采收次數(shù)對上部煙葉碳氮代謝及產(chǎn)質(zhì)量的影響

孫光偉 陳振國 趙環(huán)宇 宋洪昌 于濤 孫敬國 覃光炯 李建平

摘 要：為明確烤煙中下部葉采收次數(shù)對上部葉碳氮代謝、衰老進(jìn)程及產(chǎn)質(zhì)量的影響，以云煙87為試驗(yàn)材料，設(shè)置4種中下部葉采收次數(shù)處理，對上部葉碳氮代謝關(guān)鍵酶及部分產(chǎn)物、抗衰老指標(biāo)及相關(guān)酶、傷流液煙堿含量以及烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀、常規(guī)化學(xué)成分及感官質(zhì)量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，隨著中下部葉采收次數(shù)增加上部葉硝酸還原酶（NR）活性降低，氮同化代謝下降，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶活性降低，丙二醛（MDA）含量增加，葉片氧化衰老加劇，煙堿含量上升；中下部葉采收4次處理上部葉氮同化代謝較低，碳同化代謝較旺盛，烤后煙葉還原糖含量較高，糖堿比協(xié)調(diào)，感官質(zhì)量評價及經(jīng)濟(jì)性狀較其他處理好。

關(guān)鍵詞：采收次數(shù)；碳氮代謝；抗氧化酶；煙堿

中圖分類號：TS44+1 文章編號：1007-5119（2018）06-0058-08 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.009

烤煙是一種以收獲葉片為主的經(jīng)濟(jì)作物，打頂后葉片自下而上依次成熟、采收，一般每次采收1～3片，上部4～6片成熟一次采收，整株收獲結(jié)束采烤次數(shù)可達(dá)5～7次。采摘葉片對煙株是一種傷害脅迫[1-3]，引起煙株代謝改變，在自下而上收獲葉片過程中，不同的采收次數(shù)對煙株造成的傷害刺激不同，從而影響上部葉的質(zhì)量。煙葉碳氮代謝是煙葉生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)形成過程中最基本的代謝過程，與煙葉品質(zhì)關(guān)系密切[4-5]。研究表明減少采收次數(shù)可提高工效、增加產(chǎn)值，降低上部煙葉的煙堿含量[6-8]，但采收次數(shù)對上部葉生長代謝的影響未見相關(guān)報道。本文通過設(shè)置4個中下部葉采收次數(shù)，研究采收損傷對上部葉片碳氮代謝、氧化脅迫的影響，探討采收損傷與上部葉衰老及烤后質(zhì)量的關(guān)系，以期為烤煙合理采收、提升煙葉品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年在恩施州利川市柏楊鎮(zhèn)進(jìn)行，供試品種為云煙87，土壤為砂壤土，有機(jī)質(zhì)2.39%，pH為5.91，速效氮91.00 mg/kg，有效磷49.34 mg/kg，速效鉀158.00 mg/kg。施肥量純氮90 kg/hm2，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.5∶2.5，行距1.2 m，株距0.55 m。其他技術(shù)措施和田間管理按優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)措施實(shí)施。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

移栽后70 d打頂同時進(jìn)行底部不適用煙葉處理，各處理留葉數(shù)均為16片，其他田間操作保持一致，盡量避免其他機(jī)械損傷。設(shè)置中下部葉采收3次（T1）、4次（T2）、5次（T3）、6次（T4）4個處理，之后上部4片葉一次性采收（表1）。3次重復(fù)，共12個小區(qū)，隨機(jī)排列，每小區(qū)4行，每行20株。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

上部葉采收前（移栽后120 d）各小區(qū)隨機(jī)選取3株將頂部兩片葉片采回，用蒸餾水洗凈，擦干，去除主脈，沿主脈將葉片剪為兩部分，一半用于生理指標(biāo)測定，轉(zhuǎn)化酶（invertase，INV）、吲哚乙酸氧化酶（indoleacetic acid oxidase，IAAO）采用上海索橋生物科技有限公司試劑盒測定，硝酸還原酶

