斷根和葉面施鉀對煙葉有機鉀指數和中性致香物質含量的影響

王 政，徐天養，黃崇峻，蒙 剛，郭智勇，王加春，敖金成

（1.廣西中煙工業有限責任公司，南寧 530001；2.云南省煙草公司文山州公司，云南 文山 663000；3.云南綠盎生物科技有限公司，昆明 650212）

煙草香味成分是煙葉工業可用性的重要指標之一。胡建軍等［1］研究指出，中性香味成分、酸性香味成分和香味成分總量與香氣質、香氣量、雜氣、刺激性、濃度和余味均呈較顯著正相關。煙草是典型的喜鉀植物，鉀對改善煙葉品質作用顯著，有利于煙葉香氣的形成［2］，然而中國煙葉的含鉀量普遍偏低（1%～2%）［3］，已嚴重制約著中國煙葉品質的提升［4］。因此，探索適宜的鉀素調控技術，對實現煙葉生產提鉀增香具有重要意義。

近年來，圍繞煙葉提鉀增香，眾多科研工作者進行了深入研究，肯定了施肥［5-7］、農藝措施［8，9］對煙葉提鉀增香的作用，但大田中鉀利用效率只有9.7%～22.9%［10］，打頂后煙株內源生長調節劑水平變化直接影響煙株體內鉀素積累和分配［11］，因而僅依靠增施鉀肥并不能明顯提高煙葉鉀含量，而且增加成本，造成資源的浪費。毛家偉等［12］研究認為，豫南煙區起壟帶下原位條狀深耕模式有利于提高中上部位煙葉鉀含量。趙正雄等［13］研究認為，打頂時斷根并追施鉀肥能提高煙葉鉀含量。沈方科等［14］研究結果表明，斷根+環割處理對提高煙葉鉀積累量的效果最好。吳彥輝等［15］研究指出，打頂時斷根結合噴施IAA并追施鉀肥能促進煙葉中干物質的積累、降低糖堿比、提高有機鉀指數。但關于打頂時斷根、噴施鉀肥對煙葉有機鉀指數動態變化及中性致香物質含量的影響鮮見報道。基于此，本研究探索了不同農藝措施對煙葉有機鉀指數及中性致香物質組分及含量的影響，為高香優質煙葉生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區域概況

試驗于2017—2018年在云南省文山州丘北縣錦屏鎮進行。供試區域概況與文獻［16］一致。

1.2 供試材料

供試烤煙品種為云煙87。供試紅牛速溶硫酸鉀（K2O≥50%）由德國鉀鹽（中國）公司生產。供試土壤類型為紅壤，土壤基礎養分有機質、速效氮、速效磷、速效鉀的含量分別為21.1 g/kg、159.6 mg/kg、13.3 mg/kg、215.8 mg/kg，pH 5.5。

1.3 試驗設計及檢測

1.3.1 試驗設計 試驗設4個處理，即：對照（CK），僅打頂；C，打頂當天斷根；K，打頂當天葉面噴施鉀肥（75.0 kg/hm2）；C+K，打頂當天斷根并葉面噴施鉀肥（75.0 kg/hm2）。試驗采用隨機區組排列，每個處理設3次重復，共12個小區，每個小區植煙100株，行株距120 cm×55 cm。于4月20日移栽，7月3日打頂。常規施肥，移栽時施基肥（N∶P2O5∶K2O=8∶16∶22）675.0 kg/hm2。追肥為煙草專用追肥（N∶P2O5∶K2O=15∶0∶33）375.0 kg/hm2。斷根方法參照文獻［15］進行，鉀肥葉面噴施選擇在早晨9：00—11：00，或午后16：00—18：00進行，施肥后2 h內遇降雨，則需重施。

1.3.2 測定指標與方法

1）有機鉀指數。于處理第2、7、12、17、22天隨機取中部煙葉，在鼓風干燥箱105℃條件下殺青15 min，然后在60℃條件下烘干至恒重。分別采用《煙草及煙草制品 鉀的測定 連續流動法》YC/T 217—2007、《煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》YC/T 162—2011、《煙草及煙草制品 無機陰離子的測定離子色譜法》YC/T 248-2008方法分別測定煙葉鉀離子、氯離子和SO42-含量。有機鉀指數計算參考文獻［17］。

