施用生物炭、黃腐酸鉀對云煙87烤煙產質量的影響

王金星++李高坡++符云鵬++王念磊++程玉淵++譚陽

摘要：以云煙87為材料，采用田間小區試驗法，研究在常規施肥的基礎上配施生物炭、黃腐酸鉀對烤煙產質量的影響。結果表明，增施生物炭和黃腐酸鉀能夠顯著提高煙葉產量、產值和上等煙比例，改善煙葉的物理特性，化學成分更協調，致香物質含量和評吸質量也得到提高。總體效果以在常規施肥的基礎上同時增施生物炭和黃腐酸鉀的效果最好。

關鍵詞：生物炭；黃腐酸鉀；施肥；烤煙；品質

中圖分類號：S572.062文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）06-0083-05

AbstractThe field experiment was conducted to study the effects of the increasing application of biochar and fulvic acid potassium on the yield and quality of flue-cured tobacco. The results showed that with increasing application of biochar and fulvic acid potassium at the same time， the yield， output value and superior tobacco proportion of flue-cured tobacco could be significantly improved， the physical properties， aroma constituent contents and smoking quality also were improved， and the chemical components were more appropriate. Overall， the optimal treatment was to increasingly apply biochar and fulvic acid potassium at the same time.

KeywordsBiochar； Fulvic acid potassium； Fertilization； Flue-cured tobacco； Quality

煙草栽培不單以高產為目的，更重要的是煙葉良好的可用性和優良的煙氣質量[1]。土壤肥料是推行各項先進農業栽培技術措施的基本保證[2]，施肥是調控烤煙生長發育、影響煙葉產量和品質的重要措施，對煙葉經濟價值和工業可用性影響較大。生物炭是生物質在缺氧或厭氧條件下經碳化熱解所得的一類高度芳香化物質[3]，具有改善土壤質量、保持土壤肥力等諸多作用[4]，施入土壤能提高土壤肥力、增加作物產量[5]。黃腐酸是一種特殊的腐植酸，具有分子量較小、易被生物吸收利用、功能團多、生理活性強、可直接溶于水的特征，是一種有效的植物生長調節劑[6]， 具有改善土壤結構，改善土壤化學性質[7]，改善土壤鹽堿化狀況[8]，提高肥料利用率的作用[9]。黃腐酸鉀是黃腐酸肥料的一種，它既能起到黃腐酸對作物生長的調節作用，也能補充作物生長所必需的鉀元素[10]。本試驗旨在通過研究在常規施肥的基礎上，配施不同用量生物炭和黃腐酸鉀對煙葉產質量的影響，為提高社旗縣湖北中煙基地單元煙葉質量提供技術參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在河南省社旗縣太和鄉進行，本區年日照總時數平均為2 187.8 h，年平均氣溫15.2℃，全年無霜期233天，年平均降水量910.11 mm，4—9月降水689.2 mm，占全年的75.7%。土壤類型為黃褐土，pH值6.2，有機質含量15.3 g/kg，堿解氮60 mg/kg，有效磷17.2 mg/kg，速效鉀124.7 mg/kg。有灌溉條件。

1.2試驗設計

試驗設5個處理，T1為常規施肥，即施氮量67.5 kg/hm2，氮磷鉀之比為 1∶1∶3；T2為常規施肥+450 kg/hm2生物炭；T3為常規施肥+150 kg/hm2黃腐酸鉀；T4為常規施肥+450 kg/hm2生物炭+150 kg/hm2黃腐酸鉀；T5為施氮量60 kg/hm2+450 kg/hm2生物炭+150 kg/hm2黃腐酸鉀。施用黃腐酸鉀的處理，其中所含的鉀，計算在總鉀用量內，施肥總量與對照保持一致。每處理重復3次，隨機區組排列，小區面積0.013 hm2。侙試烤煙品種為云煙87，4月24日移栽，行距120 cm，株距55 cm。田間栽培管理按當地最佳措施進行。

1.3測定項目與方法

1.3.1經濟性狀在煙葉打頂后確定記產區，并準確測量記產區面積。之后每次采葉時，記產區煙葉單獨上桿烘烤，記錄各處理煙葉質量、產量和等級，最終計算產值、均價、上等煙比例等經濟性狀。

