餅肥與化肥配施對烤煙葉片組織結(jié)構(gòu)及有機酸含量的影響

許 娜，許家來，朱先志，劉光亮，梁曉芳，孫延國，楊舉田，劉 莉，徐 蕊，石 屹*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室，青島 266101；2.山東煙草研究院有限公司，濟南250101；3.山東臨沂煙草有限公司，山東 臨沂 276400）

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餅肥與化肥配施對烤煙葉片組織結(jié)構(gòu)及有機酸含量的影響

許 娜1，許家來2，朱先志3，劉光亮1，梁曉芳1，孫延國1，楊舉田3，劉 莉3，徐 蕊3，石 屹1*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室，青島 266101；2.山東煙草研究院有限公司，濟南250101；3.山東臨沂煙草有限公司，山東 臨沂 276400）

摘 要：為探討改善山東烤煙香氣特征及質(zhì)量安全的技術(shù)手段，以NC102為材料，通過田間試驗研究了4種餅肥與化肥配施比例對烤煙中部葉片組織結(jié)構(gòu)及有機酸含量的影響。結(jié)果表明，單施化肥處理的煙葉葉面積明顯小于化肥與餅肥配施的處理，葉片厚度隨餅肥配施比例的增高而增大，烤后煙中蘋果酸、檸檬酸、草酸含量與餅肥用量呈顯著負相關(guān)。綜合葉片組織結(jié)構(gòu)及有機酸含量結(jié)果，25%餅肥+75%化肥處理葉片組織結(jié)構(gòu)具有低焦油煙葉特征，與煙氣香氣相關(guān)的各有機酸比例最為適宜，具有更好的香氣特征。在本試驗條件下，25%餅肥+75%化肥處理更有利于彰顯山東烤煙香氣特征和提高質(zhì)量安全性。

關(guān)鍵詞：餅肥；化肥；烤煙；葉片組織結(jié)構(gòu)；有機酸

烤煙是一種嗜好性經(jīng)濟作物，植株較大、葉片分布較疏而均勻，葉片厚薄適中，中部葉質(zhì)量最佳［1］，優(yōu)質(zhì)烤煙應(yīng)具有良好的燃燒性、明顯的香氣，滿足吸煙者的需求。烤煙的葉片結(jié)構(gòu)與煙葉理化特性密切相關(guān)，葉片結(jié)構(gòu)較薄且疏松的葉片焦油含量較低，油分較好，香氣質(zhì)好，香氣量足［2-3］。有機酸是一類含有羧基的化合物，有研究表明卷煙中有機酸含量與焦油含量呈正比關(guān)系［4］。有機酸直接影響煙氣的酸堿性質(zhì)，醇化煙氣，并產(chǎn)生芳香氣味的燃燒產(chǎn)物，在卷煙生產(chǎn)中加料時常加入有機酸，以改善卷煙香氣和吃味［5］。葉片是由細胞組成，細胞發(fā)育狀況和細胞排列間隙大小與煙葉的填充性、彈性、燃燒性密切相關(guān)。葉片結(jié)構(gòu)疏松的葉片，厚薄均勻，油分較好，香氣質(zhì)好，香氣量足，刺激性、雜氣小，吃味純凈，余味舒適［3，6］。有機酸包括揮發(fā)性酸、非揮發(fā)性酸和半揮發(fā)性酸，廣泛存在于煙草中，占煙葉干物質(zhì)總含量的12%～16%，占煙葉鮮重的2.1%～2.4%［7-8］，對烤煙香氣、煙氣酸堿平衡具有明顯的影響（表 1）。煙葉中主要揮發(fā)性酸有甲酸和乙酸［9］；非揮發(fā)性有機酸有蘋果酸、檸檬酸、草酸和丙二酸［10-11］；半揮發(fā)性酸主要指煙葉中C10以上的高級脂肪酸［12］。

