氮鉀用量對吉林烤煙焦油釋放量及重要化學性狀的影響

徐旭光，王雅妮，陳愛國，李　哲，于　利，管恩娜，鐘　青，梁洪波*

（1.中國農業科學院煙草研究所，農業部煙草生物學與加工重點實驗室，青島 266101；2.中國農業科學院研究生院，北京100081；3.青島農業大學農學與植物保護學院，青島 266101；4.山東中煙工業有限責任公司，濟南 250100；5.甘肅省煙草公司慶陽市公司，甘肅慶陽 745000）

氮鉀用量對吉林烤煙焦油釋放量及重要化學性狀的影響

徐旭光1，2，王雅妮1，3，陳愛國1，李哲4，于利5，管恩娜1，2，鐘青4，梁洪波1*

（1.中國農業科學院煙草研究所，農業部煙草生物學與加工重點實驗室，青島 266101；2.中國農業科學院研究生院，北京100081；3.青島農業大學農學與植物保護學院，青島 266101；4.山東中煙工業有限責任公司，濟南 250100；5.甘肅省煙草公司慶陽市公司，甘肅慶陽 745000）

摘要：為了明確氮鉀用量對烤煙中部葉焦油釋放量及其重要化學性狀的影響，在吉林延邊州試驗點安排了兩因素三水平氮鉀互作試驗，測定并分析了烤煙中部葉重要化學性狀及煙氣中焦油釋放量的規律。結果表明，吉林延邊地區在施N45 kg/hm2，K2O180 kg/hm2時，烤煙中部葉焦油釋放量最低；施氮量固定，施K2O量在90～180 kg/hm2范圍內增加，焦油釋放量降低，但過量施用K2O有使焦油釋放量升高的趨勢；施K2O量固定在90 kg/hm2和180 kg/hm2時，隨施氮量減少焦油釋放量降低；烤煙中部葉焦油釋放量與煙堿、總氮呈顯著正相關，與纖維素、還原糖分別呈顯著和極顯著負相關；煙堿和總氮對焦油釋放量有較大的直接作用和間接作用。綜合研究表明，吉林延邊地區可以通過適當的氮鉀配施以及調控部分煙葉化學性狀來達到降焦減害的目的。

關鍵詞：施氮量；施K2O量；化學性狀；焦油釋放量；烤煙

焦油是有機物質在缺氧條件下燃燒產生的，其成分復雜，煙氣中的有害成分主要集中在焦油中［1-2］。隨著“吸煙與健康”研究的深入，國內外市場對卷煙要求越來越高［3］。現在工業上降低卷煙焦油量的措施已經相當成熟，但工業降焦的同時所帶來的卷煙香味、生理強度的下降，卻越來越難以被消費者接受［4］。有研究表明，農業措施是降低煙氣焦油釋放量的有效手段，而氮鉀作為煙草生長必需的無機養分，對煙草生長發育和產質量形成具有重要作用［5-11］。因此研究氮鉀用量對烤煙焦油釋放量的影響，作為農業措施降焦的一部分，對于低焦油煙葉研究與開發具有重要意義。前人研究認為，氮素是影響煙葉產量和品質最為重要的元素［10］，適當控制和降低氮代謝產物如煙堿和總氮含量，可以起到平衡煙草焦油釋放量的作用［12］，而提高鉀肥施用量有使煙葉焦油釋放量降低的趨勢［13］。同時煙葉的化學性狀與焦油釋放量也有著密切的關系，一般認為，烤煙焦油釋放量與煙葉還原糖、總糖、K2O、細胞壁物質等呈負相關，與煙堿、總氮、氯等呈正相關［14-20］，但也有人認為，焦油釋放量與還原糖、總糖等糖類物質呈正相關［21］。目前，關于氮鉀用量對烤煙產質量形成以及煙葉理化性狀與焦油釋放量關系的研究報道較多，然而氮鉀互施對烤煙焦油釋放量影響的研究卻鮮見報道。本研究通過測定不同氮鉀用量下烤煙中部葉重要化學性狀及焦油釋放量，進一步研究氮鉀用量對烤煙中部葉焦油釋放量及重要化學性狀的影響，并初步探討了不同氮鉀用量下烤煙中部葉重要化學性狀與焦油釋放量的關系，以期為吉林延邊州地區低焦油煙葉生產和調控提供一定的科學依據。

