不同肥料配比對烤煙化學品質和香氣物質的影響

王林虹+劉國順+何永秋+王麗淵+劉維智+母海勇+付留洋

摘要：采用田間試驗方法，以不施肥、施100%無機肥處理為對照，研究餅肥、腐植酸、礦物肥、生物炭有機肥與無機肥配施對煙葉常規(guī)化學成分和中性致香物質含量的影響。結果表明，4個施肥處理與不施肥的對照比較，可顯著改善煙葉化學品質，增加煙葉香氣物質含量；40%有機肥+60%無機肥處理糖含量高，表現(xiàn)為對煙葉鉀含量的提升，鉀含量高達1.8%，分別比對照1、對照2提高了80%、2.27%，其他各常規(guī)化學成分協(xié)調，香氣量足，香氣物質總量高達 649.58 μg/g，該處理符合優(yōu)質煙葉的標準，是烤煙最佳施肥配方。

關鍵詞：有機肥；無機肥；化學品質；香氣

中圖分類號： S572.06文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）06-0092-03

收稿日期：2013-12-21

基金項目：中國煙草總公司特色優(yōu)質煙葉開發(fā)重大專項（編號：Ts-01）。

作者簡介：王林虹（1989—），女，陜西西安人，碩士研究生，主要從事煙草栽培及生理生化研究。

通信作者：劉國順，教授，博士生導師。E-mail：liugsh@371.net。長期單純施用無機肥，容易造成煙田土壤板結、缺乏微量元素、有機質含量下降、各種元素及化學成分比例失調，香氣不足，以至于不能滿足卷煙工業(yè)的需求[1-3]。施用有機肥可以改善土壤環(huán)境，為煙株生長提供所需的微量元素并能促進煙株對肥料的吸收。前人主要研究了餅肥、腐植酸等單一有機肥使用對煙草的影響：餅肥可促進土壤養(yǎng)分釋放，增加氮吸收；腐植酸可以提高肥料利用率；生物炭可以增加土壤離子交換；礦物肥可以提供其他煙草生長所需微量元素。有關餅肥、礦物肥、生物質炭、腐植酸多種有機肥配比使用對煙草品質的影響卻鮮有報道。本試驗旨在研究不同比例的無機肥與有機肥配合施用對煙草常規(guī)化學成分和香氣質量的影響，以期為提高烤煙品質和合理施肥提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

試驗于2012年在河南省許昌市襄城縣移民新村進行。試驗田為肥力均勻、地勢平坦的地塊，土壤基礎肥力：速效氮47.2 mg/kg，速效磷15.87 mg/kg，速效鉀 126.14 mg/kg，有機質14.8 mg/kg，pH值7.36。供試品種為中煙100。

1.2方法

試驗采用隨機區(qū)組設計，共設5個處理：分別為（1）CK1，不施肥；（2）CK2，100%無機肥；（3）T1，40%有機肥+60%無機肥；（4）T2，70%有機肥+30%無機肥；（5）T3，100%有機肥。各百分比為有機氮和無機氮肥占全氮的百分數(shù)。T1、T2、T3處理中有機肥包含餅肥、腐植酸、礦物肥、生物炭。其中餅肥氮磷鉀比例為N ∶P2O5 ∶K2O =4.5 ∶0.5 ∶1.5，腐植酸、礦物肥、生物炭中氮磷鉀含量忽略不計，用量分別按105、180、351 hm2施用。各施肥處理總氮施用量為 52.5 hm2，按 N ∶P2O5 ∶K2O=1 ∶1.2 ∶3配施肥料，以餅肥和氮磷鉀復合肥控制氮素用量，不足的磷、鉀肥用重鈣和硫酸鉀補充。有機肥與無機肥按比例混合后以70%作為基肥條施，30%穴施。植煙行距為1.2 m，株距為0.55 m，每處理重復3次，小區(qū)面積70 m2，田間管理按當?shù)貎?yōu)質煙葉生產標準進行。

1.3測定方法

分別取各處理的成熟煙葉，采用三段式烘烤工藝調制后，取中橘三（C3F）煙葉進行常規(guī)化學成分、中性致香物質含量的分析。

1.3.1常規(guī)化學成分分析成分包括總糖、還原糖、煙堿、鉀含量、氯含量，均采用德國BRAN+LUEBBE公司生產的 AAⅢ 型連續(xù)流動化學分析儀測定。

