有機栽培條件下種植密度與留葉數對抗黑脛病紅花大金元產質量和香氣成分的影響

趙志豪 趙園園 王政 韋建玉 范志勇 王德勛 史宏志

摘要：為明確有機栽培條件下不同種植密度和留葉數對抗黑脛病紅花大金元產質量和香氣成分的影響，發揮新品種優勢，提高煙葉質量。以抗黑脛病紅花大金元為材料，設置21 930株/hm2（A1）、19 845株/hm2（A2）、18 120株/hm2（A3）、16 665株/hm2（A4）4個種植密度和16張/株（B1）、18張/株（B2）、20張/株（B3）3個留葉數水平，研究有機栽培模式下不同種植密度和留葉數對抗黑脛病紅花大金元農藝性狀、經濟性狀、化學成分、香氣成分及煙葉感官質量的影響。結果表明，種植密度和留葉數對抗黑脛病紅花大金元的產質量和香氣成分均有顯著影響（P<0.05）。種植密度對紅花大金元的產值、產量影響較大，留葉數對其農藝性狀、上等煙比例和均價影響更大。煙葉內在品質試驗結果顯示，種植密度對淀粉含量、煙堿含量和糖堿比影響較大，留葉數則主要影響總糖含量；隨著留葉數增加，煙葉中性致香成分總量明顯下降，芳香族氨基酸降解產物、棕色化反應產物含量先下降再上升，類胡蘿卜素降解產物含量上升，類西柏烷類降解產物、葉綠素降解產物含量下降。綜上，種植密度18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留葉數20張/株時，抗黑脛病紅花大金元煙株農藝性狀、經濟性狀和物理性狀較好，化學成分協調，中性致香物質總量較高，香氣量足、香氣質好、雜氣和刺激性較小、煙氣濃度大、余味舒適，感官質量評分最高，為本研究最佳栽培組合。

關鍵詞：有機栽培；抗黑脛病；紅花大金元；種植密度；留葉數；產值；產量；品質；香氣成分

中圖分類號：S572.04? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）08-0064-09

收稿日期：2023-05-18

基金項目：廣西中煙工業有限公司項目 （編號：2021450000340021）；中國煙草總公司云南省公司科技項目（編號：2022530000241015）。

作者簡介：趙志豪（1998—），男，河南開封人，碩士研究生，研究方向為煙草栽培生理研究。E-mail：1575514841@qq.com。

通信作者：史宏志，博士，教授，研究方向為煙草栽培生理研究。E-mail：shihongzhi88@163.com。

紅花大金元是云南煙區烤煙特色品種，具有典型的清香型香氣風格，深受卷煙工業企業的喜愛［1］。但由于多年種植造成品種退化，與其他主栽烤煙品種K326、云煙87等相比，對黑脛病的抵抗能力較差［2］。云南省煙草農業科學研究院以紅花大金元為受體、抗黑脛病種質RBST為供體，經分子標記選擇技術，選育出抗黑脛病紅花大金元（以下簡稱抗性紅大）品種。抗性紅大作為新品種，既保持了原品種的生物學特性和煙葉質量風格，又顯著提高了煙葉的穩產性，在煙葉耐肥性、耐熟性等方面也有一定的變化，具有較大的推廣前景。積極研發與新品種特性相配套的栽培技術，對充分發揮品種潛力、提升煙葉質量水平有重要意義。

