摘要:為探究不同葉面鉀肥對(duì)烤煙碳氮代謝及油分相關(guān)指標(biāo)的影響,采用田間試驗(yàn),以常規(guī)施肥并噴施清水為對(duì)照,設(shè)置T1(葉面噴施K2HPO4)、T2(葉面噴施K4P2O7)、T3(葉面噴施黃腐酸鉀)共4個(gè)處理,考察噴施葉面鉀肥對(duì)煙葉油分相關(guān)品質(zhì)、碳氮代謝酶活性以及烤后煙產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,噴施葉面鉀肥可以促進(jìn)腺毛發(fā)育,提高煙葉油分。其中K2HPO4和黃腐酸鉀的效果較好,噴施后煙葉腺頭飽滿,發(fā)育完善,具有較強(qiáng)的分泌能力,并且提高了烤后煙腺毛分泌物含量和石油醚提取物含量。同時(shí),噴施葉面鉀肥可以協(xié)調(diào)煙葉碳氮代謝,其中黃腐酸鉀效果最好,噴施黃腐酸鉀提高了淀粉酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性,降低了磷酸還原酶活性;淀粉酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性較CK分別提高8.24%和15.89%,磷酸還原酶活性較CK降低14.72%。此外,噴施葉面鉀肥還可以提高烤煙中性致香成分和產(chǎn)質(zhì)量,其中黃腐酸鉀效果最好,噴施黃腐酸鉀后中性致香成分物質(zhì)總量較CK提高49.78%;烤后煙總糖和還原糖含量較CK分別提高8.09%和18.63%,鉀含量較CK提高26.00%,煙堿和總氮含量較CK分別降低5.24%和5.63%。綜上所述,噴施葉面鉀肥可以促進(jìn)腺毛發(fā)育,使烤煙碳氮代謝更加協(xié)調(diào),提高烤煙油分含量和煙葉品質(zhì),其中噴施黃腐酸鉀效果最好。
關(guān)鍵詞:葉面鉀肥;碳氮代謝;烤煙;油分;K2HPO4;K4P2O7;黃腐酸鉀
中圖分類號(hào):S572.06" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1002-1302(2025)03-0171-06
嚴(yán)定偉,常劍波,梁一凡,等. 不同葉面鉀肥對(duì)烤煙碳氮代謝及油分相關(guān)指標(biāo)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2025,53(3):171-176.
doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2025.03.023
收稿日期:2023-12-18
基金項(xiàng)目:河南省煙草公司三門峽市公司項(xiàng)目(編號(hào):2022411200200004x);國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目(編號(hào):202210466046)。
作者簡(jiǎn)介:嚴(yán)定偉(2000—),男,河南中牟人,碩士,主要從事煙草化學(xué)研究。E-mail:1053286727@qq.com。
通信作者:姬小明,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事煙草化學(xué)研究,E-mail:xiaomingji@henau.edu.cn;楊建新,助理農(nóng)藝師,主要從事煙葉生產(chǎn)研究,E-mail:147865250@qq.com。
碳氮代謝是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)代謝,對(duì)煙葉品質(zhì)的形成有重要作用,碳氮代謝的強(qiáng)度、協(xié)調(diào)程度及其動(dòng)態(tài)變化對(duì)煙葉的化學(xué)成分和產(chǎn)質(zhì)量有影響[1]。油分是煙葉生長(zhǎng)過程中在葉綠體內(nèi)膜形成的嗜餓顆粒,能夠使煙葉外表呈現(xiàn)出枯燥或油潤(rùn)等不同的感官特點(diǎn),一般認(rèn)為煙葉油分與石油醚提取物含量有關(guān)[2]。油分能夠在一定程度上反映煙葉的質(zhì)量[3],同部位油分檔次高的煙葉,其理化特性往往相對(duì)更好[4]。目前我國(guó)多數(shù)煙區(qū)存在煙葉原料油分不足的問題[5],協(xié)調(diào)烤煙碳氮代謝和提高烤煙油分在煙葉生產(chǎn)上有重要意義。
