不同肥料配施對香料煙燃燒性及品質的影響

符云鵬，溫玉轉，王德華，黃若平，田香華，俞杏珍

[1.河南農業大學，國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州 450002；2.上海煙草（集團）公司北京卷煙廠，北京 101121；3.紹興市煙草公司新昌分公司，浙江 新昌 312500]

煙葉燃燒性是指煙葉點燃后，在自由狀態下持續、均勻無火焰燃燒的性能。煙葉燃燒性包括陰燃持火力、燃燒速度、燃燒均勻性、燃燒完全性、煙灰的顏色和凝聚性等因素，其中陰燃持火力是較為重要的[1-2]。煙葉的燃燒性與煙葉品質密切相關，好的陰燃持火力是各種吸用煙葉的重要品質要求之一[1-2]，烤煙商品等級越高，陰燃時間越長[3]。另外，煙草燃燒性的好壞直接影響煙氣中焦油、煙堿和總揮發性酚量的多少，進而影響卷煙的安全性[4-5]，因此低焦油卷煙設計非常重視煙葉原料的燃燒性[6]。煙葉的燃燒性受多種因素的影響，如煙葉化學成分、葉片組織結構以及煙葉部位等，特別是煙葉中無機硫、鉀硫比和有機鉀與燃燒性、灰色以及感官質量的關系更為密切[3,7-8]。在煙草生產中，肥料種類及用量對煙葉中的礦質元素含量、化學成分以及煙葉燃燒性和品質具有重要的影響[9-11]。浙江紹興是我國沙姆遜類型香料煙的主要產地，近幾年該產區香料煙氯含量已降低到適宜范圍內，鉀含量相對較高，煙葉燃燒性有了明顯的改善，但與云南香料煙相比還存在一定差距[12]，在一定程度上影響了煙葉內在質量的進一步提高，說明還存在其他影響煙葉燃燒性的因素諸如硫含量偏高等。本文探討了增施鉀肥以及硝酸鉀替代部分硫酸鉀對香料煙燃燒性及品質的影響，旨在為當地香料煙合理施肥，進一步改善煙葉燃燒性和品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于 2008—2009年在浙江省紹興市新昌縣東茗鄉里王村進行，供試香料煙品種為當地主栽品種Samsun。試驗地土質為砂壤土，pH 4.6，有機質10.5 g/kg，全氮0.432 g/kg，全鉀3.71 g/kg，全硫0.024 g/kg，全氯 25.47 mg/kg，堿解氮 143.43 mg/kg，速效鉀129.65 mg/kg，速效磷48.87 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗設3個處理，隨機區組排列，3次重復，小區面積68 m2，寬窄行種植，寬行距60 cm，窄行距30 cm，株距20 cm。T1（CK）：傳統施肥，氮用量為112.5 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:1，氮、鉀由復合肥（15-10-15）提供，磷素不足部分由過磷酸鈣提供。T2：氮素用量同 T1，增施鉀肥使 m(N):m(P2O5):m(K)=1:1:2，氮素由復合肥（15-10-15）提供，磷、鉀不足部分分別由過磷酸鈣和硫酸鉀提供。T3：氮、磷、鉀用量同T2，55%的鉀素由硝酸鉀（13.5-0-44.5）提供，氮、磷、鉀不足部分分別由復合肥（15-10-15）、過磷酸鈣和硫酸鉀提供。

每個處理全部肥料的40%做基肥（過磷酸鈣全部作基肥），剩余的肥料于移栽后15、35 d分2次追施，其他栽培管理措施按當地最佳措施進行。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 取樣方法 在上二棚葉（自下而上第15～16葉位）移栽后60（葉齡10 d）、70、80、90 d、成熟時取不同處理于105 ℃下殺青30 min，然后在60℃下恒溫烘干，粉碎過40目篩，測定礦質元素。