（nitrate reductase，NR）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（peroxidase，POD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）等酶活性及過氧化氫（H2O2）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量采用南京建成生物工程研究所試劑盒測定；另一部分于105 ℃殺青，80 ℃烘干至恒質(zhì)量并研磨粉碎過250 μm篩，制成殺青樣品，采用美國API公司生產(chǎn)的305D型連續(xù)流動分析儀測定還原糖、總糖、煙堿、總氮含量，測定方法參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[9-11]進(jìn)行。

傷流液收集：上部葉采收當(dāng)天下午用刀將根部以上10 cm左右的莖部割斷，用經(jīng)過洗滌烘干處理的脫脂棉包住莖的斷面以吸收流出的傷流液，并用保鮮膜將脫脂棉包裹，用皮筋固定在煙莖上，第2天下午將脫脂棉取出后用注射器將傷流液擠入離心管中，低溫保存，測定煙堿含量。

產(chǎn)值計算：各小區(qū)煙葉經(jīng)三段五步式烘烤工藝進(jìn)行烘烤后經(jīng)回潮，按GB/T2635—1992要求進(jìn)行烤煙分級，計算產(chǎn)值。

常規(guī)化學(xué)成分檢測：每小區(qū)烤后隨機(jī)選取C3F、B2F葉片20片剔除主脈和較粗的支脈，粉碎過250 μm篩，用于常規(guī)化學(xué)成分測定。

感官品質(zhì)鑒定：各處理隨機(jī)選取B2F葉片20片用于感官品質(zhì)鑒定，由湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心進(jìn)行評價。具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均通過Microsoft Office Excel 2016和SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，顯著性分析采用Ducan法，相關(guān)分析采用Pearson簡單相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1 采收次數(shù)對上部葉碳氮代謝的影響

2.1.1 對碳氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響 NR是植株氮代謝的關(guān)鍵酶，反映了氮代謝水平。由圖1可以看出，隨著中下部葉采收次數(shù)的增加，上部煙葉NR活性呈下降的趨勢，中下部葉采收6次與采收3次相比NR活性降低76.98%，可見增加中下部葉采收次數(shù)可降低上部葉氮代謝運(yùn)轉(zhuǎn)速度，減少氮的同化，采收次數(shù)超過3次NR活性顯著降低。從圖2可知，INV活性隨著中下部葉采收次數(shù)的增加呈先上升后下降的趨勢，采收6次上部葉INV活性顯著降低。說明適當(dāng)?shù)闹邢虏咳~采收次數(shù)有利于上部葉光合產(chǎn)物蔗糖的轉(zhuǎn)化積累，以4次左右為宜。

2.1.2 對部分碳水化合物、含氮化合物含量的影響 對上部葉殺青樣部分化學(xué)成分進(jìn)行分析（表3）可知，增加中下部葉采收次數(shù)，還原糖、總糖等部分碳水化合物含量呈下降趨勢；總氮含量呈逐漸降低的趨勢，煙堿含量增幅較大。當(dāng)中下部葉采收3次，上部葉總糖、還原糖含量較高，煙堿含量較低，化學(xué)成分較協(xié)調(diào)；采收6次時，上部葉還原糖含量顯著降低，煙堿含量顯著增加，不利于上部葉質(zhì)量的形成。

2.2 采收次數(shù)對上部葉氧化脅迫及抗氧化酶活性的影響

從表4可知，隨著中下部葉采收次數(shù)的增加，

上部葉SOD、POD、CAT活性均呈下降的趨勢，H2O2、MDA含量增加。中下部葉采收超過3次，上部葉POD活性顯著降低，MDA含量顯著增加；超過4次時，上部葉SOD、CAT活性顯著降低，H2O2、MDA含量進(jìn)一步增加，遭受的氧化脅迫加重，上部葉啟動膜脂過氧化反應(yīng)，促進(jìn)衰老。

