蕓苔素內酯對永州煙區烤煙中下部煙葉可用性的影響

孟智勇,宗勝杰,劉 芳,周 雨,黃 誼,李 虎,李小慧,宋笑龍*

(1.河南省農業科學院 煙草研究所,河南 許昌 461000;2.湖南省煙草公司永州市公司,湖南 永州 425000)

永州是我國濃香型煙葉的重要產地,屬亞熱帶季風氣候,熱量豐富,雨量充沛,但該煙區烤煙生長季光照不足,制約著葉片干物質積累,也容易造成化學成分不協調[1],尤其是中下部葉片偏薄,香氣不足,造成可用性偏低。目前,研究人員主要從定向育種[2-4],栽培技術[5-6],烘烤工藝[7-8]等方面著手,以提升煙葉可用性。研究顯示,植物生長調節劑能調節植物的生長發育[9],調控作物的株型[10],提高煙葉耐烤性[11],進而提高產量,改善品質。其中,蕓苔素內酯(brassinolide,BR)又名油菜素內酯,是一種甾醇類植物生長調節物質,能夠調控植物細胞伸長、分裂和分化,在植物生長發育中起重要作用[12-13];蕓苔素內酯的施用可提高植物葉片光合速率,進而提高抗旱、抗寒和抗鹽堿等抗逆能力[14-17];另外還具有增產、協調植物營養平衡和強力生根的作用,可以加快植物生長代謝,適宜濃度的蕓苔素內酯可降低葉綠素降解酶的活性,減緩逆境脅迫下葉綠素的分解速率,從而降低光合作用的抑制程度[18]。

目前,蕓苔素內酯已在多種作物中得到應用。研究顯示,蕓苔素內酯對于糧食作物的增產效果可達10%左右,對于經濟作物增產效果可達10%～20%[19]。賈燕超等[20]研究表明,油菜素內酯能提高煙草的抗旱能力,促進煙株在干旱條件下生長,提高產量。馬文廣等[21]研究表明,用10 mg/kg的油菜素內酯浸種處理能顯著提高煙草種子的發芽勢、發芽率與發芽指數,并且能縮短平均發芽時間,提高酶的活性和根系活力,提高煙葉中的鉀含量,降低其煙堿含量。有關蕓苔素內酯對烤煙中下部葉質量的影響研究較少,前期研究發現,相比赤霉素等植物生長調節劑,蕓苔素內酯可更好的提高烤煙產質量,提高永州煙區煙葉化學成分協調性和感官質量[22]。然而,哪種濃度蕓苔素內酯能在提升永州煙區煙葉品質方面可發揮最大作用,目前相關的研究仍有欠缺,因此,本研究通過設置不同濃度的蕓苔素內酯試驗,對烤煙農藝性狀、外觀質量、主要化學成分、評吸質量和經濟效益進行測定分析,探討適宜永州煙區的蕓苔素內酯濃度,以期提高永州中下部煙葉可用性。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

于2021年在湖南省永州市江永縣桃川鎮開展試驗,供試土壤為水稻土,肥力為堿解氮169.27 mg/kg、有效磷41.9 mg/kg、速效鉀652 mg/kg、氯離子46 mg/kg、有機質39.9 g/kg、土壤pH值6.63。

1.2 供試材料

供試品種為云煙87,于3月初進行移栽,行距和株距為130 cm×50 cm。煙株進入旺長期后選取當地具有代表性的連片煙田,煙田基礎設施完善,排灌方便,其他煙田管理措施參照當地煙葉生產技術標準進行。項目試驗用烤房為國標燃煤密集烤房。

1.3 試驗設計

采用單因素隨機區組試驗設計,設置5個蕓苔素內酯濃度梯度處理,每個處理重復3次。CK∶0 mg/L(噴施蒸餾水);T1∶0.005 mg/L,(1.0 g粉劑/20 L水);T2∶0.010 mg/L,(2.0 g粉劑/20 L水);T3∶0.015 mg/L,(3.0 g粉劑/20 L水);T4∶0.020 mg/L,(4.0 g粉劑/20 L水)。

藥劑施用方法:各處理蕓苔素內酯水溶液施用量均為900 L/hm2,葉片正反兩面噴施,噴至全部葉片濕潤。移栽后40 d噴施第一次,每間隔10 d噴1次,共噴施3次。試驗用蕓苔素內酯粉劑購自鄭州中科化工產品有限公司,蕓苔素內酯粉劑有效成分為0.01%。