1.3.2 煙葉礦質營養元素測定 按文獻[13]進行。

1.3.3 煙葉燃燒性的測定 按參考文獻[3]、[14]進行。每個處理取調制后完整葉 10片，每片按葉中部位對稱地從葉脈兩側取樣，每片煙葉取2塊，每塊大小為2 cm×3 cm。樣品在（22±2） ℃、相對濕度(60±5) %的恒溫恒濕箱中平衡7 d后測定燃燒性。

用調溫電爐做點火器，用精度為0.01 s的秒表計時。接通電爐電源，調節點火溫度為540 ℃左右，等電爐絲發熱發亮穩定后，用鑷子夾持待測煙片放在上面，約5 s后煙葉被點燃，移離電爐，并立即按下秒表開始計時，注意觀察煙片陰燃情況，待最后一個火點熄滅時，再次按下秒表，記錄陰燃時間。

每個處理得到 2×10個自由燃燒時間數據，剔除不正常的極端值，以算術平均值作為該處理煙葉的自由燃燒時間。

1.3.4 煙葉感官質量鑒定 以標準YC/T138—1998煙草及煙草制品感官評價方法為基礎，由上海煙草集團北京卷煙廠評吸委員會鑒定，評吸指標包括香氣質、香氣量、余味、濃度、雜氣、刺激性、勁頭、燃燒性、灰色，滿分依次為20、20、15、10、10、10、5、5、5，各指標按評吸質量檔次分別給予不同的分值，并計算評吸質量總分。

1.4 數據處理

統計分析采用SPSS 17.0軟件進行。煙葉陰燃時間與鉀、硫、氯含量的灰色關聯度分析按照參考文獻[15]進行。

2 結 果

2.1 不同肥料配施對香料煙葉片發育過程中鉀、硫、氯含量的影響

2.1.1 對鉀含量的影響 從圖1中看出，3個處理上部葉發育過程中鉀含量變化規律基本一致，在葉齡10～20 d呈增加趨勢，葉齡20 d之后逐漸下降，這與上部葉在葉齡20 d之后快速擴展、葉片面積增大、內含物質積累所產生的稀釋效應有關。不同處理上部葉發育過程中鉀含量差異明顯，增施鉀肥的T2和T3處理葉片鉀含量明顯高于對照T1，以配施硝酸鉀的 T3處理葉片發育過程中一直保持較高的鉀濃度。說明配施硝酸鉀能促進根系對鉀的吸收，提高葉片鉀含量。

圖1 不同處理香料煙葉片發育過程鉀含量比較Fig.1 Potassium content of oriental tobacco leaves during developing under different treatments

2.1.2 對硫含量的影響 從圖2可以看出，不同處理生長過程中煙葉硫含量差異明顯。T2處理在上部葉葉齡10 d直至葉片成熟，硫含量呈直線增加，這與該處理硫酸鉀用量較高、煙葉積累了較多的硫有關；T1和T3處理煙葉硫含量隨發育進程呈先增高后降低趨勢，T1在葉齡30 d、T3在葉齡40 d達到峰值。不同測定時期各處理葉片硫含量差異較大，葉齡10 d時各處理上部葉硫含量差異較小，表現為T2＞T3＞T1，在葉齡20～40 d處理之間煙葉硫含量差異增大，表現為 T1＞T2＞T3，可能與該產區施用的復合肥硫含量較高、且復合肥中的硫不易流失有關；上部葉成熟時，硫含量表現為 T2＞T1＞T3。上述分析表明，T3處理葉片發育過程中始終保持較低的硫含量，說明配施硝酸鉀、減少復合肥和硫酸鉀用量，能夠降低葉片中的硫含量，有利于改善煙葉的燃燒性。

圖2 不同處理香料煙葉片發育過程中硫含量比較Fig.2 Sulphur content of oriental tobacco leaves during developing under different treatments