煙草是喜鉀作物,鉀對(duì)煙草品質(zhì)的形成具有至關(guān)重要的作用,已有研究發(fā)現(xiàn)鉀可以影響烤煙碳氮代謝從而提高烤煙的品質(zhì)[6]。在大田生產(chǎn)中,噴施葉面鉀肥是常用的補(bǔ)充鉀素的手段,可以有效避免肥料在土壤中的浪費(fèi),具有起效快、利用率高等優(yōu)點(diǎn)[7]。陳劍等的研究表明,打頂后噴施有機(jī)鉀肥能夠促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育,提高煙葉鉀含量,協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分,改善煙葉的感官質(zhì)量[8]。韓玉環(huán)等的研究表明,打頂后噴施鉀肥可以改善煙葉農(nóng)藝性狀和光合性能,提高葉片碳氮代謝效率,使烤后煙化學(xué)成分協(xié)調(diào),提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值[9]。景延秋等的研究表明,打頂后噴施鉀肥提高了煙葉的鉀氯比,煙葉煙堿含量適中,常規(guī)化學(xué)成分更加協(xié)調(diào),并且可以促進(jìn)葉綠素降解,有利于煙葉落黃[10]。劉峰峰等的研究表明,油分與烤后煙鉀含量顯著性相關(guān),鉀含量隨著油分增多呈增加趨勢(shì)[11]。
目前,在打頂期噴施葉面鉀肥是烤煙上部葉提質(zhì)增產(chǎn)的有效舉措,葉面鉀肥在煙草中的應(yīng)用雖已有不少研究[12-14],但主要關(guān)注于煙葉碳氮代謝酶活性及化學(xué)成分的變化,針對(duì)油分相關(guān)指標(biāo)的研究鮮有報(bào)道。因此本試驗(yàn)以K4P2O7、K2HPO4和黃腐酸鉀3種鉀肥作為材料,探究噴施不同葉面鉀肥對(duì)烤煙碳氮代謝及油分相關(guān)品質(zhì)的影響,以期為葉面鉀肥在煙草上的推廣應(yīng)用提供參考。
1" 材料與方法
1.1" 試驗(yàn)材料
供試品種為云煙87,葉面鉀肥K2HPO4、K4P2O7和黃腐酸鉀(有機(jī)質(zhì)含量≥60%;礦源黃腐酸含量≥50%;腐殖酸含量≥3%;N含量≥5%;P2O5含量≥3%)由河南惠農(nóng)土質(zhì)保育研發(fā)有限公司提供。
1.2" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)于2022年在三門峽市靈寶市進(jìn)行,試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為pH值7.65,堿解氮含量 60.49 mg/kg,速效磷含量6.01 mg/kg,速效鉀含量 183.46 mg/kg,有機(jī)質(zhì)含量15.8 g/kg。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理,每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)66.7 m2。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。育苗采用漂浮育苗,5月11日移栽,株距0.5 m,行距1.2 m。各處理常規(guī)施肥一致:煙草專用復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為8%、8%、14%)900 kg/hm2,硫酸鉀(K2O含量≥52%)225 kg/hm2,商用有機(jī)肥(N+P2O5+K2O含量≥5%)3 000 kg/hm2,全部用作基肥一次性條施?;试谄饓艜r(shí)條施,3種鉀肥于打頂后對(duì)各處理所有煙葉進(jìn)行正反兩面噴施,以煙葉濕潤(rùn)且不成股流下為宜,噴施時(shí)間為打頂后當(dāng)天16:00—18:00。其他大田管理按照三門峽市特色優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)實(shí)施。
1.3" 測(cè)定項(xiàng)目及方法
1.3.1" 煙葉腺毛形態(tài)觀察
打頂噴施葉面肥后第10天,取中部葉片,染色后置于超景深顯微鏡下觀察腺毛形態(tài)。
