不同鉀肥施用量及基追施比對烤煙中性致香物質(zhì)含量的影響

代曉燕，張 芊，王建安，郭春燕

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不同鉀肥施用量及基追施比對烤煙中性致香物質(zhì)含量的影響

代曉燕，張 芊，王建安，郭春燕

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002）

為了弄清鉀肥對烤煙致香物質(zhì)含量的影響，采用田間試驗(yàn)，以云煙87為材料，探討了鉀肥基、追施比例和施用量對豫西烤煙葉片中性致香物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，鉀肥施用量和施用比例對烤煙中上部葉中性致香物質(zhì)總量和各降解產(chǎn)物含量的影響各不相同。增施鉀肥可明顯提高上部葉各類中性致香物質(zhì)總量，其中中鉀水平上高施追肥和高鉀水平上低施追肥質(zhì)體色素類致香物質(zhì)含量最高，高鉀水平高施追肥非質(zhì)體色素類降解產(chǎn)物含量最高。低鉀水平上高施追肥則更有利于中部葉各類香氣物質(zhì)的形成。

烤煙；鉀肥；施用量；基追施比例；中性致香物質(zhì)

煙草的香味是烤煙品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，是煙葉散發(fā)的香氣和煙氣吃味的綜合。煙葉中致香物質(zhì)含量的多少與煙葉的香味密切相關(guān)，其組成、含量及平衡比例綜合影響著煙葉和煙氣的香味狀況和風(fēng)格特色[1]。

煙草屬嗜鉀作物，較高鉀含量不僅能顯著改善煙草的外觀形象，而且鉀在煙株體內(nèi)幾乎可以參與所有的生理代謝過程，如光合作用、呼吸作用、養(yǎng)分吸收、氣孔開閉、水分平衡等，對煙葉的品質(zhì)有著十分重要的影響[2-3]。研究表明，改進(jìn)肥料配方、增加施鉀量、調(diào)整成壟方式及施用生長調(diào)節(jié)劑均能提高煙葉的鉀含量[4-6]，但同時(shí)對煙葉香氣物質(zhì)含量也造成了一定的影響[7-9]。研究結(jié)果顯示，改變鉀肥種類及提高鉀肥施用量等可明顯提高煙葉中的香氣物質(zhì)含量[10-12]，但根據(jù)優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)要求鉀肥后移的原則，系統(tǒng)地研究鉀肥施用量和基追施用比例對烤煙致香物質(zhì)含量的影響還缺乏相應(yīng)報(bào)道。本研究在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用田間試驗(yàn)，進(jìn)一步探討了烤煙中性致香物質(zhì)成分和含量在不同的鉀肥水平和追施比例條件下的變化規(guī)律，以期為鉀肥的合理利用和烤煙品質(zhì)的提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2010年在豫西靈寶市五畝鄉(xiāng)進(jìn)行。供試煙草品種為云煙87，漂浮育苗，4月28日移栽，中心花開放時(shí)打頂，每株留葉22片，按成熟度分部位采收。試驗(yàn)地地形為低丘崗地，土壤質(zhì)地為壤砂，土壤類型為褐土，成土母質(zhì)為黃土狀物質(zhì)，海拔高度1000 m，地勢平坦，排灌方便，前期作物為烤煙。土壤的基本理化性狀為有機(jī)質(zhì)16.1 mg/kg，速效氮58.2 mg/kg，速效磷（P2O5）14.8 mg/kg，速效鉀（K2O）220.7 mg/kg，pH 7.2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為2因素3水平全因子設(shè)計(jì)，二因素為鉀肥（硫酸鉀，含K2O 50%）的施用量（A因素）和基追施比例（B因素），3個(gè)水平分別為硫酸鉀施用量8、16、24 kg/667m2；基追施比例7:3、5:5、3:7，分別用A1、A2、A3和B1、B2、B3表示。硫酸鉀作基肥在移栽時(shí)施用，追肥在團(tuán)棵期施用。3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積約60 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。其他肥料為煙草專用復(fù)合肥[(N):(P2O5):(K2O)]比例為15:15:15）]和芝麻餅肥，均作基肥，復(fù)合肥分別在起壟覆膜和移栽時(shí)施入，比例為7:3，總施用量為300 kg/hm2；餅肥移栽時(shí)施用，用量為450 kg/hm2。試驗(yàn)小區(qū)行株距為120 cm×50 cm，并于四周設(shè)保護(hù)行和通道。生產(chǎn)栽培措施同當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范，烘烤結(jié)束后選取烤后煙葉中橘三（C3F）和上橘二（B2F）作為檢測樣品。