1.4 測定項目與方法

1.4.1煙田農藝性狀調查

各處理每小區選取連續的5株長勢較為一致的代表性煙株。下部葉采收前1 d,測定煙株株高、莖圍、下部葉最大葉長和中部葉最大葉長;第三次植物生長調節劑噴施10 d后,于上午10∶00—11∶00,自下而上選擇第6葉位(已去除腳葉)葉片,使用Li-6400型光合作用儀測定下二棚葉凈光合速率(儀器自帶紅藍光源,光合有效輻射為800 mol·m2/s;采用韋度電子生產的分辨率0.001 mm數顯外徑千分尺測定葉片厚度。

1.4.2烤后煙葉常規化學成分測定

煙葉烘烤結束后,分別依照YC/T 159—2002對總糖和還原糖含量、YC/T 161—2002對總氮含量、YC/T 162—2002對氯含量、YC/T 173—2002對鉀含量、YC/T 166—2003對蛋白質含量、YC/T 468—2013對煙堿含量、YC/T 2l6—2007對各處理X2F、C3F樣品淀粉含量進行檢測。

1.4.3烤后煙葉經濟性狀統計

每一小區煙葉成熟時分別進行采收并編竿標記,煙葉出炕回潮后進行外觀質量評價和單葉重統計,按照GB 2635-1992統計各小區產量、產值、上等煙比例等經濟性狀。

1.4.4烤后煙葉外觀與感官質量評價

烤后煙葉出炕后回潮、平衡水分,依據煙草行業標準GB2635—1992對各處理煙葉成熟度、油分、顏色、身份、結構、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質量指標進行評價,各指標分別按照0.3、0.1、0.2、0.1、0.1、0.1、0.05、0.025、0.025賦值,計算烤煙外觀綜合得分。按照9分制對香氣質、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性、灰色等感官評吸指標進行打分,各指標權重賦值為0.25、0.15、0.1、0.12、0.1、0.13、0.1、0.025、0.025。

2 結果與分析

2.1 蕓苔素內酯對煙株農藝性狀的影響

由圖1可知,不同處理煙株在株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬等農藝性狀方面雖然存在一定差異,但差異性均不顯著,因此認為施用蕓苔素內酯對江永縣云煙87煙株農藝性狀影響較小。

注:圖中小寫字母表示差異顯著性(P<0.05)。下同。

2.2 蕓苔素內酯對烤煙中部和下部鮮煙葉厚度的影響

由圖2可知,各處理下下部葉厚度表現為:T4>T3>T2>T1>CK,中部鮮煙葉厚度表現為:T4>T3>T1>T2>CK。不同濃度蕓苔素內酯處理后,各處理中部和下部鮮煙葉厚度均顯著高于CK,中部鮮煙葉T1～T4處理間差異不顯著,下部鮮煙葉T2、T3、T4差異不顯著,T1、T2、T3差異不顯著,T4處理顯著高于T1處理。

圖2 蕓苔素內酯對葉片厚度的影響

2.3 蕓苔素內酯對煙株葉片凈光合速率的影響

由圖3可知,移栽后70 d,在蕓苔素內酯試驗劑量范圍內,隨著濃度的增加,煙葉凈光合速率呈現先增加后降低再增加的趨勢,T2處理時葉片凈光合速率達到最大值;其中T1、T2和T4處理間差異不顯著,T2處理顯著高于T3處理;T1、T2和T4葉片凈光合速率顯著高于CK;在試驗計量范圍內,施用蕓苔素內酯可以提高煙株移栽后70 d葉片的凈光合速率,與CK相比,T1、T2和T4增量達到顯著水平。

圖3 蕓苔素內酯對煙株葉片凈光合速率的影響

2.4 蕓苔素內酯對烤后煙經濟性狀的影響

由表1可知,噴施蕓苔素內酯能夠顯著提高烤后煙橘色煙比例、產量、中等煙比例和單葉重;T1、T2、T3和T4橘色煙比例分別較CK提高6.62%、11.62%、8.98%和6.20%,產量分別較CK提高1.17%、8.41%、2.60%和2.38%,中等煙比例分別較CK提高12.69%、19.63%、17.85%和66.39%,下部葉單葉重分別較CK提高-1.32%、-8.90%、6.90%和8.34%,中部葉各處理單葉重略低于CK,但差異不顯著。CK處理上等煙比例高,均價高,但產量低,因此產值略低于其他處理。綜合來看,橘色煙比例、產量、產值和均價以T2處理高,烤后煙經濟效益以T2處理(0.01 mg/L蕓苔素內酯)最佳。

