噴施不同鉀肥對煙葉生理指標及香氣物質的影響

劉曉迪， 景延秋， 宮長榮， 張平陽

(河南農業大學煙草學院，河南 鄭州450002)

煙葉含鉀量偏低是中國煙葉與國際優質煙葉品質差異的重要原因之一。國際優質煙葉含鉀量應不低于2.5%，而中國煙葉平均含鉀量不足2%［1-2］。在中國植煙土壤鉀含量不高的情況下，施用鉀肥是提高煙葉鉀含量、生產優質煙葉不可缺少的重要環節［3-4］。近幾年，為提高煙葉中鉀含量，許多科研工作者嘗試通過增加鉀肥施用量、改進鉀肥施用方法以及培育高鉀基因型新品系等方法來提高鉀肥利用率，進而實現增加煙葉中鉀含量的目標［5-9］，但結果尚不夠理想。

鉀是作物必需的大量營養元素之一，在提高作物抗逆性和產量中起著重要作用［10-14］。煙葉含鉀量是衡量烤煙品質的重要指標之一［15］，它使煙葉身份適中，彈性和柔軟性增加，燃燒能力和持火能力顯著改善，對煙葉香吃味及卷煙制品安全性具有積極作用。鄭憲濱等［4］通過營養液培養試驗發現，供鉀水平對烤煙干物質質量影響不顯著，但供鉀能顯著提高烤煙葉片以及根和莖的含鉀量，增加烤煙體內鉀素積累，從而改善煙葉的品質。

在烤煙生長的中、后期供鉀對烤煙中部葉含鉀量起主要作用，對烤煙上部葉含鉀量起主要作用的是生長后期和中期供鉀，其中后期供鉀作用大于中期供鉀［16］。目前，中國煙株鉀含量偏低主要集中在中上部葉，這可能是由于鉀肥利用率低，煙株生長后期土壤供鉀能力下降。提高烤煙鉀含量是濃香型優質煙葉開發的一項重要內容，本試驗通過葉面噴施的方式，探究葉面施鉀與土壤施肥在鉀肥利用率上的差異，同時研究不同形式的鉀肥對煙葉中化學成分及香氣物質的影響，以期為增加中部煙葉的鉀含量，提高煙葉香味提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011 ～2012 年在河南省漯河市舞陽縣保和鄉坡宋村進行，供試土壤肥力中等，地勢平坦，排灌方便，土壤pH 值7.41，有機質含量11.28 g/kg，速效氮含量51.32 mg/kg，速效磷含量11.86 mg/kg，速效鉀含量152.37 mg/kg，土壤氯含量35.43 mg/kg。試驗煙草品種為中煙100，幼苗于4月30 日移栽，6 月28 日打頂，留葉數20 ～22 片，田間管理按優質煙葉栽培技術進行。

1.2 試驗設計

試驗共設置5 個處理:T1 為常規追肥(全生育施肥量的30%為常規追肥)，噴施清水作為對照;T2施常規追肥的70%，噴施清水;T3 施常規追肥的70%，噴施硝酸鉀;T4 施常規追肥的70%，噴施磷酸二氫鉀;T5 施常規追肥70%，噴施硫酸鉀。土壤追肥按常規追肥時期進行。噴施處理在移栽后30 d和50 d 共噴施2 次，不同鉀肥噴施濃度均為5 mg/ml，在下午16 ∶00 時噴施，全株噴施，以葉面葉背濕露為度。采用隨機區組設計，每個處理設置3次重復，株距50 cm，行距120 cm，每個小區60 株。各處理按照常規栽培措施統一管理，純氮用量45.00 kg/hm2，N ∶P2O5∶K2O=1 ∶1.5 ∶1.5，其中，70%為基肥，30%為追肥，嚴格按照煙葉成熟采收原則，利用三段式烘烤工藝技術烘烤調制。

1.3 樣品采集

取烤后煙葉C3F 級，去梗、烘干、粉碎，烘干后過孔徑0.425 mm 篩，密封保存，用于各種指標的測定。

1.4 檢測指標及方法

按照標準YC/T 59－2002、YC/T 160－2002、YC/T 161－2002、YC/T 162－2002、YC/T 166－2002 和YC/T 173－2003 規定的方法分別測定煙葉樣品的水溶性糖、還原糖、總氮、蛋白質、煙堿、鉀和氯含量。采用高效液相色譜法(YC/T382－2010)測定煙草中的質體色素含量。中性香味成分測定的前處理采用二氯甲烷溶劑萃取法，采用美國HP5890Ⅱ－5972 氣質聯用儀定性、內標法定量［17］。