1　材料與方法

1.1試驗地點

試驗于2013年在吉林省延邊州農業科學院煙草研究所試驗場進行。試驗田土壤類型為棕壤（占95%）、白漿土、沖積土。有機質22.4 g/kg，堿解氮101.9 mg/kg，速效磷34.2 mg/kg，速效鉀144.5 mg/kg。

1.2試驗設計

供試品種為吉煙10。試驗設9個處理（表1），施氮量和施K2O量分低、中、高，3個水平，隨機區組設計，3次重復，行距×株距為1.2 m×0.5 m，每個小區面積不小于90 m2，其中N2K2處理是當地生產上傳統施肥量，作為對照。肥料品種用m（N）：m（P2O5）：m（K2O）=16：16：8的煙草專用復合肥，磷和鉀不足的處理補充過磷酸鈣和硫酸鉀，作為底肥施用。

表1　試驗處理Table1　Experimental treatment

1.3檢測內容與方法

1.3.1烤煙中部葉常規化學性狀總糖、還原糖、煙堿、總氮、K2O、氯，采用連續流動分析法測定。纖維素和木質素參照行業標準YC/T347—2010進行測定。

1.3.2烤煙焦油釋放量的測定由農業部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心按照YC/T29—1996的方法進行單料煙卷制（無過濾嘴）和焦油釋放量的測定。

1.4統計分析

數據采用SAS 9.2統計軟件進行分析。

2　結果

2.1烤煙中部葉煙氣焦油釋放量

由圖1可見，烤煙中部葉焦油釋放量在N1K2處理（N 45 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2）時最低，為17.5 mg/支，與當地傳統施肥處理N2K2（N 67.5 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2）相比，焦油釋放量降低16.4%。焦油釋放量由低到高排列順序為N1K2＜N1K3＜N2K2＜N3K2＜N3K3＜N2K1＜N1K1＜N2K3＜N3K1。施氮量固定時，隨施K2O量的增加，焦油釋放量先下降后升高。在施K2O量固定為90 kg/hm2和180 kg/hm2時，焦油釋放量隨施氮量的增加而升高，施K2O量為 270 kg/hm2時，隨施氮量增加焦油釋放量先增加后降低。由此可見，焦油釋放量與氮鉀用量之間有密切的關系，施氮量固定，施K2O量在90～180 kg/hm2范圍內增加，焦油釋放量降低，但過量施用K2O有使焦油釋放量升高的趨勢。施K2O量固定在90 kg/hm2和180 kg/hm2時，隨施氮量減少焦油釋放量降低。

圖1　不同氮鉀施用量下烤煙中部葉焦油釋放量Fig.1　Tar content of flue-cured tobacco middle leaves in different dosage of nitrogen and potassium

表2　烤煙中部葉重要化學性狀指標Table2　Index of the main chemical properties of flue-cured tobacco middle leaves

表3　烤煙中部葉重要化學性狀與焦油釋放量簡單相關分析Table3　Correlation analysis of flue-cured tobacco middle leaves' tar delivery and chemical properties

2.2不同氮鉀用量下烤煙中部葉重要化學性狀

由表2可見，施氮量固定時，隨施K2O量的增加，中低施氮量下煙堿含量降低，低施氮量和高施氮量下總氮含量降低，中低施氮量下K2O含量升高，高施氮量下K2O含量降低，中低施氮量下纖維素和木質素含量先升高后降低；施K2O量固定時，隨施氮量增加，煙堿和總氮含量升高，中鉀水平下，K2O含量升高，纖維素、木質素含量降低。

