硼鉬配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)及烤后煙化學(xué)品質(zhì)的影響

李釗，鄢敏，張?jiān)氯A，劉海兵，肖文洋，劉勇，陳佛源，景延秋

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州 450002；2. 四川省煙草公司宜賓市公司，四川宜賓 644000；3. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南鄭州 450003；4. 中國(guó)煙草總公司四川省公司，四川成都 610017)

煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，植煙土壤養(yǎng)分是否充足關(guān)系著烤煙產(chǎn)質(zhì)量[1]。 但是，連年耕作及對(duì)微量元素關(guān)注不夠等原因?qū)е挛覈?guó)土壤微量元素存在不同程度缺乏[2]。 硼(B)主要以H3BO3形式被植物吸收[3]，對(duì)植物多種生理功能有調(diào)控作用。 有研究表明，硼能通過(guò)調(diào)控細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素合成來(lái)影響煙草植株生長(zhǎng)發(fā)育[4]。 硼能促進(jìn)煙株體內(nèi)碳水化合物運(yùn)輸和代謝。 韋建玉等[5]研究表明，一定范圍內(nèi)，隨著供硼濃度增加煙株干物質(zhì)積累量增加。 鉬(Mo)也是植物必需微量元素之一，主要以鉬酸鹽形式進(jìn)入植物體內(nèi)[6]。 鉬能參與植物氮代謝和同化，并參與植物體內(nèi)固氮活動(dòng)，從而增加煙株干物質(zhì)積累量，鉬營(yíng)養(yǎng)的豐缺影響并調(diào)控?zé)熤旮晌镔|(zhì)積累[7]。 硼和鉬之間存在極顯著正交互作用[8]。崔輝梅等[9]研究表明，硼鉬配施可促進(jìn)胡蘿卜葉片葉綠素含量，增加葉面積，提高產(chǎn)量，且配施效果優(yōu)于單施。 劉鵬等[10]研究表明，硼鉬配施對(duì)大豆光合效率的提高程度優(yōu)于單施。

硼和鉬均為植物吸收后無(wú)法再重復(fù)利用的必需微量元素，過(guò)少或過(guò)多都會(huì)對(duì)煙株產(chǎn)生危害[11，12]，適宜的硼、鉬濃度是優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)所必需的。 已有研究多集中在硼肥鉬肥單施或多種微量元素同時(shí)施用對(duì)烤煙品質(zhì)的影響，鮮有硼鉬兩種微肥配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及煙葉化學(xué)品質(zhì)影響的系統(tǒng)性研究。 本試驗(yàn)旨在通過(guò)研究不同水平硼鉬微肥配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累、內(nèi)在化學(xué)成分和香味成分含量的影響，為植煙土壤合理補(bǔ)充硼鉬微肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022 年在四川省宜賓市筠連縣高坪苗族鄉(xiāng)進(jìn)行。 土壤養(yǎng)分基本理化性狀見(jiàn)表1。

表1 土壤理化指標(biāo)

1.2 供試材料

選擇當(dāng)?shù)刂髟钥緹熎贩N云煙99 為試驗(yàn)材料。煙草專用肥由四川省煙草公司宜賓市公司筠連縣公司提供，硼、鉬微肥由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3 個(gè)硼濃度和3 個(gè)鉬濃度，以不施硼鉬微肥為對(duì)照(CK)，共10 個(gè)處理(表2)，重復(fù)3 次，共30 個(gè)小區(qū)。 每小區(qū)5 行，每行20 株煙，行株距1.10 m × 0.50 m。

表2 硼鉬微肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)(mg/株)

基肥按當(dāng)?shù)乜緹煼N植標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，煙草專用肥250 kg/hm2，農(nóng)家肥3000 kg/hm2。 硼鉬微肥按處理用量分別溶于清水稀釋1000 倍，煙株移栽成活后澆施于煙株根部。 其他生產(chǎn)管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.4 樣品采集

1.4.1 大田期樣品 煙苗移栽時(shí)記為0 d，各處理分別于團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期取3 株具有代表性的完整煙株，整株洗凈待測(cè)。

