有機無機肥配施對烤煙質體色素及降解產物的影響

劉洪華，趙銘欽*，王付峰，張學杰，呂中顯，張迎冬

（1.河南農業大學煙草學院，國家煙草栽培生理生化基地，鄭州 450002；2.山西省運城市平陸縣優質煙葉開發服務中心，山西 運城 044300）

烤煙香氣物質含量是衡量煙葉品質的重要因素之一，煙葉的香氣質和香氣量與其香氣物質含量呈正相關，通過分析煙葉香氣物質含量，可以對煙葉的香氣質量進行客觀、準確的評價[1]，而烤煙中的色素直接和間接地影響煙葉的內在品質，其相關降解產物與煙葉的香氣質和香氣量密切相關[2]。曾有研究表明，有機肥種類、用量以及如何與無機肥合理配施對烤煙質體色素和香氣物質都具有重要影響[3-9]；不同的產區、生態環境、栽培措施對烤煙質體色素和主要揮發性香氣成分也能產生不同的影響[10-15]。因此，烤煙的質體色素及其降解產物在不同的生態環境、栽培措施、肥料種類及配施比例的條件下表現不同，然而以往這些研究限于中部葉質體色素及其降解產物的分析。本試驗旨在通過研究在山西平陸煙區特定生態環境和常規栽培措施條件下，有機肥與無機肥配施對烤煙各部位煙葉質體色素及其降解產物的影響，以求綜合提高上、中、下部煙葉的香氣質量和煙葉品質，為優質特色煙葉開發提供合理的平衡施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于 2008—2009年在山西省運城市平陸縣望遠實驗站進行。供試品種為云煙 202，土壤質地為紅壤土，土層深厚，土壤pH 7.2，有機質10.8 g/kg，堿解氮52.8 mg/kg，有效磷（P2O5）含量12.1 mg/kg，有效鉀（K2O）含量102.3 mg/kg。土壤肥力中等，前茬為油菜，地勢平坦，排灌方便。

1.2 試驗設計

試驗采用單因子隨機區組設計，共設6個處理。T1：0%無機肥+0%芝麻餅肥；T2：100%無機肥+0%芝麻餅肥；T3：75%無機肥+25%芝麻餅肥；T4：50%無機肥+50%芝麻餅肥；T5：25%無機肥+75%芝麻餅肥；T6：0%無機肥+100%芝麻餅肥。各處理中的百分比為芝麻餅肥氮和無機肥氮占全氮的百分數，鉀與磷用無機肥補充。純氮用量為 22.5 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.5:3。各處理所需 NH4NO3、過磷酸鈣、芝麻餅肥（芝麻餅肥要充分腐熟）用量的100%及K2SO4用量的70%作基肥于起壟時條施，剩余 30% K2SO4于起土培壟時追施；3次重復，每個小區面積0.02 hm2，區組設通道，四周設保護行。

1.3 樣品的選取及測定項目

每個處理取烤后X2F、C3F、B2F等級煙葉各1 kg，3次重復。煙葉經去梗、烘干、粉碎，過40目篩，用于測定烤煙葉綠素、類胡蘿卜素含量和揮發性致香物質。

1.4 測定方法

采用分光光度計法測定葉綠素和總類胡蘿卜素含量[16]。

中性香味物質的提取采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法：蒸餾萃取裝置的一端連接盛有10.000 g煙樣（過60目篩）、1.0 g檸檬酸、350 mL蒸餾水和0.5 mL內標（302 g/mL硝基苯）的500 mL圓底燒瓶，使用恒溫電熱套進行加熱；裝置的另一端接盛有40 mL二氯甲烷的250 mL圓底燒瓶，該端燒瓶置于恒溫水浴鍋中加熱，水浴溫度為60℃，同時蒸餾萃取2.5 h。萃取完成后，向250 mL圓底燒瓶中加入 10 g無水硫酸鈉干燥有機相，然后于60℃水浴中濃縮至1 mL左右即得煙葉精油。

香氣物質定性定量測定采用美國 HP5890Ⅱ-5972氣質連用儀。GC/MS分析條件：色譜柱為HP-5[60m×0.25mm(i.d.)×0.25m(d.f.)]，載氣：He，流速0.8 mL/min，進樣口溫度為250 ℃，傳輸線溫度為 280 ℃，離子源溫度為 177 ℃；升溫程序：初溫50 ℃，恒溫5 min，然后以5 ℃/min的速度升至120 ℃，恒溫5 min，再以5 ℃/min的速度升至180 ℃，恒溫5 min，再以6 ℃/min升至250 ℃，恒溫15 min；分流比為1:15，進樣量為2 μL，電離能為70 eV，電離方式為EI；質量數范圍50～500 Da；由GC/MS鑒定結果和NIST庫檢索定性；采用內標法定量。

