施氮量和留葉數互作對紅大鮮煙葉素質及產量的影響

陳 頤， 魯康興， 周 彬， 黃 維， 楊世波， 楊志懷， 鄒聰明， 趙高坤

(1.云南省煙草農業科學研究院，云南昆明 650031； 2.云南省騰沖市蒲川鄉農業綜合服務中心，云南保山 679114；3.云南省煙草公司，云南昆明 650031； 4.云南省香料煙有限責任公司，云南保山 678000)

云南煙葉產量居全國首位，煙葉品質得到卷煙企業的青睞。特別是紅大，目前是云南煙區種植面積較廣、產量較大的特色品種[1-2]。近年來隨著煙葉生產環境的改變，生產上紅大品種難栽難烤問題日益突出：紅大品種對肥料特別敏感，施用純氮肥低于4 kg，煙葉長勢較弱，而超過5 kg，易長成憨煙[3]，另外，封頂過早，留葉數少(僅為14～16張)，也易長成偏憨煙，從而加重了烘烤的難度，烤后青煙、青黃煙、掛灰雜色煙比例大，直接導致煙農收入大幅度降低，基層煙草生產收購技術人員和煙農怕栽怕烤，影響了卷煙工業尤其是“兩紅”集團卷煙重點品牌優質原料的供給和云南“兩煙”的可持續發展[4-5]。因此，國內煙草研究工作者圍繞提升紅大品種產質量開展了大量研究。張楊等研究了不同有機肥對紅大品種生長發育及產量、產值的影響，結果表明，在保山煙區紅大品種施菜籽餅150～300 kg/hm2，或農家肥7 500～15 000 kg/hm2，產值產量收益較好[6]。梁云高等綜述了紅大營養均衡特點、肥料營養特點、施肥策略，并確定了楚雄州紅大品種的施肥量和施肥方法[7]。王正旭等研究了施氮量和留葉數對紅大生長發育、產量和質量的影響，結果表明，施氮量和留葉數以及其互作效應對煙株的農藝性狀和經濟性狀影響顯著，施氮量90 kg/hm2，留葉數18～22張的處理田間長勢強，經濟性狀優，而施氮量45～90 kg/hm2時，煙葉化學成分協調，感官質量較好[8]。前人研究的側重點主要是明確紅大的施肥量、留葉數和種植密度等栽培措施[9-10]，從而提高產質量，鮮有系統研究田間鮮煙葉長勢及素質指標參數。本研究主要從不同施氮量和留葉數處理下，初步篩選出影響煙葉產質量的最優的處理組合，然后進行反推，確定能表征影響紅大產值量且易烤性鮮煙葉素質指標及范圍，從田間鮮煙葉長勢及素質指標參數入手，栽出田間素質水平較好且易烘烤的煙葉，從而解決難烤問題，這對克服基層煙草生產和收購人員以及煙農的畏難情緒，鞏固云南省優質特色煙葉原料優勢，促進云南“兩煙”持續發展具有重要的現實意義和戰略意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為紅花大金元(紅大)，由云南省玉溪中煙種子有限責任公司提供。試驗于2015年和2016年在云南省玉溪市江川區九溪鎮馬家莊村(海拔1 730 m，24°18′14″N，102°38′13″E)進行。前茬作物為紫花苕，土壤類型為紅壤，肥力水平中等，基本理化性狀：pH值為6.68，有機質含量為30.2 g/kg，堿解氮含量為101.6 mg/kg，速效鉀含量為 147.9 mg/kg，速效磷含量為24.2 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區設計，施氮量(N)為主區，留葉數(L)為副區，施氮量設4個水平，分別為25、45、65、85 kg/hm2；留葉數設5個水平，分別為14、16、18、20、22張。隨機排列，每個處理設3次重復，共60個小區，每個處理小區面積66.7 m2，行株距1.2 m×0.55 m，植煙密度為16 500株/hm2。合理安排設置保護行，以減少試驗誤差。

采用膜下小苗移栽，時間在4月15日至18日。移栽時施N ∶P2O5∶K2O為12 ∶6 ∶24的烤煙專用復合肥 5 kg/hm2，栽后10～15 d設計施提苗肥，35 d揭膜培土，65～70 d封頂，并施用化學抑芽劑抑芽。其他按當地優質煙栽培規范進行。不同處理的煙葉同時采摘、編竿，確保煙葉部位、成熟度均衡一致，在當地主推工藝下密集烤房進行烘烤。

