低施氮、少留葉及其交互作用對烤煙主要化學成分的影響

趙會納，湯朝起，彭玉龍，王先勃，沈 晗，鄭其令，雷 波，李德侖，丁福章，潘文杰

(1.貴州省煙草科學研究院，貴州 貴陽 550081；2.上海煙草集團有限責任公司，上海 200082；3.貴州省煙草公司 遵義市公司，貴州 遵義 563000；4.遵義市煙草公司 道真縣分公司，貴州 道真 563500)

隨著細支卷煙的快速發展和推廣，以及卷煙消費者日益多元的個性化需求，對卷煙原料提出了更高的要求。由于細支卷煙單支所用煙葉原料減少，導致其煙氣的勁頭、滿足感和香氣量要低于傳統煙支。煙葉的煙堿含量與勁頭等風格特征以及消費者對生理強度的需求密切相關[1-2]，因此要保持煙氣的勁頭和滿足感等，滿足消費者的生理需求，需要適當提高煙葉煙堿含量。很多學者認為總氮含量過高對煙葉感官質量的負面影響很大[3-5]，控制總氮含量尤其是非煙堿氮(粗蛋白)含量是可能提高煙葉品質的有效途徑[6]。因此，在提高煙葉煙堿含量的同時控制總氮、蛋白質含量(即提高煙葉煙堿氮/總氮比值)，同時總糖、還原糖等其他化學成分協調可能是細支卷煙的高滿足感原料開發的途徑之一。

施氮量和留葉數都是影響烤煙煙堿和總氮等化學成分的重要因素[7-8]。目前，已有很多關于施氮量和留葉數對煙葉化學成分影響的研究，但多數研究是關于品種配套栽培技術的研究[9-12]或煙葉生長發育和產質量的研究[13-19]，以及不同生育期煙葉的煙堿和總氮積累方面的研究[20-21]，而關于提高煙堿氮/總氮比值的研究還鮮有報道。已有研究表明，煙堿隨施氮量的增加而增加，隨留葉數的減少而增加[13,18]，早打頂有利于煙堿的積累合成[22]。因此本試驗在現蕾前進行足葉打頂，探索低施氮、少留葉的技術措施對不同部位煙葉的煙堿等化學成分和煙堿氮/總氮的影響。本研究于2016年和2017年連續2年在貴州省道真縣開展低施氮、少留葉對K326不同部位煙葉化學成分影響的田間試驗，分析了施氮量、留葉數及其交互作用對煙堿、總氮等化學成分的影響，旨在為細支卷煙的原料開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試地點和材料

2016年和2017年，在貴州省遵義市道真縣隆興鎮浣溪村進行試驗，供試烤煙品種為K326。

試驗點土壤養分和pH值見表1。根據貴州省企業標準“植煙土壤肥力質量評價標準Q/GZYC05─2011”[23]可知，試驗點土壤的全氮含量豐富，堿解氮含量很豐富，速效磷含量在適中至豐富范圍(2016年適中，2017年豐富)，速效鉀含量在適中至很豐富范圍(2016年很豐富，2017年適中)，有機質含量豐富，pH值適宜。總體來看，該試驗點較適宜開展本試驗。

表1 試驗點土壤理化性狀指標

1.2 試驗設計

試驗為雙因素裂區試驗，主處理為施氮量A：45 kg/hm2、67.5 kg/hm2和90 kg/hm2；副處理為留葉數B：12片/株、14片/株、16片/株，共9個處理，3次重復，共27個小區。

田間移栽密度達到18180株/hm2，行、株距分別是110 cm、50 cm。在現蕾前進行足葉打頂，足葉打頂是指在當煙株的有效留葉數達到處理(分別是12片、14片和16片)要求時進行扣心打頂。有效留葉數指留在煙株的下部第1葉位葉長大于50 cm，頂部最上一位葉葉長介于10～20 cm的葉數。將長勢正常并且無傷害的煙株所有葉位掛牌(從下向上數)，其他田間管理措施按當地優質煙栽培技術進行。

初烤煙葉按部位取樣檢測常規化學成分(表2)。

同時，設置常規生產對照，移栽密度16500株/hm2，行距110 cm，株距60 cm。施氮量105 kg/hm2，留葉數18片。中心花50%開放時打頂，其他田間管理措施按當地優質煙栽培技術進行。

表2 不同處理煙葉部位

1.3 化學成分測定

采用煙草行業標準測定，其中煙堿含量采用YC/T 160─2002測定，糖含量采用YC/T 159─2002測定，總氮含量YC/T 161─2002測定，鉀含量采用YC/T 217─2007測定，氯含量采用YC/T 162─2002測定，蛋白質含量采用YC/T 249─2008測定。

