麥飯石肥料施用量對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉品質(zhì)的影響

吳 創(chuàng)，施友志，潘 勇，王 劍，胡 捷，賈夢(mèng)珠，譚再鈺，劉 洋，劉利平

（湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000）

麥飯石是含有多種微量元素、有一定生物活性的礦物質(zhì)藥石，它具有優(yōu)良的吸附作用和礦物質(zhì)溶解性能[1］。麥飯石不僅能有效降低水中重金屬離子和毒素的含量，在一定程度上抑制細(xì)菌繁殖，還能在水中析出多種有益的礦質(zhì)元素，包括鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、磷、硫、錳、鋅、硅、鍶等，可滿足植物生長(zhǎng)的多重需要[2-4］。麥飯石的溶出物大多能直接或間接地參與光合作用，使作物綠色面積增大，葉面積系數(shù)增加[5］。例如，鎂是多種酶的輔因子，是植物葉綠素和維生素的重要組成部分；鋅是電子傳遞的重要輔酶因子，與植物葉綠體和線粒體的形成密切相關(guān)；鐵可直接參與電子傳遞、氧化應(yīng)激、固氮和激素合成[6-7］。前人研究發(fā)現(xiàn)，將麥飯石溶出物用以浸種或葉面噴施，可以促進(jìn)種子萌發(fā)、根系生長(zhǎng)乃至農(nóng)作物整個(gè)生育期的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)水稻、大豆、花生、紫云英等的增產(chǎn)效果明顯[8］。 目前，麥飯石肥料在水體植物[9-10］、葡萄[11］、小白 菜[12］、莧 菜[12］、小 麥[13］、黑 麥 草[14］、蕎 麥[15］等作物上得到了廣泛應(yīng)用。前人研究表明，麥飯石疏松多孔，可為根際微生物提供更好的繁殖條件，對(duì)作物生長(zhǎng)[16-18］、調(diào)節(jié)土壤酸堿性和改良土壤結(jié)構(gòu)有明顯作用[19-20］。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，可將麥飯石肥料用于底施、追施、浸種、拌種和噴施等。

目前在煙草上針對(duì)麥飯石肥料的研究尚少。來(lái)鳳雪茄煙葉存在葉片大而薄、燃燒性差、煙灰發(fā)黑、香氣量不足等問(wèn)題，擬通過(guò)增施富礦質(zhì)元素肥料以補(bǔ)充其煙葉內(nèi)含物質(zhì)來(lái)解決。本文通過(guò)麥飯石肥料在湖北省來(lái)鳳雪茄煙田的應(yīng)用，研究了不同施用量下麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙品質(zhì)的影響，以期為麥飯石肥料在來(lái)鳳雪茄煙上的推廣應(yīng)用提供科學(xué) 依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗(yàn)于2019年4～9月在湖北省恩施市來(lái)鳳縣百福司鎮(zhèn)進(jìn)行，平均海拔500 m，供試品種為印尼BES NO H382，供試土壤為水稻土，土壤基礎(chǔ)肥力為：有機(jī)質(zhì)25 g/kg，pH 6.0，堿解氮111.5 mg/kg， 速效鉀69.0 mg/kg，有效磷17.5 mg/kg。麥飯石肥料為礦物肥，主要化學(xué)成分含量見(jiàn)表1。

表1 麥飯石主要化學(xué)成分分析

1.2 試驗(yàn)方法

采用大田大區(qū)試驗(yàn)，共設(shè)置4個(gè)處理。CK：常規(guī)施肥；T1：常規(guī)施肥+450 kg/hm2麥飯石礦物肥；T2：常規(guī)施肥+900 kg/hm2麥飯石礦物肥；T3：常規(guī)施肥+1350 kg/hm2麥飯石礦物肥。每個(gè)處理重復(fù)3次，小區(qū)面積約300 m2。煙田常規(guī)施肥按照當(dāng)?shù)厥┓史桨高M(jìn)行，麥飯石礦物肥與其他肥料混勻后作為基肥條施于煙田。試驗(yàn)地每公頃施用花生餅肥（N∶P2O5∶K2O=6.34∶1.17∶1.34）1000 kg、復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=18∶4∶19）500 kg、硝酸鉀肥（N∶K2O=2.7∶8.9）400 kg、鈣鎂磷肥（P2O518%）1700 kg、麥飯石礦物肥。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 煙葉農(nóng)藝性狀測(cè)定