1.3.2物理特性單葉重采用稱重法測定[11]，煙葉厚度采用厚度儀測定[12]，煙絲填充值采用TCZ-3填充值測定儀測定[13]。

1.3.3化學成分采用德國BRUKER公司生產的MATRIX-I型號傅立葉變換近紅外光譜儀對烤煙的蛋白質、總糖、還原糖、總氮、煙堿、氧化鉀、氯含量進行測定。

1.3.4中性致香物質前處理采用“水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取”法。在500 mL圓底燒瓶中加入10.0000 g 烤后煙樣（過60目篩）、1.0 g 檸檬酸、0.5 mL 內標（0.379 mg/mL 硝基苯）、350 mL蒸餾水，在250 mL燒瓶中加入40 mL二氯甲烷。安裝同步蒸餾萃取裝置，待開始沸騰時進行同步蒸餾萃取，裝置中出現分層時開始計時。2.5 h 后，收集燒瓶中的有機相，加入10 g 左右無水硫酸鈉搖勻至溶液澄清，轉移有機相到雞心瓶，于60℃水浴濃縮有機相至1 mL左右，即得煙葉精油。所得樣品由GC/MS 鑒定結果和NIST 庫檢索定性。采用HP 5890-5972 氣質連用儀對煙葉樣品進行定性定量分析。GC/MS 分析條件，色譜柱：HP-5（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：He；流速：0.8 mL/min；進樣口溫度：250℃；傳輸線溫度：280℃；離子源溫度：177℃；升溫程序：初溫50℃，恒溫2 min后，以2℃/min的速度升至120℃，5 min后2℃/min的速度升至240℃，保持30 min；分流比1∶15；進樣量2 μL；電離能70 eV；質量數范圍50～500 amu；采用NIST02 譜庫檢索定性。假定相對校正因子為1，采用內標法定量。

1.3.5評吸參照YC/T 138—1998煙草及煙草制品感官評價方法[14]，由河南中煙相關技術人員評吸鑒定。

1.4數據處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0軟件進行數據處理和統計分析。

2結果與分析

2.1不同施肥處理對烤煙產量產值的影響

從表1可以看出，不同施肥處理對煙葉產質量的影響不同。與常規施肥處理（T1）相比較，在傳統施肥的基礎上增施生物炭、黃腐酸鉀處理的產量、產值、上等煙比例均顯著提高；同時增施生物炭和黃腐酸鉀的T4處理的產量、產值及上等煙比例提高幅度最大，分別比常規施肥提高14.50%、23.43%、18.57%；從均價上來看，除T2外，其余處理均與常規施肥處理間差異達到顯著水平，但T3、T4、T5處理間差異不顯著。

2.2不同施肥處理對烤煙物理特性的影響

由表2可知，各處理煙葉的厚度、填充值、單葉重和葉質重在部位間均表現為上部葉大于中部葉。葉片厚度是煙葉的重要物理性狀，在一定程度上反映了煙葉的發育狀況、成熟程度及葉質量。中部和上部葉均以T3、T4最大，且中部葉與T1、T2、T5間差異顯著，上部葉與T1、T5間差異顯著。煙葉的填充值以T5最高，與T1、T2、T3差異顯著。單葉重以T4最大，且顯著高于其它處理，T3次之。葉質重指已平衡水分的煙葉葉片單位面積的重量[15]，在一定程度上反映了煙葉發育和成熟程度與煙葉組織結構和內含物的充實程度密切相關，對單葉重產生直接影響，并間接影響煙葉的產值、均價等經濟指標[16]。葉質重以T4最大，且與其它處理間差異顯著。綜合各項物理特性指標可知，增施生物炭和黃腐酸鉀可以明顯改善煙葉的物理特性，提高煙葉品質。

