葉面噴施聚谷氨酸對(duì)紅花大金元煙葉質(zhì)量的影響

謝冰悅，馮燁君，王宏年，楊彥明，王 政

（1.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530001；2.云南省煙草公司 大理州公司洱源縣分公司，云南 大理 671200）

聚谷氨酸（polyglutamicacid，PGA）是一種高分子聚合物，具有生物降解性、強(qiáng)吸水性和良好吸附性且無毒，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的使用價(jià)值[1]。在以往的研究報(bào)道中，聚谷氨酸多作為土壤改良劑、土壤保水劑，廣泛用于土壤改良和節(jié)水保肥[2-3]。隨著對(duì)其理化性質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，聚谷氨酸在農(nóng)業(yè)其他方面的應(yīng)用研究受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注，尤其在果樹、玉米、辣椒等作物上研究較多。劉成敏等[4]、李映龍等[5]研究認(rèn)為，棗樹初花期噴施聚谷氨酸可提高大棗中轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合酶等活性，提高果實(shí)糖含量和產(chǎn)量。鞏雪峰等[9]研究表明，葉面噴施聚谷氨酸可顯著提高辣椒結(jié)果數(shù)量。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減施條件下噴施聚谷氨酸有利于提高作物產(chǎn)量，促進(jìn)干物質(zhì)積累。如陳東義[6]等報(bào)道了聚谷氨酸配施生物炭可減氮增加玉米產(chǎn)量。張靜靜等[7]研究發(fā)現(xiàn)，減氮噴施聚谷氨酸可提高玉米養(yǎng)分積累和干物質(zhì)積累，增加穗粒數(shù)，但并非是聚谷氨酸降解的谷氨酸起主要作用。黃天悅等[8]將微生物發(fā)酵產(chǎn)物聚谷氨酸與尿素混合制備葉面肥對(duì)辣椒進(jìn)行噴施，辣椒產(chǎn)量顯著增加。由此可見，施用聚谷氨酸提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)是一種有效的農(nóng)業(yè)措施。

烤煙作為一種葉用經(jīng)濟(jì)作物，提高產(chǎn)量和品質(zhì)是保障煙農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益和卷煙原料市場供應(yīng)的重要前提。煙葉優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)一直是煙葉生產(chǎn)所追求的主要目標(biāo)。近年來，聚谷氨酸在烤煙上應(yīng)用以及作用效果多見于對(duì)根系調(diào)控以提升煙葉品質(zhì)的研究報(bào)道[10-13]，但葉面噴施對(duì)煙葉品質(zhì)的影響，尤其對(duì)烤煙特色品種紅花大金元煙葉品質(zhì)的影響鮮見報(bào)道。因此，該研究以烤煙特色品種紅大為研究對(duì)象，研究了聚谷氨酸不同施用量對(duì)煙葉品質(zhì)的影響，為聚谷氨酸在煙草以及農(nóng)作物上的使用提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2022—2023 年在云南省大理市洱源縣鳳羽鄉(xiāng)進(jìn)行。試驗(yàn)田地勢平坦、排灌方便，前茬作物為玉米。土壤類型為砂壤土，基礎(chǔ)理化性質(zhì)：pH 值6.07，有機(jī)質(zhì)30.14 g·kg-1，堿解氮111.45 mg·kg-1，有效磷22.83 mg·kg-1，速效鉀221.34 mg·kg-1，土壤中等肥力。供試烤煙品種為紅花大金元。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置5 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，共計(jì)15 個(gè)小區(qū)，分別為CK（對(duì)照），噴施清水；T1，0.05 g·L-1聚谷氨酸；T2，0.1 g·L-1聚谷氨酸；T3，0.2 g·L-1聚谷氨酸；T4，0.4 g·L-1聚谷氨酸。施肥分2 次進(jìn)行，分別在煙株團(tuán)棵期（移栽后35 d）和旺長期（移栽后50 d）進(jìn)行。試驗(yàn)煙苗于3 月15 日進(jìn)行漂浮育苗，5 月2 日進(jìn)行膜下小苗移栽，株行距為50 cm×120 cm。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