2.3 采收次數(shù)對上部葉IAAO活性的影響

由圖3可知，隨著中下部葉采收次數(shù)的增加，上部葉吲哚乙酸氧化酶活性呈上升的趨勢；中下部葉采收次數(shù)為6次時，上部葉吲哚乙酸氧化酶活性增加顯著，增幅可達(dá)兩倍以上，可見增加中下部葉采收次數(shù)可降低上部葉IAA含量，抑制上部葉生長發(fā)育。

2.4 采收次數(shù)與上部葉碳氮代謝生理指標(biāo)的相關(guān)性

從表5相關(guān)分析中可以看出，中下部葉采收次數(shù)與NR、SOD、POD、CAT等酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與MDA含量、IAAO活性呈極顯著正相關(guān)，與INV活性呈負(fù)相關(guān)但不顯著。NR活性與抗氧化酶SOD活性呈顯著正相關(guān)，與POD、CAT活性呈極顯著正相關(guān)，與MDA含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，可見氧化脅迫對煙株氮同化代謝影響較大。MDA含量與IAAO活性呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.612。

2.5 采收次數(shù)對傷流液中煙堿含量的影響

對根系傷流液中煙堿含量進(jìn)行測定（圖4）可以看出，隨著采收次數(shù)的增加，傷流液中煙堿含量呈上升的趨勢，整株采收次數(shù)為7次時，傷流液中煙堿含量增加顯著，整株采收7次與4次相比傷流液中煙堿含量增幅達(dá)27.01%。在整株采收4～7次采收范圍內(nèi)，煙株根系傷流液中煙堿含量隨采收次數(shù)增加呈指數(shù)增長（y=212.56e0.0784x，R?=0.988 3）。

2.6 采收次數(shù)對烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表6可知，采收次數(shù)對烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀影響較大，增加采收次數(shù)上等煙比例、均價呈先增加后降低的趨勢，T2處理整株采收5次上等煙比例、均價、產(chǎn)值較高；T1、T4處理上等煙比例較低，采收次數(shù)過多或過少均不利于上等煙比例的提高，T1整株采收4次產(chǎn)量最高，T4整株采收7次產(chǎn)量最低，可見多次采收不利于干物質(zhì)的積累。

2.7 采收次數(shù)對烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響

從表7為各處理烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分比較中可以看出，隨著中下部葉采收次數(shù)的增加上部葉煙堿含量呈增加的趨勢，采收3次和4次上部葉煙堿含量差異不大，采收6次煙堿含量增加顯著；還原糖、總糖含量呈先升高后降低的趨勢，采收4次含量較高，糖堿比增加顯著；上部葉化學(xué)質(zhì)量以中下部葉采收4次處理較好，煙堿含量較低、總糖、還原糖含量較高，糖堿比、氮堿比、兩糖比較協(xié)調(diào)。中部葉煙堿含量隨采收次數(shù)的增加呈上升的趨勢，還原糖含量呈下降的趨勢，但差異不顯著，以T2處理中部葉化學(xué)質(zhì)量較好，糖堿比、氮堿比、兩糖比較適宜。

2.8 采收次數(shù)對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

從表8上部葉烤后感官質(zhì)量比較中可以看出，隨著中下部葉采收次數(shù)的增加，上部葉感官質(zhì)量呈先增加后降低的趨勢；T2處理中下部葉采收4次上部葉感官質(zhì)量較好，香氣質(zhì)中等，香氣量較充足，雜氣較輕，刺激性較小，余味較舒適，濃度較濃；T3處理采收5次次之，香氣質(zhì)中等，香氣量較充足；T1處理采收3次處理較差，香氣稍顯渾濁，雜氣稍重；T4采收6次處理上部葉感官質(zhì)量最差，香氣稍顯渾濁，雜氣稍重，刺激性偏大。