1.3 檢測項目與方法

煙葉生物量分析：生物量性狀依據YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》，分別于烤煙團棵期、旺長期和封頂期每小區各處理隨機選擇10株煙，測定煙葉最大葉長、最大葉寬、鮮質量、干質量等生物量特性。

光合特性分析：分別于烤煙團棵期、旺長期和封頂期每小區各處理隨機選擇10張煙葉，測定葉片SPAD值。

經濟性狀分析：在煙葉采收烘烤過程中，每次各小區煙葉均要掛牌單獨采收、單獨烘烤，分小區存放保管。依據GB 2635—1992《烤煙》，測定每個小區烤煙的實際產量、產值、均價、中上等煙比例。

化學成分分析：(1)煙葉成熟后，每小區各處理取鮮煙葉中部各20張，殺青后按煙草行業標準方法[11-15]檢測鮮煙葉的含糖化合物(總糖、還原糖、淀粉等)，含氮化合物(總氮、煙堿、蛋白質等)和游離氨基酸組分[16]；(2)每小區各處理取C3F初烤煙葉各3 kg，按煙草行業標準方法[11-15]測定初烤煙葉的常規化學成分(總糖、還原糖、煙堿等)。

1.4 數據統計

所有數據均采用Microsoft Excel、SPSS 17.0等分析軟件進行方差分析、計算和統計作圖表。

2 結果與分析

2.1 施氮量和留葉數對鮮煙葉生物量的影響

由表1可知，烤煙品種紅大在旺長期各施氮量處理之間的單葉干質量和干鮮比存在顯著差異(P<0.05)，而在現蕾期各施氮量處理之間的單葉鮮質量和單葉干質量存在顯著差異(P<0.05)，均以施氮量65 kg/hm2處理最大。說明純氮施用量對紅大最大葉長和最大葉寬的影響不大，只是對煙葉鮮質量、干質量和干鮮比有一定的促進作用，并且超過 65 kg/hm2時，煙葉生物量積累有所降低。

在始采期各施氮量和留葉數處理之間的單葉鮮質量和單葉干質量存在極顯著差異(P<0.01)，并且隨著施氮量的增加而增加。并且施氮量和留葉數的互作效應對單葉鮮質量有顯著影響，綜合煙葉田間長勢來看，施氮量65 kg/hm2和留葉數為20張處理鮮煙葉素質較好。

表1 各生長時期的鮮煙葉生物量分析

注：“*”“**”分別表示在0.05、0.01水平上差異顯著、極顯著；同列數據后不同小寫字母、大寫字母分別表示在0.05、0.01水平上差異顯著、極顯著。下表同。

2.2 施氮量和留葉數對鮮煙葉SPAD值的影響(中部葉)

煙葉SPAD值的高低是反映煙葉光合性能強弱的重要指標，直接關系到光合碳固定生成有機物[17]。從表2可以看出，隨著大田生育期的推移，烤煙品種紅大煙葉SPAD值呈遞減的趨勢，并且在各時期煙葉各處理SPAD值存在極顯著差異(P<0.01)，其中烤煙品種紅大施氮量85 kg/hm2處理下在旺長期SPAD值最高，為42.2。在始采期，施氮量和留葉數對烤煙品種紅大SPAD值有顯著的負交互作用，其中施氮量越高、留葉數越少，煙葉SPAD值越高。紅大施氮量 85 kg/hm2和留葉數為14張處理下煙葉田間表現葉片翠綠，不能適時落黃，說明過量的氮素可以延長蛋白質代謝優勢，拉長煙株營養生長期，從而推遲開花和成熟。因此，田間調水控肥時，必須控制施用的氮肥量，以施氮量65 kg/hm2和留葉數為20張處理最為適宜。

表2 各生長時期鮮煙葉SPAD值分析

2.3 施氮量和留葉數對成熟期鮮煙葉含糖和含氮化合物的影響(中部葉)

如表3所示，不同施氮量和留葉數對鮮煙葉的總糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖和蛋白質含量均產生顯著或極顯著影響，并且施氮量與留葉數的互作效應只在鮮煙葉總糖含量上極顯著。