1.3.2" 葉片腺毛分泌物含量測(cè)定
參考文獻(xiàn)[15]中的方法測(cè)定煙葉α-4,8,13-西柏三烯-1,3-二醇和β-4,8,13-西柏三烯-1,3-二醇含量。
1.3.3" 碳氮代謝關(guān)鍵酶活性測(cè)定
打頂噴施葉面肥后第10天各處理取中部葉片,用液氮冷凍,干冰保存,寄回實(shí)驗(yàn)室。用試劑盒測(cè)定煙葉淀粉酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶、硝酸還原酶活性,試劑盒由北京索萊寶科技有限公司提供。
1.3.4" 石油醚提取物含量測(cè)定
采用索氏提取法測(cè)定烤后煙石油醚提取物含量。
1.3.5" 烤后煙化學(xué)成分測(cè)定
測(cè)定烤后煙樣C3F的總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯含量等。選取各處理最具代表性的中部煙葉采用連續(xù)流動(dòng)分析儀對(duì)常規(guī)化學(xué)成分進(jìn)行分析(德國(guó)BRAN+LU-EBBE公司)。
1.3.6" 中性香味物質(zhì)
采用“水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法”進(jìn)行前處理后,用氣質(zhì)聯(lián)用儀(型號(hào)7890A-5977B,美國(guó)Agilent公司),并用NIST14庫檢索定性。
1.3.7" 烤煙經(jīng)濟(jì)性狀測(cè)定
煙葉成熟后各小區(qū)單獨(dú)采收編桿,分小區(qū)計(jì)算產(chǎn)量產(chǎn)值。
1.4" 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析
所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用Microsoft Office Excel 2016和DPS 7.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,多重比較采用Duncans新復(fù)極差法。
2" 結(jié)果與分析
2.1" 不同葉面鉀肥對(duì)煙葉腺毛形態(tài)的影響
不同葉面鉀肥對(duì)煙葉腺毛形態(tài)的影響如圖1所示,噴施葉面鉀肥后葉片腺毛密度均有提高。腺毛經(jīng)過羅丹明B溶液染色后,可以根據(jù)染色深淺程度來判斷腺毛分泌能力的強(qiáng)弱。從圖1可以看出,噴施葉面鉀肥處理腺毛的著色較深,并且腺頭飽滿,發(fā)育完善。噴施葉面鉀肥可以促進(jìn)腺毛發(fā)育,其中噴施K2HPO4和黃腐酸鉀的效果較好。
2.2" 不同葉面鉀肥對(duì)烤煙腺毛分泌物含量的影響
不同葉面鉀肥對(duì)烤煙腺毛分泌物含量的影響如圖2所示,噴施葉面鉀肥后T1和T3處理α-4,8,13西柏三烯-1,3-二醇含量較CK均顯著提高,分別提高了34.66%和41.25%,T2處理α-4,8,13西柏三烯-1,3-二醇含量與CK無顯著差異。T3處理β-4,8,13西柏三烯-1,3-二醇含量最高,較CK提高了41.90%。T2處理β-4,8,13西柏三烯-1,3-二醇含量較CK有所提高,但差異不顯著。總的來看,T3處理對(duì)烤煙腺毛分泌物含量的提升最大。
2.3" 噴施葉面鉀肥對(duì)煙葉碳氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響
不同葉面鉀肥對(duì)大田煙葉碳氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響如圖3所示,T1和T3處理淀粉酶活性有所提高,其中T3處理較CK顯著提高了8.24%。T2處理淀粉酶活性與CK差異較小。蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性順序?yàn)門3>T2>T1>CK,T3處理的蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性較CK顯著提高了15.89%。T3處理的硝酸還原酶活性最低,較CK顯著降低了14.72%,T2和T3處理分別較CK降低了9.10%和8.18%,但差異不顯著。
2.4" 噴施葉面鉀肥對(duì)烤煙石油醚提取物含量的影響