2）中性致香物質。試驗煙株掛牌烘烤，烤后隨機選取中桔三（C3F）等級煙葉1.0 kg用于中性致香成分的檢測。采用《煙草及煙草制品致香成分的測定同時蒸餾萃取-氣相色譜質譜聯用法》TCJC-ZY-Ⅳ-014—2012方法測定煙葉中性致香物質含量。

1.4 數據分析

采用Excel 2007進行數據處理及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同農藝措施對煙葉鉀含量及有機鉀指數的影響

從圖1a中可以看出，烤煙打頂后，各處理煙葉鉀含量持續降低，但C、K、C+K處理整體降低趨勢較緩，到第17天開始，C、C+K處理煙葉鉀含量有所上升，說明烤煙打頂后生產上可通過一定的農藝措施減緩鉀流失和促進后期鉀素積累。烤煙打頂后不同調控方式處理煙葉有機鉀指數動態變化幅度及趨勢存在差異（圖1b）。試驗中，CK和K處理煙葉有機鉀指數持續下降，但CK處理下降幅度整體較大，且處理第22天時，其有機鉀指數為負數，而C、C+K處理煙葉有機鉀指數呈先降后升趨勢，于處理第17天起呈上升趨勢。總體來看，以斷根并結合葉面施鉀較有利于減緩煙葉鉀素流失，并促進后期積累。

圖1 不同農藝措施對煙葉鉀含量及有機鉀指數的影響

2.2 不同農藝措施對煙葉中性致香物質組分及含量的影響

2.2.1 不同農藝措施對煙葉美拉德反應產物的影響 在所檢測的18種美拉德反應產物中，以糠醛含量最高，處理間關系表現為處理K＞C+K＞C＞CK，糠醇含量次之（表1）。與CK相比，C、K、C+K處理的美拉德反應產物總和依次增加17.6%、13.7%、10.7%，其增加的原因可能與斷根處理有利于該類潛香物質前體物的形成有關。由于糠醛具有焦甜香和類咖啡香氣，糠醇具有改良煙葉內在品質和感官特性，說明斷根、噴施鉀有利于豐富煙葉焦甜香。

表1 不同農藝措施對煙葉美拉德反應產物的影響（單位：μg/g）

2.2.2 不同農藝措施對煙葉苯丙氨酸類降解產物的影響 苯丙氨酸類降解產物中的苯甲酸、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇等是煙草中含量較豐富的香味成分［18］。試驗中，以處理C煙葉苯丙氨酸類降解產物總量、苯甲醇、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、領苯二甲酸二丁酯含量均高于其他處理，苯丙氨酸類降解產物總量處理間關系表現為處理C＞C+K＞K＞CK（表2）。與CK相比，處理C、K、C+K苯丙氨酸類降解產物總量依次提高14.1%、9.7%、12.4%。在所檢測的8種苯丙氨酸類降解產物中，以苯甲醇含量最高，苯乙醇含量次之，且均以處理C含量最高，說明斷根處理有利于苯丙氨酸類香味物質前體物的積累。

表2 不同農藝措施對煙葉苯丙氨酸類降解產物的影響（單位：μg/g）

2.2.3 不同農藝措施對煙葉類胡蘿卜素降解產物的影響 類胡蘿卜素降解產物是煙葉中揮發性香氣成分的主要來源［19］。從表3看出，不同農藝措施對煙葉類胡蘿卜素降解產物含量的影響存在差異，其處理間煙葉類胡蘿卜素降解產物總和的大小關系表現為C＞C+K＞K＞CK。與CK相比，C、K、C+K處理煙葉類胡蘿卜素降解產物總和分別提高13.3%、0.1%、2.4%。總體來看，斷根處理較有利于金合歡基丙酮A和金合歡基丙酮B前體物的積累，而斷根結合鉀肥不利于煙葉類胡蘿卜素降解產物的形成。

表3 不同農藝措施對煙葉類胡蘿卜素降解產物的影響（單位：μg/g）

2.2.4 不同農藝措施對煙葉類西柏烷類降解產物的影響 不同農藝措施可明顯提高煙葉類西柏烷類降解產物含量（表4）。結果表明，C、K、C+K處理煙葉類西柏烷類降解產物總和依次較CK處理提高149.7%、56.51%、31.19%。在所檢測的6種類西柏烷類降解產物中，以西柏三烯二醇含量最高，且各處理均明顯高于對照，尤其以C處理效果最佳，說明幾種農藝措施更有利于西柏三烯二醇和植醇降解產物前體物的積累。總體以斷根處理效果最佳，葉面噴施鉀肥處理次之。