2.3中部葉化學性狀與煙氣焦油釋放量的關系

2.3.1簡單相關分析由表3可見，烤煙中部葉煙氣中焦油釋放量與煙堿、總氮呈顯著正相關，與還原糖呈極顯著負相關，與纖維素呈顯著負相關，與總糖、木質素呈不顯著的負相關，但具有較大的相關系數。

2.3.2通徑分析由表4可見，烤煙中部葉各項化學成分對焦油釋放量的直接作用是不均等的，按大小排序為，煙堿＞總氮＞纖維素＞總糖＞還原糖＞木質素＞氯＞K2O。其中總氮對焦油量為直接負作用，木質素對焦油量為直接正作用，這一點與簡單相關分析結果不同。從間接作用的總和來看，各化學指標對焦油量的間接作用也有較大的差異，總氮對焦油量的間接作用最大，其他依次為煙堿、木質素、K2O、還原糖、總糖、氯和纖維素。從間接作用的途徑來看，總氮、木質素主要是通過煙堿、纖維素對焦油釋放量起間接作用，K2O、還原糖主要是通過總氮與煙堿對焦油釋放量起間接作用。綜合各化學性狀對焦油釋放量的直接作用與間接作用分析結果可見，纖維素、總糖和還原糖對焦油釋放量的影響主要是直接作用，木質素、氯和K2O對焦油釋放量的影響主要是間接作用，煙堿和總氮對焦油釋放量不僅有較大的直接作用，而且還輔助其他化學性狀對焦油釋放量產生較大的間接作用。

表4　烤煙中部葉重要化學性狀與焦油釋放量通徑分析Table4　Path analysis of flue-cured tobacco middle leaves' tar delivery and chemical properties

3　討論

1）一般認為，在一定范圍內隨施鉀量的增加，煙葉中煙堿和總氮含量相應減少［22］，而隨施氮量的增加，煙堿和總氮含量相應升高［23-25］，本試驗中煙堿和總氮的變化也基本符合這一規律。提高鉀肥用量在一定程度上可增加煙葉含鉀量［26］，本試驗在中低施氮量下符合這一規律，但高施氮量條件下，隨施K2O量增加，中部葉K2O含量反而降低，可能是因為施氮量過大時，氮、鉀比例失調對鉀的吸收不利，尚需進一步研究。纖維素和木質素是烤煙細胞壁物質的重要組成部分，與烤煙焦油釋放量具有密切關系［16］，目前國內關于氮鉀用量對烤煙煙葉中纖維素、木質素影響的研究報道較少，本試驗中，纖維素、木質素含量隨氮鉀用量變化呈現出一定規律。

本試驗中，烤煙中部葉焦油釋放量與煙堿、總氮、還原糖、纖維素、總糖、木質素等化學性狀的簡單相關分析結果與前人的研究［16，18-20］基本一致。通徑分析中，總氮與木質素對焦油釋放量的直接作用與簡單相關的作用方向不同，是因為二者對焦油釋放量較大的間接作用使二者在綜合效應上表現為簡單相關的作用方向。

2）有研究表明，提高鉀肥施用量有使煙葉焦油產生量降低的趨勢［13］。也有人認為，提高鉀肥用量在一定程度上可提高煙葉含鉀量，但過高的施鉀量導致氮、鉀比例失調，影響根系對鉀的吸收［26］。本試驗結果表明，在當前試驗條件下，隨著施K2O量的增加，烤煙中部葉焦油釋放量先降低后升高。由筆者試驗中烤煙中部葉幾種化學性狀的變化規律及其與焦油釋放量的關系分析可以看出，焦油釋放量的這一變化規律可能與多種化學性狀的共同作用有關。

在一定范圍內，適當控制和降低煙葉總氮和煙堿等含氮化合物含量，可以平衡煙草焦油含量［12］。本實驗中，在中低施K2O量水平下，隨施氮量的增加焦油釋放量呈升高趨勢，可能與煙堿和總氮含量隨施氮量增加而升高有關。在高施K2O量水平下，隨施氮量增加焦油釋放量先增加后降低，可能與高施K2O量條件下氮鉀互作作用有關，其過程比較復雜還需要進一步研究。

