有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)及煙葉質(zhì)量的影響

劉 魁，田陽(yáng)陽(yáng)，王正旭，溫 健，馮佳薇，傅 皓，伍顯錄，楊繼周

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，云南 玉溪 653100）

化肥作為一種速效養(yǎng)分含量高、肥效快的肥料， 在烤煙生產(chǎn)上得到廣泛的應(yīng)用。但隨著化肥長(zhǎng)期大量的施用，土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生板結(jié)，養(yǎng)分利用率降低，病害增加，不僅增加了生產(chǎn)投入成本，還影響了煙葉質(zhì) 量[1-2]。因此，如何保育土壤來(lái)保證煙葉質(zhì)量和風(fēng)格特色是目前亟待解決的問(wèn)題之一。

2015 年2 月頒布的《到2020 年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》提出了“精、調(diào)、改、替”的施肥技術(shù)路徑，其中“替”即有機(jī)肥替代化肥。唐莉娜等[3]研究表明，有機(jī)肥與化肥配施可改善烤煙土壤微生態(tài)環(huán)境，提高土壤微生物PFLAs 多樣性；季璇等[4]研究表明，餅肥等氮替代30%化肥有助于提高土壤肥力和烤煙氮素利用率；李杰等[5]研究表明，化肥合理配施生物有機(jī)肥可有效促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育，改善煙葉品質(zhì)；張煥菊等[6]研究表明，生物有機(jī)肥替代30%化肥有利于改善烤煙經(jīng)濟(jì)性狀、化學(xué)成分協(xié)調(diào)性及各部位煙葉感官質(zhì)量。因此，在烤煙生產(chǎn)上常采用有機(jī)肥替代部分化肥的施肥方式來(lái)改善土壤環(huán)境和煙葉質(zhì)量，降低農(nóng)業(yè)面源污染，實(shí)現(xiàn)烤煙生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。為此，筆者以NC297 品種為試驗(yàn)材料，在玉溪山地?zé)焻^(qū)開(kāi)展煙草專用商品有機(jī)肥替代部分化肥的田間試驗(yàn)，研究有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)及煙葉質(zhì)量的影響，以期為玉溪山地?zé)焻^(qū)減少化肥用量、提升煙葉品質(zhì)、減少農(nóng)業(yè)面源污染提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2019 年4—9 月在云南省玉溪市峨山縣塔甸鎮(zhèn)瓦哨宗村進(jìn)行，前作為油菜，土壤類型為紅壤，理化性質(zhì)為pH 值6.1、有機(jī)質(zhì)含量38.3 g/kg、全氮2.29 g/kg、水解氮 157.5 mg/kg、速效鉀459 mg/kg、有效磷88.2 mg/kg。

供試烤煙品種NC297 由玉溪中煙種子有限責(zé)任公司提供。供試有機(jī)肥為煙草專用商品有機(jī)肥，養(yǎng)分含量為pH 值6.1、有機(jī)質(zhì)61.6%、全氮1.81%、全磷3.42%、全鉀1.72%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置4 個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。CK：100%化肥（N-P-K=12-6-24）；T1：有機(jī)肥N 替代10%化肥N；T2：有機(jī)肥N 替代20%化肥N；T3：有機(jī)肥N 替代30%化肥N。各處理總氮用量相同，均為90 kg/hm2（純N）?？緹煼N植行株距為120 cm×50 cm，其他生產(chǎn)技術(shù)操作按照標(biāo)準(zhǔn)化煙葉生產(chǎn)技術(shù)方案執(zhí)行。

1.3 考察指標(biāo)及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 依照YC/T 142—2010 煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法，每個(gè)處理隨機(jī)選取10 株健康無(wú)病煙株，在烤煙封頂后7 d 時(shí)調(diào)查各處理煙株株高、葉數(shù)、莖圍、節(jié)距、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬等指標(biāo)。最大葉面積按公式（1）計(jì)算。

式中：W 為最大葉面積（cm2）；0.634 5 為烤煙葉面積常數(shù)；A 為最大葉長(zhǎng)（cm）；B 為最大葉寬（cm）。1.3.2 外觀質(zhì)量 依據(jù)GB 2635—1992烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)中部煙葉成熟度（30 分）、顏色（15 分）、結(jié)構(gòu)（20分）、油分（15 分）、身份（10 分）、色度（10 分）6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，外觀質(zhì)量綜合得分為各項(xiàng)指標(biāo)得分之和。

1.3.3 化學(xué)成分 參照YC/T 159—2002 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定煙葉總糖、還原糖含量，參照YC/T 468—2013、YC/T 161—2002、YC/T2017—2007、YC/T 162—2011 標(biāo) 準(zhǔn)分別測(cè)定煙葉煙堿、總氮、鉀、氯離子等化學(xué)成分指標(biāo)。