2.1.3 對氯含量的影響 從圖3看出，上部葉在葉齡10 d時，T1和T2處理氯含量差異不大，二者均明顯高于T3；葉齡20 d直至葉片成熟，各處理葉片氯含量均呈下降趨勢，而且一直表現為 T1＞T2＞T3，但處理之間差異較小。特別是在煙葉成熟時各處理葉片氯含量均在0.4%以下，說明所施復合肥中氯含量較低。

圖3 不同處理香料煙葉片發育過程氯含量比較Fig.3 Chlorine content of oriental tobacco leaves during developing under different treatments

2.2 不同肥料配施對調制后煙葉燃燒性及其相關礦質元素含量的影響

2.2.1 對調制后煙葉鉀、硫、氯元素含量的影響從表1看出，增施鉀肥，可以顯著提高香料煙中、上部葉的鉀含量，特別是復合肥與硝酸鉀和硫酸鉀配施的T3處理提鉀效果顯著。處理T1和T2中、上部葉硫含量差異較小，二者顯著高于處理T3，這也證明了施用較多的含硫肥料是導致煙葉硫含量高的主要原因。各處理調制后中、上部葉氯含量均較低，但以處理T3顯著低于T1和對照T2，可能與 T3減少了復合肥用量、進而也減少了氯的施入量有關。

表1 不同處理香料煙調制后葉片鉀、硫和氯含量比較Table1 Contents of potassium, sulfur and chlorine in oriental tobacco leaves under different treatments

2.2.2 對調制后煙葉陰燃持火力的影響 從表2可以看出，與對照T1相比，增施鉀肥的T2和T3處理煙葉的陰燃時間明顯延長，燃燒性得到改善，其中T1和T2處理上部葉的陰燃時間沒有顯著差異，二者顯著低于處理T3；T2和T3處理中部葉的陰燃時間差異較小，二者顯著高于對照T1。不同部位間以中部葉陰燃時間長、燃燒性較好，3個處理間以T3燃燒性較好。

表2 不同處理煙葉陰燃時間比較Table2 Smouldering time of oriental tobacco leaves under different treatments

2.2.3 煙葉陰燃時間與煙葉中鉀、硫和氯含量的灰色關聯分析 根據灰色系統理論，將各處理煙葉的陰燃時間（T）及鉀（K）、硫（S）、氯（Cl）含量和K/Cl、K/S視為一個灰色系統。采用灰色關聯分析方法，對實驗采集的原始數據分析煙葉陰燃時間與鉀、硫、氯含量及鉀氯比、鉀硫比的關聯度，其中陰燃時間為系統特征序列。根據灰色關聯度公式（1）和（2）計算灰色關聯度。

灰色關聯的正負性用以下方法判斷：

灰色關聯分析表明（表3），香料煙葉片陰燃時間與鉀含量、鉀硫比和鉀氯比呈正相關，與硫和氯含量呈負相關。這3種元素含量及其比值與不同部位葉片陰燃時間的關聯程度有差異，上部葉關聯度排序為硫＞鉀＞鉀硫比＞氯＞鉀氯比；中部葉關聯度排序為鉀＞鉀硫比＞鉀氯比＞硫＞氯，且鉀含量、鉀硫比和鉀氯比與中部葉陰燃時間的關聯度大于上部葉，而硫和氯與中部葉陰燃時間的關聯度低于上部葉。

表3 陰燃時間與各元素含量的灰色關聯度Table3 The grey incidence degree between the free burning time and the content of each element

2.3 不同肥料配施對調制后煙葉品質的影響

2.3.1 對調制后煙葉化學成分的影響 從表4看出，與對照T1相比，提高鉀肥用量且以硫酸鉀為鉀源的T2處理煙葉總糖含量有所降低，其中上部葉差異不顯著，中部葉差異達到顯著水平；硝酸鉀和硫酸鉀配施的T3處理煙葉總糖含量均顯著增加。與對照T1相比，增施鉀肥均顯著降低了煙堿含量，其中中部葉以T2處理降低幅度較大為21.76 %，上部葉以T3處理降低幅度較大為42.92%。增施鉀肥顯著降低了上部葉和中部葉的總氮含量，但T2和T3之間差異不顯著。