1.5 數據處理

采用EXCEL 2007和SPSS17.0軟件。

2 結 果

2.1 有機無機肥配施對質體色素含量的影響

2.1.1 葉綠素含量 從表1可以看出，處理T6的各部位煙葉葉綠素含量與其他5個處理呈顯著性差異，且含量最高，T1含量都最低。下部葉：處理T4與處理 T2、T5存在顯著差異；中部葉：處理T4與處理T2存在顯著差異；上部葉：處理T4與T3、T5存在顯著差異。此外，在 4個施用有機肥的處理中，處理 T4的下、中、上部位煙葉葉綠素含量均最低，但分別比處理T2高6.51%、16.17%、3.75%。這表明與純施無機肥相比，施有機肥會提高葉綠素含量。但與純施有機肥相比，施用50%無機肥+50%芝麻餅肥可以降低烤后煙葉綠素含量。

表1 烤煙煙葉中葉綠素含量Table 1 Chlorophyll contents in flue-cured tobacco leaves

2.1.2 類胡蘿卜素含量 由表2可見，在各部位煙葉中，處理T1、T2的類胡蘿卜素均與其他4個處理存在顯著差異，且含量均較低。表明使用有機肥有利于烤后煙葉類胡蘿卜素的增加。在使用有機肥的4個處理中，下部葉：處理T4與T5存在顯著差異，且 T4含量最高；中部葉：處理 T4、處理 T3分別與處理 T5、處理 T6存在顯著差異，其中 T4含量最高；上部葉：處理T4含量最高，且與其他3個處理存在顯著差異。由此得出，在所有處理中，處理 T4的總類胡蘿卜素各部葉含量均最高，分別比處理T2高25.76%、15.03%、16.77%。所以，施用 50%無機肥+50%芝麻餅肥更能顯著提高烤后煙各部位煙葉中類胡蘿卜素的含量。

2.1.3 類胡蘿卜與葉綠素比值 從總類胡蘿卜素與葉綠素的比值上看（表3），處理T1比處理T2、T3、T5、T6都高，且處理T6比其他5個處理都低，其中處理 T4在下、中、上部位煙葉中最高，分別為6.54、5.74、6.16，這與周冀衡等[10]的研究相符。總而言之，施用 50%無機肥+50%芝麻餅肥能夠提高總類胡蘿卜素與葉綠素比值，同時比值的高低也反映出總類胡蘿卜素和葉綠素的降解程度，可以作為具有特色香型煙生產所關注的一個基本標準。

表2 烤煙煙葉中類胡蘿卜素含量Table 2 Carotenoid contents in flue-cured tobacco leaves

表3 烤煙煙葉中類胡蘿卜素與葉綠素的比值Table 3 The ratio of carotenoid and chlorophyll in flue-cured tobacco leaves

2.2 有機無機肥配施對質體色素降解產物的影響

從表4～6可以看出，所有處理的各部位煙葉中揮發性致香物質都以新植二烯含量最高，占質體色素降解產物總量的92.10%～95.99%；在類胡蘿卜素降解產物中，β-大馬酮含量占類胡蘿卜素降解產物總量的 27.59%～55.92%，法尼基丙酮占14.90%～24.42%，巨豆三烯酮的 4種異構體占15.58%～35.99%，其他香氣成分含量均較低。

與處理T1相比，下部葉其他5個處理的各種香氣成分均有不同程度的增加（表4）。此外，除β-大馬酮、香葉基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮以外，處理T3、T4、T5、T6的其他各種成分比T2都有所增加，其中 T3的新植二烯、四種巨豆三烯酮異構體、二氫獼猴桃內酯、3-羥基-β-二氫大馬酮含量最高，處理 T4的類胡蘿卜素降解產物總量、氧化異佛爾酮和法尼基丙酮含量最高。與處理T3相比，處理 T4的新植二烯含量較低，但類胡蘿卜素降解產物總量較高，這有利于增強煙葉香氣的協調性。由表5可知，除3-羥基-β-二氫大馬酮、氧化異佛爾酮以外，中部葉其他5個處理比處理T1的其他香氣成分都有顯著增加。在所有處理中，處理 T6的四種巨豆三烯酮異構體總量和 6-甲基-5-庚烯-2-酮含量最高，T4的新植二烯、類胡蘿卜素降解產物總量、3-羥基-β-二氫大馬酮、法尼基丙酮和3-氧化-α-紫羅蘭醇含量最高；T2的 β-大馬酮、香葉基丙酮含量最高。