煙株封頂后用標(biāo)識(shí)牌標(biāo)記10～12 葉位，調(diào)制結(jié)束后隨機(jī)選取中桔三（C3F）等級(jí)煙葉進(jìn)行測定煙葉物理外觀及化學(xué)成分檢測和感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3.1 物理性狀 采用稱重法測定烤后煙葉的單葉質(zhì)量、含梗率和葉面密度，使用ZKW-3 煙草薄片抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)（廣州潤湖儀器有限公司）測定葉片拉力。

1.3.2 外觀質(zhì)量 煙葉外觀質(zhì)量按照文獻(xiàn)蔡憲杰等[14]的方法由7 位煙葉評(píng)級(jí)技師進(jìn)行打分，包括了烤后煙葉的顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分、色度6 項(xiàng)指標(biāo)。按照中國煙草種植區(qū)劃[15]外觀指標(biāo)權(quán)重劃分標(biāo)準(zhǔn)，外觀質(zhì)量各指標(biāo)的權(quán)重依次為0.30、0.25、0.15、0.12、0.10、0.08 烤煙外觀質(zhì)量綜合評(píng)分，公式如下：

式中，W 為烤煙外觀質(zhì)量綜合評(píng)分；Ci為第i 個(gè)外觀指標(biāo)的量化分值；Pi為第i 個(gè)外觀指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。

1.3.3 常規(guī)化學(xué)成分 煙葉調(diào)制后，混合10～12 葉位標(biāo)記煙葉，按照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[16]制備樣品，按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[17-22]方法測定總糖、還原糖、總植物堿、總氮、淀粉、鉀和氯含量。糖堿比、氮堿比、鉀氯比公式如下：

參照文獻(xiàn)[15]對(duì)總植物堿、總氮、還原糖、鉀、淀粉含量、糖堿比、氮堿比、鉀氯比進(jìn)行賦值，然后乘以對(duì)應(yīng)權(quán)重（分別為0.17、0.09、0.14、0.08、0.07、0.25、0.11、0.09），以指數(shù)和法確定化學(xué)成分協(xié)調(diào)性狀況。

1.3.4 感官質(zhì)量 將烤后煙切絲后卷成單料煙，由廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司7 位評(píng)吸專家進(jìn)行評(píng)吸打分，取平均值，感官評(píng)價(jià)方法參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[23]采用9 分值標(biāo)準(zhǔn)對(duì)香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、余味打分，然后按照中國煙草種植區(qū)劃[15]方法，乘對(duì)應(yīng)權(quán)重（分別為0.30、0.30、0.08、0.15、0.17），以指數(shù)和法評(píng)價(jià)煙葉感官質(zhì)量總體狀況?？緹煾泄儋|(zhì)量綜合評(píng)分公式如下：

式中，P 為烤煙感官質(zhì)量綜合評(píng)分；Ci為第i 個(gè)感官指標(biāo)的量化分值；Pi為第i 個(gè)感官指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度聚谷氨酸對(duì)烤后煙葉物理性狀的影響

由圖1 可知，與CK 相比，噴施聚谷氨酸后的煙葉單葉質(zhì)量、葉面密度和拉力均有提高，單葉質(zhì)量、葉面密度和平衡含水率隨著聚谷氨酸噴施濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢，而含梗率隨著聚谷氨酸噴施濃度的增加呈下降趨勢，拉力則隨著聚谷氨酸噴施濃度的增加先上升后下降。T1、T2、T3、T4 處理間煙葉單葉質(zhì)量差異不顯著，但均顯著高于CK；葉面密度表現(xiàn)為各個(gè)處理高于CK 并都達(dá)到顯著水平，且各個(gè)處理之間差異明顯；含梗率表現(xiàn)為T3、T4 煙葉低于CK 且達(dá)到顯著水平，拉力表現(xiàn)為T1、T2、T3、T4 高于CK 且差異顯著；平衡含水率變現(xiàn)為T2、T3、T4 和CK 差異明顯。從綜合評(píng)分來看，T3 處理煙葉物理性狀指標(biāo)整體較優(yōu)。