1.4.2 烤后煙樣品 參照烤煙標(biāo)準(zhǔn)GB 2635—1992，由四川省煙草公司宜賓市筠連縣分公司技術(shù)人員對(duì)烤后煙葉進(jìn)行分級(jí)，每個(gè)處理取B2F、C3F 以及X2F 等級(jí)煙葉各2 kg，封裝待測(cè)。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.5.1 煙株生長(zhǎng)指標(biāo) 各小區(qū)選擇有代表性煙株10 株掛牌標(biāo)記，分別于團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期對(duì)煙株株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬等農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查。

1.5.2 煙株干物質(zhì)積累量 將采集的煙株放入烘箱中105℃殺青30 min 后60℃烘干至恒重，分別稱量根、莖、葉干重。

1.5.3 煙葉化學(xué)成分 采用SEAL-AA3 連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量，包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯[13]。

1.5.4 煙葉香味成分 采用同時(shí)蒸餾萃取法提取香味物質(zhì)，采用HP 5890-5972 氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行定性定量分析[14]。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2020 和SPSS 24.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水平硼鉬配施對(duì)煙株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表3 可知，團(tuán)棵期，T5 處理株高顯著高于其他處理；T4 處理莖圍最大，但各處理間差異不顯著；最大葉長(zhǎng)在T4 處理達(dá)最大值，T5 處理次之，二者分別較CK 顯著增加15.81%、13.87%；最大葉寬在T5 處理達(dá)最大值，較CK 顯著增加35.45%。旺長(zhǎng)期，株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬均在T5 處理達(dá)到最大值，較CK 分別顯著提高24.75%、20.79%、19.78%和46.16%。成熟期，T5處理的株高和最大葉寬最大且顯著高于CK，T4處理的莖圍和最大葉長(zhǎng)最大且顯著高于CK。 除團(tuán)棵期鉬對(duì)煙株莖圍影響不顯著外，各時(shí)期煙株生長(zhǎng)指標(biāo)受硼、鉬及硼鉬交互的影響均達(dá)極顯著水平，各時(shí)期煙株生長(zhǎng)指標(biāo)隨硼鉬微肥施用量增加整體呈先升高后降低的趨勢(shì)，分別于T4 或T5處理時(shí)達(dá)到峰值。

表3 不同水平硼鉬配施對(duì)煙株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響(cm)

2.2 不同水平硼鉬配施對(duì)煙株干物質(zhì)積累的影響

由表4 可知，硼鉬配施可提高煙株各時(shí)期干物質(zhì)積累量，且整體上呈先升高后降低趨勢(shì)。 團(tuán)棵期，各處理間根部干物質(zhì)積累量無(wú)顯著差異，T5 處理最高，較CK 提高115.38%；莖、葉干物質(zhì)積累量均在T5 處理最大，分別較CK 顯著提高132.51%、72.68%。 旺長(zhǎng)期和成熟期，根、莖、葉干物質(zhì)積累量均在T5 處理達(dá)最大值，較CK 分別顯著提高56.76%、56.24%、49.12% 和77.97%、29.31%、60.63%。 硼鉬微肥對(duì)團(tuán)棵期煙株干物質(zhì)積累量提升效果最大，成熟期次之，旺長(zhǎng)期最低。除團(tuán)棵期鉬和硼鉬交互對(duì)煙株根部干物質(zhì)積累量影響不顯著外，其他時(shí)期煙株干物質(zhì)積累量受硼、鉬及硼鉬交互的影響均達(dá)極顯著水平。

表4 不同水平硼鉬配施對(duì)煙株干物質(zhì)積累的影響(g/株)

