減氮配施聚天冬氨酸對(duì)烤煙氮素利用及產(chǎn)質(zhì)量的影響

摘要：為明確烤煙生產(chǎn)上施用聚天冬氨酸（polyaspartic acid，PASP）對(duì)減施氮肥條件下的增效提質(zhì)作用，以‘紅花大金元’為供試材料進(jìn)行裂區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置常規(guī)施氮（N1）及在常規(guī)施氮的基礎(chǔ)上減氮10%（N2）、15%（N3）、20%（N4）4個(gè)施氮量處理，同時(shí)分別配施0.0%（P1）、2.5%（P2）、5.0%（P3）、7.5%（P4）的PASP，研究減氮條件下施用PASP對(duì)烤煙氮素利用及產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，隨著施氮量的減少，煙株生長(zhǎng)發(fā)育變?nèi)酰~片SPAD值和氮素吸收積累量降低，產(chǎn)量減少，氮肥表觀利用率下降，生理利用率升高，烤后葉片糖含量升高，煙堿和總氮含量降低，勁頭變小。等氮條件下，隨著配施PASP比例的增加，煙株農(nóng)藝指標(biāo)明顯改善，與不添加PASP相比，P4處理的SPAD值提高10.08%～18.44%，產(chǎn)量增加7.54%～9.44%，氮肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)效率分別提高56.21%～72.59%和21.61%～28.38%，減氮條件下添加PASP 烤后煙葉的吸食品質(zhì)更好。綜合來看，減氮15% 條件下配施5.0% PASP處理烤后煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值與常規(guī)施氮不添加PASP處理相當(dāng)，同時(shí)氮肥利用率提高，烤煙質(zhì)量較優(yōu)。

關(guān)鍵詞：烤煙；減氮；聚天冬氨酸（PASP）；氮肥利用率；產(chǎn)質(zhì)量

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0553

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10080864（2025）03022712

氮素是調(diào)控烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量、質(zhì)量形成的重要營(yíng)養(yǎng)元素之一，煙葉生產(chǎn)對(duì)氮肥具有明顯的依賴性，但氮肥施用過多不僅會(huì)對(duì)煙葉生長(zhǎng)造成不利影響，還會(huì)使氮素流失，從而造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。目前包括洱源煙區(qū)在內(nèi)的我國主要煙區(qū)均存在煙株肥料利用率低[1]、烤后煙葉品質(zhì)下降[2]、對(duì)環(huán)境污染威脅大[3]等問題。造成這些現(xiàn)象的原因一是對(duì)氮肥依賴性大，氮肥施用比例和結(jié)構(gòu)不合理，煙株?duì)I養(yǎng)過剩，碳氮代謝協(xié)調(diào)性差，煙葉品質(zhì)下降；二是氮肥施用過多造成氮素淋失、肥料利用率低和環(huán)境面源污染。因此，實(shí)現(xiàn)氮肥有機(jī)替代和氮素高效利用，對(duì)于提升煙葉質(zhì)量和生產(chǎn)效益、促進(jìn)煙葉綠色高效發(fā)展具有重要意義。

聚天冬氨酸（polyaspartic acid，PASP）是含有肽鍵和羧基等多種活性基團(tuán)的天然水溶性氨基酸聚合物，具有極強(qiáng)的分散、螯合和吸附作用[4]，在土壤中很容易進(jìn)入作物根部，能夠?qū)、P、K及微量元素富集在煙株根系附近，起到緩釋、促進(jìn)煙株吸收、提高肥料利用效率的作用[5]，并可減少因養(yǎng)分流失造成的農(nóng)田污染[6]。研究表明，PASP對(duì)蒲公英葉片的葉綠素含量有明顯的促進(jìn)作用[7]；與尿素、復(fù)合肥等配施能夠提高高粱[8]、水稻[9]、蕹菜[10]、小麥[1112]等的產(chǎn)量、氮素吸收量和氮素利用率；與生根劑配施能夠提高玉米的根系活力、促進(jìn)根系生長(zhǎng)[13]；適量添加PASP可以促進(jìn)低氮條件下楊樹生物量的增加[14]；減氮1/3配施PASP能夠提高玉米氮肥利用效率[15]；減量施肥20%水平下添加PASP可以提高烤煙對(duì)養(yǎng)分的吸收，減少肥料施用量[16]；減鉀條件下配施PASP可促進(jìn)烤煙對(duì)鉀素的吸收利用，并提高烤后煙葉產(chǎn)量和鉀含量[17]。