1.5 數據分析

采用SPSS 17.0 和Excel 2003 進行數據分析，將2 年的數據合并分析。

2 結果

2.1 追施不同鉀肥對烤后煙葉常規成分的影響

表1 數據顯示，土壤追肥量減少后，煙葉中的各種化學成分均降低，但鉀和氯含量與對照(T1)沒有顯著差異。葉面噴施含鉀化學物質后，烤后煙葉蛋白質、總氮和煙堿的含量增加，以T2 處理的煙葉中蛋白質、煙堿、總氮等含氮類化合物含量較低。與對照相比，T3、T4 和T5 處理中的氯含量均顯著降低，以硫酸鉀處理中含量最低(0.06%)，但噴施磷酸二氫鉀和硫酸鉀的煙葉中氯含量沒有顯著差異。還原糖和總糖含量在不同處理間有顯著差異，以T4 中含量最低，T5 中含量最高。與對照相比，T3、T4 和T5處理中鉀含量明顯增加，但是煙葉對于不同種類的鉀肥吸收量不同，其中以對硫酸鉀的吸收量最大。

2.2 追施不同鉀肥對烤后煙葉質體色素含量影響

如圖1 所示，不同處理間葉綠素和類胡蘿卜素含量具有較大差異。減少追肥用量，烤后煙葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量迅速下降。利用不同形式鉀肥進行葉面噴施，煙葉中的葉綠素和類胡蘿卜素含量變化差異較大。T3、T4 和T5 處理中的葉綠素含量顯著低于T1 處理，各處理間葉綠素的含量高低依次為T1＞T5＞T3＞T2＞T4。與土壤追肥相比，葉面噴施鉀肥，煙葉中的類胡蘿卜素含量增加，T3、T4 和T5 之間類胡蘿卜素含量相近，沒有顯著差異。

表1 不同處理對煙葉化學成分的影響Table 1 The effects of different treatments on chemical components of tobacco leaves

圖1 不同處理烤后煙葉質體色素含量Fig.1 Plamochromic pigment content in tobacco leaves with different treatments

2.3 追施不同鉀肥對烤后煙葉中性香味物質的影響

2.3.1 對類胡蘿卜素降解產物的影響 由表2 可知，類胡蘿卜素降解產物的總量及質體色素降解產物總量均以T3 處理最高，分別較T1 處理高出11.47%和7.50%;其次是T5 處理，比T1 處理分別增加3.31%和4.64%。與T1 處理相比較，T2 處理追肥量減少30%，質體色素降解產物含量降低9.75%。各處理中以T4 處理中類胡蘿卜素降解產物含量最低(81.53 μg/g)，T2 處理中質體色素降解產物含量最低(1 292.70 μg/g)。新植二烯是葉綠素降解產物，占中性香氣物質總量的比例最高，以T3 處理含量最高，比T1 處理增加6.97%，在各處理中的含量高低依次為T3＞T5＞T1＞T4＞T2。在類胡蘿卜素降解產物中，以β-大馬酮、β-二氫大馬、巨豆三烯酮4 和法尼基丙酮4 種香氣物質的含量較高，占該類香氣物質總量的71.67% ～76.68%，在T3處理中總量為29.75 μg/g，較T1 處理(24.72 μg/g)增加20.24%。

2.3.2 對芳香族氨基酸降解產物的影響 煙葉中芳香族氨基酸降解產物主要有苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇，是煙葉中含量較豐富的香味成分。由表3 可知，T1 處理中芳香族氨基酸類總量最高(15.53 μg/g)，其次是T2 處理。與T1 處理相比，T3、T4 和T5 煙葉中的芳香族氨基酸類香氣物質總量減少，且以T4 處理中最低(10.54 μg/g)，比T1 處理減少32.10%，以T3 處理中較高，比T1 處理減少12.22%。苯甲醇和苯乙醛在該類香氣物質總量中所占比例較高，前者以T1 處理中含量最高，后者以T3 處理中含量最高。

2.3.3 對美拉德反應產物的影響 美拉德反應產物及其降解產物是形成煙葉香氣的重要組成部分。由表4 可知，T5 處理中美拉德反應物總量最高(18.29 μg/g)，其次為T3 處理(16.11 μg/g)，分別比T1 處理高17.25%和3.30%。美拉德反應物總量中以T4 處理中最低(13.72 μg/g)，比T1 處理中減少12.06%。該類香氣物質中以糠醛含量最高，占美拉德反應產物總量的64.34% ～68.76%，以T5處理中含量最高，比T1 處理高17.11%。

2.3.4 對類西柏烷類降解產物的影響 類西柏烷類降解產物以T5 處理中含量最高(43.00 μg/g)，其次是T3 處理，分別比T1 處理中增加57.09%和33.10%(表5)。茄酮和西柏三烯二醇均以T5 處理中含量最高，且分別比T1 處理中高55.95%和58.31%，以T2 處理中含量最低(23.82 μg/g)。T4 處理中類西柏烷類香氣物質總量比T1 處理中減少11.91%。

表2 不同處理烤煙類胡蘿卜素類降解產物的含量Table 2 Contents of degraded products of carotenoid in tobacco leaves with different treatments

表3 不同處理烤煙芳香族氨基酸降解產物的含量Table 3 Contents of degraded products of aromatic amino acid contents in tobacco leaves with different treatments

表4 不同處理烤煙美拉德反應產物的含量Table 4 Contents of Maillard reaction products in tobacco leaves with different treatments