1.3 樣品測定

將烤后C3F和B2F樣品的3次重復(fù)樣混勻后作為一個(gè)待測樣品用于測定中性致香物質(zhì)含量。中性致香物質(zhì)含量的測定采用內(nèi)標(biāo)法，即通過蒸餾萃取儀和trace GC-DSQII MS美國賽默飛世爾公司的氣質(zhì)聯(lián)用儀提取并測定分析，內(nèi)標(biāo)使用硝基苯。

前處理采用“同時(shí)蒸餾萃取法”，即取10 g待測樣品于500 mL圓底燒瓶中，加入1 g檸檬酸、0.5 mL內(nèi)標(biāo)和350 mL蒸餾水充分搖勻。安裝同時(shí)蒸餾萃取裝置，一端連接500 mL圓底燒瓶，同時(shí)進(jìn)行恒溫電熱套加熱，另一端連接250 mL圓底燒瓶（內(nèi)裝二氯甲烷40 mL），置于60 ℃水浴中，同時(shí)打開通水閥，待樣品沸騰分層時(shí)計(jì)時(shí)2.5 h，收集有機(jī)相。加入10 g左右無水硫酸鈉，搖勻澄清后轉(zhuǎn)移至雞心瓶，并置于60 ℃水浴中濃縮有機(jī)相至1 mL左右即可。

氣質(zhì)聯(lián)用儀分析條件為色譜柱DB-5 ms（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣速度和流速為He，0.8 mL/min。進(jìn)樣口溫度為250 ℃，初始溫度60 ℃并保持2 min，180 ℃時(shí)保持2 min，280 ℃時(shí)保持20 min。掃描離子范圍為50～650 amu；進(jìn)樣量為2 μL，分流比為10:1。

2 結(jié) 果

2.1 中性致香物質(zhì)總量

對烤后中上部葉進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜（GC/MS）定量和定性分析，結(jié)果共檢測到29種中性香氣成分（表1），其中類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物16種、Maillard反應(yīng)產(chǎn)物7種、苯丙氨酸類香氣物質(zhì)4種、類西柏烷類降解產(chǎn)物1種和其他類降解產(chǎn)物1種。對于C3F，增加鉀肥和提高鉀肥追施量對煙葉中性致香物質(zhì)總量影響各異，表現(xiàn)為在同一施鉀比例上隨著鉀肥水平的提高，致香物質(zhì)總量為處理A1B1﹥A2B1﹥A3B1，A3B2﹥A2B2﹥A1B2，A1B3﹥A2B3﹥A3B3；而隨著鉀肥追施比例的增加，中性致香物質(zhì)總量在中低鉀水平上先降后增，高鉀水平上則逐漸增加，各處理之間表現(xiàn)為A1B3﹥A1B1﹥A1B2，A2B3﹥A2B1﹥A2B2，A3B3﹥A3B2﹥A3B1。而對于B2F，增加鉀肥可明顯提高上部葉中性致香物質(zhì)含量總量，在同一施鉀比例上表現(xiàn)為A3B1﹥A2B1﹥A1B1，A3B2﹥A2B2﹥A1B2，A2B3﹥A3B3﹥A1B3；隨著鉀肥追施比例的增加，中性致香物質(zhì)總量表現(xiàn)為中低鉀水平上呈增加趨勢，高鉀水平先降低后增加，在同一鉀肥用量上表現(xiàn)為A1B3﹥A1B2﹥A1B1，A2B3﹥A2B2﹥A2B1，A3B1﹥A3B3﹥A3B2。由此可見，增施鉀肥有利于提高上部葉致香物質(zhì)含量，提高鉀肥追施量則更有利于高鉀水平上中上部葉致香物質(zhì)的積累。