2.3.2 對調制后煙葉評吸品質的影響 表5表明，與對照T1相比，增施鉀肥對香料煙的香氣特征影響不大，但可以明顯改善香料煙的香氣質、余味、燃燒性和煙灰顏色，提高香氣量和濃度、降低雜氣和刺激性，特別是T3處理硝酸鉀與硫酸鉀配施的效果優于T2處理施用硫酸鉀的效果。但不同處理對不同部位煙葉各項感官質量指標影響程度不同。中部葉，處理T3除刺激性、勁頭、燃燒性外，其他指標的分值及評吸總分均顯著高于對照T1；處理T2煙葉的雜氣、余味和評吸總分顯著高于對照T1；而T2和T3之間只有評吸總分差異顯著。上部葉，處理T3除濃度、勁頭外，其他指標的分值及評吸總分均顯著高于對照T1，T3處理的雜氣、刺激性、余味、灰色的分值和評吸總分顯著高于T2； T2處理煙葉的雜氣、余味、燃燒性、灰色的分值和評吸總分顯著高于對照T1。

表4 不同處理調制后煙葉化學成分比較Table4 Chemical components of oriental tobacco leaves under different treatments

表5 不同處理調制后煙葉感官質量比較Table5 Sensory quality of oriental tobacco leaves under different treatments

3 討 論

煙葉的燃燒性與煙葉品質及煙氣有害成分密切相關，是低焦油卷煙設計關注的重要因素之一。目前常用 K/Cl來衡量的燃燒性，其比值越高，煙葉燃燒性越好[7,16-18]。另有研究指出，只有與有機酸結合的鉀（有機鉀）才能對煙葉的燃燒性產生積極的影響，有機鉀含量低時，即使煙葉的總鉀含量很高，煙葉的燃燒性也較差，氯和硫的存在會降低鉀和有機酸的結合，在同等條件下，一個硫可以結合兩個鉀，因而硫對燃燒性的不良影響會遠遠超過氯[7,17]。本研究表明，香料煙的陰燃時間與鉀含量、鉀硫比和鉀氯比呈正相關，與硫和氯含量呈負相關，且硫、鉀含量和鉀硫比與陰燃時間關系更為密切，這與常愛霞的研究結果一致[7]。

煙葉中硫含量的適宜范圍為0.20%～0.60%，當煙葉中硫的含量超過0.70%時，煙葉的燃燒性就顯著減弱[17-18]。查錄云[10]、鄧小華等[19]研究認為，隨肥料中硫的施用量增多、煙葉硫含量增加，烤煙的香氣質、香氣量、余味、燃燒性和灰色變差，雜氣和刺激性較大，本研究也證實了這一觀點。本試驗中各處理香料煙葉片的硫含量均超過0.70%，這可能是導致當地煙葉燃燒性不好、煙葉品質難以進一步提高的主要原因之一。

我國烤煙硫含量普遍偏高，平均硫含量≥0.7%的樣品占 91.77%[20]。何建華等[21]研究表明，在貴州省六盤水市植煙土壤有效硫含量 144.65～227.45 mg/kg范圍內，施用含硫量6%～8%的復合肥較適宜；左天龍等[22]報道，云南省玉溪市在 1997年已將煙用肥料含硫量由原來的9.03%降到5.13%；而在美國等先進產煙國家早已規定煙用肥料含硫量不允許超過5%[7,10,22]。因此，我國也必須研究不同生態區、不同類型煙草所用肥料的適宜含硫量，將煙葉中硫含量控制在適宜范圍內。

4 結 論

試驗結果表明，在氮、磷用量相同的條件下，增施鉀肥（處理T2），可以增加香料煙生長期間葉片的鉀濃度，顯著提高調制后香料煙的鉀含量，降低煙堿和總氮含量，改善煙葉的吸食品質。在氮、磷、鉀用量相同情況下，配施一定量的硝酸鉀肥、減少復合肥和硫酸鉀用量（處理T3），降低所施肥料中硫的用量，可以顯著降低煙葉中硫含量，提高總糖含量，明顯改善香料煙的香氣質、余味、燃燒性和煙灰顏色，提高香氣量和濃度，降低雜氣和刺激性。

[1]王瑞新.煙草化學[M].北京：中國農業出版社，2003：163-164.