4　結論

1）吉林延邊州地區，施氮量固定，施K2O量在90～180 kg/hm2范圍內增加，焦油釋放量降低，但過量施用K2O有使焦油釋放量升高的趨勢；施K2O量固定在90 kg/hm2和180 kg/hm2時，隨施氮量減少焦油釋放量降低。

2）不同的氮鉀用量對烤煙中部葉化學性狀有重要影響，并進一步對焦油釋放量產生作用。各化學性狀中，煙堿和總氮對焦油釋放量具有較大的直接作用和間接作用，生產上可以優先考慮通過適當的氮鉀配施，調控煙葉中煙堿和總氮含量，降低烤煙中部葉焦油釋放量。

3）吉林延邊州地區降低烤煙中部葉焦油釋放量的最佳氮鉀用量為（N 45 kg/hm2，K2O 180 kg/hm2），與當地傳統氮鉀施用量相比，吉林延邊州地區傳統施K2O量較為合適，適當減少施氮量有利于降低烤煙中部葉焦油釋放量。

參考文獻

［1］ 彭傳新，尤長虹，李兵役，等. 影響卷煙焦油量的因素探討［J］. 煙草科技，2000（11）：5-8.

［2］ 張圖偉. 關于卷煙焦油量穩定性的研究［J］. 輕工科技，2012（2）：106.

［3］ 楊大光. 低焦油卷煙原料探析［J］. 中國煙草科學，1998（2）：41-42.

［4］ 韓永鏡，李桐，王道支，等. 從煙草農業生產角度談卷煙降焦［J］. 安徽煙草，2004（9）：24-27.

［5］ 羅軍. 從農業生產的角度探討降低卷煙煙氣中焦油含量的可能性［J］. 中國煙草科學，1997，18（1）：36-37.

［6］ 曹志洪. 優質烤煙生產的土壤與施肥［M］. 南京：江蘇科學技術出版社，1991：21-24，29-90，208-235.

［7］ 羅建新，蕭漢乾，方紅，等. 鉀肥施用量與施用期對烤煙產量和品質的影響［J］. 湖南農業大學學報，1997，23（2）：132-136.

［8］ 張延春，陳治鋒，龍懷玉，等. 不同氮素形態及比例對烤煙長勢、產量及部分品質因素的影響［J］. 植物營養與肥料學報，2005（6）：787-792.

［9］ 張燕成，羅永貴，吳永明. 不同施鉀量對烤煙質量和焦油含量的影響［J］. 安徽農業科學，2009，37（7）：3065-3067.

［10］ 劉國順. 煙草栽培學［M］. 北京：中國農業出版社，2003：98-102.

［11］ 向慧慧，李小青，羅真華，等. 不同氮肥水平及氮鉀配比對烤煙化學品質的影響［J］. 中國農學通報，2013，29（13）：158-162.

［12］ 劉玉青. 烤煙節水灌溉條件下水氮禍合效應研究［D］.南京：河海大學，2007.

［13］ Chaplin J R. Production factors affecting chemical compounds of the tobacco leaf［J］.Recent Advances of Tob sci，1980（6）：3-63.

［14］ 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.

［15］ 閻克玉，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］. 鄭州輕工業學院學報，1998，13（45）：5-10.

［16］ 鄧小華，周冀衡，陳新聯，等. 煙葉質量評價指標間的相關性研究［J］. 中國煙草學報，2008，14（2）：1-8.

［17］ 鄧小華，周冀衡，周清明，等. 不同焦油量烤煙化學成分差異［J］. 中國煙草學報，2011，17（2）：1-7.

［18］ 汪修奇，鄧小華，李曉忠，等. 湖南烤煙化學成分與焦油的相關、通徑及回歸分析［J］. 作物雜志，2010（2）：32-34.