目前，關(guān)于PASP 作為肥料增效劑的研究多集中在糧食作物上，而對(duì)于在煙草上的應(yīng)用研究還較少，尤其是不同氮肥施用量下添加PASP對(duì)烤煙品質(zhì)影響的研究尚未見報(bào)道。因此，本研究設(shè)置不同的氮肥梯度，并配施不同比例PASP，研究其對(duì)烤煙氮素利用及產(chǎn)質(zhì)量的影響，旨在為煙草生產(chǎn)上的氮肥減量增效提質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

試驗(yàn)于2022年5—9月在云南省大理州洱源縣鳳羽鎮(zhèn)（25°99′N、99°93′E）進(jìn)行，供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘紅花大金元’，試驗(yàn)地前茬作物為小麥，煙苗于5月14日移栽，9月6日采收完畢，株行距為45 cm×120 cm，田間管理按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)置常規(guī)施氮（N1）及在常規(guī)施氮的基礎(chǔ)上減氮10%（N2）、15%（N3）、20%（N4）4個(gè)施氮量處理，同時(shí)分別配施0.0%（P1）、2.5%（P2）、5.0%（P3）、7.5%（P4）的PASP。此外設(shè)置不施氮空白處理，用以計(jì)算氮肥利用率。其中，常規(guī)施氮量為75 kg·hm-2，減氮處理在此基礎(chǔ)上按比例減少，不足的磷、鉀肥用過磷酸鈣和硫酸鉀補(bǔ)足。PASP 的施用方法：按試驗(yàn)設(shè)計(jì)用量將PASP用500 mL清水稀釋澆施于株煙根部，每次施用時(shí)間與氮肥同步，共施用4次。不施用PASP處理的煙株根部澆施等量清水。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 移栽后50 d，每小區(qū)選擇有代表性煙株，參照YC/T 142—2010[18]測(cè)定其農(nóng)藝性狀，包括株高、莖圍、節(jié)距、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬。

1.3.2 SPAD值 移栽后50 d，每小區(qū)選擇有代表性煙株，選取由下至上第8片葉，使用SPAD儀（山東方科儀器有限公司）在葉片葉基、葉中、葉尖的對(duì)稱位置各選取1個(gè)點(diǎn)，共6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，取其平均值記作該葉片的SPAD值。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)性狀 烤煙成熟后單采、單收，掛牌標(biāo)記、統(tǒng)一烘烤，統(tǒng)計(jì)各處理的烤后煙葉質(zhì)量，根據(jù)當(dāng)年收購標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，計(jì)算產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)及中上等煙比例。

1.3.4 氮肥吸收利用 移栽后70 d，每處理選擇3株有代表性的煙株，分別將根、莖、葉于105 ℃殺青15 min后，60 ℃烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)量和總氮含量，計(jì)算氮肥利用率[1920]。

煙株氮素積累量（g·株-1）=根干物質(zhì)量×根氮素含量+莖干物質(zhì)量×莖氮素含量+葉干物質(zhì)量×葉氮素含量（1）

氮肥表觀利用率=（施氮區(qū)煙株總吸氮量-空白區(qū)煙株總吸氮量）/施氮量×100% （2）

氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg·kg-1）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施氮量（3）

氮肥生理利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)煙株總吸氮量-空白區(qū)煙株總吸氮量）×100% （4）

1.3.5 物理性狀 選取各處理具有代表性的煙葉進(jìn)行回潮、平衡含水率，每處理抽取3片煙葉測(cè)定烤后煙葉物理性狀，包括葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重、含梗率和葉質(zhì)重。葉長(zhǎng)、葉寬用測(cè)量法測(cè)定；單葉重、含梗率用稱重法測(cè)定；葉質(zhì)重用小鋁盒稱重法測(cè)定[21]。

1.3.6 化學(xué)成分 取各處理具有代表性煙葉2 kg，于50 ℃條件下烘干，粉碎研磨，過60目篩。采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀（德國BRAN+LUEBBE公司）測(cè)定還原糖、總糖、煙堿、總氮含量[22]。

