不同煙薯種植模式對烤煙香氣物質、經濟效益及土壤肥力的影響研究

詹傳華，郭發超，敖耀強，肖金勝，韓 丹，王曉麗，徐 銳

(1.湖北省煙草公司襄陽市公司保康營銷部，湖北 襄陽 441000；2.湖北中煙工業有限責任公司襄陽卷煙廠，湖北 襄陽 441000；3.河南農業大學，河南 鄭州 450000；4.湖北省煙草公司襄陽市公司，湖北 襄陽 441000)

1 引言

烤煙與薯類、小麥等糧經作物間套作已有多年研究，種植模式多種多樣[1]。研究表明，烤煙與薯類間套作在一定程度上能改善煙葉質量，提高經濟效益[1～6]。但烤煙與薯類間套作十幾年來推廣應用并不廣泛，究其原因，一方面是傳統的紅薯品種經濟價值不高，占用煙葉種植面積，提高煙田單位面積經濟效益的意義不顯著；另一方面是傳統煙葉栽培技術側重于“大棵煙”，間套作空間不大，間套作薯類反而在一定程度上會影響煙葉的品質。近年來，高附加值品種的薯類，如食用價值高的紫薯、加工型紅薯[3]等的市場經濟價值不斷提高，加之產區推進烤煙原料供給側結構性改革，培育“中棵”烤煙重新被重視起來[7]，田間光熱資源較以往更加富余，為傳統的間套作提供了空間；同時煙田肥力發生變化，土壤鉀含量較豐富[8]，煙田土壤保育修復也倍受重視，煙薯間套作的應用價值凸顯，對不同薯類品種、套作時間和密度、扦插時間、土壤等進行了深入研究[4,6,9,10]。本研究選擇經濟價值高、近年來研究較多的紫薯，通過比較不同煙薯種植模式對烤煙的農藝性狀、經濟性狀、化學成分、香氣物質以及土壤肥力的影響，重點分析煙葉香氣物質，以期進一步明確適合當地的最佳煙薯種植模式，為大面積推廣應用提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗地點

試驗于2019～2020年在襄陽市保康縣馬良鎮云旗山村開展。試驗地前茬作物為烤煙，地勢平坦，黃棕壤，土壤肥力均勻。基礎土壤養分狀況為：有機質29.79 g/kg，pH值為7. 4，堿解氮110.13 mg/kg，速效磷30.81 mg/kg，速效鉀354.00 mg/kg。能代表當地植煙土壤肥力。

2.2 試驗品種

本次試驗的烤煙供試品種為K326，薯類供試品種為紫羅蘭紫薯。

2.3 試驗設計

共4個處理：CK(烤煙單作)、T1(煙薯套作，紫薯成熟采收后秸稈移除，深翻冬炕)、T2(煙薯輪作)、T3(煙薯套作，紫薯成熟采收后秸稈翻入田間)，采用大區對比試驗，即不同處理與對照相鄰種植的方式進行生產對比試驗，不設重復。行距和株距分別為120 cm和55 cm。每個處理試驗面積0.5畝，試驗地N、P、K基肥及追肥用量按照當地常規施肥，保持各個小區土壤肥力一致。

2.4 指標測定及方法

農藝性狀調查成熟期煙葉，執行《YC/T 142-2010煙草農藝性狀調查測量方法》。

煙葉化學成分和香氣物質的測定：選取C3F樣品，執行《YC/Z 240-2008煙草及煙草制品標準體系》[11]，測定烤后煙葉總糖、還原糖、鉀、氯及煙堿含量，采用內標法測定香氣物質含量，具體儀器和操作參考景藝卓[12]的研究。

土壤理化性質：pH值采用pH計法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，有機質采用重鉻酸鉀滴定法，堿解氮采用堿解擴散法。

經濟性狀：煙葉執行《GB 2635-1992烤煙》進行分級測產，單價執行當年的統一煙葉收購價格；紫薯參考《NY/T 2642-2014甘薯等級規格》，單價按當年市場平均價計算。

2.5 統計分析方法

采用Excel、SPSS19.0統計軟件進行試驗數據處理。

3 結果與分析

3.1 不同種植模式對烤煙農藝性狀的影響

由表1可知，與CK相比，T1、T2和T3處理均顯著提高了烤煙的株高和最大葉面積，烤煙株高大小依次為T3>T1>T2>CK，烤煙最大葉面積大小依次T3>T2>T1>CK，T3處理還可提高烤煙的莖圍。表明煙薯套作可提高烤煙農藝性狀，并且T3處理作用效果最好。

表1 不同種植模式對烤煙成熟期田間農藝性狀的影響

3.2 不同種植模式對烤煙化學成分的影響

由表2可知，與CK相比，各套作處理均提高了烤煙中部葉的糖堿比，各套作處理還可顯著降低煙堿含量和氯含量，煙堿含量大小依次為CK>T2>T1>T3，氯含量大小依次為T3>CK>T1>T2；總體來說，T3處理作用效果較好。

3.3 不同種植模式對烤煙香氣物質的影響

類胡蘿卜素是烤煙中最重要的萜烯類化合物之一，其降解產物包括芳樟醇、氧化異弗爾酮、β—大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、 巨豆三烯酮3、3—羥基—β—二氫大馬酮、巨豆三烯酮4、螺巖蘭草酮、法尼基丙酮等，其中不少化合物是烤煙中關鍵的致香成分。