分別于移栽后30、50、70 d取有代表性的煙株3株，根據(jù)YC/T 142-1998《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》測(cè)定煙株株高、莖圍、葉片數(shù)、腰葉長(zhǎng)度和腰葉寬度。

1.3.2 物理性狀測(cè)定

將煙葉放置在恒溫恒濕箱（Binder KBF 240）中，設(shè)置相對(duì)濕度為60%、溫度為22℃，平衡水分48 h后，隨機(jī)抽取50片煙葉制備鑒定樣品。測(cè)定單葉重、葉質(zhì)重、平衡含水率、含梗率、葉片厚度和拉力6個(gè)物理特性指標(biāo)，具體測(cè)定方法參照煙草物理檢測(cè)法[21］。

1.3.3 常規(guī)化學(xué)成分測(cè)定

按照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及方法測(cè)定煙葉樣品的總糖含量、煙堿含量、鉀含量、氯含量和總氮含量[22-26］。

1.3.4 礦質(zhì)元素測(cè)定

礦質(zhì)元素采用干灰化法進(jìn)行測(cè)定。稱取樣品0.4 g于坩堝中，用 95% 乙醇3～4滴濕潤(rùn)，然后置于馬弗爐100℃穩(wěn)定30 min，再升溫至250℃穩(wěn)定 1 h，再升至 500℃穩(wěn)定3 h，冷卻后用 5%硝酸溶解、洗滌，過(guò)濾至50 mL容量瓶中，用5%硝酸定容至 50 mL，最后稀釋10倍，用ICP法進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定數(shù)據(jù)為3次隨機(jī)取樣測(cè)定的平均值。

1.3.5 中性致香物質(zhì)測(cè)定

采用萃取法提取中性致香物質(zhì)并使用HP5890-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)其含量進(jìn)行測(cè)定。在蒸餾萃取裝置的一端接盛有20 g煙樣（過(guò)0.25 mm篩）、600 mL蒸餾水、2 g檸檬酸的1000 mL圓底燒瓶，加熱；裝置的另一端接盛有1 mL內(nèi)標(biāo)和40 mL二氯甲烷的250 mL圓底燒瓶，水浴加熱，水浴溫度為60℃，蒸餾萃取2.5 h，萃取完成后，加入10 g無(wú)水硫酸鈉干燥有機(jī)相，然后于60℃水浴中濃縮至1 mL左右即得提取液。所得分析樣品使用GC/MS進(jìn)行結(jié)果鑒定并使用NIST庫(kù)檢索定性[27］。

1.3.6 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

將煙葉樣品去梗，回潮至含水率為（15± 0.5）%；將回潮后的煙葉卷制成長(zhǎng)50 mm、直徑10 mm的單料煙樣品待用，并對(duì)卷制樣品進(jìn)行基本信息標(biāo)記；雪茄樣品經(jīng)卷制后保存在18℃、相對(duì)濕度（68±1）%的環(huán)境中平衡水分，評(píng)吸前將樣品放置于室溫環(huán)境中醒茄10 h以上，供感官評(píng)吸使用[28］。樣品評(píng)價(jià)由湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司三峽卷煙廠專家品吸，采用9分制打分方法，打分細(xì)則見(jiàn)表2。

表2 雪茄煙評(píng)吸打分細(xì)則

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013、SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和 分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 麥飯石肥料對(duì)湖北省來(lái)鳳雪茄煙葉農(nóng)藝性狀的影響