葉片結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成是烤煙生長過程中生態(tài)條件、營養(yǎng)狀況及農(nóng)藝措施的綜合反映，影響葉片加工特性與吸食品質(zhì)。施用餅肥是提高煙葉質(zhì)量與香氣的重要措施之一，施用餅肥不僅可為煙葉提供全面的營養(yǎng)，改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，協(xié)調(diào)煙葉內(nèi)在的化學(xué)成分，而且可以改善煙葉的顏色、油份、光澤、彈性和香氣［3，17］。沈笑天等［18］利用擬南芥基因芯片檢測了施用芝麻餅肥后的煙草葉片基因圖譜，表明施用芝麻餅肥可以促進類黃酮合成有關(guān)基因DFR上調(diào)，從而導(dǎo)致類黃酮合成減少，增加煙草葉片中脂類積累，影響煙葉油分及品質(zhì)。實際生產(chǎn)中配施有機肥可以提高煙葉生長后期飽和脂肪酸含量、降低不飽和脂肪酸含量［16］，餅肥和化肥適當配施對提高煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量十分有利［19-20］。目前，有許多關(guān)于栽培措施對烤煙葉片組織結(jié)構(gòu)影響的研究，如移栽期、光照、肥料等［21-23］，肥料對烤煙葉片組織結(jié)構(gòu)影響的研究主要集中在不同氮素水平、不同氮素形態(tài)、不同類型肥料［24］等方面，而餅肥和化肥配施對烤煙葉片組織結(jié)構(gòu)的影響鮮有報道。因此，研究餅肥與化肥的配施比例對烤煙葉片組織結(jié)構(gòu)、有機酸含量的影響，可為提高煙葉香氣、降低煙葉焦油釋放量提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗于 2014年在山東省臨沂煙草有限公司沂水煙草試驗站進行。試驗品種NC102。供試土壤pH 7.2，全氮1.99 g/kg，堿解氮49.4 mg/kg，全磷0.47 g/kg，有效磷33.6 mg/kg，全鉀34.3 g/kg，速效鉀221 mg/kg，有機質(zhì)7.46 g/kg，氯離子5.41 mg/kg，陽離子交換量25.9 cmol（+）/kg，交換性鈣19.6 cmol/kg，交換性鎂1.78 cmol/kg。試驗所用有機肥為太陽島發(fā)酵餅肥，氮、磷、鉀含量分別為3.02%、0.74%、1.98%；試驗所用無機肥為太陽島復(fù)合肥，氮、磷、鉀含量分別為10%、10%、20%，并配以過磷酸鈣和硫酸鉀。

1.2 試驗方法

表1　有機酸對煙氣的影響Table 1 Effect of organic acid on tobacco smoke

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)4個處理，3次重復(fù)，氮用量為5.5 kg/667m2，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1∶2.5，處理B1：100%化肥；處理B2：25%餅肥+75%化肥；處理B3：50%餅肥+50%化肥；處理B4：75%餅肥+25%化肥。

1.2.2 調(diào)查測定方法 農(nóng)藝性狀調(diào)查：參照中華人民共和國行業(yè)標準YC/T 142—2010［25］，于中部葉標記后（中部葉長度為5 cm時標記為第1天）每 10天調(diào)查 1次中部最大葉長、寬至中部葉定長。

中部葉結(jié)構(gòu)分析：在中部葉成熟期，按小區(qū)在田間選取長勢一致的煙株，選取中部葉片由葉尖向葉基第6～8條支脈間、主脈兩側(cè)相同位置上的葉肉組織。用打孔器打孔取樣后，立即用含有70%乙醇的FAA固定液固定。利用石蠟切片的方法制片，切片用番紅-固綠對染，LEICA數(shù)字式生物顯微鏡觀察，通過FW400圖像分析軟件測定葉片厚度、海綿組織厚度、柵欄組織厚度、單位面積內(nèi)柵欄組織細胞個數(shù)、葉片內(nèi)孔隙面積并采集圖像信息。

脂肪酸含量測定：在中部葉成熟期，按小區(qū)在田間選取代表性煙株，采集中部葉 105 ℃殺青，65 ℃烘干。其余中部煙葉按小區(qū)以當?shù)乜緹煼绞胶婵?。殺青及烤后煙葉樣品均參照金永明等［26］的方法進行有機酸含量的測定分析。

采用SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析［27］。

2　結(jié)果

2.1 餅肥與化肥配施對烤煙中部葉生長發(fā)育的影響

由圖1可以看出，中部葉標記后10 d B2處理葉長最短，并與其他處理之間差異顯著，4個處理中部葉寬度差異不顯著；中部葉標記后20 d B3處理中部葉最短，B2處理中部葉最窄；中部葉標記后30 d B1處理中部葉長、寬均最小，而B2處理中部葉長、寬都大幅增加。綜合中部葉長、寬數(shù)據(jù)來看，中部葉標記后10～20 d，B4處理中部葉生長最快。中部葉標記后20～30 d，B2處理生長最快，而B1處理中部葉生長速度逐漸下降。在中部葉定長時，B1處理中部葉最小，而B2處理中部葉最大，因此，B2處理餅肥和化肥的配比更有利于中部葉的生長。