由表3可知，在不同種植模式下，烤煙中部葉中的類胡蘿卜素類降解產物含量差異顯著，且較對照處理均有所升高，其含量大小依次為T3>T2>T1>CK。經過T3處理的中部葉片中類胡蘿卜素類降解產物含量最高，個別成分如β-大馬酮、法尼基丙酮含量較高，且其含量較高導致類胡蘿卜素類降解產物總量在各處理中含量最高。

表2 不同種植模式對烤后煙中部葉化學成分的影響

苯丙氨酸類中性香氣成分包括苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛等對烤煙的香氣具有良好的影響，尤其對烤煙的果香、清香貢獻較大。

表3 不同種植模式對烤煙中部葉類胡蘿卜素類降解產物含量的影響 μg/g

由表4可知，不同種植模式對烤煙中部葉苯丙氨酸類降解產物含量影響顯著，含量大小依次為T3>T1>CK>T2。與對照處理相比，T3處理與T1處理的烤煙中部葉苯甲醇、苯乙醛的含量顯著升高。T2處理下的中部葉苯乙醇的含量相較其他處理最高，但苯甲醛與苯甲醇、苯乙醛的含量均低于其他處理，導致T2處理下苯丙氨酸類降解產物總含量相較其他處理最低。

美拉德反應是烤煙香氣成分形成的重要過程之一，其反應產物可以加到各種卷煙制品中，起到掩蓋雜氣增強香味和提高煙氣質量的作用。

由表5可知，不同種植模式條件下烤煙中部葉美拉德反應產物含量大小依次為T1>T3>T2>CK，其中T1處理與T3處理的煙葉美拉德反應產物含量均顯著高于其他處理，但這兩個處理間結果差異并不顯著，T2處理相較對照其烤煙中部葉美拉德反應產物的含量同樣差異不顯著。

表4 不同種植模式對烤煙中部葉苯丙氨酸類降解產物含量的影響 μg/g

類西柏烷類降解物主要包括茄酮及其衍生物。由表6可知，不同種植模式條件下烤煙中部葉類西柏烷類降解產物的含量大小依次為CK>T1>T2>T3，且對照處理烤煙中部葉類西柏烷類降解產物的含量顯著高于其他種植模式處理。

新植二烯是烤煙中性香氣成分中含量最高的成分。由表6可知，不同種植模式條件下烤煙中部葉新植二烯的含量大小依次為T3>T1>CK>T2，其中T3模式與T1模式下烤煙中部葉新植二烯的含量顯著高于對照處理，而T2模式下的烤煙中部葉新植二烯的含量顯著低于對照處理。

表5 不同種植模式對烤煙中部葉美拉德反應產物含量的影響 μg/g

表6 不同種植模式對烤煙中部葉類西柏烷類降解產物與新植二烯含量的影響 μg/g

由表7可知，在不同種植模式下，各處理烤煙中部葉的中性香氣物質總量呈現顯著差異，總含量大小依次為T3>T1>CK>T2，且除新植二烯外香氣物質總量保持相同高低關系。

表7 不同種植模式對烤煙中部葉中性致香物質總量的影響 μg/g

3.4 不同種植模式對植煙土壤肥力的影響

由表8可知，各處理堿解氮含量高低依次為T3>T1>T2>CK，T3處理與CK間的差異顯著，T3顯著高于CK；有效磷含量各處理大小依次為T3>T2>T1>CK，各處理間的差異顯著；有效鉀各處理大小依次為T3>T2>CK>T1，T3處理與其它處理間的差異顯著；有機質各處理大小依次為T3>T2>T1>CK，T2、T3處理與其它處理差異顯著；與CK相比，其他處理土壤pH略微增高，但各處理間差異不顯著。由此可知，不同種植模式可顯著提高烤煙根際土土壤肥力，其中以T3(煙薯套作，紫薯成熟采收后秸稈翻入田間)處理的效果最好。

表8 不同種植模式對植煙土壤肥力的影響

3.5 不同種植模式對經濟性狀的影響

由表9可知，與烤煙單作相比，不同煙薯種植各處理之間烤煙上等煙比例、產量、均價、產值等指標無明顯差異，表明煙薯種植不影響烤煙的經濟性狀。但因為紫薯增加一定經濟收入，因此畝均綜合經濟效益較對照顯著提升。

表9 不同種植模式對經濟性狀的影響

4 討論與結論

本試驗條件下，較烤煙單作，烤煙與紫薯套作的畝均經濟效益顯著增加，與李明福[2]的研究結果一致。綠肥翻壓是將新鮮的植物直接翻入到土壤中當作肥料來使用[13]，紫薯成熟采收后秸稈翻入田間，不僅可以提高畝均經濟效益和減少移除用工，更重要的是發揮其作為綠肥的土壤保育作用，在一定程度上可以在當季提高植煙土壤中的有機質含量，這與趙炯平[14]的研究結果一致，但對于試驗中發現的pH值升高問題應引起注意，鄧小華[15]研究發現不同綠肥翻壓對pH值的土壤變化規律不明顯，大多呈下降趨勢，與本研究結論相反，本試驗pH值升高可能與當地土壤和施肥等其他農事操作有關，需要進行下一步深入研究。

綜合分析，合理煙薯套作可以改善養分供應，協調烤煙的化學成分，增加烤煙的香氣物質含量，提高畝均經濟效益，相較各煙薯種植模式，T3(煙薯套作，紫薯成熟采收后秸稈翻入田間)處理效果最佳，值得大面積推廣應用。