2.3 不同水平硼鉬配施對(duì)烤后煙常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

由表5 可知，硼鉬配施對(duì)烤后煙常規(guī)化學(xué)成分含量均有一定影響。 T5 處理上部葉總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀含量均最高，分別較CK 顯著提高25.26%、16.09%、7.53%、17.20%、15.47%；各處理間上部葉氯含量無(wú)顯著差異。 糖堿比、氮堿比和鉀氯比是反映煙葉常規(guī)化學(xué)成分協(xié)調(diào)性的重要指標(biāo)，糖堿比通常為8 ～12，氮堿比以1 或略小于1 為宜，鉀氯比以大于4 為宜。 上部葉糖堿比、氮堿比和鉀氯比均在T5 處理下達(dá)到最大值，除氮堿比外與CK 差異顯著，且更趨近于最佳值。 T9 處理上部葉各化學(xué)成分含量與CK 相比有下降趨勢(shì)，可能是硼鉬微肥施用量過(guò)高對(duì)煙株生理過(guò)程產(chǎn)生抑制作用，降低化學(xué)成分合成或降解速率。硼、鉬和硼鉬交互對(duì)上部葉總糖、還原糖、總氮含量及糖堿比、鉀氯比均有極顯著影響。

表5 不同水平硼鉬配施對(duì)烤后煙常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

T5 處理中部葉總糖、還原糖、總氮、鉀含量最高，分別較CK 顯著提高2.19%、2.90%、7.55%、26.28%；T5 處理中部葉煙堿和氯含量分別較CK提高2.49%和10.53%。 各處理間中部葉糖堿比和氮堿比均無(wú)顯著差異，T5 處理的鉀氯比最大，較CK 顯著增加14.25%。 中部葉總糖、還原糖、總氮和鉀含量受硼、鉬影響達(dá)極顯著水平，還原糖含量受硼鉬交互影響達(dá)顯著水平。 鉬水平顯著影響中部葉鉀氯比，硼鉬交互對(duì)鉀氯比的影響達(dá)極顯著水平，鉬水平對(duì)鉀氯比影響不顯著。說(shuō)明硼鉬交互施用較單施硼或鉬對(duì)烤后煙中部葉常規(guī)化學(xué)成分協(xié)調(diào)性的提升效果更好。

T5 處理下部葉總糖、總氮、鉀含量最高，分別較CK 顯著提高1.42%、20.61%、24.83%。 T5 處理下部葉還原糖和煙堿含量最高，T9 處理含量最低。 T9 處理下部葉糖堿比最大，T5 處理最小。各處理間下部葉氮堿比差異不顯著。 T5 處理鉀氯比最大且顯著高于其他處理。 硼、鉬及硼鉬交互對(duì)下部葉氯含量和氮堿比無(wú)顯著影響，對(duì)糖堿比有極顯著影響。 單施硼、鉬肥對(duì)下部葉總糖含量無(wú)顯著影響，硼鉬交互對(duì)其有顯著影響。 硼肥顯著影響下部葉鉀含量，鉬肥和硼鉬交互對(duì)其有極顯著影響。 單施硼肥顯著影響下部葉鉀氯比，單施鉬肥對(duì)其無(wú)顯著影響，硼鉬交互對(duì)其有極顯著影響。

2.4 不同水平硼鉬配施對(duì)烤后煙香味物質(zhì)含量的影響

由表6 看出，不同水平硼鉬微肥對(duì)烤煙香味物質(zhì)含量有顯著影響。 上部葉棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量及香味物質(zhì)總量均在T5 處理最高，分別較CK 顯著提高49.75%、464.00%、93.90%、51.70%。 T6處理中部葉棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量最高，T5 處理次之，分別較CK 顯著提高56.20%和54.64%；苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量及香味物質(zhì)總量均在T5 處理達(dá)到最大值，較CK 分別顯著提高390.55%、109.46%和58.91%。 下部葉棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量及香味物質(zhì)總量均在T5 處理最高，較CK 分別顯著提高68.93%、401.16%、142.06%、99.79%。 硼、鉬及硼鉬交互對(duì)烤后煙中、下部葉棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量及香味物質(zhì)總量均有極顯著影響。

表6 不同水平硼鉬配施對(duì)烤后煙香味物質(zhì)含量的影響(μg/g)