不同葉面鉀肥對(duì)石油醚提取物含量的影響如圖4所示,噴施葉面鉀肥后各處理的石油醚提取物含量較CK均有提高,其中T1和T3處理較CK分別顯著提高了6.10%和6.90%,T2處理雖然較CK有所提高但是差異不顯著。說明噴施葉面鉀肥能夠提高石油醚提取物的含量,其中噴施黃腐酸鉀的效果最好,K2HPO4次之。
2.5" 噴施葉面鉀肥對(duì)烤后煙化學(xué)成分的影響
葉面鉀肥對(duì)烤后煙常規(guī)化學(xué)成分的影響如表2所示,T2處理煙堿含量較對(duì)照CK顯著提高了22.10%,T3處理煙堿含量較CK有所降低。噴施葉面鉀肥后各處理總糖和還原糖含量較CK均有所提
高,其中T3處理還原糖含量較對(duì)照CK顯著提高了18.63%,各處理鉀含量較CK均顯著提高,T3處理鉀含量最高,較CK提高了26.00%。T1和T3處理總氮含量較CK顯著降低。說明噴施黃腐酸鉀和K2HPO4可以提高烤后煙總糖、還原糖和鉀含量,降低總氮和煙堿含量,提高了烤后煙兩糖比、鉀氯比,使烤后煙常規(guī)化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。
2.6" 噴施葉面鉀肥對(duì)烤后煙中性香味物質(zhì)的影響
由表3可知,T2處理苯丙氨酸類降解產(chǎn)物總量最高,其次是T1處理,T3處理和CK差異不大,T2處理苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇的含量都為最高,說明噴施K4P2O7對(duì)苯丙氨酸類降解產(chǎn)物影響較大。T2和T3處理棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量較CK明顯提高。T3處理類西柏烷類降解產(chǎn)物和類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量最高,較CK分別提高了53.13%和15.34%。中性致香物質(zhì)總量為T3>T1>T2>CK,其中T3處理中性致香物質(zhì)總量較CK提高了47.98%。說明噴施黃腐酸鉀對(duì)西柏烷類降解產(chǎn)物和類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的影響較大,并且能夠提高中性致香物質(zhì)總量。
2.7" 噴施葉面鉀肥對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響
由表4可知,噴施葉面鉀肥處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、均價(jià)等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均高于CK,各處理產(chǎn)量依次是T3gt;T1gt;T2gt;CK,T3處理產(chǎn)值和均價(jià)最高,較CK分別提高了28.13%和6.71%。說明噴施黃腐酸鉀更有利于提高烤煙的經(jīng)濟(jì)效益。
3" 討論
3.1" 噴施葉面鉀肥對(duì)烤煙油分相關(guān)品質(zhì)的影響
腺毛由植物表皮細(xì)胞分化而來,具有很強(qiáng)的次生代謝能力并且可以抵御外界環(huán)境危害。腺毛次生代謝的產(chǎn)物主要為西柏烷二萜和糖酯,這些成分是重要的香氣前提物質(zhì)[16]。李鵬飛等研究表明,缺鉀會(huì)抑制煙葉腺毛發(fā)育,導(dǎo)致煙葉腺毛數(shù)量減少,并且會(huì)抑制分泌腺毛的發(fā)育,使煙葉腺毛活力和分泌能力降低[17]。本研究結(jié)果表明,與CK相比,噴施K2HPO4和黃腐酸鉀促進(jìn)了腺毛的發(fā)育,使腺頭更加飽滿,并且α-4,8,13西柏三烯-1,3-二醇和β-4,8,13西柏三烯-1,3-二醇含量也有提高,但噴施K4P2O7的效果不明顯。煙葉油分含量是衡量煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)的重要指標(biāo)[18]。閆克玉等研究表明,煙葉油分含量與石油醚提取物含量成正比,因此可用石油醚提取物含量代表煙葉油分含量[19]。本研究結(jié)果表明,噴施黃腐酸鉀可以顯著提高烤后煙石油醚提取物含量,這可能是因?yàn)辄S腐酸鉀分子量小,對(duì)細(xì)胞膜極具通透性,易被烤煙吸收;并且黃腐酸鉀中含有腐殖酸,已有研究表明噴施含有腐殖酸的葉面肥可以提高煙葉油分[20]。因此噴施黃腐酸鉀提高煙葉油分的效果優(yōu)于其他2種葉面鉀肥。