3 討 論

采收是烤煙收獲的重要途徑，煙農(nóng)在采烤過程中通常采取“成熟一片采收一片，上部葉一次成熟采收”的采收策略，采收次數(shù)波動較大，采收次數(shù)對上部葉生長發(fā)育及質(zhì)量的影響被忽視，本研究結(jié)果表明，采收次數(shù)與碳氮代謝相關(guān)酶NR、INV及抗氧化相關(guān)酶SOD、POD、CAT活性、煙堿的積累密切相關(guān)，采收次數(shù)過多或過少均不利于產(chǎn)量、產(chǎn)值、化學(xué)和感官質(zhì)量的提高。合理采收對提高上部葉可用性具有重要意義。

中下部葉采收次數(shù)增加，上部葉NR活性顯著降低，氮同化能力減弱，總氮含量降低；與碳代謝相關(guān)的酶INV活性先升高后降低，INV不可逆地催化蔗糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖，與植物生長和器官建成密切相關(guān)[12-13]，因此控制中下部葉采收次數(shù)可調(diào)控上部葉生長發(fā)育，調(diào)節(jié)上部葉還原糖含量，平衡上部葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性。王健等[14]研究發(fā)現(xiàn)下部葉采收次數(shù)越少越有利于中部葉碳水化合物的轉(zhuǎn)化和利用，本研究表明中下部葉4次采收有利于上部葉INV活性維持較高水平，上部葉還原糖含量較高。

采收過程對煙株生長是一種傷害脅迫，損傷激活了煙株抗氧化防御系統(tǒng)[15]，隨著損傷次數(shù)的增加，上部葉SOD、POD、CAT等抗氧化系統(tǒng)酶活性降低，對煙株造成的傷害脅迫打破了活性氧產(chǎn)生和清除的動態(tài)平衡，H2O2含量增加，氧化脅迫加重，NR活性下降，影響氮的同化代謝。當(dāng)中下部葉采收損傷次數(shù)達(dá)到6次，上部葉膜脂過氧化的主要產(chǎn)物MDA含量顯著增加；同時催化降解吲哚乙酸的酶IAAO活性顯著升高[16-17]，加速了上部葉的衰老，不利于上部葉的生長發(fā)育。上部葉開片差、煙堿含量高等問題制約了上部葉的可用性[18]，上部葉采收應(yīng)以充分發(fā)育后促進(jìn)成熟落黃為主，因此前期應(yīng)盡量降低田間損傷，減少采收次數(shù)，促進(jìn)上部葉生長發(fā)育；中下部葉采收次數(shù)達(dá)到4次NR活性顯著降低，氮同化代謝減弱，有利于上部葉成熟落黃。

煙株受損傷刺激可產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物煙堿[19]，在本試驗(yàn)整株4～7次采收次數(shù)范圍內(nèi)，煙株根系傷流液中煙堿含量隨采收次數(shù)增加呈指數(shù)增長，可見采收損傷刺激對煙株根系煙堿合成具有累積效應(yīng)，采收次數(shù)越多烤后上部葉煙堿含量增幅越大，感官評吸刺激性增強(qiáng)。增加采收次數(shù)煙株氮同化代謝降低，但葉片煙堿含量增加，與葉片成熟衰老后氮素的利用轉(zhuǎn)向煙堿合成有關(guān)[20-21]。

4 結(jié) 論

通過控制中下部葉采收次數(shù)可以調(diào)節(jié)上部葉衰老進(jìn)程，協(xié)調(diào)碳氮代謝，促進(jìn)上部葉的生長發(fā)育。中下部葉采收次數(shù)為4次時，SOD、POD、CAT等抗氧化系統(tǒng)酶活性較高，H2O2、MDA含量較低，維持了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，利于上部葉的生長發(fā)育； NR活性降低，INV活性較高，氮同化代謝降低，碳同化代謝較旺盛，烤后上部葉化學(xué)質(zhì)量較好，煙堿含量較適宜，糖堿比協(xié)調(diào)，感官評吸雜氣較輕，刺激性較小，余味較舒適，經(jīng)濟(jì)性狀較好，上等煙比例、均價、產(chǎn)值均較高，中部葉化學(xué)成分較協(xié)調(diào)，整體質(zhì)量最佳。

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