施氮水平對懷化雪茄煙生長、氮肥吸收利用及煙葉品質(zhì)的影響

邢云飛 劉旭東 覃飚 羅小紅 丁松爽

關(guān)鍵詞：施氮水平；懷化雪茄煙；農(nóng)藝性狀；干物質(zhì)積累：氮肥吸收利用；煙葉品質(zhì)

氮素作為必需元素，在農(nóng)作物生長過程中不可或缺，然而土壤中的氮素不能供其完成正常的生長發(fā)育。雪茄煙作為一種高氮型煙草，對氮素營養(yǎng)的需求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于烤煙。適宜的施氮量可以滿足雪茄煙對養(yǎng)分的需求，提高肥料利用率，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的目的。時(shí)向東等研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥能夠顯著提高雪茄煙葉片葉綠素含量，并調(diào)控葉片內(nèi)源激素含量，進(jìn)而影響葉片的生長發(fā)育；而在遮蔭條件下，適當(dāng)增施氮肥有利于改善雪茄煙葉片光合功能，提高葉片的凈光合速率，但過量氮肥則不利于光合能力的改善，更不利于熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化。張銳新研究表明，在海南五指山市，180kg/hm2的施氮量更有利于雪茄煙的生長發(fā)育，煙葉化學(xué)成分較協(xié)調(diào)，中性致香物質(zhì)含量最高。鄧弋戈通過研究不同施氮量對不同雪茄煙品種生長及煙葉品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，不同雪茄煙品種對氮素的需求不同，各品種煙葉只有在適宜氮肥用量下才能形成較高的品質(zhì)。

前人在多個(gè)煙葉產(chǎn)區(qū)就雪茄煙株及煙葉品質(zhì)對氮肥的響應(yīng)作了較多研究。湖南作為我國重要的優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)省份之一，其豐富的氣候資源為煙草提供了良好生長環(huán)境。湖南煙區(qū)引種試種雪茄煙具有可行性以及生態(tài)優(yōu)勢，但關(guān)于該地區(qū)引種雪茄煙及施氮量對雪茄煙生長、氮肥吸收利用及煙葉品質(zhì)影響的研究未見報(bào)道。因此，本研究就不同氮肥量對雪茄煙農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)和氮素積累分配、氮素吸收利用及煙葉品質(zhì)的影響開展田間試驗(yàn)，以確定懷化煙區(qū)雪茄煙種植的適宜氮肥用量，為該煙區(qū)引種雪茄煙及其氮肥施用提供理論參考。

1材料與方法

本研究于2021年4-11月在湖南省懷化市麻陽苗族自治縣石羊哨鄉(xiāng)（E109°39'、N27°54'，海拔300m）進(jìn)行，上季作物為水稻。試驗(yàn)地處中亞熱帶川鄂湘黔氣候區(qū)和江南氣候區(qū)的過渡區(qū)域，四季分明，雨量充足。土壤質(zhì)地為粉黏壤土，理化性狀：pH 4.980，速效鉀、速效磷、堿解氮、交換性鈣、交換性鎂含量分別為48.870、25.317、189.007、57.637、411.887mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量32.090g/kg。

1.1供試材料

選用雪茄煙品種CX081作為試驗(yàn)材料（湖北省煙草科學(xué)研究院提供）。肥料為煙草專用基肥（N：P205：K20=7：14：8）、煙草專用追肥（N：P205：K20=10：0：32）、煙草專用氮鉀肥（N：P205：K20=13.5：0：44.5，提苗肥）、硫酸鉀（K20 50%）、鈣鎂磷肥（P20516%）。所有肥料均購自當(dāng)?shù)剞r(nóng)資公司。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)施氮處理：NO（CK，不施氮）、N1（180kg/hm2）、N2（210kg/hm2）、N3（240kg/hm2），每處理重復(fù)3次。各處理鉀、磷肥用量分別為630、315kg/hm2。40%的氮、鉀肥及全部磷肥做基肥于移栽前條施，基肥施人后立即起壟覆膜，60%的氮、鉀肥分別于移栽后15、30d分兩次溶水灌根追施。小區(qū)面積48m2，5行區(qū)栽植，每行栽煙20株，行株距120cm×40cm。煙苗于5月7日采用“井窖式”膜上移栽，煙株初花打頂。其他田間管理按優(yōu)質(zhì)雪茄煙生產(chǎn)規(guī)程進(jìn)行。

1.3測定項(xiàng)目及方法

1.3.1農(nóng)藝性狀調(diào)查

各處理于移栽后30d標(biāo)記10株生長一致的煙株進(jìn)行觀測，于打頂后7d按YC/T142-2010的方法測定株高、莖圍、節(jié)距、有效葉數(shù)、最大葉長、最大葉寬。 1.3.2煙株干物質(zhì)積累量及氮素含量

各處理于煙葉成熟期取3株長勢均勻一致的煙株，將根、莖、葉分離后于105℃下殺青30min、60℃下烘干至恒重稱重。煙株各部位氮素含量按YC/T160-2002的方法測定。