種植密度是重要的農業栽培措施之一，一般通過煙株不同的行間距進行設置，協調烤煙群體與個體的矛盾，促進煙株正常生長發育，平衡產量和質量關系，使產質量同時達到較高水平［3-4］。植煙密度過高和過低都會對煙葉品質造成不利影響，種植密度過高時，煙田小氣候惡化，煙株個體發育異常，葉片質量下降；種植密度過低時，煙葉大多貪青晚熟、葉片肥厚、煙堿含量高、品質較差［5］。在合理范圍內，種植密度增加，總糖、還原糖和總氮的含量逐漸升高，氯含量逐漸降低，氮堿比呈上升趨勢，香氣物質總量增大，油分減少、身份變差、香吃味變淡；種植密度減小，烤煙葉片加厚，單葉重和單葉葉面積增大，油分增加，刺激性增強［6-8］。留葉數是直接影響煙葉產量的關鍵因素，留葉過多或過少都會降低煙草產量和品質［9］。留葉數偏多，煙堿含量顯著降低，上部葉開片受阻，化學成分比例失調，品質下降［10］。反之，留葉數偏少可能導致煙葉煙堿含量過高，葉片結構緊密，產量下降，工業可用性降低［11］。此外，留葉數通過影響田間小氣候間接影響煙葉的產量和品質，隨著留葉數的增加，總氮、煙堿、鉀的含量遞減，總糖含量增加［12-14］。目前，在抗性紅大種植過程中，在種植密度、留葉數等方面尚存在一定的盲目性，往往造成煙葉營養失調，群體和個體結構不盡合理，煙葉產量和質量矛盾突出。滇西大理是紅大品種最集中的產區，特別是洱源煙區作為洱海生態保護和治理區，大力發展化肥的有機替代，積極探索有機栽培模式下紅大品種煙葉合理的群體結構十分必要。因此，本研究圍繞洱源煙區抗性紅大煙葉群體和個體結構構建，探討種植密度與留葉數對抗黑脛病紅花大金元產質量的影響，旨在確定全量施用有機肥條件下抗性紅大適宜的種植密度和留葉數組合，為抗性紅大優質煙葉生產提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年在云南省大理白族自治州洱源縣右所鎮進行，供試烤煙品種為抗黑脛病紅花大金元。試驗田前作為蠶豆，土壤pH值為7.80，有機質含量為69.60 g/kg，堿解氮含量為109.15 mg/kg，有效磷含量89.10 mg/kg，速效鉀含量217 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計。種植密度（A）設4個水平：A1（21 930株/hm2，行距×株距為 1.2 m×0.38 m）、A2（19 845株/hm2，行距×株距為1.2 m×0.42 m）、A3（18 120株/hm2，行距×株距為1.2 m×0.46 m）、A4（16 665株/hm2，行距×株距為1.2 m×0.50 m）；留葉數（B）設3個水平：B1（16張/株）、B2（18張/株）、B3（20張/株）。共12個處理，每個處理重復3次，試驗小區面積60 m2。除試驗處理外，其他栽培管理措施與洱源縣標準化栽培一致，采收及烘烤按照當地優質煙葉生產技術規范進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 農藝性狀測定

參照YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》［15］，各小區選取15株代表性的煙株標記，在移栽后40 d開始，每隔5 d進行1次農藝性狀測定。

1.3.2 經濟性狀測定

根據GB 2635—1992《烤煙》［16］對烤后煙葉進行分級，按照當地煙站收購等級和價格統計等級結構和均價，并計算單葉重、產量、產值等經濟性狀指標。

1.3.3 物理性狀測定

對烤后煙葉采用測量法測定葉長和葉寬，采用稱重法測定單葉重、含梗率和葉重；使用BHZ1-1型薄片厚度計（石家莊誠信中輕機械設備有限公司）測定葉片厚度；使用ZKW-3煙草薄片抗張試驗機（廣州潤湖儀器有限公司）測定葉片拉力；平衡含水率用平衡水分稱重法測定；葉重用打孔鋁盒稱重法測定。

1.3.4 化學成分測定

采用AAⅢ型連續流動化學分析儀（德國BRAN+LUEBBE公司），按照YC/Z 240—2008《煙草及煙草制品標準體系》［17］測定化學成分。

1.3.5 香氣成分測定

烤煙中性致香成分采用內標法測定，內標為硝基苯。前處理采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷萃取法，蒸餾萃取完成后，旋轉蒸發有機相至1 mL左右，移至色譜瓶，用氣質聯用儀（GC/MS：Agilent 7890A-5975C，Agilent Technologies，USA）測定。

1.3.6 感官品質測定

將烤后煙切絲，卷成單料煙，由河南中煙工業有限責任公司和河南農業大學國家煙草栽培生理生化研究基地評吸專家進行評吸打分，檢測指標包括香氣量、香氣質、濃度、雜氣、刺激性、余味、燃燒性等。

1.4 數據處理與分析方法

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 22.0進行數據處理和統計分析，用Duncans法進行多重比較（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 種植密度和留葉數對抗性紅大煙葉農藝性狀的影響

由表1可知，中部葉、上部葉完全展開后測量煙株的農藝性狀，各指標范圍分別為：株高98.65～135.59 cm，莖圍10.23～11.09 cm，節距6.01～6.93 cm，腰葉長64.61～71.48 cm，腰葉寬27.75～32.17 cm，頂葉長59.47～66.01 cm，頂葉寬 18.93～25.54 cm。由表1還可以看出，留葉數相同時，隨著種植密度增加，株高增加，莖圍減小，節距增加，腰葉的長、寬呈減小的趨勢，頂葉有變窄的趨勢。種植密度相同時，各留葉數處理株高、莖圍、節距和腰葉長、寬的變化規律不明顯。雙因素方差分析表明，種植密度對莖圍影響達到顯著水平（P<0.05），對其余性狀均達到極顯著水平（P<0.01）；留葉數對農藝性狀的影響均達到極顯著水平；種植密度和留葉數互作對株高、節距和頂葉寬的影響達到極顯著水平，對莖圍、腰葉長、腰葉寬和頂葉長的影響達到顯著水平。