3 討論與結(jié)論

硼、鉬是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育必需的微量元素。俞丁力[15]的研究表明，適宜施用范圍內(nèi)，隨著硼肥施用量增加烤煙葉片生長(zhǎng)發(fā)育顯著加快，株高和根變化顯著。 白森[16]的研究表明，適量施用鉬肥有利于煙株株高、莖圍、中上部葉增長(zhǎng)，提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值。 本研究結(jié)果表明，適量施用硼鉬微肥可以顯著提高煙株株高、莖圍及最大葉長(zhǎng)和葉寬，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)。 這可能是由于硼鉬參與植物內(nèi)源激素代謝過(guò)程，缺少硼鉬元素會(huì)阻礙植物體內(nèi)源激素合成和運(yùn)輸[17，18]，當(dāng)硼鉬元素得到補(bǔ)充時(shí)，激素代謝過(guò)程中關(guān)鍵酶活性升高，使煙株內(nèi)源激素運(yùn)輸和合成過(guò)程回歸正常，煙株生長(zhǎng)發(fā)育不再受阻。

硼鉬元素直接或間接影響植物光合作用和呼吸作用，是植物碳氮代謝過(guò)程所必需的。 缺少硼鉬元素會(huì)直接影響植株固氮能力，導(dǎo)致植物光合產(chǎn)物減少、碳水化合物合成受阻[19，20]。 本研究結(jié)果表明，補(bǔ)充適量硼鉬微肥可提高煙株干物質(zhì)積累量，總糖、還原糖、煙堿、總氮等碳氮代謝產(chǎn)物含量和鉀含量較CK 均有所提高，常規(guī)化學(xué)成分協(xié)調(diào)性明顯改善，這與前人研究結(jié)果一致[21，22]。 這可能是由于硼鉬元素的補(bǔ)充提高硝酸還原酶、固氮酶等的活性，促進(jìn)煙株光合作用、呼吸作用和碳氮代謝過(guò)程，使得煙株光合產(chǎn)物和碳氮代謝產(chǎn)物增加。 本研究結(jié)果得出，硼鉬交互對(duì)上部葉總糖、還原糖和煙堿含量及糖堿比和鉀氯比的影響達(dá)極顯著水平；對(duì)中部葉還原糖含量影響達(dá)顯著水平，對(duì)中部葉總糖、總氮和鉀含量及鉀氯比影響達(dá)極顯著水平，對(duì)下部葉總糖、煙堿和總氮含量有顯著影響，對(duì)下部葉鉀含量及糖堿比和鉀氯比有極顯著影響。

烤煙棕色化反應(yīng)產(chǎn)物可增加烤煙的甜味和香味濃度，使煙氣更加柔和，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物可以改善煙葉香氣質(zhì)和香氣量[23]。 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物對(duì)烤煙品質(zhì)有重要影響[24]。 硼和鉬元素對(duì)烤煙香味物質(zhì)含量有顯著影響[25，26]。 本研究表明，硼、鉬和硼+鉬均對(duì)中、下部葉烤后煙棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量及香味物質(zhì)總量有極顯著影響，該結(jié)論與齊永杰等[27]的研究結(jié)果一致。 這可能是由于硼和鉬對(duì)烤煙碳氮代謝產(chǎn)物(氨基酸、糖類和葉綠素等)合成和積累有重要作用，最終導(dǎo)致其含量升高。

本試驗(yàn)條件下，煙株各生育時(shí)期生長(zhǎng)指標(biāo)在T5 處理整體表現(xiàn)最優(yōu)；T5 處理不同時(shí)期葉片干物質(zhì)積累量分別較CK 顯著增加72. 68%、49.12%、60.63%。 煙株不同部位葉片常規(guī)化學(xué)成分含量及糖堿比、氮堿比和鉀氯比在T5 處理整體表現(xiàn)最好。 煙株不同部位葉片烤后煙香味物質(zhì)棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量及香味物質(zhì)總量在T5 處理表現(xiàn)最優(yōu)，T5 處理煙株上部葉和下部葉這3 類香味物質(zhì)含量及香味物質(zhì)總量較CK 分別顯著增加49.75%、464.00%、93.90%、51.70%和68.93%、401.16%、142.06%、99.79%。 綜上，于移栽時(shí)施用7.00 mg/株硼和4.00 mg/株鉬(T5)可顯著改善當(dāng)?shù)責(zé)熑~品質(zhì)，提高煙葉質(zhì)量。