表1 各處理烤后煙葉中性致香物質(zhì)總量 μg/g

2.2 類胡蘿卜素類香氣物質(zhì)含量

由表2可以看出，在C3F中，A1B3處理的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量最高，其次是A3B3﹥A2B3﹥A3B2﹥A2B1﹥A2B3﹥A1B2﹥A1B1，A2B2處理含量最低，隨著鉀肥追施量的增加，類胡蘿卜素產(chǎn)物含量呈增加趨勢。在B2F中，增加鉀肥也可明顯提高類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量，且隨著鉀肥追施量的增加，表現(xiàn)為中低鉀水平上呈增加趨勢，高鉀水平上先降低后增加，與中性致香物質(zhì)總量規(guī)律一致。β-大馬酮可增加煙氣濃度并產(chǎn)生花香，從表2看出，它在類胡蘿卜素降解產(chǎn)物中所占比例最高，中部葉平均占總量的44%，上部葉平均占總量的31%，其含量規(guī)律與類胡蘿卜素產(chǎn)物規(guī)律相同。其次是法尼基丙酮，最高占總量的22%。總之，增施鉀肥有利于上部葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的形成，如β-大馬酮等含量增加較為明顯，而增加鉀肥追施量則更有利于提高中部葉類胡蘿卜素產(chǎn)物含量。

2.3 Maillard反應(yīng)產(chǎn)物含量

由表3可以看出，C3F中，Maillard反應(yīng)產(chǎn)物積累量明顯不同，增施鉀肥在鉀肥基追施比例為7:3時(shí)先增加后降低，5:5時(shí)增加，3:7時(shí)降低；隨著鉀肥追施量的增加，在中低鉀施肥水平上先降低后增加，高鉀水平上先增加后降低。B2F中，隨著鉀肥施用量和追施比例的增加，Maillard反應(yīng)產(chǎn)物含量明顯增加，其中A3B3處理各類棕色化致香物質(zhì)含量最高，A1B1最低。糠醛在Maillard反應(yīng)產(chǎn)物中含量最高，中部葉平均占總量的80%，上部葉平均占總量的83%，其含量規(guī)律與Maillard反應(yīng)產(chǎn)物總量一致，因此是決定Maillard反應(yīng)產(chǎn)物量的重要成分。吲哚的含量最低，在上部葉部分處理中只有痕量存在。

2.4 苯丙氨酸類香氣物質(zhì)含量

在C3F中，不同鉀肥施用量和追施比例下苯丙氨酸類香氣物質(zhì)總量呈現(xiàn)與Maillard反應(yīng)產(chǎn)物量相似規(guī)律（表4）。在B2F中，增施鉀肥和提高鉀肥追施比例可明顯增加苯丙氨酸類香氣物質(zhì)總量，表現(xiàn)為A3B3 >A3B2 >A3B1 >A2B3> A2B2> A1B2>A1B3>A2B1>A1B1，特別在中高鉀水平時(shí)，香氣物質(zhì)總量增加較多，4種致香物質(zhì)成分均表現(xiàn)為A3B3含量最高，A1B1最低。苯甲醇的含量表現(xiàn)出與苯丙氨酸類香氣物質(zhì)總量規(guī)律一致，含量最高，其次是苯乙醛，苯甲醛的含量最低。

2.5 類西柏烷類降解產(chǎn)物含量

類西柏烷類化合物本試驗(yàn)主要檢測到了茄酮（表1），B2F中，增加鉀肥可明顯提高上部葉茄酮含量，且隨著鉀肥追施比例的增加，茄酮含量表現(xiàn)出中低鉀上平上先增加后降低，高鉀水平上呈增加趨勢，即A3B1>A3B3>A2B2>A3B2>A2B3> A1B2> A1B3>A2B1>A1B1。C3F中，隨著鉀肥施用量的增加，茄酮含量在鉀肥基追施比例在7:3時(shí)先增加后降低，在5:5和3:7時(shí)先降低后增加；隨著鉀肥追施量的增加，茄酮含量則表現(xiàn)為低鉀和高鉀水平上逐漸增加，而中鉀水平上先降低后增加，即A2B1>A1B3>A3B3>A3B2>A2B3>A3B1>A1B2>A1B1>A2B2。