在煙葉碳代謝方面，各氮素和留葉數處理下紅大鮮煙葉總糖和還原糖含量存在極顯著差異(P<0.01)，而淀粉、果糖、麥芽糖和葡萄糖含量存在顯著差異(P<0.05)，其中分別以紅大施氮量65 kg/hm2總糖、葡萄糖、果糖和麥芽糖含量最高，而淀粉含量以施氮量25 kg/hm2最高。表明合理的施氮量對煙葉的碳代謝有顯著的促進作用，具體表現在多糖和單糖的合成和轉化上。留葉數處理上，隨著留葉數的增加，淀粉含量和單糖均下降。表明留葉數增加不利于煙葉糖代謝，可能較多的留葉數影響到了煙葉的光合作用，從而減少了煙葉糖類物質的合成。

在煙葉氮代謝方面，各處理隨著施氮量和留葉數的增加，鮮煙葉蛋白質含量逐漸增加，其中紅大施氮量65 kg/hm2和留葉數處理蛋白質含量最高，表明氮素能顯著增強煙株氮代謝，提高煙堿和蛋白質的合成能力，但是過高的氮素供應，則生長過分旺盛，不利于煙葉的成熟落黃。綜上研究結果，烤煙品種紅大施氮量65 kg/hm2和留葉數20張處理含糖和含氮化合物指標含量更適宜，能有效改善煙葉的碳氮代謝的協調性。

表3 施氮量和留葉數對鮮煙葉含糖和含氮化合物的影響 %

2.4 施氮量和留葉數對成熟期鮮煙葉游離氨基酸組分的影響(中部葉)

如表4所示，不同施氮量對紅大鮮煙葉的脯氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、絲氨酸、賴氨酸、組氨酸、谷氨酸含量和游離氨基酸總量均產生顯著或極顯著影響，而不同留葉數處理只在紅大鮮煙葉脯氨酸和游離氨基酸總量上存在極顯著差異，并且施氮量與留葉數的互作效應只在鮮煙葉脯氨酸含量和游離氨基酸總量上顯著。

在非極性氨基酸方面，各氮素處理下烤煙鮮煙葉脯氨酸含量存在極顯著差異(P<0.01)，而亮氨酸、異亮氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸含量存在顯著差異(P<0.05)，其中脯氨酸和苯丙氨酸含量以紅大施氮量85 kg/hm2處理最高，而亮氨酸、異亮氨酸和丙氨酸含量以紅大施氮量25 kg/hm2處理最高。表明施氮量對煙葉非極性氨基酸組分差異很大，這主要與脯氨酸和苯丙氨酸含量大部分是煙株合成的有關，隨著施氮量增加，氨基酸合成量增加。而亮氨酸、丙氨酸和異亮氨酸含量主要與轉氨基作用密切相關。在留葉數處理上，隨著留葉數的增加，烤煙品種鮮煙葉脯氨酸含量下降，這可能與較多的留葉數導致脯氨酸含量分配上的減少有關。

在極性氨基酸方面，各氮素處理下烤煙品種紅大鮮煙葉絲氨酸和組氨酸含量存在極顯著差異(P<0.01)，而賴氨酸和谷氨酸含量存在顯著差異(P<0.05)，絲氨酸、谷氨酸和賴氨酸含量以紅大施氮量65 kg/hm2處理最高，而組氨酸含量以紅大施氮量85 kg/hm2處理最高。表明氮素能顯著增強煙株氨基酸代謝能力，但是過高的氮素供應，則影響絲氨酸、谷氨酸和賴氨酸合成能力。

在游離氨基酸總量方面，施氮量和留葉數處理下紅大鮮煙葉游離氨基酸總量均存在極顯著差異(P<0.01)，其中分別以施氮量65 kg/hm2和留葉數20張處理最高。

2.5 施氮量和留葉數對初烤煙葉產量、產值的影響

將紅大不同施肥和留葉數處理烘烤后的煙葉請云南省江川縣九溪煙站有定級資質的人員嚴格按國標分級稱質量，計算各等煙比例、均價，結果如表5所示。不同施氮量和留葉數對紅大的產量、產值、均價和上等煙比例均產生極顯著影響，并且施氮量與留葉數在產值、均價和上等煙比例指標上的互作效應極顯著。各氮素和留葉數處理下產值、均價和上等煙比例均以紅大施氮量65 kg/hm2和留葉數20張處理最高。