1.3.2中性致香物質采用內標法進行測定[4-5]，在 500 mL 圓底燒瓶中加入20.000 g煙樣、1.0 g檸檬酸、1 mL內標（0.37 g/L），再加500 mL超純水。安裝同時蒸餾萃取裝置，從冷凝管上方加40 mL二氯甲烷于250 mL圓底燒瓶中，待開始沸騰時進行同時蒸餾萃取，出現(xiàn)分層便開始計時。2.5 h 后，收集250 mL圓底燒瓶中的有機相，加入10 g無水硫酸鈉搖勻至溶液澄清，轉移有機相到雞心瓶中，水浴濃縮有機相至1 mL左右，轉入色譜瓶中，用GC/MS鑒定結果和NIST庫檢索定性，待進樣分析。所用儀器為HP5890Ⅱ-5972氣質聯(lián)用儀。

GC/MS分析條件如下：色譜柱：HP-5（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣及流速為He，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2 min后以2 ℃/min升至120 ℃，保持 5 min 后以2 ℃/min升至240 ℃，保持30 min。分流比和進樣量：1 ∶15，2 μL。電離能：70 eV。質量數(shù)范圍：50～500 amu。MS譜庫：NIST02。

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗中相關數(shù)據(jù)使用SPSS 19.0及Excel 2003統(tǒng)計軟件進行處理分析。

2結果與分析

2.1不同處理對初烤煙葉常規(guī)化學成分的影響

一般認為，優(yōu)質煙葉氮含量為1.5%～3.5%[3]。隨著煙葉總氮含量的增加，煙葉香氣量也隨之增加，但總氮含量過高會使煙葉刺激性增強[4]。優(yōu)質烤煙要求總糖含量18%～22%，還原糖含量16%～20%，煙堿含量1.5%～3.5%，鉀含量 1.6%，氯含量0.3%～0.8%[3]。

分析結果見表1，與CK1相比，其他施肥處理中煙葉總氮含量均有提高，提高幅度為2.86%～56.07%；隨著有機肥比例的增加，煙葉總氮含量呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，其中T2處理達到峰值，處理間差異顯著。隨著有機肥比例增加，煙葉還原糖和總糖含量也在一定范圍內增加，與CK2相比，T3處理的還原糖含量提高了16.50%，T1處理提高了1608%；T3處理的總糖含量提高了17.46%，T1處理提高了1772%。與CK1相比，除T2處理外其他各施肥處理煙堿含量均有所提高，提高幅度為7.32%～25.61%，其中T1處理煙堿含量提高最為顯著，為2561%。煙葉中總糖和煙堿的比率常被作為煙氣強度和柔和性評價的基礎，二者平衡是形成均衡煙氣的重要因素[5]。一般認為，優(yōu)質煙葉糖堿比8 ∶1～10 ∶1[1]。從表1可以看出，與CK2相比，增施有機肥可以提高煙葉糖堿比，T2處理提高最多，提高了16.40%，其次為T3處理，提高了10.55%。T1處理對鉀離子含量的影響較大，比CK1提高了80%，比CK2提高了227%。煙葉中氯離子含量差異不顯著。鉀氯比為T1處理最高，比CK1提高了92.81%，比CK2提高了347%。本試驗中不同處理還原糖與總糖的比值>0.9，符合優(yōu)質煙葉的標準。優(yōu)質煙葉的氮堿比通常等于或小于1，比值過高時化學成分不平衡，較低則煙堿含量通常較高[6]。本試驗中T1處理的氮堿比最接近1，T2、T3處理均偏高。整體結果表明，以T1處理的煙葉化學成分最為平衡、協(xié)調，符合優(yōu)質煙葉的標準。表1不同處理對初烤煙葉化學成分的影響

處理化學成分（%）總氮總糖還原糖煙堿氯鉀糖堿比鉀氯比兩糖比氮堿比CK12.80c12.17c11.07c1.64c0.72b1.00c7.421.390.911.71CK22.88c15.35b14.12b1.76bc0.68b1.76a8.722.590.921.64T12.99c18.07a16.39a2.06a0.66b1.80a8.772.680.911.45T24.37a14.41b13.66b1.42d0.95a1.47b10.151.550.953.08T33.65b18.03a16.45a1.87b0.67b1.45b9.642.160.911.95注：同列中數(shù)據(jù)后不同的小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。