表5 不同處理烤煙類西柏烷類降解產物的含量Table 5 Contents of degraded products of cembrane aroma components in tobacco leaves with different treatments

2.3.5 對其他類香氣物質總量的影響 本試驗檢測到面包酮、2，6-壬二烯醛、藏花醛和愈創木酚4 種香氣物質(表6)。表6 顯示，其他類香氣物質總量以T5 處理中含量最高(2.50 μg/g)，其次為T3 處理，分別比T1 處理中高21.92%和6.72%，T4 處理中含量與T1 處理相當。4 種香氣物質中以愈創木酚含量最高(在1.00 μg/g 以上)，5 個處理中以T5處理中含量最高(1.65μg/g)，T2 處理中含量最低(1.39μg/g)。面包酮以T3 處理中含量最高，2，6-壬二烯醛以T5 處理中含量最高(0.53 μg/g)，藏花醛以T3 和T5 處理中含量最高(0.16 μg/g)。

表6 不同處理對其他香氣物質含量的影響Table 6 Other aroma contents in tobacco leaves with different treatments

2.3.6 對香氣物質總量的影響 煙葉中香氣物質以新植二烯含量最高。除新植二烯外的香氣物質以T3 處理中含量最高(143.84 μg/g)，其次是T5 處理，二者較T1 處理分別增加10.24%和7.14%;T4處理中含量最低(120.52 μg/g)，與T1 處理相比減少7.63%。中性香氣物質總量仍以T3 和T5 處理中含量最高，分別較T1 處理高7.25%和5.04%;T4處理中含量與T2 處理相近，比T1 處理減少10.30%(圖2)。減少追肥量，導致煙葉中香氣物質總量降低。

圖2 不同處理對香氣物質總量的影響Fig.2 Total contents of aroma substance in the tabacco leaves with different treatments

3 討論

多數研究者認為，水溶性總糖是決定煙氣甜度和醇和度的主要因素，而總氮和煙堿則反映了煙葉的生理強度和煙氣濃度［18］。許明祥等［19］研究了供鉀方式對煙葉含鉀量的影響，認為土壤施肥結合噴施葉肥，能有效提高烤煙煙葉含鉀量。本試驗中，利用葉面噴施鉀肥代替部分土壤追肥，烤煙常規成分與土壤施肥效果相當。在噴施硫酸鉀的處理中，烤煙鉀含量提高，糖含量適宜，煙堿含量適中，氯含量較低，更符合優質烤煙的標準。

葉綠素對烤煙的光合作用有重要影響，是形成煙葉產量和質量的物質基礎，其降解產物是中性香氣的重要組成部分［10-12，15］。煙葉中類胡蘿卜素含量與煙葉品質存在正相關關系，一方面是煙葉外觀品質與該類成分含量直接相關，另一方面類胡蘿卜素是煙草香氣成分的重要前體物質［20］。本研究結果顯示，通過葉面噴施不同形式的鉀肥，降低了葉綠素含量，增加了類胡蘿卜素含量，說明葉面追肥與土壤施肥相結合比單純土壤追肥對提高質體色素含量具有更好的積極作用。不同形式的鉀肥用量對質體色素含量的影響差異較大，以硝酸鉀和硫酸鉀處理中質體色素含量較適宜。

類胡蘿卜素是煙葉中許多致香成分的前體物，其降解產物對煙葉香味品質的形成有重要作用。類西柏烷類是煙葉腺毛分泌物的重要成分，西柏三烯的降解產物是煙草中最豐富的中性香味物質之一茄酮的來源［21］。許自成等［22］研究證明，鉀含量高的煙葉中，新植二烯、類胡蘿卜降解產物、芳香族氨基酸降解產物、美拉德反應產物含量和揮發性香氣物質總量均明顯高于中鉀類和低鉀類煙葉，而類西柏烷降解產物含量在不同類型煙葉中差異不顯著。董祥洲等［23］則認為中等的施鉀量(219.15 kg/hm2)并配施頂調劑2 號時，對提高煙葉各類致香物質含量及總量方面有顯著作用。本試驗研究結果顯示，與土壤追肥相比，葉面噴施硝酸鉀和硫酸鉀配合土壤追肥，有利于促進質體色素降解產物、美拉德反應產物、類西柏烷類降解產物和其他類香氣物質含量的增加;噴施磷酸二氫鉀對煙葉香氣物質的產生有負面影響，不利于香氣成分的增加。葉面噴施硝酸鉀和硫酸鉀對煙葉中化學成分和香氣成分的形成具有積極作用，這可能是由于硝酸鉀和硫酸鉀容易被煙葉吸收利用，增加煙葉的鉀含量。

與單純土壤追肥相比，70%土壤追肥結合葉面噴施，更有利于烤煙中部煙葉內在品質的形成，對生產濃香型優質煙葉具有積極作用。在移栽后30 d 和50 d 兩次噴施硝酸鉀和硫酸鉀，對香氣含量的增加具有積極作用，對煙葉品質的形成有較好的促進作用。綜合評價，葉面噴施硫酸鉀更能協調煙葉的常規化學成分，同時有效增加煙葉中的香氣成分含量。

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