1.4 數據分析

采用SPSS 16.0軟件進行數據分析，包括雙因素方差分析和多重比較，多重比較采用Duncan法。

2 結果與分析

2.1 施氮量和留葉數對煙葉化學成分的影響

從表3可以看出，施氮量對煙葉煙堿、總氮、氯和蛋白質含量有極顯著影響，對總糖含量有顯著影響。留葉數對煙堿、總氮、總糖含量和煙堿氮/總氮有極顯著影響。施氮量×留葉數交互作用對各個化學指標影響均不顯著。

表3 施氮量和留葉數對煙葉化學成分含量影響的方差分析

對不同施氮量和留葉數的煙葉化學成分進行多重比較分析(表4)。結果表明，煙葉的煙堿、總氮、鉀、氯、蛋白質含量在3個施氮量水平間存在顯著差異，其中煙堿、總氮、蛋白質和氯含量均隨施氮量的增加而增加，均以90 kg/hm2處理的最高；鉀含量表現為90 kg/hm2>45 kg/hm2>67.5 kg/hm2。

煙葉的煙堿、總糖、還原糖、總氮含量和煙堿氮/總氮在不同留葉數處理間存在顯著差異，其中煙堿、總氮含量和煙堿氮/總氮隨留葉數的增加而降低，總糖、還原糖含量隨留葉數的增加而增加。

與常規生產對照相比，所有處理煙葉的煙堿含量和煙堿氮/總氮均有明顯提高，蛋白質含量均降低，總糖和還原糖含量適宜。

表4 施氮量和留葉數對煙葉化學成分含量影響

注：同行數字后不同字母表示在0.05水平上差異顯著。下同。

2.2 施氮量和留葉數對不同部位煙葉化學成分的影響

2.2.1 施氮量和留葉數對頂部煙葉化學成分的影響 從表5可以看出，頂葉的煙堿含量在不同施氮量水平下存在顯著差異。在早打頂的情況下，在施氮量45～90 kg/hm2處理下，煙堿含量較高，為4.24%～4.79%；總氮含量適宜，為2.19%～2.42%；總糖和還原糖含量適宜，其中煙堿、總氮、氯和蛋白質含量均隨施氮量的增加而增加，均表現為45 kg/hm2<67.5 kg/hm2<90 kg/hm2，總糖含量隨施氮量的增加而減少；煙堿氮/總氮以67.5 kg/hm2處理最大，90 kg/hm2處理次之，45 kg/hm2處理最小。

頂葉的煙堿、總糖、還原糖、總氮含量和煙堿氮/總氮在不同留葉數處理間存在顯著差異。在留葉數12～16片/株處理下，煙堿含量較高，為3.95%～5.09%；總氮含量適宜，在2.15%～2.41%，總糖和還原糖含量適宜，其中煙堿、總氮和鉀含量和煙堿氮/總氮均隨留葉數的增加而減少，總糖、還原糖和蛋白質含量均隨留葉數的增加而增加。

表5 施氮量和留葉數對頂葉化學成分含量影響

2.2.2 施氮量和留葉數對上部葉化學成分的影響 從表6可以看出，上部葉的煙堿、鉀、氯、蛋白質含量在不同施氮量水平下存在顯著差異。在早打頂的情況下，施氮量為45～90 kg/hm2時，煙堿含量較高，為3.82%～4.56%；總氮含量適宜，在2.01%～2.21%，總糖和還原糖含量適宜，其中煙堿、總氮、氯和蛋白質含量和煙堿氮/總氮隨施氮量的增加而增加，均表現為 45 kg/hm2<67.5 kg/hm2<90 kg/hm2，總糖和還原糖含量隨施氮量的增加而減少。

上部葉的煙堿含量和煙堿氮/總氮在不同的留葉數處理間存在顯著差異。留葉數12～16片/株，煙堿含量也較高，為3.88%～4.56%，總氮含量適宜，為2.02%～2.17%，總糖和還原糖含量適宜，其中煙堿、總氮和鉀含量和煙堿氮/總氮均隨留葉數的增加而減少，均表現為 12片/株>14片/株>16片/株，總糖和還原糖含量均隨留葉數的增加而增加，表現為12片/株<14片/株<16片/株。

表6 施氮量和留葉數對上部葉化學成分含量的影響

2.2.3 施氮量和留葉數對中部煙葉化學成分的影響 從表7可以看出，中部葉的煙堿、總氮、氯和蛋白質含量在不同的施氮量水平下存在顯著差異。施氮量為45～90 kg/hm2時，煙堿含量含量較高，為3.50%～3.75%，總氮含量適宜，為1.92%～2.11%，總糖和還原糖含量適宜，其中中部葉煙堿、總氮、氯和蛋白質含量也隨施氮量的增加而增加，均表現為45 kg/hm2<67.5 kg/hm2<90 kg/hm2，總糖和還原糖含量均表現為67.5 kg/hm2>45 kg/hm2>90 kg/hm2。