1.3.7 感官質(zhì)量 將各處理具有代表性煙葉去梗后切絲卷制單料煙，由評(píng)吸專家根據(jù)YC/T 138—1998[23]，用9分制進(jìn)行量化評(píng)定。評(píng)定指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、透發(fā)性、濃度、細(xì)膩性、雜氣、勁頭、刺激性、余味和甜潤(rùn)感共10項(xiàng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用DPS 7.05和Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、方差分析（analysis of variance，ANOVA）和作圖，用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，施氮量和PASP用量對(duì)煙株的株高、莖圍、節(jié)距、最大葉長(zhǎng)和葉寬均有極顯著影響；且二者的交互作用對(duì)株高有顯著影響。隨著施氮量的降低，N2、N3 和N4 處理的平均株高分別較N1處理降低2.99%、6.19%和9.15%，平均莖圍分別降低3.35%、4.10% 和5.08%，平均節(jié)距分別降低4.34%、7.64% 和9.92%，平均葉長(zhǎng)分別降低2.02%、4.05%和6.11%，平均葉寬分別降低3.46%、4.87%和8.24%。由此表明，減氮對(duì)烤煙生長(zhǎng)存在負(fù)效應(yīng)。施用PASP能顯著促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育，相同施氮量條件下，煙株各農(nóng)藝性狀隨著PASP添加量的升高而升高，P4處理的株高、莖圍、節(jié)距、葉長(zhǎng)和葉寬較P1 處理分別提高21.66%～31.71%、4.27%～9.45%、14.39%～21.71%、9.55%～10.52% 和7.54%～13.31%。

2.2 施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙葉片SPAD 值的影響

由圖1可知，單純的減氮會(huì)降低烤煙葉片的葉綠素含量，氮肥減施量越多，葉綠素含量的降幅越大，N2、N3和N4處理的葉綠素含量分別較N1處理平均降低5.49%、9.10% 和14.69%。相同施氮量條件下，配施PASP能夠顯著增加烤煙的葉綠素含量，且葉綠素含量隨PASP添加比例的升高而升高。N1施氮量下，P2、P3、P4處理的SPAD值較P1 處理分別提高4.68%、8.95% 和10.35%；N2施氮量下，分別提高3.96%、7.99%和10.08%；N3施氮量下，分別提高7.37%、10.70%和12.67%；N4施氮量下，分別提高5.38%、12.76%和18.44%。由此說明，添加PASP能夠增強(qiáng)烤煙的光合作用，有利于葉綠素的合成。

2.3 施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙產(chǎn)量、均價(jià)、產(chǎn)值和中上等煙比例影響極顯著，其互作效應(yīng)對(duì)均價(jià)、產(chǎn)值和中上等煙比例影響顯著（表3）。隨著施氮量的減少，烤煙各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)呈降低趨勢(shì)，N4處理較N1處理平均產(chǎn)量、均價(jià)、產(chǎn)值和中上等煙比例分別降低10.78%、3.44%、13.82%和2.13%，可見，在常規(guī)施氮基礎(chǔ)上減少施氮量，對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀存在負(fù)效應(yīng)，產(chǎn)量和產(chǎn)值降低更明顯。同一施氮量條件下，配施PASP后烤煙各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)均有不同程度的增加，產(chǎn)量隨PASP 添加量的增加而增加，均價(jià)和中上等煙比例在N1 和N2 施氮量下先升高后降低，在N3 和N4 施氮量下持續(xù)升高，產(chǎn)值在常規(guī)施氮量下先升高后降低，減氮后與PASP 的添加量呈正相關(guān)。綜合各指標(biāo)來看，N3P3 處理與N1P1 處理相當(dāng)。

2.4 施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙氮素積累和氮肥利用的影響

施氮量和PASP用量對(duì)烤煙氮素積累和氮肥利用的影響如表4所示。施氮量和PASP用量及其互作效應(yīng)對(duì)煙株氮素積累量、氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥生理利用率影響極顯著。減氮處理降低了煙株的氮素積累量和氮肥表觀利用率，提高了氮肥生理利用率，而氮肥農(nóng)學(xué)效率隨施氮量的減少先升高后降低。相同施氮量條件下，添加PASP后煙株的氮素積累量、氮肥表觀利用率及農(nóng)學(xué)效率升高，且隨著PASP添加比例的增加而升高，說明添加PASP能夠促進(jìn)煙株氮素吸收積累，并提高氮肥表觀和農(nóng)學(xué)效率。不同施氮量條件下，烤煙的氮肥生理利用率隨施氮量的減少而升高，同一施氮量處理中，隨PASP添加量的增加呈下降趨勢(shì)。