雪茄煙的農(nóng)藝性狀受栽培管理措施的影響較大，不同的管理?xiàng)l件下株高、莖圍、葉片大小等表現(xiàn)出較大差異。農(nóng)藝性狀能直接反映產(chǎn)量潛力和質(zhì)量潛質(zhì)，因此，研究雪茄煙的農(nóng)藝性狀十分重要。如表3所示，低施用量的麥飯石肥料對(duì)煙株農(nóng)藝性狀有促進(jìn)作用，而高施用量則表現(xiàn)出抑制作用，這一研究結(jié)果與萬(wàn)德建等[29］的研究結(jié)果相近。移栽后30 d，與常規(guī)施肥相比，T1處理下各項(xiàng)指標(biāo)增加最顯著，株高、莖圍、有效葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積分別是CK的1.51、1.29、1.00、1.17、1.32和1.54倍，且除有效葉片數(shù)外差異均達(dá)到顯著水平。移栽后50 d，T1處理與CK相比，僅在株高上表現(xiàn)出顯著性差異；T2與T3處理差異不顯著，但與TI處理和CK間差異顯著。移栽后70 d，煙株表現(xiàn)出與移栽后30 d時(shí)規(guī)律相同。綜合整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期可以看出，在移栽后30 d，T1處理下的煙株生長(zhǎng)較快，移栽后30～50 d時(shí)，CK煙株的生長(zhǎng)較快而T1相對(duì)較慢，但在移栽后50～70 d，T1處理下的煙株又迅速生長(zhǎng)。本次試驗(yàn)最終表現(xiàn)為在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上每公頃增施450 kg麥飯石肥料，株高、莖圍、最大葉寬、最大葉長(zhǎng)和最大葉面積各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)被顯著提高。但過(guò)度施用該肥料，將抑制除有效葉片數(shù)之外的其他農(nóng)藝性狀指標(biāo)。

表3 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙煙葉農(nóng)藝性狀的影響

2.2 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉物理特性的影響

物理特性是評(píng)價(jià)煙葉工業(yè)可用性的重要指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)煙葉要求各項(xiàng)物理性狀均衡協(xié)調(diào)。由表4可知，與常規(guī)施肥相比，施用麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉的各項(xiàng)物理指標(biāo)在不同程度上均有所改善。隨著施用量的增加，單葉重和厚度均呈先降低后升高的趨勢(shì)，葉質(zhì)重、平衡含水率和拉力表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢(shì)，而含梗率則逐漸降低。T1處理下的煙葉單葉重、葉片厚度均顯著優(yōu)于其他處理，相對(duì)CK分別提高32%、40%。說(shuō)明施用麥飯石肥料能顯著提高煙葉單葉重、葉質(zhì)重、平衡含水率、葉片厚度、拉力，并顯著降低煙葉含梗率，從而提高煙葉物理質(zhì)量。

表4 麥飯石肥料用量對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉物理特性的影響

2.3 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響

煙葉化學(xué)成分組成及協(xié)調(diào)性是評(píng)價(jià)煙葉綜合質(zhì)量的重要指標(biāo)。總糖和還原糖的含量對(duì)煙葉甜度影響較大，總氮和煙堿將直接影響煙葉的刺激性和滿足感，鉀和氯的積累對(duì)煙葉燃燒性有直接影響。從表5可以看出，與常規(guī)施肥相比，施用麥飯石肥料對(duì)煙葉總糖、還原糖和總氮含量的影響并不顯著，但能顯著增加煙堿含量，對(duì)鉀和氯含量表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。在T1處理下，鉀和氯含量分別 為（5.98±0.24）%和（1.01±0.03）%，較CK分 別增加46.08%和90.57%，且與其他處理差異達(dá)到顯著水平。糖堿比和氮堿比在T1處理下與CK相比無(wú)顯著性差異，鉀氯比則顯著降低。由此可以看出，低量施用麥飯石肥料能夠促進(jìn)煙株對(duì)鉀、氯和煙堿的吸收和積累，且對(duì)氯的促進(jìn)作用更大。

表5 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響

2.4 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉礦質(zhì)元素積累的影響

礦質(zhì)元素是煙灰灰分的重要組成部分，也是煙葉重要的內(nèi)含物質(zhì)，豐富的礦質(zhì)元素有利于煙葉綜合質(zhì)量的提升。由表6可以看出，施用麥飯石肥料可顯著增加煙株對(duì)礦質(zhì)元素的吸收和積累，隨著麥飯石肥料施用量的增加，錳、磷和鋅變化規(guī)律相似，均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，積累量在T1處理達(dá)到最大，較CK分別增加23.08%、10.72%和40.49%。銅、鈉、鈣和鎂則表現(xiàn)為施用麥飯石肥料的處理均高于CK。綜合麥飯石肥料化學(xué)成分分析，煙葉礦物質(zhì)含量的大量增加大概與麥飯石中含有大量的氧化物（0.22%的P2O5、5.21%的NaO、2.41%的CaO和1.17%的MgO）、微量元素（71.15 mg/kg的Zn）有關(guān)，麥飯石肥料的合理施用一方面增加了土壤中礦物質(zhì)的濃度，另一方面能夠有效改善植物根系生長(zhǎng)環(huán)境，有利于增強(qiáng)根系形態(tài)和生理活性，從而促進(jìn)煙株對(duì)礦物質(zhì)元素的吸收和積 累[30］。因此，合理施用麥飯石肥料可在一定程度上增加煙葉內(nèi)多種礦物質(zhì)的含量。