2.2不同處理對煙葉中中性致香物質的影響

用氣相色譜/質譜（GC/MS）對烤后煙葉樣品進行定性和定量分析，將測定的致香物質按煙葉香氣前體物進行分類，可分為苯丙氨酸類、棕色化產物類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類等4類 。從各類香氣物質的總量上來看，與CK1相比，施肥處理對香氣物質含量有顯著提升（表2）。除新植二烯的香氣物質總量以及香氣物質總量均為T1>T2>CK2>T3>CK1；與CK2比較，T1處理除新植二烯外的香氣物質總量提高了1209%，T2處理提高了3.52%，而T3處理下降了3.79%；比較香氣物質總量可知，T1處理比CK2提高了32.56%，T2處理比CK2提高了15.73%，T3處理下降了1.39%。

2.2.1苯丙氨酸類苯丙氨酸類香氣物質對烤煙香氣具有良好的影響，尤其是對烤煙的果香、清香貢獻最大的苯乙醇和苯甲醇可使煙氣增加花香的氣味；苯甲醛有櫻桃香、杏仁香，苯乙醛有強烈的花香皂香[2]。由表2可見，T1處理中苯甲醛、苯乙醛含量與CK2相比有不同程度的提高，對苯乙醛含量的提升達到54.82%；而苯甲醇和苯乙醇稍有降低；與CK2處理比較，T1處理使苯丙氨酸類香氣物質提升4.3%，而T2、T3處理分別降低了657%、11.99%。

2.2.2棕色化產物類棕色化產物包括糠醛、糠醇、2-乙?；秽?，具有特殊的香味。煙葉醇化后的堅果香、甜香等優(yōu)美香氣與這些化合物有密切的關系，其中呋喃類物質雖然含量低微，但對可可香味的形成至關重要[7]。由表2糠醛含量看出，T1處理比CK2增加了9.57%，T2、T3處理均略低于CK2。在糠醇含量方面，4個施肥處理比CK1均有顯著增加，其中T1處理提升了346.15%，但4個處理間無較大差異。2-乙?；秽恳訲1處理略低于CK2，且隨著有機肥比例增加而增加，與CK2比較，T3處理中2-乙?；秽刻岣吡?739%。隨著有機肥比例的增加，棕色化產物總量的變化情況呈現(xiàn)單峰曲線，T1處理為峰值，比CK2提升了907%。

2.2.3類西柏烷類類西柏烷類是煙葉中重要的致香成分，為煙葉腺毛分泌物的重要成分。茄酮在煙葉中含量相對較高，可賦予煙氣一種醇和酮的煙味，可改善煙草香味[2]。與CK2比較，有機肥施入后對類西柏烷類含量的提升幅度為10.40%～20.80%，不同處理表現(xiàn)為T1>T2>>T3>CK1>CK2，T1處理對茄酮含量的提升最為顯著。

2.2.4類胡蘿卜素降解產物作為煙葉的中性揮發(fā)性香氣成分中的一大部分，類胡蘿卜素降解產物中有很多都是煙草中的重要致香成分[8]。β-大馬酮及β-紫羅蘭酮可增加煙草的花香味；巨豆三烯酮可以增加烤煙中的花香和木香特征；少量二氫獼猴桃內酯能消去煙氣中的刺激感[2]。由表2可見，與CK2比較，T1處理對愈創(chuàng)木酚、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、二氫獼猴桃內酯、部分巨豆三烯酮有比較明顯的提高作作，而對芳樟醇、β-環(huán)檸檬醛、β-紫羅蘭酮、螺巖蘭草酮稍有提高，但6-甲基-5-庚烯-2-醇稍有降低，6-甲基-5-庚烯-2-酮在T1處理中并沒有檢測出來。由此可知，T1處理相比CK2更能突顯煙草的花香和木香，刺激性也有所減輕，有機肥施入有利于提升某些重要的類胡蘿卜素降解產物的含量。從類胡蘿卜素降解產物總量上看來，與CK2比較，T1、T2處理分別提高了1422%、6.54%，而T3處理降低了1.66%（表2）。

2.2.5新植二烯新植二烯為煙葉中重要的萜烯類化合物，本身不僅具有香氣，并且可以分解轉化形成低分子的香氣成分[9]。各處理新植二烯含量表現(xiàn)為T1>T2>CK2>T3>CK1，與CK2比較，T1、T2處理使新植二烯含量分別提高了表2不同處理對初烤煙葉香氣物質總量的影響物質總量