圖1　中部葉農(nóng)藝性狀Fig. 1 Investigation on agronomic characters of middle leaves

2.2 餅肥與化肥配施對烤煙中部葉組織結(jié)構(gòu)的影響

從圖2、圖3看出，B2處理葉片厚度最小，B4處理葉片厚度最大。B2處理柵欄組織厚度最大，且此處理柵欄組織厚度/葉片厚度顯著大于其他處理。B2處理柵欄組織密度顯著高于B1處理，B3處理孔隙率最小。綜合來看，B2處理柵欄組織和海綿組織在葉片中的比例最為適宜且葉片疏松度和孔隙率適中。

2.3 餅肥與化肥配施對烤煙有機酸含量的影響

從表2中可以看出，餅肥和化肥配施對烤前煙葉非揮發(fā)性有機酸及脂肪酸含量具有明顯的影響。B3處理與煙氣香氣正相關(guān)的非揮發(fā)性有機酸（蘋果酸）含量較高而與煙氣香氣負相關(guān)的非揮發(fā)性有機酸（檸檬酸、草酸、丙酸）含量較低；B1處理與煙氣香氣正相關(guān)的非揮發(fā)性有機酸含量較低而與煙氣香氣負相關(guān)的非揮發(fā)性有機酸含量較高。脂肪酸含量B2處理最高，但隨餅肥比例增加脂肪酸含量有下降趨勢。從烤后煙情況來看，隨餅肥配施比例的增高，非揮發(fā)性有機酸含量呈降低趨勢，而脂肪酸含量呈增高趨勢。綜合烤前煙葉及烤后煙葉有機酸含量分析，B2處理中與煙氣香氣相關(guān)的各有機酸比例最為適宜。

圖2　餅肥和化肥配施對中部葉組織結(jié)構(gòu)的影響Fig. 2 Effect of different ratios of cake fertilizer and chemical fertilizer on tissue structure of middle leaves

圖3　不同餅肥和化肥配比處理下中部葉切片圖Fig. 3 Cross-sections of middle leaves under different ratios of cake fertilizer and chemical fertilizer treatments

2.4 餅肥施用量與有機酸含量相關(guān)性分析

從表3中可以看出，烤前煙葉丙二酸、肉豆蔻酸含量與餅肥用量高度負相關(guān)，蘋果酸與餅肥用量中度正相關(guān)，其他有機酸與餅肥用量弱相關(guān)，烤前煙葉有機酸含量與餅肥用量相關(guān)性均不顯著。烤后煙葉非揮發(fā)性有機酸與餅肥用量負相關(guān)，其中蘋果酸、檸檬酸和丙二酸與餅肥用量顯著負相關(guān)，而脂肪酸除肉豆蔻酸外，均與餅肥用量呈正相關(guān)關(guān)系。

3　討論

餅肥含有比較完全的植物營養(yǎng)成分，屬緩效肥料。餅肥配合以適量的速效化肥，能更合理地滿足煙株生長發(fā)育對營養(yǎng)的需要，有利于葉片擴大及葉重增加，改善葉片的光合性能，從而增強煙株的物質(zhì)代謝［28］。對葉片組織結(jié)構(gòu)而言，柵欄組織的厚薄與煙葉的品質(zhì)有一定關(guān)系，一般認為品質(zhì)較好的煙葉均有較厚的柵欄組織［21］。陳碧珍等［29］研究后得出，柵欄組織厚度/葉片厚度反映葉肉結(jié)構(gòu)與光能利用的水平，兩者比值越高，其光能利用率越高。鄧小華等［30］對烤后煙葉研究結(jié)果表明葉片厚度與焦油釋放量呈極顯著正相關(guān)。本試驗結(jié)果表明，25%餅肥+75%化肥處理中部葉片前期生長速度較慢，而后期餅肥肥力得以釋放，生長迅速且葉片發(fā)育程度均好于其他處理。從葉片組織結(jié)構(gòu)來看，25%餅肥+75%化肥處理葉片厚度顯著小于50%餅肥+50%化肥、75%餅肥+25%化肥處理，柵欄組織厚度/葉片厚度水平顯著高于其他處理，有利于煙葉焦油釋放量的降低，從而提高煙葉安全性。

表2　餅肥化肥配施對中部葉有機酸含量的影響Table 2 Effect of different ratios of cake fertilizer and chemical fertilizer on organic acid contents in middle leaves

表3　餅肥施用量與有機酸含量相關(guān)性Table 3 Correlation of cake fertilizer amount with organic acid contents