1.3.4 感官質(zhì)量 由紅塔集團(tuán)組織評(píng)吸專家對(duì)中部煙葉香韻（10 分）、香氣量（15 分）、香氣質(zhì)（15 分）、濃度（10 分）、刺激性（15 分）、勁頭（5 分）、雜氣（10 分）、干凈度（10 分）、濕潤(rùn)感（5 分）、回味（5 分）10 項(xiàng)感官質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，綜合得分為各項(xiàng)指標(biāo)得分之和。

1.3.5 致香成分 致香成分參考常劍波等[7]的方法利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀采用內(nèi)標(biāo)法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

分別采用SPSS 25.0 和Excel 365 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表1 可知，不同處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響主要體現(xiàn)在株高、最大葉寬及最大葉面積等方面。其中，T2 處理烤煙株高、最大葉面積均顯著高于CK，而T1、T3 處理與CK 無(wú)顯著差異。

2.2 不同處理對(duì)烤煙外觀質(zhì)量的影響

由表2 可知，有機(jī)肥替代部分化肥均有利于提高中部煙葉外觀質(zhì)量。其中，各處理中部煙葉成熟度、顏色及葉片結(jié)構(gòu)無(wú)差異，均表現(xiàn)煙葉成熟，顏色橘黃，葉片結(jié)構(gòu)疏松；T1、T2 和T3 處理中部煙葉油分表現(xiàn)有，得分均高于CK；T2 和T3 處理身份表現(xiàn)中等，CK和T1處理身份表現(xiàn)中等偏?。籘2處理色度表現(xiàn)中，CK、T1 和T3 處理的色度表現(xiàn)中偏弱。整體外觀質(zhì)量得分表現(xiàn)為T2 ＞T3 ＞T1 ＞CK。

表1 各處理烤煙農(nóng)藝性狀的比較

2.3 不同處理對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

烤煙煙堿含量適宜范圍為1.5%～3.5%，還原糖含量適宜范圍為18%～22%，總氮含量適宜范圍為1.5%～3.0%，氮堿比一般為1 左右，糖堿比一般為6～10[8]。

由表3 可知，與CK 相比，各處理中部煙葉總糖和還原糖含量均有顯著增加；各處理煙堿和總氮含量均有下降，氮堿比和糖堿比均有增加，其中以T1處理與CK 均有顯著差異；各處理氯離子和鉀含量與CK 無(wú)顯著差異。

與烤煙化學(xué)成分適宜范圍相比，有機(jī)肥替代部分化肥處理中部煙葉煙堿含量均在適宜范圍內(nèi)，T1氮堿比更趨于協(xié)調(diào)，T2 處理還原糖和糖堿比在適宜范圍內(nèi)，T3 處理糖堿比在適宜范圍內(nèi)。由結(jié)果可見(jiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥均有助于提升中部煙葉總糖和還原糖含量，改善煙堿含量，協(xié)調(diào)氮堿比和糖堿比。

2.4 不同處理對(duì)烤煙感官質(zhì)量的影響

由表4 可知，各處理中部煙葉香韻和香氣量較CK 均有所增加，表現(xiàn)為清甜香帶烤香，韻調(diào)豐富，香氣量較足。T1 處理僅在香韻和香氣量方面優(yōu)于CK；T2 處理煙氣濃度高于其他處理，但枯焦氣息稍顯；T3 處理感官質(zhì)量整體優(yōu)于CK，表現(xiàn)甜感明顯，香氣量較足且細(xì)膩綿延，刺激性稍顯，回味舒適。由上可見(jiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥均有助于改善煙葉感官質(zhì)量，其中以有機(jī)肥N 替代30%化肥N 處理表現(xiàn)更優(yōu)。

2.5 不同處理對(duì)煙葉致香成分的影響

將各處理中部煙葉進(jìn)行致香成分含量檢測(cè)分析，共檢測(cè)出47 種物質(zhì)，檢測(cè)結(jié)果按照官能團(tuán)、致香成分來(lái)源于不同前體物2 種分類方法來(lái)進(jìn)行歸類。

從官能團(tuán)分類結(jié)果來(lái)看（表5），隨著有機(jī)肥用量的增加，中部煙葉致香成分總量呈增加趨勢(shì)，T1、T2 和T3 處理分別高出對(duì)照6.52%、13.73%和14.47%。其中，T1 處理與CK 醛類與雜環(huán)類物質(zhì)含量相近，T2 處理醇類物質(zhì)含量低于CK，除此之外其他物質(zhì)含量均要高于CK；T3 處理醇類、醛類、酮類、烴類及雜環(huán)類物質(zhì)含量均要明顯高于CK。