2.5 施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙物理性狀的影響

由表5可知，施氮量和PASP用量對(duì)烤后煙葉各物理性狀影響極顯著，二者互作效應(yīng)對(duì)葉寬有顯著影響。同一PASP用量下，烤后煙葉的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重和葉質(zhì)重隨氮肥用量的減少呈降低趨勢(shì)，而含梗率呈增加趨勢(shì)，N4處理的平均葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重和葉質(zhì)重較N1 處理分別減少5.38%、13.49%、20.28%和22.18%，含梗率較N1處理增加13.96%。同一施氮量水平下，烤后煙葉的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重和葉質(zhì)重隨PASP用量的增加而增大，而含梗率隨PASP用量的增加而減小，其中，N1條件下，P4處理的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重和葉質(zhì)重分別較P1處理增加4.74%、4.57%、11.16%和7.79%，而含梗率降低4.62%；N2條件下，P4處理的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重和葉質(zhì)重分別較P1處理增加5.13%、5.08%、6.28% 和7.95%，含梗率降低2.19%；N3條件下，P4處理的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重和葉質(zhì)重分別較P1 處理增加5.40%、5.51%、8.05%和6.99%，含梗率降低2.18%；N4條件下，P4處理的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉重和葉質(zhì)重分別較P1處理增加7.05%、14.25%、16.82% 和7.88%，含梗率降低1.01%。由此表明，減施氮肥使烤后煙葉的物理性狀變差，而配施PASP 能夠改善這一狀況。

2.6 施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

烤后煙葉的化學(xué)成分含量如表6 所示。各施氮水平下，烤后煙葉的還原糖和總糖含量均隨PASP 用量的增加而降低，P4 處理較P1 處理分別降低13.13%～18.43% 和7.11%～17.57%。烤后煙葉的煙堿和總氮含量在N4 條件下隨PASP用量的增加而升高；而在N1、N2和N3條件下隨PASP 用量的增加呈先升高后降低趨勢(shì)；糖堿比和氮堿比在高水平PASP 處理下呈降低趨勢(shì)。隨著施氮量的減少，煙葉的還原糖和總糖含量升高，N4 處理較N1 處理分別提高22.71% 和14.39%；煙堿和總氮含量降低，N4 處理較N1 處理分別降低31.20% 和21.32%；從而導(dǎo)致糖堿比和氮堿比增大，N4 處理較N1 處理分別增加67.17%和14.12%。

2.7 施氮量和PASP 用量對(duì)烤煙感官質(zhì)量的影響

由表7可知，隨著施氮量的減少，烤后煙葉的吸食勁頭變小，除透發(fā)性外，其他指標(biāo)的得分均呈先上升后下降趨勢(shì)。不同施氮量條件下，隨著PASP 用量的增加，煙葉的透發(fā)性和勁頭得分升高，雜氣和刺激性得分降低。添加PASP后，在N1條件下，煙葉的香氣質(zhì)得分降低，香氣量和含量得分先上升后下降；在N2、N3、N4條件下，煙葉的香氣質(zhì)得分隨PASP用量的增加先升高后降低，香氣量和濃度得分升高。煙葉的細(xì)膩性得分在N4條件下表現(xiàn)為隨PASP 用量的增加先升高后降低，在其他施氮量條件下皆呈下降趨勢(shì)。煙葉的甜潤(rùn)感得分在N1和N2條件下，隨PASP用量的增加而下降；在N3和N4條件下先呈升高后降低趨勢(shì)。余味得分無明顯規(guī)律變化。評(píng)吸總分隨施氮量的減少和PASP 用量的增加呈先升高后降低趨勢(shì)。

