色素比值隨鉀肥施用量增加而降低。鉀肥施用量對下部葉PPO和中部葉的類胡蘿卜素含量影響度較低，對中部葉PPO有中度影響，對上部葉PPO、色素含量及其比值有高度影響；種植密度與鉀肥互作效應(yīng)對中下部葉的PPO影響度低，對上部葉的PPO有高度影響，對色素含量及其比值均有高度影響。

總的來看，種植密度與鉀肥互作對烤煙成熟期多酚氧化酶活性及葉綠素和類胡蘿卜素含量具有一定的或顯著的影響。通過對不同部位生理指標的綜合評價，以種植密度19 500株/hm2、鉀肥用量303.750 kg/hm2組合最有利于改善煙葉烘烤特性、提高煙葉烘烤質(zhì)量和可用性。

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