調(diào)制過程會改變煙葉中有機酸含量［31］。有研究表明，煙葉烘烤后草酸和檸檬酸含量下降，蘋果酸含量增加［32］。本研究中烤后煙葉與烤前煙葉相比，對香氣品質(zhì)有負面影響的亞油酸、油酸和亞麻酸含量大幅度降低，但是對煙葉香氣有正面影響的蘋果酸大幅度增高?？竞鬅熑~各有機酸與餅肥用量的相關(guān)性也發(fā)生了很大變化，證明餅肥施用量對以上有機酸的前體物質(zhì)的積累有影響，并且可能影響某些與有機酸代謝相關(guān)的酶活性，在調(diào)制過程中，這些酶影響了煙葉中有機酸的代謝。由此可見，調(diào)制過程對協(xié)調(diào)煙葉有機酸含量是十分重要的。

烤煙中的非揮發(fā)性有機酸含量以蘋果酸最高，其次為草酸；濃香型煙葉非揮發(fā)性有機酸總量極顯著或顯著高于濃透清香型煙葉，主要是占總揮發(fā)性有機酸比例較高的蘋果酸、草酸、檸檬酸含量引起，其中檸檬酸極顯著高于濃透清和清香型煙葉，蘋果酸和草酸極顯著高于濃透清煙葉，而與清香型煙葉差異不顯著；丙二酸三者沒有顯著差異。濃香型煙葉總脂肪酸極顯著低于中間香型、濃透清和清香型煙葉，其中棕櫚酸、油酸、總飽和脂肪酸、總不飽和脂肪酸達到顯著水平，硬脂酸達到極顯著水平；亞油酸+亞麻酸極顯著低于濃透清而極顯著高于清香型煙葉［33-34］。本研究中，25%餅肥+75%化肥處理烤后煙葉非揮發(fā)性有機酸含量較高而脂肪酸含量較低，更有利于彰顯烤煙的香氣特征。

4　結(jié)論

本研究表明，25%餅肥+75%化肥處理的烤煙，中部葉葉片發(fā)育最好，葉片組織結(jié)構(gòu)更有利于提高煙葉質(zhì)量安全；與香氣相關(guān)的有機酸含量及比例最為適中，更有利于具有香氣濃郁煙葉的生產(chǎn)。因此，在實際生產(chǎn)中，選擇合適的餅肥與化肥的配施比例，是十分重要的。

致謝：本論文研究中青島農(nóng)業(yè)大學(xué)辛華教授對葉片組織結(jié)構(gòu)測定給予悉心指導(dǎo)，貴州省煙草研究院對有機酸測定給予大力支持，在此一并表示衷心感謝！

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Effect of Different Ratios of Cake Fertilizer and Chemical Fertilizer on Tissue Structure and Organic Acid Contents in the Leaves of Flue-cured Tobacco

XU Na1，XU Jialai2，ZHU Xianzhi3，LIU Guangliang1，LIANG Xiaofang1，SUN Yanguo1，YANG Jutian3，LIU Li3，XU Lei3，SHI Yi1*
（1. Tobacco Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing，Ministry of Agriculture，Qingdao 266101，China；2. Shandong Academy of Tobacco Research，Jinan 250101，China；3. Linyi Tobacco Company of Shandong Province，Yishui Branch Company，Yishui，Shandong 276400，China）

Abstract:In order to improve the safety，quality and aroma of Shandong flue-cured tobacco，the effect of four different ratios of cake fertilizer and chemical fertilizer treatments on tissue structure and organic acid contents in the middle leaves of flue-cured tobacco NC102 was investigated by field experiments. The results showed that the middle leaves of the treatment with chemical fertilizer only were significantly smaller than the other treatments that included cake fertilizer，that leaf thickness was increased with increased ratio of cake fertilizer，and that the contents of malic acid，citric acid and oxalic acid in leaves were negatively correlated with the amount of cake fertilizer applied. The tissue structure and organic acid contents in leaves of the treatment with 25% cake fertilizer and 75% chemical fertilizer were better than the other treatments，which indicated that leaves from this treatment had the characteristics of low tar and high flavored tobacco. Under the condition of this study，the 25% cake fertilizer in combination with 75% chemical fertilizer treatment is more conducive to improve the safety，quality and aroma of Shandong flue-cured tobacco.

Keywords:cake fertilizer；chemical fertilizer；flue-cured tobacco；tissue structure of leaves；organic acids

中圖分類號：S572.062

文章編號：1007-5119（2016）01-0020-06

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.01.004

基金項目：山東省煙草專賣局重大科技專項“山東濃香低害煙葉研究與開發(fā)”（201101）

作者簡介：許 娜，女，博士，主要從事煙草栽培生理研究。E-mail：xuna888happy@163.com。*通信作者，E-mail：shiyi@caas.cn

收稿日期：2015-08-06 修回日期：2015-09-21