2.3不同施肥處理對烤煙化學成分的影響

煙葉化學成分及其比值是評價煙葉內在質量的基礎，也是煙葉香吃味質量的內在反映[17]，優質煙葉蛋白質含量應小于10%。由表3可知，不同部位煙葉各處理的蛋白質含量均低于10%。烤煙還原糖含量是決定煙氣純合度的主要指標，以18%～25%為最佳，不同部位煙葉各處理還原糖含量均以T4含量最高，T5次之，與T1差異顯著。鉀是烤煙最重要的品質元素之一，在傳統施肥的基礎上分別增施生物炭（T2）、黃腐酸鉀（T3）均可顯著提高煙葉的鉀含量，但差異不顯著；同時增施生物炭和黃腐酸鉀的T4處理能顯著提高煙葉鉀含量，減氮增施生物炭和黃腐酸鉀的T5處理次之，且二者均比T1、T2增加明顯。烤煙最適煙堿含量為2%，含量過低，勁頭不足；含量過高，勁頭太強；由表3可知，上部葉煙堿含量偏高，但T4、T5含量適宜，且與T1（常規施肥）差異顯著。鉀氯比決定煙葉的燃燒性，比值以大于4為宜，由表3可知，各部位各處理的鉀氯比均高于4，其中T4、T5處理鉀氯比顯著高于T1。

2.4不同施肥處理對烤煙致香物質的影響

香氣物質是反映煙葉質量的重要品質因素之一。煙葉中化學成分的種類和數量較多，不同致香物質具有不同的化學結構和性質，因而對人的嗅覺可以產生不同的刺激作用，形成不同的嗅覺反應，對煙葉香氣的質、量、型有不同的貢獻[18]。由表4可知，各種致香物質中含量較高的組分有新植二烯、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、法尼基丙酮、茄酮、糠醛、苯甲醇等。類胡蘿卜素類降解產物、類西柏烷類和新植二烯含量均以T4含量最高。中性致香物質總量由高到低為T4>T5>T3>T2>T1，由此說明增施生物炭、黃腐酸鉀均能提高煙葉中致香物質的含量，施用黃腐酸鉀的效果要好于生物炭，同時增施生物炭和黃腐酸鉀的效果最好，增施生物炭和黃腐酸鉀后減氮的效果次之。

2.5不同施肥處理對烤煙評吸結果的影響

單料煙評吸是煙葉質量和工業可用性評價的主要依據[19]。通過感官評吸鑒定，可以直接、準確地評價出煙葉及其制品質量的優劣。評吸結果（表5）表明，不同施肥處理對烤煙中部葉的影響大于上部葉；對中部葉的香氣質、香氣量、濃度、柔細度、余味、雜氣、勁頭影響較大，對刺激性、燃燒性、灰色影響不明顯；對上部葉的濃度、雜氣影響較大。總體而言，增施生物炭和黃腐酸鉀能夠改善煙葉的香氣質、柔細度、余味和雜氣，提高香氣量和濃度，降低刺激性；評吸總分以T4最高，且與T1、T5有顯著性差異。

3討論與結論

有研究表明，施加生物炭能降低土壤容重、提高土壤含水率、促進番茄根系的發育，進而提高番茄的產量。產生這些良好效應的原因是生物炭有豐富的微觀空隙結構和理化性質，改善了土壤微環境，提高了微生物的種群和數量[20]。但也有研究認為，生物炭的增產作用有一定“適用范圍”。當生物炭施用量在500 kg/hm2時作物產量有降低趨勢[21]。本研究表明，增施生物炭能夠提高煙葉產量，但提高幅度并不大，這可能是因為施用生物炭量過多（450 kg/hm2）有關；張園營等[22]研究表明，施用生物炭還能夠提高煙葉中石油醚提取物含量和致香物質含量，這與本研究的致香物質含量結果相一致。施用腐植酸后烤煙耕層土壤細菌、真菌、放線菌等的數量及土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性均有不同程度的提高[23]，黃腐酸鉀與緩效鉀和普通鉀肥配施能夠提高煙葉鉀氯比和兩糖比，使煙葉化學成分更協調，同時提高大多數種類的致香物質含量[24]。在河南省烤煙上施用腐植酸具有較好的提高煙葉產量和改善煙葉品質的效果[25]。

本試驗結果表明，施用生物炭、黃腐酸鉀能夠提高煙葉產量、產值和上等煙比例，煙葉化學成分更加協調，提高了中性致香物質含量，改善煙葉評吸質量；增施黃腐酸鉀能夠明顯改善煙葉物理特性，增施生物炭效果不明顯。綜合試驗中的各項指標，以同時增施用生物炭和黃腐酸鉀的效果最佳。

參考文獻：

[1]劉國順.煙草栽培學[M].北京：中國農業出版社，2003.

[2]陸欣.土壤肥料科學[M].北京：中國農業大學出版社，2007.