表2 各處理烤后煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量 μg/g

2.6 其他類香氣物質(zhì)含量

從表1中看出，新植二烯占所檢測到的中性致香成分比例較大，中部葉平均為73%，上部葉平均為68%。B2F中，隨著鉀肥施用量和追施比例的增加，煙葉中新植二烯的含量逐漸增加，表現(xiàn)為A2B3>A3B1>A3B3>A3B2>A2B2>A1B3>A1B2>A2B1>A1B1。C3F中，新植二烯含量與中性致香物質(zhì)總量規(guī)律相同。

表3 各處理烤后煙葉Maillard反應(yīng)產(chǎn)物含量 μg/g

注：tr表示痕量。

表4 各處理烤后煙葉苯丙氨酸類香氣物質(zhì)含量 μg/g

3 討 論

煙葉是滿足人們吸食需要的特殊商品，因此，煙葉在燃吸時(shí)所形成的煙氣中的香氣成分組成和含量是衡量煙葉品質(zhì)和香氣狀況最直接可靠的標(biāo)準(zhǔn)，對煙氣的香氣量、香氣質(zhì)和香型有重要的影響。煙葉中香氣成分含量與組成受很多因素的影響，如遺傳、生態(tài)、栽培技術(shù)及調(diào)制醇化等，其中施肥是重要的栽培技術(shù)措施。研究表明，改變鉀肥種類、增施鉀肥、配合不同起壟方式種植密度、生長調(diào)節(jié)劑等不僅可提高煙葉含鉀量，也可改善的煙葉香氣成分?jǐn)?shù)量[11-15]。何永秋等[11]在普通施鉀肥基礎(chǔ)上配施緩效鉀肥和腐植酸鉀肥，葉協(xié)鋒等[8]配施生物鉀肥均可提高煙葉中性致香成分。劉國順等[9]研究也顯示，提高鉀肥施用量可提高中部葉總中性致香物質(zhì)含量，并且棕色化降解產(chǎn)物和類西柏烷類降解產(chǎn)物含量也呈增加趨勢。本研究在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，增施鉀肥不僅影響中性致香物質(zhì)總量、棕色化降解產(chǎn)物和類西柏烷類降解產(chǎn)物量，還可明顯提高上部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、芳香類氨基酸降解產(chǎn)物及新植二烯等致香物質(zhì)含量，而且改變鉀肥基追施比例，中性致香物質(zhì)總量和各類致香物質(zhì)成分表現(xiàn)出不同的規(guī)律性。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，對于上部葉，中性致香物質(zhì)總量、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物及新植二烯含量隨著鉀肥追施比例的增加，表現(xiàn)出中低鉀水平呈增加趨勢，高鉀水平上先增加后降低，A2B3和A3B1處理含量較高，芳香類氨基酸降解產(chǎn)物及Maillard反應(yīng)產(chǎn)物則呈增加趨勢，A3B3處理最高，A1B1最低，說明中鉀水平配合高施追肥或高鉀水平配合低施追肥更有利于質(zhì)體色素類致香物質(zhì)的形成，而高鉀水平配合高施追肥則更有利于非質(zhì)體色素類降解產(chǎn)物的形成。對于中部葉，隨著鉀肥追施比例的增加，不同處理之間有一定的差異，但無論是中性致香物質(zhì)總量還是各類致香物質(zhì)含量以A1B3處理相對較高。這也說明不同的鉀肥基追施比例造成了煙株不同生長時(shí)期的鉀素供應(yīng)能力的差異，影響煙葉香氣成分含量組成，而增加鉀肥追施量更有利于上部葉香氣品質(zhì)的改善。

4 結(jié) 論

本研究比較了烤煙中上部葉中性致香物質(zhì)含量在不同鉀肥水平和基追施比例條件下的變化情況，證明增施鉀肥可明顯提高上部葉各類中性致香物質(zhì)總量，中鉀水平配合高施追肥和高鉀水平上低施追肥（A2B3和A3B1處理），即當(dāng)鉀肥施用量為16 kg/667m2，基追施比例為3:7和施用量為24 kg/667m2，基追施比例為7:3時(shí)更有利于質(zhì)體色素類致香物質(zhì)的形成，高鉀水平高施追肥（A3B3處理），即鉀肥施用量為24 kg/667m2，基追施比例為3:7有利于非質(zhì)體色素類降解產(chǎn)物的形成；低鉀水平上高施追肥（A1B3處理），即鉀肥施用量為8 kg/667m2，基追施比例為3:7處理則更有利于中部葉各類香氣物質(zhì)的形成。

[1] 史宏志，劉國順，楊惠娟，等. 煙草香味學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011.