從表6可以看出，上部葉其他5個處理與T1相比之下，各種質體色素降解產物（包括總量）都有所增加。β-大馬酮、新植二烯、類胡蘿卜素降解產物總量、法尼基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、二氫獼猴桃內酯以處理T4最高；6-甲基-5-庚烯-2-酮以處理 T6最高；氧化異佛爾酮、3-氧化-α-紫羅蘭

醇以處理 T3最高；香葉基丙酮、四種巨豆三烯酮異構體總量以處理T2最高。

表4 無機有機肥配施對下部葉質體色素降解產物的影響 μg/gTable 4 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in lower leaves

表5 無機有機肥配施對烤煙中部葉質體色素降解產物的影響 μg/gTable 5 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in cutters

表6 無機有機肥配施對烤煙上部葉質體色素降解產物的影響 μg/gTable 6 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in upper leaves

3 討 論

本試驗結果表明，施用 50%無機肥+50%芝麻餅肥可以顯著地提高烤后各部位煙葉中類胡蘿卜素含量，同時能夠解決純施有機肥造成葉綠素含量較高的問題，使葉綠素含量有效地控制在一定范圍，尤其是下部葉和上部葉，這與韋鳳杰等[19]、劉金霞等[3]的研究結果相符。雖然餅肥處理的葉綠素、總類胡蘿卜素含量在整個生育期均較高，但生育后期餅肥能夠加速葉綠素a代謝，β-胡蘿卜素占總類胡蘿卜素相對降低，但葉黃質、新黃質、紫黃質組分在葉黃素中所占比例的升高，這可能是導致各處理烤后煙葉質體色素含量差異性大的原因，具體原因需進一步詳細研究。

研究還表明，煙葉質體色素的降解產物是所測定的揮發性香氣物質中含量最高的成分,它們占中性揮發性物質總量的85%～96%[20]。關于煙葉中揮發性致香物質的形成機理以及在煙氣中的致香效果都已經被研究過[17-18,21]。肖協忠等[22]研究發現，影響香型的主要是香葉基丙酮、巨豆三烯酮等 20種致香成分，香氣量的主要是香葉基丙酮、β-大馬酮等 25種致香成分影響，作用于香氣質的主要是巨豆三烯酮、新植二烯、香葉基丙酮、法尼基丙酮、β-大馬酮等18種致香成分。本試驗結果表明，施用50%無機肥+50%芝麻餅肥可以明顯提高質體色素降解產物含量，尤其是新植二烯、β-大馬酮、法尼基丙酮、四種巨豆三烯酮異構體等4種產物的含量。這與武雪萍等[5]，汪耀富等[23]的研究結果一致。因此，施用 50%無機肥+50%芝麻餅肥也能顯著提高質體色素降解產物含量。

綜上所述，有機無機肥不同配施比例對烤后煙葉的質體色素及其降解產物含量存在不同影響，其中施用 50%無機肥+50%芝麻餅肥表現最突出，效果最理想，尤其是對上部葉的質體色素及其降解產物的影響，這與武雪萍等[7]的研究結果相似。雖然煙草上關于餅肥和無機肥配合施用研究很多，但結論并不一致。韓錦峰等[24]研究表明，75%餅肥+25%無機肥效果最好。韓錦峰等[4]還發現，50%無機肥+50%芝麻餅肥表現最優異。唐莉娜等[6]研究發現，25%有機肥效果最佳。以往這些研究都是在不同生態環境、基因型和肥料類型等條件下進行的，因此常表現出不同的試驗結果。

4 結 論

結果表明，施用有機肥對烤后煙的葉綠素、類胡蘿卜素以及類胡蘿卜素/葉綠素都有不同程度地影響，其中處理 T4表現最突出，在所有有機肥處理中，處理 T4的葉綠素含量相對較低，而類胡蘿卜素含量較高；同時施用有機肥也影響各部位煙葉質體色素的降解產物，從新植二烯、類胡蘿卜素降解產物總量上分析看，處理T4比T1、T2均有所提高。因此，施用 50%無機肥+50%芝麻餅肥對烤后煙的質體色素及其降解產物的影響效果較優異。

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