表6 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙煙葉礦質(zhì)元素積累的影響（mg/kg）

2.5 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉中性致香物質(zhì)的影響

致香物質(zhì)指分子量小、具有揮發(fā)性、可以作用于人的嗅覺(jué)器官、使人產(chǎn)生愉悅感覺(jué)的化學(xué)成分，直接影響了煙葉的品質(zhì)，很大程度上決定了煙葉品質(zhì)的優(yōu)與劣，是評(píng)定煙草及其制品的重要因素之一[31］。煙草致香物質(zhì)的代謝包括香氣前體物的合成、降解，香氣成分的形成、轉(zhuǎn)化等過(guò)程，中性揮發(fā)性香氣成分對(duì)煙葉香氣品質(zhì)有重要的貢獻(xiàn)[31］。研究表明，葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯能顯著增加煙草的植物香氣[31-33］，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物不僅能增加致香物質(zhì)含量，還能生成促進(jìn)香味物質(zhì)合成的化合物，例如大馬酮可增加煙氣花香特征，巨豆三烯酮具有花香和木香風(fēng)格[31］。由表7可知，葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯的含量最高，為820.69～1053.00 μg/g；類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物和西柏烷類降解產(chǎn)物茄酮的含量次之，分別為114.15～146.53、59.62～80.68和62.16～79.78 μg/g；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物和其他類的含量最低，分別為12.05～31.23和4.01～5.43 μg/g。施用麥飯石肥料可使煙葉內(nèi)芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量，美拉德反應(yīng)（棕色化反應(yīng)）產(chǎn)物總量、西柏烷類降解產(chǎn)物總量和葉綠素降解產(chǎn)物含量增加，且以T1最高，較CK分別增加30.90%、159.17%、28.35%和6.31%。香氣總量表現(xiàn)為T1水平最優(yōu)，較CK增加7.30%，說(shuō)明麥飯石肥料施用量在T1水平對(duì)煙葉香氣物質(zhì)的積累有促進(jìn) 作用。

表7 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉中性致香物質(zhì)成分含量的影響（μg/g）

（續(xù)表）

2.6 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉評(píng)吸的影響

由表8可知，香氣質(zhì)、香氣量、透發(fā)程度、勁頭、成團(tuán)性、燃燒性、灰色、甜度以及品質(zhì)指標(biāo)總分均表現(xiàn)為T1＞T2＞CK＞T3；并且T1處理刺激性最小，雜氣最低。T1處理品質(zhì)指標(biāo)總分為71.9，相對(duì)于CK的62.0提高了16.0%。