3 討論

氮素是葉綠素的重要組成成分[24]。本研究結(jié)果表明，減施氮肥使煙株葉片的SPAD值下降，氮肥減量越多，SPAD值降幅越大，與已有研究結(jié)論一致[25]。葉綠素作為光合作用的重要元素[26]，葉綠素含量的降低會(huì)使光合性能下降，從而使煙株生長(zhǎng)受限。在減氮條件下，煙株的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)變差，氮素積累量減少，烤后葉片變小，單葉重和葉質(zhì)重降低，從而導(dǎo)致煙葉產(chǎn)量下降。而減氮條件下配施PASP可有效改善煙株的生長(zhǎng)狀況，增加烤后煙葉產(chǎn)量，提高煙株氮素積累量、氮肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)效率。這是因?yàn)镻ASP的活性基團(tuán)活化了處于固態(tài)的元素，吸附了過量的養(yǎng)分，在其被降解后釋放出來，可抑制氨揮發(fā)和硝化氨化[27]，降低氧化亞氮的排放量，阻止氮下滲，延緩氮釋放，減少氮損失，提高氮的利用效率[28]。葉片是烤煙的收獲器官，適宜的施氮量和氮素吸收量是保證烤煙獲得較高產(chǎn)量和良好經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)[29]。本研究結(jié)果表明，在N1 和N2 處理下，隨著配施PASP比例的增加，烤煙產(chǎn)量增加，但均價(jià)和中上等煙比例呈先增加后降低趨勢(shì)，這是因?yàn)闊熤晡盏剡^多導(dǎo)致煙葉落黃困難，質(zhì)體色素難以降解[30]，烤后煙葉質(zhì)量變差。隨著氮肥施用量的減少，煙株氮素積累量下降。這是因?yàn)榈毓?yīng)不足，影響煙株的正常發(fā)育，不利于光合作用[31]，從而使得煙株氮素吸收量降低，氮肥表觀利用率下降。添加PASP 可以促進(jìn)煙株對(duì)氮素的吸收利用，提高煙葉產(chǎn)量，從而提高煙株氮素積累量、氮肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)效率。減少氮肥施用量，煙株氮素吸收量的降幅較之烤煙產(chǎn)量更為顯著，所以煙株氮肥生理利用率提高，與錢彩虹等[32]對(duì)小麥的研究結(jié)果一致。添加PASP后，烤煙的生物學(xué)產(chǎn)量較經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增加更為顯著，氮肥生理利用率下降。如何調(diào)節(jié)煙株生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)烤煙產(chǎn)量構(gòu)成要素，使烤煙經(jīng)濟(jì)系數(shù)上升，在提高煙株氮素吸收利用效率的情況下更多的轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，提升煙株氮肥生理利用率，這些還有待于進(jìn)一步研究。

烤煙是產(chǎn)量、質(zhì)量并重的經(jīng)濟(jì)作物，烤后煙葉的化學(xué)成分及其協(xié)調(diào)性是反應(yīng)煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)。本研究表明，減少施氮量后，烤后煙葉的煙堿和總氮含量降低，總糖和還原糖含量上升，與高嘉寧等[33]研究結(jié)果一致。同一施氮量條件下，烤后煙葉的煙堿、總氮和糖含量隨PASP用量的增加呈降低趨勢(shì)，這可能是因?yàn)镻ASP能夠促進(jìn)煙葉對(duì)氮素的吸收，增強(qiáng)氮素同化作用和光合作用，使煙葉碳固定和轉(zhuǎn)化代謝強(qiáng)度增大，糖分形式減弱[34]；煙堿含量降低，煙葉評(píng)吸勁頭減弱。烤煙對(duì)氮素的吸收利用增強(qiáng)后，烤后煙葉的煙堿和總氮含量升高，勁頭增大，但同時(shí)雜氣變重、刺激性增大。因此，烤后煙葉的勁頭隨施氮量的減少而減弱，增施PASP可增強(qiáng)烤后煙葉的勁頭和刺激性。

氮肥減施對(duì)烤煙的生長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性狀、物理性狀和氮肥表觀利用率均存在負(fù)效應(yīng)，配施PASP不僅能有效補(bǔ)償這些負(fù)效應(yīng)，還能提高烤煙的吸食品質(zhì)。在本研究條件下，減氮15%同時(shí)配施5.0%的PASP處理與常規(guī)施氮處理相比，各大田指標(biāo)較為接近，且氮肥利用率提高、化學(xué)成分較協(xié)調(diào)、感官品質(zhì)較優(yōu)。因此，在烤煙大田生產(chǎn)中，可考慮在適當(dāng)減少氮肥施用的條件下，配施一定量的PASP 來促進(jìn)煙株對(duì)氮素的吸收利用，提升煙葉品質(zhì)。

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