致香物質香氣物質物質總量（μg/g）CK1CK2T1T2T3苯丙氨酸類苯甲醛0.451.201.360.851.19苯甲醇0.283.162.081.842.86苯乙醛0.713.325.145.322.84苯乙醇0.131.921.430.951.55總量1.589.5910.008.968.44棕色化產物類糠醛1.0112.1213.2811.8311.04糠醇0.130.550.580.620.522-乙?；秽?.230.210.240.27總量1.1412.9014.0712.6911.83類西柏烷類茄酮4.284.235.114.924.67類胡蘿卜素降解產物6-甲基-5-庚烯-2-酮0.090.110.280.096-甲基-5-庚烯-2-醇0.160.540.410.540.50愈創(chuàng)木酚0.481.061.271.031.17芳樟醇0.260.420.440.440.44β-環(huán)檸檬醛0.120.230.240.210.24β-大馬酮5.5016.2218.2018.0616.81β-二氫大馬酮0.725.375.965.165.26香葉基丙酮0.811.521.351.691.44β-紫羅蘭酮0.280.410.450.370.37二氫獼猴桃內酯0.210.600.890.670.67巨豆三烯酮10.140.931.031.050.81巨豆三烯酮20.683.484.404.073.09巨豆三烯酮30.120.920.980.870.78巨豆三烯酮40.694.135.074.183.66螺巖蘭草酮0.070.150.180.160.15總量10.3436.0841.2138.4435.48葉綠素降解產物新植二烯185.61427.23579.19502.08422.80除新植二烯的總量17.3462.8070.3965.0160.42香氣物質總量202.95490.03649.58567.09483.22

3557%、17.52%，與T3處理比較，其他施入無機肥處理對新植二烯的提升幅度為1.05%～36.99%。

3討論與結論

有研究認為，有機氮肥的供氮特性往往是早期供氮不足會使煙株前期生長滯后，而后期供氮過頭致使煙葉貪青晚熟，影響產量和品質[3]。馬新明等研究發(fā)現(xiàn)，無機肥配合有機肥施用可以提高無機肥肥效，如減少磷肥的固定[10]。也有不少研究認為無機肥配合有機肥施用可以提高和更新土壤的有機質，培肥土壤[2，11]。本試驗中施用了多種肥料，餅肥作為其中一種有機肥，不僅能促進土壤養(yǎng)分的釋放，增加煙株對氮素的吸收，還能改善煙葉品質，增加煙葉香氣，改善吃味，協(xié)調煙葉化學成分[1，12]。腐殖酸作為一種具有生物活性的高分子有機物，可以促進作物吸收養(yǎng)分，提高肥料利用率[13]。生物炭可延緩肥料的釋放，增加對土壤養(yǎng)分的吸附交換，并降低土壤養(yǎng)分淋失[14-15]，可能在一定程度上增加了土壤鉀素養(yǎng)分的輸入量，使得煙株的生長發(fā)育得到明顯加強[16]。礦物肥可以為煙株生長提供其他微量元素，使煙葉化學成分趨于協(xié)調，顯著增加了烤煙的中性致香物質含量[17]。40%有機肥+60%無機肥處理充分發(fā)揮了餅肥、腐植酸、生物炭、礦物質肥的特性，使總氮含量在一定程度上有所增加，體現(xiàn)了煙葉濃香型特色，鉀離子含量顯著提升，各化學成分協(xié)調，與前人研究結果[12-17]一致。

有機肥和無機肥配合施用有利于提高烤煙香氣物質的量。香氣物質的含量、種類及組成比例是決定煙葉香味的重要內容[9]。與100%無機肥處理比較，40%有機肥+60%無機肥處理煙葉中帶有更多的櫻桃香、杏仁香以及皂香，吃味更為柔和；二氫獼猴桃內酯高，因此刺激性減少；花香特征雖然不能從苯乙醇和苯甲醇中得到提高，但是可從大馬酮、β-紫羅蘭酮、巨豆三烯酮中得到提升?？傮w來說40%有機肥+60%無機肥處理中苯丙氨酸類、棕色化產物類、類西柏烷類、類胡蘿卜素降解產物以及新植二烯也不同程度高于其他處理，因此結果表明，T1肥料處理方案對煙葉質量提升效果最佳。

參考文獻：

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3557%、17.52%，與T3處理比較，其他施入無機肥處理對新植二烯的提升幅度為1.05%～36.99%。