圖1 不同濃度聚谷氨酸對(duì)初烤煙物理性狀的影響

2.2 不同濃度聚谷氨酸對(duì)烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響

由表1 可以看出，相較于CK，隨著聚谷氨酸噴施濃度的增加，各處理的外觀質(zhì)量指標(biāo)均有一定程度上升。其中，T2、T3、T4 煙葉顏色分值顯著（P＜0.05）高于CK；T1、T3、T4 成熟度顯著（P＜0.05）高于CK，葉片結(jié)構(gòu)、油分、色度均達(dá)顯著水平；T1、T2、T3 身份顯著高于CK，煙葉顏色、身份、油分均表現(xiàn)為拋物線變化趨勢，煙葉葉片結(jié)構(gòu)呈下降趨勢，色度呈上升趨勢，煙葉成熟度和聚谷氨酸噴施濃度關(guān)系變化規(guī)律不明顯，這可能與煙葉采收及烘烤有一定關(guān)系。烤后煙葉的評(píng)價(jià)總分順序?yàn)椋篢3>T2>T4>T1>CK。

表1 不同濃度聚谷氨酸對(duì)初烤煙外觀質(zhì)量的影響

2.3 不同濃度聚谷氨酸對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分的影響

由表2 知，噴施聚谷氨酸后，煙葉總糖、還原糖、糖堿比含量有不同程度的增加，原因可能是聚谷氨酸施用有助于提高煙葉光合能力，從而促進(jìn)碳水化合物積累。一般認(rèn)為，我國優(yōu)質(zhì)煙葉總糖含量的適宜范圍為19%～28%，還原糖含量的適宜范圍為16%～24%，說明試驗(yàn)煙葉總糖和還原糖含量總體偏高，這與云南的氣候條件有關(guān)[24-26]。同時(shí)，整體上噴施聚谷氨酸后煙葉鉀含量有增加趨勢，尤其T2 和T3 處理的鉀含量增加。煙堿、總氮，以及淀粉含量隨著聚谷氨酸濃度的提高呈上升趨勢。氯含量和鉀氯比變化規(guī)律不明顯，但均在適宜范圍。淀粉含量有增加趨勢，均在適宜范圍。兩糖比均比對(duì)照高，說明噴施聚谷氨酸有助于兩糖比向適宜方向轉(zhuǎn)化，但均略低。從綜合指數(shù)可以看出，T1 處理最高，T4 處理稍低，T2、T3 處理均低于CK，說明T1 和T4 處理煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性狀況整體較優(yōu)。整體來看，噴施聚谷氨酸后，提升了煙葉總糖、還原糖和鉀含量，但是各個(gè)處理的糖堿比均偏高，這可能與當(dāng)?shù)貧夂蛱卣饔嘘P(guān)。

表2 不同濃度聚谷氨酸對(duì)初烤煙化學(xué)成分的影響

2.4 不同濃度聚谷氨酸對(duì)烤后煙感官質(zhì)量的影響

如表3 所示，隨著聚谷氨酸噴施濃度的增加，煙葉的香氣質(zhì)和香氣量明顯改善，但到一定峰值后開始降低，表現(xiàn)為：T3＞T1＞T2=T4＞CK；雜氣表現(xiàn)為：T3＞T1＞T2＞CK＞T4，即隨著噴施聚谷氨酸濃度的上升，煙葉雜氣逐漸減弱，當(dāng)濃度超過T3 水平后，雜氣增加，得分降低；刺激性表現(xiàn)為：T2=T3＞T1＞CK＞T4；余味表現(xiàn)為：T3＞T1＞T2＞CK＞T4，與雜氣變化規(guī)律一致。噴施聚谷氨酸后，濃度和勁頭均呈上升趨勢。綜合來看，感官品質(zhì)綜合指數(shù)表現(xiàn)為：T3＞T2＞T1＞T4＞CK，隨著聚谷氨酸噴施濃度的增加，評(píng)吸綜合指數(shù)值提高，但當(dāng)濃度達(dá)到T4 水平時(shí)，評(píng)吸得分逐漸下降，但優(yōu)于CK，以噴施0.2 g·L-1聚谷氨酸感官質(zhì)量表現(xiàn)最佳。