表4 施氮量和留葉數對鮮煙葉游離氨基酸組分的影響 mg/g

表5 施氮量和留葉數對初烤煙葉產量、產值的影響

2.6 施氮量和留葉數對初烤煙葉內在化學成分的影響

施氮量與留葉數對初烤煙葉的化學成分影響較大。如表6所示，不同施氮量和留葉數對紅大總糖、總氮、淀粉、蛋白質含量以及衍生指標均產生顯著或極顯著影響，并且施氮量與留葉數在煙葉各化學指標的互作效應不顯著。一般認為優質煙化學成分品質指標糖堿比的比值接近10，總氮與煙堿的比值接近1為最佳。由表6可知，各氮素和留葉數處理下烤煙品種紅大初烤煙葉糖堿比和氮堿比均存在顯著差異(P<0.05)，其中以紅大施氮量65 kg/hm2和留葉數20張處理糖堿比和氮堿比指標與優質煙更為接近。

3 討論

有關理論和實踐證明，旺盛的煙葉田間長勢是保證煙草質量，獲得適宜產量的基礎[18]。本試驗得出施氮量和留葉數互作對鮮煙葉生物量的影響極大，主要表現在單葉鮮質量和單葉干質量上，并且得出烤煙品種紅大施氮量65 kg/hm2和留葉數20張處理煙葉田間長勢最好，并且該處理相應的產量、產值和內在化學成分均最優，這一結果與王正旭等研究分析結果[8]相一致。但是本研究根據影響煙葉產值量最優處理，初步明確了紅大易烤性鮮煙葉單葉鮮質量和單葉干質量的范圍。

表6 施氮量和留葉數對初烤煙葉內在化學成分的影響

黃茹等研究表明，烤煙品種紅大初烤煙葉游離氨基酸的含量變化隨施氮水平的改變呈現出不一樣的特點，但游離氨基酸總量和蛋白質含量隨施氮量水平的提高顯著增加，施氮90 kg/hm2處理煙葉感官質量最佳[19]。本研究得出烤煙品種紅大在施氮量和留葉數處理下，成熟期鮮煙葉SPAD值、含糖和含氮化合物差異顯著或極顯著，具體表現在鮮煙葉總糖含量、淀粉含量、果糖、葡萄糖、麥芽糖、蛋白質、脯氨酸和游離氨基酸含量指標上，得出烤煙品種紅大施氮量65 kg/hm2和留葉數20張處理含糖和含氮化合物指標較適宜，且煙葉能正常成熟落黃，能有效改善煙葉的碳氮代謝的協調性，并且該處理相應的產值量和內在化學成分均最優。根據影響煙葉產值量最優處理，初步明確了紅大易烤性鮮煙葉主要化學成分范圍。

另外，影響紅大產質量的田間栽培措施因素很多，其中還包括種植模式、種植密度和采收成熟度等[20-21]，而且它們交互作用下的鮮煙葉素質指標可能差異很多，所以下一步工作計劃需要通過試驗來驗證該研究篩選出的鮮煙葉素質指標，最終確定能表征紅大易烤性鮮煙葉指標及范圍。

4 結論

本試驗通過研究施氮量和留葉數互作對紅大鮮煙葉的生物量、SPAD值、含糖化合物、含氮化合物和游離氨基酸組分以及對初烤煙葉產質量的影響，可以獲得以下結論：(1)本研究主要從不同施氮量和留葉數處理下初步篩選出影響煙葉產質量的最優的處理組合，然后進行反推，得出煙葉產質量較高處理對應的成熟期均有顯著或極顯著差異鮮煙葉素質指標，田間農藝性狀指標有單葉鮮質量和單葉干質量，化學指標有SPAD值、總糖含量、淀粉含量、葡萄糖含量、果糖含量、麥芽糖含量、蛋白質含量、脯氨酸含量和游離氨基酸總量。(2)初探出能表征紅大易烤性鮮煙葉素質主要指標范圍，單葉鮮質量為85～100 g，單葉干質量為12～13 g，SPAD值為21～24，總糖含量為13%～15%，淀粉含量為25%～26%，葡萄糖含量為1.4%～1.7%，果糖含量為1.2%～1.4%，麥芽糖含量為0.4%～0.7%，蛋白質含量為12%～13%，脯氨酸含量為70～75 mg/g，游離氨基酸總量為180～230 mg/g。