表4 不同農藝措施對煙葉類西柏烷類降解產物的影響（單位：μg/g）

2.2.5 不同農藝措施對煙葉類脂類降解產物的影響 不同農藝措施均有利于提高煙葉類脂類降解產物含量（表5）。試驗中，C、K、C+K處理類脂類降解產物總和依次較CK處理提高了84.0%、17.4%、2.5%。在所檢出的9種類脂類降解產物中，斷根對煙葉亞麻酸甲酯和寸拜醇的影響較為明顯，棕櫚酸含量次之，說明斷根處理對提高煙葉類脂類降解產物含量的效果較優。

表5 不同農藝措施對煙葉類脂類降解產物的影響（單位：μg/g）

2.2.6 不同農藝措施對煙葉其他中性致香物質及總中性致香物質的影響 由表6可知，檢測到的煙葉其他中性致香物質包括3-羥基-2-丁酮、面包酮、去氫去甲基煙堿、蒽，總含量以C處理最高，但總含量整體較少。葉綠素降解產物新植二烯是煙葉中主要的中性致香物質，占總中性致香物質80%以上。對煙葉的香吃味及刺激性具有重要的調節作用［20］。結果表明，與對照CK相比，C、K、C+K處理煙葉新植二烯含量分別提高24.6%、19.0%、3.4%，總中性致香物質含量分別提高29.2%、18.3%、4.5%，說明一定的農藝措施可以促進煙葉中性致香物質關鍵組分前體物的積累，進而提高總中性致香物質的含量。

表6 不同農藝措施對煙葉其他中性致香物質及新植二烯的影響 （單位：μg/g）

3 討論與結論

鉀、氯是影響煙葉燃燒性的重要元素，常以鉀氯比來表示煙葉的燃燒性［15］。有機鉀與煙葉燃燒性及感官質量密切相關，有機鉀可作為煙葉品質評價的重要指標［21］，因為有機鉀指數綜合考慮去除氯離子和硫酸根離子結合的鉀。一般情況下，有機鉀指數為2%～3%時，煙葉燃燒速率較快［17］。本試驗中，打頂后，CK、K處理煙葉鉀含量持續下降，但除對照外其他處理下降幅度較小，且第22天時煙葉有機鉀指數為負數，C、C+K處理煙葉鉀及有機鉀指數呈先降后升的趨勢。可能是因為打頂后煙株內源生長調節劑水平變化，打頂有利于K+從根系細胞質膜中流出，導致由根系向地上部運輸的K+減少，從而使煙葉中鉀量積累降低［11］。而斷根、環割通過改變烤煙根系、傷流液、葉片中不同內源生長調節劑的含量和內源生長調節劑間的比值，從而調控鉀由根系通過傷流液往上運輸［14］，這也說明烤煙封頂后煙葉鉀流失是普遍現象，但通過一定的調控措施可以減緩鉀流失，并隨著生長調節劑水平的回升，又促進鉀素的吸收和積累。

中性致香物質與煙葉評吸質量密切相關［20］，是影響煙葉品質的重要因子之一，其含量受生態條件［22］、烘烤工藝［23，24］、農藝措施［8，25］等因素的影響。與對照相比，試驗中煙葉中性致香物質總量均不同程度提高，但以斷根處理最高，斷根結合噴施外源生長調節劑和單獨噴施鉀肥對提高中性致香物質含量有利，且各處理對中性致香物質組分（包括棕色化反應、類胡羅素、苯丙氨酸、類脂類、西柏烷類降解產物及其新植二烯含量）的影響不同。前人研究認為不同香味組分對煙葉的抽吸品質影響不同。于建軍等［26］研究認為，對香氣質、香氣量直接正面影響較大的是胡蘿卜素降解產物和棕色化反應產物。質體色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素降解產物新植二烯與煙葉香型風格密切相關，是香氣物質中的關鍵致香成分，類胡蘿卜素降解產物包括二氫獼猴桃內酯、β-紫羅蘭酮、β-大馬酮、巨豆三烯酮等，對煙葉香氣質和香氣量均有正面影響，對烤煙香氣的貢獻最大，可促使特色煙葉的形成［27，28］。茄酮及其衍生物如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是煙草中重要的致香物質［29］。因此，斷根處理有利于提高煙葉香味物質量，但綜合考慮農事操作各環節及提質增效方面，葉面噴施活性鉀肥技術更容易被接受。