1.3.3氮肥吸收利用率根據(jù)杜彩艷等研究中的相關(guān)方法計(jì)算以下參數(shù)：

氮素積累量=根系干物質(zhì)重×根系氮素含量+莖稈干物質(zhì)重×莖稈氮素含量+葉片干物質(zhì)重×葉片氮素含量：

氮肥利用率（NUE，%）=（施氮處理植株總氮積累量一不施氮處理植株總氮積累量）／氮肥施用量x100：

氮肥農(nóng)學(xué)效率（NAE，kg/kg，指單位施氮量所增加的作物產(chǎn)量）=（Y-YO）/F，式中Y為施肥后所獲得的葉片干物質(zhì)積累量．YO為不施氮條件下葉片干物質(zhì)積累量，F(xiàn)表示氮肥的投入量；

氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN，kg/kg）=葉片干物質(zhì)積累量／氮肥施用量。

1.3.4化學(xué)成分晾制后的中部葉初次發(fā)酵后進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分（包括：總氮、蛋白質(zhì)、煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯）測定。按YC/T 160-2002、YC/T161-2002的方法分別測定煙葉煙堿和總氮含量，YC/T249-2008的方法測定蛋白質(zhì)含量，YC/T159-2019的方法測定總糖和還原糖含量．YC/T162-2011的方法測定氯含量．YC/T217-2007的方法測定鉀含量。

1.3.5中性致香物質(zhì)晾制后的中部葉初次發(fā)酵后進(jìn)行中性致香物質(zhì)（美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物等）測定。煙葉初次發(fā)酵完成后，45℃烘干后過60目篩，采用水蒸氣蒸餾一二氯甲烷溶劑萃取法提取香氣物質(zhì)。蒸發(fā)萃取后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀提取1mL左右樣品，使用氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國，HP5890 -5972）進(jìn)行中性致香物質(zhì)測定。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，采用Duncan's法進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同施氮水平對雪茄煙成熟期農(nóng)藝性狀的影響

如表1所示，施氮處理的煙株株高、有效葉數(shù)、莖圍、節(jié)距及最大葉長葉寬均較NO顯著增加。隨著施氮水平提高，煙株的株高、莖圍、最大葉長均逐漸增加，節(jié)距先增加后降低。N3處理的有效葉數(shù)最多，N1處理的最大葉寬值最大。綜合來看，N3處理的煙株農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最優(yōu)，但與N2、N1處理差異不顯著。

2.2不同施氮水平對煙株干物質(zhì)積累量的影響

由表2看出，隨著施氮量增加，煙株的干物質(zhì)積累總量先增加后降低，處理間差異顯著，N1、N2、N3處理較NO顯著提高52.15%～72.63%。同一施氮量水平下，干物質(zhì)在煙株各器官的分配均表現(xiàn)為葉>莖>根。就煙株不同器官而言，根、莖干物質(zhì)積累量隨施氮水平的提高而增加，N2、N3處理根的干物質(zhì)積累量顯著高于N1;莖干物質(zhì)積累量處理間差異顯著：葉片干物質(zhì)積累量隨施氮水平的提高先增加后下降，處理間差異顯著，N2處理顯著高于其他處理。

2.3不同施氮水平對煙株氮肥吸收利用的影響

由表3可知，施氮處理的整株氮素積累量較NO顯著提高169.14%～242.95%，處理間差異顯著，整體表現(xiàn)為N2>N3 >N1>NO。各處理?xiàng)l件下煙株不同器官氮素積累量均表現(xiàn)為葉>莖>根，煙葉的氮素積累量占煙株的53.98%～69.00%．莖占20.15%～30.32%，根占10.05%～15.70%.

由表4可知，煙株氮肥利用率隨施氮水平提高先升高后降低，處理間差異顯著，N2處理顯著高于N1和N3。氮肥農(nóng)學(xué)效率也呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，N3處理顯著低于N1和N2，N1和N2差異不顯著。氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮水平提高顯著降低。

2.4不同施氮水平對雪茄煙葉化學(xué)成分含量的影響

由表5看出，隨施氮量增加，煙葉總氮、煙堿含量顯著升高，總氮含量3.00%～3.56%，煙堿含量3.97%～4.87%。總糖、還原糖含量顯著降低，總糖含量0.91%～3.07%．還原糖含量0.73%～2.73%。蛋白質(zhì)和鉀含量先升高后降低，N2處理均顯著高于N1和N3。N1處理的氮堿比最大，處理間無顯著差異。N2處理的鉀氯比最大，各處理間差異顯著。

2.5不同施氮水平對雪茄煙葉中性致香物質(zhì)含量的影響

由表6看出，煙葉中共檢測出六類中性致香物質(zhì)，各處理的新植二烯含量均最高，其次為類胡蘿卜素降解產(chǎn)物。不同處理雪茄煙葉中性致香物質(zhì)總量表現(xiàn)為N2>N3>N1。其中，新植二烯作為重要的中性致香物質(zhì)，其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他類致香物質(zhì)總和，且在N2處理時(shí)含量最高。隨施氮水平提高，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和類西柏烷類降解產(chǎn)物含量逐漸減少，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物逐漸增加，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物先減少后增加，新植二烯、其他及中性致香物質(zhì)總量均呈先增加后降低的趨勢。