[2]劉國順.煙草栽培學[M].北京：中國農業出版社，2003：74-77.

[3]閆克玉，李興波，謝華，等.河南烤煙（40級）各等級煙葉陰燃時間測定報告[J].煙草科技，1994（2）：12-14.

[4]閆克玉，李興波，閻洪洋，等.烤煙（40級）煙葉焦油量與燃燒性的相關性研究[J].輕工業學院學報：自然科學版，1998：13（1）：5-10.

[5]于建軍，章新軍，畢慶文，等.烤煙煙葉理化特性對煙氣煙堿、CO、焦油量的影響[J].中國煙草科學，2003，24（3）：5-8.

[6]胡有持，劉立全.低焦油混合型卷煙的設計——與巴斯凱維奇博士座談摘要[J].煙草科技，1993（3）：10-14.

[7]常愛霞，杜詠梅，付秋娟，等.烤煙主要化學成分與感官質量的相關性分析[J].中國煙草科學，2009，30（6）：9-12.

[8]于建軍，李國棟，李世勇，等.烤煙礦質元素含量、靜燃速率與煙氣成分的相關分析[J].河南農業大學學報，2000，34（4）：355-357.

[9]Marchand M, Etourneaud F, Bourrie B.不同鉀肥品種對煙草產量與化學成分的影響研究[J].中國煙草科學，1997，18（2）：6-11.

[10]查錄云，鄭勁民，謝德平，等.硫與烤煙質量相關性的試驗研究[J].煙草科技，1993（4）：40-42.

[11]Wedin W F, Struckmeyer B E.Effects of Chloride and Sulfate Ions on the Growth,Leaf Burn,Composition and Anatomical Structure of Tobacco(Nicotiana Tabacum L.)[J].Plant Physiology, 1958, 33: 133-139.

[12]李志偉，符云鵬，王志韜，等.不同產區香料煙化學成分和感官質量比較[J].中國農學通報，2009，25（12）：61-65.

[13]符云鵬，劉國順，楊雙劍，等.不同生態類型區香料煙干物質積累、養分吸收及分配特點比較[J].河南農業大學學報，39（4）：430-435.

[14]黃維斐，王云芳，尹啟生.煙葉燃燒性的測定方法[J].煙草科技，1992（2）：30-31，47.

[15]劉思峰.灰色系統理論及其應用[M].北京：科學出版社，2008：44-49.

[16]許自成，李丹丹，畢慶文，等.烤煙氯含量與揮發性香氣物質及感官質量的關系研究[J].中國煙草學報，2008，14（5）：27-32.

[17]胡國松.烤煙營養原理[M].北京：科學出版社，2000：184-185，251-252.

[18]左天覺.煙草的生產、生理和生物化學[M].上海：上海遠東出版社，1993：227-228，239.

[19]鄧小華，周冀衡，趙松義，等.湖南烤煙硫含量的區域特征及其對煙葉評吸質量的影響[J].應用生態學報，2007，18（12）：2853-2859.

[20]許自成，劉春奎，畢慶文，等.中國主產煙區烤煙硫含量的分布特點及與其他化學成分的相關分析[J].鄭州輕工業學院學報：自然科學版，2008，23（1）：1-5，10.

[21]何建華，周小平.土壤有效硫和復合肥含硫量與煙葉品質關系研究[J].耕作與栽培，2008（4）：25-27.

[22]左天龍，施毅.含硫化肥對煙葉產量和品質的影響[J].云南煙草，2002（1）：26-31.