3討論與結論

有研究認為，有機氮肥的供氮特性往往是早期供氮不足會使煙株前期生長滯后，而后期供氮過頭致使煙葉貪青晚熟，影響產量和品質[3]。馬新明等研究發(fā)現(xiàn)，無機肥配合有機肥施用可以提高無機肥肥效，如減少磷肥的固定[10]。也有不少研究認為無機肥配合有機肥施用可以提高和更新土壤的有機質，培肥土壤[2，11]。本試驗中施用了多種肥料，餅肥作為其中一種有機肥，不僅能促進土壤養(yǎng)分的釋放，增加煙株對氮素的吸收，還能改善煙葉品質，增加煙葉香氣，改善吃味，協(xié)調煙葉化學成分[1，12]。腐殖酸作為一種具有生物活性的高分子有機物，可以促進作物吸收養(yǎng)分，提高肥料利用率[13]。生物炭可延緩肥料的釋放，增加對土壤養(yǎng)分的吸附交換，并降低土壤養(yǎng)分淋失[14-15]，可能在一定程度上增加了土壤鉀素養(yǎng)分的輸入量，使得煙株的生長發(fā)育得到明顯加強[16]。礦物肥可以為煙株生長提供其他微量元素，使煙葉化學成分趨于協(xié)調，顯著增加了烤煙的中性致香物質含量[17]。40%有機肥+60%無機肥處理充分發(fā)揮了餅肥、腐植酸、生物炭、礦物質肥的特性，使總氮含量在一定程度上有所增加，體現(xiàn)了煙葉濃香型特色，鉀離子含量顯著提升，各化學成分協(xié)調，與前人研究結果[12-17]一致。

有機肥和無機肥配合施用有利于提高烤煙香氣物質的量。香氣物質的含量、種類及組成比例是決定煙葉香味的重要內容[9]。與100%無機肥處理比較，40%有機肥+60%無機肥處理煙葉中帶有更多的櫻桃香、杏仁香以及皂香，吃味更為柔和；二氫獼猴桃內酯高，因此刺激性減少；花香特征雖然不能從苯乙醇和苯甲醇中得到提高，但是可從大馬酮、β-紫羅蘭酮、巨豆三烯酮中得到提升?？傮w來說40%有機肥+60%無機肥處理中苯丙氨酸類、棕色化產物類、類西柏烷類、類胡蘿卜素降解產物以及新植二烯也不同程度高于其他處理，因此結果表明，T1肥料處理方案對煙葉質量提升效果最佳。

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3557%、17.52%，與T3處理比較，其他施入無機肥處理對新植二烯的提升幅度為1.05%～36.99%。

3討論與結論

有研究認為，有機氮肥的供氮特性往往是早期供氮不足會使煙株前期生長滯后，而后期供氮過頭致使煙葉貪青晚熟，影響產量和品質[3]。馬新明等研究發(fā)現(xiàn)，無機肥配合有機肥施用可以提高無機肥肥效，如減少磷肥的固定[10]。也有不少研究認為無機肥配合有機肥施用可以提高和更新土壤的有機質，培肥土壤[2，11]。本試驗中施用了多種肥料，餅肥作為其中一種有機肥，不僅能促進土壤養(yǎng)分的釋放，增加煙株對氮素的吸收，還能改善煙葉品質，增加煙葉香氣，改善吃味，協(xié)調煙葉化學成分[1，12]。腐殖酸作為一種具有生物活性的高分子有機物，可以促進作物吸收養(yǎng)分，提高肥料利用率[13]。生物炭可延緩肥料的釋放，增加對土壤養(yǎng)分的吸附交換，并降低土壤養(yǎng)分淋失[14-15]，可能在一定程度上增加了土壤鉀素養(yǎng)分的輸入量，使得煙株的生長發(fā)育得到明顯加強[16]。礦物肥可以為煙株生長提供其他微量元素，使煙葉化學成分趨于協(xié)調，顯著增加了烤煙的中性致香物質含量[17]。40%有機肥+60%無機肥處理充分發(fā)揮了餅肥、腐植酸、生物炭、礦物質肥的特性，使總氮含量在一定程度上有所增加，體現(xiàn)了煙葉濃香型特色，鉀離子含量顯著提升，各化學成分協(xié)調，與前人研究結果[12-17]一致。

有機肥和無機肥配合施用有利于提高烤煙香氣物質的量。香氣物質的含量、種類及組成比例是決定煙葉香味的重要內容[9]。與100%無機肥處理比較，40%有機肥+60%無機肥處理煙葉中帶有更多的櫻桃香、杏仁香以及皂香，吃味更為柔和；二氫獼猴桃內酯高，因此刺激性減少；花香特征雖然不能從苯乙醇和苯甲醇中得到提高，但是可從大馬酮、β-紫羅蘭酮、巨豆三烯酮中得到提升?？傮w來說40%有機肥+60%無機肥處理中苯丙氨酸類、棕色化產物類、類西柏烷類、類胡蘿卜素降解產物以及新植二烯也不同程度高于其他處理，因此結果表明，T1肥料處理方案對煙葉質量提升效果最佳。

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