［19］ 厲昌坤，周顯升，王允白，等. 烤煙煙葉焦油釋放量與部分化學成分的關系研究［J］. 中國煙草科學，2004，25（2）：25-27.

［20］ 閆克玉，李興波，趙學亮，等. 河南烤煙理化指標間的相關性研究［J］. 鄭州輕工業學院學報，2000，15（3）：20-24.

［21］ 朱大恒，李彩霞，張愛忠，等. 煙氣有害成分與煙葉化學成分的關系［J］. 煙草科技，1999（4）：25-27.

［22］ 顏合洪，胡雪平，張錦韜. 不同施鉀水平對烤煙生長和品質的影響［J］. 湖南農業大學學報，2005，31（1）：20-23

［23］ 侯雪坤，程巖. 不同氮鉀肥用量對黑龍江省烤煙產量質量的影響［J］. 中國土壤與肥料，1996（4）：22-25.

［24］ 鄧云龍，孔光輝，武錦坤，等. 云南烤煙中上部葉片含氮化合物代謝規律研究［J］. 云南大學學報，2001，23（1）：65-70.

［25］ 祖艷群，林克惠. 氮、鉀營養對烤煙品質的影響［J］. 土壤通報，2002，33（6）：417-420.

［26］ 郭麗琢. 氮肥用量及氮鉀比例對煙葉鉀含量的影響［J］.陜西農業科學，2009（6）：54-55.

中圖分類號：S572.06

文章編號：1007-5119（2015）02-0055-05

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2015.02.010

基金項目：國家煙草專賣局特色優質煙葉開發重大專項“優質填充型低焦油煙葉研究與開發”（TS-06-20110038）

作者簡介：徐旭光，男，碩士研究生，植物營養專業。E-mail：fly5732snow@163.com。*通信作者，E-mail：lianghongbo@caas.cn

收稿日期：2014-10-08 修回日期：2015-02-10

Effectsof Nitrogen and Potassium Fertilization on Tar Delivery and the Important Chemical Properties of Flue-cured Tobacco in Jilin

XU Xuguang1，2， WANG Yani1，3， CHEN Aiguo1， LI Zhe4，YU Li5，GUAN Enna1，2，ZHONG Qing4，LIANG Hongbo1*
（1. Tobacco Research Institute， CAAS， Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing， Ministry of Agriculture， Qingdao 266101， China；2. Graduate School of CAAS， Beijing 100081， China； 3. Qingdao Agricultural University， College of Agronomy and Plant Protection， Qingdao 266101， China； 4. China Tobacco Shandong Industrial Co.， Ltd.， Jinan 250100， China； 5 Qingyang Branch of Gansu Province Tobacco Company， Qingyang 745000， Gansu， China；）

Abstract：In order to explore the effects of nitrogen and potassium on tar content and chemical properties in middle leaves of flue-cured tobacco in Jilin province， an interaction experimentwith two factors and three levels of nitrogen and potassium was arranged in Yanbian city of Jilin province.The chemical properties and tar delivery in middle leaves of flue-cured tobacco were determined. The results showed that the best treatment to reduce tar delivery was N45 kg/hm2with K2O180 kg/hm2. Adding K2O reduced tar delivery in the range of 90～180 kg/hm2. But there was a rising trend of tar delivery when the application of potassium overdosed. Reducing the amount of nitrogen also played a role in reducing the tar delivery when the amount of potassium fixed at 90 kg/hm2and 180 kg/hm2. Nicotine and TN was significantly positively correlated with tar delivery. Tar and cellulose showed a significant negative correlation. Tar and sugar was extremely significant negative correlation. Nicotine and TN not only have a greater direct role， but also assisted other chemical properties to have a greater indirect effect on tar delivery. Comprehensive studies showed that through appropriate nitrogen and potassium as well as control some chemical properties of the tobacco can achieve the purpose of reducing the tar delivery while reducing risk.

Keywords:nitrogen； potassium； chemical properties； tar delivery；flue-cured tobacco