表8 麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉評(píng)吸的影響

3 討論與結(jié)論

麥飯石肥料屬于礦物質(zhì)肥料，研究表明礦物質(zhì)肥料的施用能夠有效促進(jìn)煙株根系生長(zhǎng)發(fā)育[30］。 而過(guò)量施用礦物質(zhì)肥料，導(dǎo)致肥料營(yíng)養(yǎng)元素溶出過(guò)量，對(duì)煙株根系產(chǎn)生毒害效應(yīng)，不利于根系生長(zhǎng)發(fā) 育[34-35］。鉛[36-37］、鎘[37-39］對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育具有脅迫作用，抑制煙株株高，減小葉面積等，這與本研究結(jié)果相同。從本次試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上每公頃增施450 kg麥飯石肥料，可顯著提高煙株各農(nóng)藝性狀指標(biāo)，但過(guò)度施用麥飯石肥料則會(huì)產(chǎn)生抑制作用。在移栽后70 d，煙株的株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬及最大葉面積均表現(xiàn)為T1處理優(yōu)于CK，而T2和T3處理低于CK。這可能是由于麥飯石原料中含有少量鉛、鉻、汞等重金屬元素，麥飯石肥料的過(guò)量施用使得土壤中的重金屬元素增加，從而對(duì)煙株生長(zhǎng)造成脅迫。物理特性是評(píng)價(jià)雪茄煙葉工業(yè)可用性的重要指標(biāo)[40］。與常規(guī)施肥相比，增施麥飯石肥料對(duì)煙葉各物理特性指標(biāo)均有不同程度的改善，其中施用麥飯石450 kg/hm2的煙葉單葉重、葉質(zhì)重、葉片厚度和平衡含水率最高，并顯著降低煙葉含梗率。來(lái)鳳雪茄煙葉相比國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)區(qū)，煙葉表現(xiàn)出大而薄的特性，該特性會(huì)在一定程度上影響煙葉的工業(yè)可用性，而T1處理顯著提高了煙葉厚度及單葉重，很好地改善了來(lái)鳳雪茄煙葉過(guò)薄的物理性狀，因此就物理性狀而言T1處理最適合來(lái)鳳產(chǎn)區(qū)。目前，來(lái)鳳雪茄煙葉存在的最突出問(wèn)題為配伍性差。化學(xué)成分是否協(xié)調(diào)將對(duì)煙葉配伍性產(chǎn)生直接影響[41-42］。施用麥飯石肥料能夠明顯促進(jìn)煙株對(duì)鉀的吸收和積累，同時(shí)提高煙葉內(nèi)氯含量，這大概與麥飯石中含有17.43% Al2O3和3.36% K2O有關(guān)。鉀有助于煙葉燃燒而氯卻不利于煙葉燃燒，在本次試驗(yàn)的T1處理下，雖然鉀含量大量提升，但是鉀氯比卻降低了，這個(gè)問(wèn)題在后續(xù)的研究中值得被重視。在礦質(zhì)元素方面，一定范圍內(nèi)施用麥飯石肥料能夠增加煙葉內(nèi)錳、磷、鋅的積累量，其施用量與煙葉內(nèi)錳、鈉、鈣和鎂的積累量呈正相關(guān)關(guān)系，與銅的積累無(wú)明顯影響。這些礦質(zhì)元素的積累有利于煙氣的形成，也是煙灰的重要組成成分。在致香物質(zhì)方面，施用麥飯石肥料能夠提高芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總量以及香氣總量。在感官評(píng)吸方面，麥飯石肥料施用量能提高煙葉香氣質(zhì)與香氣量，T1處理相對(duì)于CK品質(zhì)指標(biāo)總分提高了 16%。

綜上所述，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施麥飯石礦物肥，能夠有效提高煙株田間農(nóng)藝性狀，為煙株生物量積累和產(chǎn)量構(gòu)成奠定基礎(chǔ)；在工業(yè)可用性方面，增施麥飯石礦物肥能夠有效改善煙葉物理特性，提高其化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，增加中性致香物質(zhì)的含量和提高感官評(píng)吸質(zhì)量。在施用量上，T1處理表現(xiàn)最好。由于前人關(guān)于麥飯石施肥量對(duì)雪茄煙葉品質(zhì)的研究較少，未找到合理的參考施用量，本次試驗(yàn)設(shè)置的3個(gè)施肥梯度跨度較大，從本次試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出，麥飯石肥料對(duì)來(lái)鳳雪茄煙葉品質(zhì)的提升有一定的促進(jìn)作用，但具體的最佳施肥標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步細(xì)化，從而達(dá)到進(jìn)一步提高來(lái)鳳雪茄煙葉整體品質(zhì)的目的。另一方面，麥飯石肥料中的化學(xué)成分較為復(fù)雜，含有氧化物、微量元素以及重金屬元素，多種元素的相互作用才對(duì)雪茄煙的品質(zhì)造成影響，在此后的研究中也可從元素角度著手進(jìn)行下一步的研究。本次試驗(yàn)中葉片的葉質(zhì)重、平衡含水率、拉力以及葉片中的鈉、鈣、鎂等礦質(zhì)元

素是隨著麥飯石肥料施用量的增加而增加的，但考慮到來(lái)鳳雪茄煙葉的基本特征，推薦T1處理為最優(yōu)處理。因此，在其他產(chǎn)區(qū)上進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)煙葉特性而進(jìn)行進(jìn)一步探索。