表3 不同濃度聚谷氨酸對(duì)初烤煙感官質(zhì)量的影響

3 討論與結(jié)論

煙葉質(zhì)量是反映和體現(xiàn)煙葉必要性狀均衡情況的綜合性概念，包括外觀質(zhì)量、物理特性、化學(xué)成分和感官質(zhì)量。煙葉外觀質(zhì)量在一定程度上可以反映其內(nèi)在品質(zhì)和使用價(jià)值。張延軍等[27]研究認(rèn)為，煙葉顏色與身份影響煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量。沈利臣等[28]研究報(bào)道，煙葉油分是影響煙葉香氣量和透發(fā)性的最大外觀質(zhì)量指標(biāo)。本研究中，噴施聚谷氨酸可顯著提高煙葉顏色、身份和油分分值，以噴施0.2 g·L-1聚谷氨酸處理（T3）的煙葉顏色、身份、油分和色度明顯高于噴施0.05、0.1、0.4 g·L-1聚谷氨酸處理，其煙葉顏色橘黃為主，身份好，油分多，光澤強(qiáng)，外觀得分較高。

煙葉物理特性直接影響煙葉品質(zhì)、煙葉產(chǎn)量和卷煙制造過程中產(chǎn)品成本等，其中煙葉含梗率直接關(guān)系到煙草工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。研究表明，單葉質(zhì)量、煙葉密度與葉片厚度反映煙葉干物質(zhì)積累，有利于提高煙葉產(chǎn)量[29]。煙葉平衡含水率與細(xì)胞間隙和疏松度以及細(xì)胞內(nèi)可溶性糖、淀粉等親水性化合物密切相關(guān)[30]。本研究中，噴施聚谷氨酸可顯著提高煙葉單葉質(zhì)量、葉面密度、葉長、葉寬和厚度，有效促進(jìn)干物質(zhì)積累和煙葉產(chǎn)量，但稍提高煙葉含梗率，需進(jìn)一步深入研究探討聚谷氨酸對(duì)煙葉加工性能的影響。

煙葉化學(xué)成分含量及其協(xié)調(diào)性是決定內(nèi)在品質(zhì)及可用性的重要基礎(chǔ)。孫新等[31]研究報(bào)道含鉀量高的煙葉香氣質(zhì)和香氣量足，有利于提高石油醚提取物和醛類物質(zhì)含量，吸味好。胡國松等[32]發(fā)現(xiàn)，煙葉鉀含量高，煙葉富有彈性和韌性，填充性強(qiáng)，燃燒性好。本研究中，噴施聚谷氨酸對(duì)煙葉鉀含量稍有利，但是煙葉糖堿比整體偏高，這可能與噴施聚谷氨酸后提高了煙葉光合效率，進(jìn)而促進(jìn)了糖類物質(zhì)積累有關(guān)。

煙葉感官質(zhì)量是煙葉外觀質(zhì)量、物理特性、化學(xué)成分特征的綜合體現(xiàn)，噴施聚谷氨酸對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響與對(duì)前3 個(gè)品質(zhì)影響研究較一致，即噴施濃度為0.2 g·L-1聚谷氨酸處理（T3）可顯著提高煙葉香氣質(zhì)、香氣量和余味，降低煙葉雜氣和刺激性，提高了煙葉綜合品質(zhì)。

總體來看，在烤煙團(tuán)棵期和旺長期葉面噴施適宜濃度的聚谷氨酸對(duì)煙葉物理性狀、外觀質(zhì)量、化學(xué)成分、感官質(zhì)量均產(chǎn)生不同程度的影響，整體以噴施0.2 g·L-1聚谷氨酸（T3）處理煙葉的外觀、內(nèi)在品質(zhì)較佳。關(guān)于噴施聚谷氨酸改善煙葉品質(zhì)機(jī)理需結(jié)合光合生理及代謝進(jìn)一步深入研究與分析，研究結(jié)果對(duì)促進(jìn)聚谷氨酸在烤煙提質(zhì)增效上的廣泛應(yīng)用具有重要的實(shí)踐意義。