[2] 周冀衡，汪鄧民，呂國新，等．不同煙草品種苗期對鉀素響應(yīng)能力的研究[J]. 中國煙草科學(xué)，1998，19（2）：8-12．

[3] 胡國松，鄭偉，王震東，等．煙草營養(yǎng)原理[M]. 北京：科學(xué)出版社，2000：119-125．

[4] 洪麗芳，付麗波，蘇帆，等．生長素對煙株中鉀的分配和積累的影響[J]．作物學(xué)報(bào)，2003，29（3）：457-461.

[5] 劉好寶，呂作新，劉彩萍，等．煙草不同生育期的鉀素營養(yǎng)對煙葉產(chǎn)量和含鉀量的影響[J]．中國煙草學(xué)報(bào)，1998，4（1）：60-64.

[6] 羅建新，肖漢乾，彭建偉．施鉀方法對土壤供鉀能力及烤煙鉀累積的影響[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，26（5）：352-355.

[7] 趙銘欽，劉金霞，黃永成，等. 不同起壟方式與鉀肥施用方法對烤煙中性致香物質(zhì)含量的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，35（9）：58-62.

[8] 葉協(xié)鋒，朱海濱，凌愛芬，等. 不同鉀肥對烤煙葉片鉀和中性香氣成分及非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的影響研究[J]. 土壤通報(bào)，2008，39（2）：338-343.

[9] 劉國順，張春華，代李鵬，等. 不同氮磷鉀配施對烤煙石油醚提取物和中性致香物質(zhì)的影響[J]. 土壤，2009，41（6）：974-979.

[10] 劉國順，葉協(xié)鋒，王彥亭，等. 不同鉀肥施用量對煙葉香氣成分含量的影響[J]. 中國煙草科學(xué)，2004，25（4）：1-4.

[11] 何永秋，劉國順，楊永鋒，等. 不同鉀肥配施對烤煙石油醚提取物和中性致香物質(zhì)的影響[J]. 中國煙草學(xué)報(bào)，2013，19（2）：10-14.

[12] 黃瑾，高華軍，劉春萍. 生物鉀肥對植煙土壤養(yǎng)分和烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，41（11）：1198-1201.

[13] 董祥洲，韓富根，王初亮，等. 鉀肥和頂調(diào)劑對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀和香氣質(zhì)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（5）：102-105.

[14] 呂中顯，趙銘欽，拓陽陽，等. 種植密度和頂端調(diào)節(jié)劑對烤煙中性致香物質(zhì)的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，26（4）：104-110.

[15] 孫力，李銀科，章新，等. 鉀素水平對煙葉化學(xué)成分和感官評吸質(zhì)量的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（24）：13210-13214.

Effects of Different Potassium Fertilization Modes on Neutral Aroma Components in Flue-cured Tobacco Leaves

DAI Xiaoyan, ZHANG Qian, WANG Jianan, GUO Chunyan

(College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

In order to identify the effects of potassium (K) fertilization regulation on aroma constituents in flue-cured tobacco leave, a field experiment was conducted to study the changes of K rates and proportion of base K to dress K fertilizer on the neutral aroma constituents in middle and upper leaves of tobacco (Yunyan 87). The results showed that the contents of the all neutral aroma constituents and every degradation products were different under the different potassium fertilization rates and ratios. Neutral aroma constituents in upper leaves increased with the higher potassium rate. The content of plastid pigment degradation products in upper leaves were the highest relatively under top dressing fertilizer of middle potassium level and low dressing fertilizer of high potassium level, while the non-plastid pigment degradation products was the highest under top dressing fertilizer of high potassium level. It was more conducive to the formation of neutral aroma constituents in middle leaves under top dressing fertilizer of low potassium level.

flue-cured tobacco; potassium fertilizer; application rate; proportion of base K to dress K fertilizer; neutral aroma component

S572.06

1007-5119（2014）01-0026-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.01.005

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目資助（2010033）

代曉燕，女，博士，講師，主要從事煙草栽培生理及土壤營養(yǎng)研究。E-mail：daixiaoy319@163.com

2013-09-29