3.2" 噴施葉面鉀肥對(duì)烤煙碳氮代謝及化學(xué)成分的影響
碳氮代謝是烤煙的原生代謝,與煙草品質(zhì)形成密切相關(guān)。在碳氮代謝的過程中,各種酶的活性對(duì)代謝的強(qiáng)度和協(xié)調(diào)程度起著決定性作用。蔗糖轉(zhuǎn)化酶與植物的碳代謝密切相關(guān)[21],可促進(jìn)葉綠體中磷酸丙糖向外運(yùn)輸,催化細(xì)胞質(zhì)中的蔗糖轉(zhuǎn)化為單糖,并通過與呼吸作用偶聯(lián)的氧化磷酸化產(chǎn)生能量,使光合碳固定過程加強(qiáng)[22]。硝酸還原酶與植物的氮代謝密切相關(guān),能夠起到限速的作用,其活性越高,氮代謝活性越強(qiáng),反正則越弱[23]。本研究結(jié)果表明,噴施K2HPO4和黃腐酸鉀提高了蔗糖轉(zhuǎn)化酶、淀粉酶的活性,促進(jìn)了碳代謝。這可能是因?yàn)殁浭嵌喾N酶類的催化劑,幾乎可以影響烤煙體內(nèi)所有的代謝過程,噴施葉面鉀肥后葉片鉀含量提高,通過影響酶的活性進(jìn)而影響烤煙的碳氮代謝過程;同時(shí)黃腐酸鉀生理活性強(qiáng)并易溶于水[24],更容易被煙株吸收利用;并且噴施黃腐酸鉀可以提高葉片的光合性能[9],植物光合作用與碳氮代謝密切相關(guān),光合性能的提高也會(huì)影響烤煙的碳氮代謝過程。因此噴施黃腐酸鉀效果優(yōu)于噴施K2HPO4。本研究中噴施黃腐酸鉀處理的蔗糖轉(zhuǎn)化酶和淀粉酶活性最高,因此烤后煙的總糖和還原糖含量均有所提高。
噴施葉面鉀肥后硝酸還原酶活性有所降低,這說明施鉀有利于降低烤煙生長(zhǎng)后期硝酸還原酶的活性,促進(jìn)煙株由以氮代謝和碳固定、轉(zhuǎn)化代謝為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴嫉姆e累代謝為主[25]。噴施黃腐酸鉀后烤后煙總氮、氯含量較CK顯著降低,鉀氯比更加適宜,提高了烤煙品質(zhì),這與陳澤斌等的研究結(jié)果[26]相似。
3.3" 噴施葉面鉀肥對(duì)烤煙中性致香物質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性狀的影響
煙葉中性致香物質(zhì)含量與其香氣質(zhì)量密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明,噴施葉面鉀肥后提高了煙葉中性致香物質(zhì)總量,其中噴施黃腐酸鉀的效果最好,中性致香物質(zhì)總量最高。這可能是因?yàn)殁浰貐⑴c烤煙葉片光合作用、呼吸作用以及糖類、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝等多種生理代謝活動(dòng)[27],與煙葉的香味物質(zhì)形成關(guān)系密切。噴施葉面鉀肥提高了葉片鉀素含量,提高了煙葉的中性致香物質(zhì)含量;而噴施黃腐酸鉀能夠協(xié)調(diào)烤煙碳氮代謝,從而促進(jìn)致香物質(zhì)的合成和積累,因此效果要優(yōu)于其余2種鉀肥。噴施黃腐酸鉀后產(chǎn)量和產(chǎn)值較CK分別提高了28.13%和6.71%,這可能是由于噴施黃腐酸鉀可以提高煙葉光合作用和葉片內(nèi)含物質(zhì)的含量,因此提高了烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值。
4" 結(jié)論
本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,噴施不同葉面鉀肥均可促進(jìn)腺毛發(fā)育,提高煙葉油分,使煙葉碳氮代謝過程更加協(xié)調(diào),促進(jìn)了煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育。其中噴施黃腐酸鉀后,烤后煙化學(xué)成分更加協(xié)調(diào),同時(shí)提高了煙葉的中性致香成分含量及烤煙經(jīng)濟(jì)效益,噴施黃腐酸鉀效果最佳。
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