3討論與結(jié)論

煙草農(nóng)藝性狀是煙株生理協(xié)調(diào)性最直接的外在表現(xiàn)，也是煙草生長發(fā)育過程中生理代謝和生化反應(yīng)強(qiáng)弱的表現(xiàn)。本研究表明，氮肥用量增加對雪茄煙農(nóng)藝性狀均有不同程度的影響，但處理間差異不顯著，這可能是由于前作水稻收獲后殘留氮素較多的緣故。隨施氮量增加，煙株株高、有效葉數(shù)、莖圍、最大葉長均逐漸增加，整體來看N3（240kg/hm2）處理農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最優(yōu)，這與前人研究結(jié)果基本一致。

煙草營養(yǎng)元素吸收及煙株干物質(zhì)積累過程表現(xiàn)都近似“S”形曲線，即先增加后降低，且兩者關(guān)系密切。氮素作為影響煙株生長發(fā)育及煙葉品質(zhì)的重要營養(yǎng)元素之一，對煙株干物質(zhì)積累起著關(guān)鍵作用。本研究結(jié)果顯示，隨著施氮量的增加，煙株干物質(zhì)總量先增加后降低，各施氮水平下煙株不同器官干物質(zhì)分配均表現(xiàn)為葉>莖>根，這與劉衛(wèi)群等的研究結(jié)果一致。根和莖的干物質(zhì)量均隨施氮量的增加而增加，N3處理時(shí)達(dá)最大值；葉干物質(zhì)積累量則隨施氮量增加呈先增加后降低的變化，N2處理達(dá)最大值。這可能是由于過量施氮抑制煙株對其他營養(yǎng)元素的吸收，導(dǎo)致葉片干物質(zhì)積累量有所下降。就煙株整株和煙葉而言，施氮量為210kg/m2時(shí)的干物質(zhì)積累量最高。

氮肥利用率是衡量施氮水平是否合理的重要指標(biāo)。杜彩艷等研究表明，煙株的氮素積累量隨著氮用量的增加而提高，氮肥利用率先升高后降低，氮肥偏生產(chǎn)力顯著下降。本試驗(yàn)條件下，隨施氮水平提高，煙株氮素積累量先增加后降低，N2處理時(shí)達(dá)到最大。這種差距主要源于葉片氮素積累的差異，根和莖對煙株氮肥利用率差異的貢獻(xiàn)較小。不同施氮水平下氮素在各器官的分配呈現(xiàn)相同規(guī)律，即葉>莖>根，這與前人在烤煙上的研究結(jié)果一致。氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率均隨施氮量增加而先升高后降低，均在N2處理時(shí)達(dá)到最大。隨施氮水平提高，氮肥偏生產(chǎn)力顯著下降，表明過量的氮肥施用會(huì)顯著降低雪茄煙的氮肥利用效率。綜合本試驗(yàn)條件下煙株氮肥吸收利用結(jié)果得出，懷化煙區(qū)適宜的施氮水平為210kg/hm2。

煙葉各化學(xué)成分含量并不是越高越好，抽吸過程中的感官感受是煙中各類化學(xué)成分綜合影響的結(jié)果。前人研究表明，增施氮肥會(huì)增加煙葉含氮化合物含量，降低碳水化合物含量，本研究也有類似結(jié)果。參考張思唯等研究中優(yōu)質(zhì)煙葉的數(shù)據(jù)得出，本研究各處理煙葉總氮、總糖、鉀含量均接近優(yōu)質(zhì)雪茄煙葉化學(xué)成分范圍：氮堿比越接近于1，煙葉質(zhì)量越好。本研究中，N1處理煙葉的氮堿比最高，但各處理間差異不顯著。鉀氯比越高，煙葉燃燒性越好。本研究結(jié)果顯示，N2處理的鉀氯比最高，且各處理間差異顯著。綜合來看，N2處理下雪茄煙葉各化學(xué)成分含量較協(xié)調(diào)，表明210kg/hm2氮用量更有利于煙葉內(nèi)在品質(zhì)形成。

中性致香物質(zhì)種類繁多，其含量雖然很少，但對雪茄煙燃吸過程中特殊香味的形成有重要作用。其中，新植二烯作為煙葉中重要的致香物質(zhì)，不僅有風(fēng)味清香的特點(diǎn)，還可降低煙葉的刺激性，使煙氣醇和。類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物中巨豆三烯酮可使雪茄煙葉抽吸過程中產(chǎn)生花香、木香等特點(diǎn)。本試驗(yàn)條件下，中性致香物質(zhì)總量隨著氮肥用量的增加先升高后降低，其中以N2處理表現(xiàn)最優(yōu)，這與王慧方的研究結(jié)果較為一致。表明210kg/hm2氮用量更有利于懷化雪茄煙葉香氣物質(zhì)的形成與積累。關(guān)于氮肥對煙葉香氣物質(zhì)的具體影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。