中部葉的煙堿、總糖和總氮含量在不同的留葉數處理間存在顯著差異。留葉數為12～16片/株，煙堿含量較高，為3.27%～3.79%，總氮含量適宜在1.89%～2.08%，總糖和還原糖含量適宜，其中中部葉煙堿、總氮和蛋白質含量以及煙堿氮/總氮均隨留葉數的增加而減少，均表現為12片/株>14片/株>16片/株，總糖和還原糖含量均隨留葉數的增加而增加，表現為12片/株<14片/株<16片/株。

表7 施氮量和留葉數對中部葉化學成分含量影響

3 小結與討論

試驗發現，與常規生產對照相比，低施氮、少留葉的9個處理均提高了煙葉的煙堿含量和煙堿氮/總氮，降低了蛋白質含量，同時總氮和糖含量較為適宜。可能是因為施氮量雖然只有45～90 kg/hm2，分配到單株上的氮素量比常規生產的少，但是由于單株留葉數也相應減少，使得分配到每片煙葉上的氮素量并沒有下降，同時打頂時間的明顯提前，使煙堿積累時間長，本試驗所有處理均在現蕾前足葉打頂。已有研究表明：打頂明顯促進了烤煙體內煙堿的合成和積累，煙堿含量隨打頂后時間的延長不斷增加[24]，使得在低施氮的情況下，煙堿含量不但沒有比常規生產煙葉下降，反而導致煙堿含量和煙堿氮/總氮有所提高。因此，在農業生產上提高煙葉煙堿含量的同時控制總氮、蛋白質含量(即提高煙葉煙堿氮/總氮比值)，以獲得細支卷煙的高滿足感原料可能是可行的。此外，隨著社會對吸煙與健康的日益關注，降低卷煙焦油量一直是煙草行業研究的熱點[25]。隨著技術不斷革新，卷煙的焦油量近年來逐步降低，低焦油卷煙甚至超低焦油卷煙相繼問世；但在焦油量降低的同時，卷煙的“香氣、濃度、勁頭”普遍不足[26]，如何提高低焦油卷煙的滿足感，是卷煙工業企業進一步降焦所面臨的一個難題。已有研究表明，煙堿/焦油的比值與吸味品質之間呈線性正相關關系[27]，總氮、蛋白質與焦油量呈極顯著正相關[28]，因此，增加煙堿含量、降低蛋白質或總氮含量即提高煙堿含量和煙堿氮/總氮均利于提高煙葉煙堿焦油比，早打頂、低施氮、少留葉的綜合措施可能也是獲得高煙堿焦油比煙葉的技術之一。

施氮量是調節烤煙氮代謝的重要因素，直接影響著煙葉的化學成分[29]。試驗結果表明，施氮量主要影響煙葉的煙堿、總氮、蛋白質等含氮化合物含量，其中對中部葉和上部葉化學成分影響較大，對頂葉影響較小。這可能由于氮素優先供應植株生長旺盛部位，烤煙頂部煙葉氮素的積累量增加速度大于上部葉和中部葉，而轉移速度小于中部葉和上部葉[30]，因此施氮量對頂部煙葉含氮化合物影響小于中部葉和上部葉。3個部位煙葉煙堿、總氮、氯和蛋白質含量均隨施氮量的增加而增加，頂葉和上部葉總糖含量隨施氮量的增加而減少，與已有研究結果相似[13,18,31]。煙株留葉數不同，會造成葉片的空間結構、通風透光條件不同，進而改變葉片養分的分配[31]。本試驗表明，留葉數主要影響煙葉的煙堿、總氮和總糖含量和煙堿氮/總氮，其中頂葉4個指標(煙堿、總糖、還原糖、總氮)、上部葉2個指標(煙堿和煙堿氮/總氮)、中部葉3個指標(煙堿、總糖和總氮)在不同的留葉數處理間存在顯著差異。煙堿和總氮含量均隨留葉數的增加而減少，上部葉和頂葉總糖含量均隨留葉數的增加而增加，與已有研究結果吻合[13,18]。施氮量×留葉數交互作用對各個部位化學指標均影響不顯著。總體來看，施氮量在67.5 kg/hm2較適宜，其煙葉的煙堿氮/總氮高，同時蛋白質和總氮最低，留葉數以12片/株的煙堿氮/總氮最高，但蛋白質和總氮含量也最高，同時12片/株留葉數太少，無法獲得滿意的經濟效益，煙農難以接受，因此試驗可能還存在一定的局限性，在下一步的研究中擬結合感官質量、焦油產生量和生態條件分析，進一步探討更符合煙葉生產實際的處理組合。

在早打頂條件下，低施氮少留葉可提高煙葉煙堿含量和煙堿氮/總氮，降低蛋白質含量，同時煙葉總氮和糖含量較為適宜。綜合來看，施氮量主要影響了含氮化合物，留葉數主要影響煙堿、總氮和總糖含量和煙堿氮/總氮，二者的交互作用對化學成分的影響最小。