從前體物分類結(jié)果來(lái)看（表6），有機(jī)肥替代部分化肥處理苯丙氨酸類、類胡蘿卜素、葉綠素等降解產(chǎn)物及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量均明顯高于CK，類西柏烷類降解產(chǎn)物含量均低于CK；其中苯丙氨酸類、類胡蘿卜素等降解產(chǎn)物含量以T3 處理最高，葉綠素降解產(chǎn)物及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量以T2 處理最高。

表2 各處理烤煙外觀質(zhì)量的比較 （分）

表3 各處理中部煙葉化學(xué)成分含量的比較

表4 各處理中部煙葉感官質(zhì)量的比較 （分）

表5 各處理煙葉致香成分按官能團(tuán)分類結(jié)果的比較 （μg/kg）

3 結(jié)論與討論

潘興兵等[9]研究表明，化肥配施有機(jī)肥有利于提高烤煙株高、節(jié)距及葉面積系數(shù)，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)；劉天波等[10]研究表明，化肥配施有機(jī)肥可提高株高及最大葉面積，對(duì)莖圍及節(jié)距無(wú)顯著影響。筆者研究表明，當(dāng)有機(jī)肥N 替代20%化肥N 時(shí)，烤煙株高及最大葉面積較單施化肥均有顯著提高，對(duì)節(jié)距及莖圍無(wú)顯著影響。可見(jiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥有助于促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)煙葉開(kāi)片。有研究表明，化肥減量配施有機(jī)肥能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，活化土壤養(yǎng)分，提高烤煙對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，進(jìn)而增加煙葉內(nèi)含物質(zhì)，促進(jìn)煙葉開(kāi)片[11]。

表6 各處理煙葉致香成分按前體物分類結(jié)果的比較 （μg/kg）

在筆者研究中，有機(jī)肥替代部分化肥均有助于改善中部煙葉外觀質(zhì)量，尤其是煙葉油分要優(yōu)于單施化肥，這與易克等[12]的研究結(jié)果類似。分析原因可能是由于配施有機(jī)肥增加了烤煙葉片腺毛密度，提高了和西柏三烯醇類物質(zhì)的含量[13-14]。而西柏三烯醇類物質(zhì)是煙草腺毛分泌物的主要成分之一，與煙葉的油潤(rùn)品質(zhì)有明顯的正相關(guān)關(guān)系[15]。

煙葉化學(xué)成分和感官質(zhì)量是評(píng)價(jià)煙葉工業(yè)可用性的重要指標(biāo)。研究結(jié)果表明，有機(jī)肥替代部分化肥后，煙葉總糖和還原糖含量均顯著增加，總氮和煙堿含量均降低到適宜范圍內(nèi)，糖堿比和氮堿比更趨協(xié)調(diào)，煙葉感官質(zhì)量有所提升，這與闞宏偉等[16]和施河麗等[17]的研究結(jié)果相似。其中，有機(jī)肥N 替代30%化肥N的處理能明顯改善煙葉香氣質(zhì)和香氣量，提升煙葉回味舒適度。但有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配比的適宜比例會(huì)因有機(jī)肥種類的不同而有所差異，這是由于有機(jī)肥的組分、碳氮比等因素不同導(dǎo)致施入土壤后的有機(jī)物質(zhì)分解和養(yǎng)分釋放程度不同，從而導(dǎo)致施肥效果表現(xiàn)出一定差異[18-19]。因此，要根據(jù)實(shí)際情況合理配比。

煙葉中致香物質(zhì)具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對(duì)煙草香味的形成及香氣質(zhì)量有不同的貢獻(xiàn)程度，與煙葉品質(zhì)密切相關(guān)[20-21]。按煙葉香氣前體物質(zhì)可將致香物質(zhì)劃分為美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物和新植二烯[22]，其中新植二烯是葉綠素降解產(chǎn)物，在煙草致香成分中含量最高，具有減少刺激性、醇含量和煙氣的作用[23]。在筆者研究中，各處理葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯含量占到總量的77%以上。有機(jī)肥替代部分化肥處理致香成分總量較CK 均有明顯增加，特別是苯丙氨酸類、類胡蘿卜素及葉綠素降解產(chǎn)物的含量有明顯提升，這與張凱等[24]研究結(jié)果一致。這可能是由于有機(jī)肥的施用促進(jìn)了土壤微生物生長(zhǎng)繁殖，提高土壤養(yǎng)分供給，平衡煙株碳氮代謝，從而增加了葉面腺毛分泌物，促進(jìn)了致香物質(zhì)的形成[25]。

綜上所述，有機(jī)肥替代部分化肥可以提升煙葉油分和總糖、還原糖含量，改善煙堿含量和化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，提高煙葉香韻、香氣量及致香物質(zhì)總量，其中有機(jī)肥N 替代30%化肥N 時(shí)煙葉質(zhì)量表現(xiàn)更優(yōu)。