表1 蕓苔素內酯對烤煙經濟性狀的影響

2.5 蕓苔素內酯對烤后煙外觀質量的影響

不同濃度蕓苔素內酯對烤后煙葉外觀質量的影響如表2所示,不同處理烤后煙下部葉成熟度、顏色、葉片結構、含青和掛灰雜色得分一致;下部葉身份、色度、油分和嗅香得分CK最低,下部葉外觀質量得分排名為:T1=T2>T3>T4>CK。各處理烤后煙中部葉成熟度、身份、葉片結構、含青、掛灰雜色和嗅香得分一致;CK處理煙葉顏色、色度和油分得分最低,色度和油分指標T2得分最高,中部葉外觀質量得分排名為:T2>T1=T4>T3>CK。綜合來看,噴施蕓苔素內酯均有利于中下部煙葉外觀質量的提高,以T2處理(0.01 mg/L蕓苔素內酯)表現最好。

表2 蕓苔素內酯對烤后煙葉外觀質量影響

2.6 蕓苔素內酯對烤后煙葉主要化學成分的影響

由表3可知,施用蕓苔素內酯烤后煙中部葉還原糖含量較CK提升7.63%～10.44%,下部葉還原糖含量較CK提升11.73%～27.55%,其中下部葉以T2處理最高,中部葉以T4處理最高;低濃度蕓苔素內酯處理(T1處理),中、下部葉煙堿含量較CK處理有所提升,而較高濃度下煙堿含量降低;整體來看,下部葉各處理還原糖、煙堿、鉀含量及氮堿比整體適宜;中部葉各處理總氮、鉀含量和糖堿比適宜,氯含量和氮堿比整體偏低,鉀氯比偏高。

表3 蕓苔素內酯對烤后煙葉主要化學成分的影響

2.7 蕓苔素內酯對烤后煙葉評吸質量的影響

由表4可知,T1處理下下部葉濃度、勁頭、余味、總體得分和中部葉的香氣質、香氣量、濃度、雜氣、總體得分最高,T2處理下下部葉香氣質、香氣量得分最高,T3處理下下部葉灰色和中部葉香氣量和灰色得分最高,T4中部葉燃燒性得分最高;下部葉和中部葉烤后煙評吸總體得分隨著蕓苔素內酯濃度的增加均呈現先增加后降低的趨勢,下部葉評吸得分排名為:T1>T2>CK>T3>T4;中部葉評吸得分排名為:T1>T2>T3>CK>T4,綜合來看,低濃度的蕓苔素內酯用量利于煙葉感官評吸質量的提升。

表4 蕓苔素內酯對烤后煙葉評吸質量的影響

3 結論與討論

作物株高與收獲指數和增產潛力密切相關[18],蕓苔素內酯在極低濃度下便可起到調控作物株高、穗型、籽粒大小和葉夾角等農藝性狀的作用[19,23],另外,可通過調控赤霉素的生物合成來調節細胞伸長[24]。研究顯示,噴施蕓苔素內酯(0.010 mg/mL)可明顯提高烤煙經濟效益和煙葉品質,對于提高烤煙香氣質、香氣量,改善余味方面效果明顯[25],與本研究結果有相似之處。本研究顯示不同濃度蕓苔素內酯處理后,各處理煙株株高、莖圍和葉長差異性雖不顯著,較高濃度蕓苔素內酯處理(T4處理)煙株株高大于CK處理,而較低濃度蕓苔素內酯處理(T1處理)煙株莖圍更大,與王慧芳等[26]研究結果基本一致。蕓苔素內酯可在植物生長過程中提高植物細胞內葉綠素含量進而提高植物光合作用效率,促進植物生長[27-29],T2處理時煙葉葉片凈光合速率達到最大值,有利于煙葉有機物的積累,中下部煙葉產量達到最大。金亞波等[30]比較了不同植物生長調節劑對烤煙主要化學成分的影響,認為油菜素內酯的施用使得煙葉煙堿和總氮含量降低,鉀、總糖、還原糖含量上升,梁鑫等[31]研究認為,打頂后噴施油菜素內酯,鉀含量、鉀氯比提高,氯和煙堿含量降低,與本研究存在一定差異,推測是由于烤煙生長區不同,而烤煙煙葉化學成分受氣候、栽培措施等影響較大。

本研究表明,噴施蕓苔素內酯能夠顯著增加中部葉和下部葉鮮煙葉片厚度,提高烤后煙外觀質量,改善化學成分協調性,低濃度蕓苔素內酯利于感官評吸質量提升;T1處理(0.005 mg/L蕓苔素內酯),中下部煙葉外觀質量和經濟效益得到有效提升,感官評吸質量整體最佳;T2處理(0.01 mg/L蕓苔素內酯),中下部煙葉外觀質量整體最佳、經濟效益最高,下部煙葉感官評吸香氣質和香氣量得分最高。綜合來看,低濃度蕓苔素內酯(0.005～0.01 mg/L)可顯著增加中、下部葉鮮煙葉片厚度,提高外觀質量和經濟效益,改善感官評吸質量,提高永州烤煙中、下部煙葉可用性。