2.2 種植密度和留葉數對抗性紅大煙葉經濟性狀的影響

由表2可知，留葉數相同時，隨著種植密度的增加，煙葉產量和產值總體呈上升趨勢，均價的變化規律不一致。高種植密度水平（A1、A2處理）下，產量和產值隨留葉數增加總體呈升高趨勢；而低種植密度水平（A3、A4處理）下，產量隨留葉數增加表現為先上升再下降。雙因素方差分析可以看出，種植密度、留葉數及其互作效應對煙葉各項經濟性狀的影響均達極顯著水平。整體看來，種植密度19 845株/hm2（1.2 m×0.42 m）、留葉20張/株處理的煙葉經濟性狀最好。從各項經濟性狀指標可以看出，種植密度過小會影響當地煙葉質量，留葉數過少則會影響煙葉產量和質量，該地區適合較高的種植密度，并適當多留葉。

2.3 種植密度和留葉數對抗性紅大煙葉物理特性的影響

由表3可知，隨著種植密度增加，留葉數為18、20張/株時，中部葉的葉面積和單葉重總體呈減小趨勢。種植密度較大（A1、A2處理）時，隨著留葉數增加，葉長、葉寬和葉面積先減小后增大，單葉重逐漸減小；種植密度較小（A3、A4處理）時，隨著留葉數增加，葉長和單葉重呈增加趨勢。雙因素方差分析可以看出，種植密度對中部葉葉長的影響不顯著，對葉寬影響顯著，對其他煙葉物理性狀的影響達極顯著水平；留葉數對中部葉葉寬的影響不顯著，對其他煙葉物理性狀均達到極顯著水平；互作效應對葉寬的影響不顯著，對其他煙葉物理性狀的影響達極顯著水平。

由表4可知，烤后上部葉各物理性狀指標范圍為：葉長56.79～63.47 cm，葉寬17.23～20.42 cm，葉面積617.79～811.02 cm2，葉片厚度0.084～0.106 mm，葉重97.77～146.19 g/m2，含梗率 21.06～28.26%，拉力0.68～1.70 N，平衡含水率17.20%～36.55%，單葉重10.71～14.54 g。隨著留葉數增加，A1種植密度處理上部葉的葉長、葉寬和葉面積呈先減小后增大的趨勢，葉重呈上升趨勢，含梗率呈先上升再下降的趨勢。雙因素方差分析表明，種植密度對葉長和葉寬影響不顯著，對其他煙葉物理性狀的影響達極顯著水平； 留葉數對葉長影響不顯著，對其他煙葉物理性狀的影響達極顯著水平；互作效應對上部葉物理性狀的影響均達到極顯著水平。

2.4 種植密度和留葉數對抗性紅大煙葉化學成分的影響

由表5可知，不同種植密度和留葉數處理下，中部葉化學成分含量沒有明顯的變化規律。雙因素方差分析表明，種植密度對鉀含量影響顯著，對其他煙葉化學成分含量影響極顯著；留葉數對鉀含量影響不顯著，對其他煙葉化學成分含量影響極顯著；互作效應對鉀含量影響顯著，對其他煙葉化學成分含量影響極顯著。

由表6可知，淀粉含量較高的是A1B2、A1B3處理，煙堿含量較高的是A2B1、A3B2、A4B1處理，總氮含量較高的是A2B3、A3B1、A3B2、A3B3、A4B1、A4B3處理，總糖含量較高的是A1B2、A1B3、A2B2、A2B3處理。雙因素方差分析表明，種植密度和互作效應對鉀含量影響不顯著，對其他化學成分含量影響均達到極顯著水平；留葉數對鉀含量、氮堿比影響不顯著，對其他化學成分含量影響極顯著。

2.5 種植密度和留葉數對抗性紅大煙葉中性香氣物質的影響

由表7可知，種植密度相同時，隨著留葉數增加，煙葉中性致香成分總量明顯下降，說明留葉數越多，每張葉片分配到的營養物質相對越少，煙葉中性致香成分含量就會相對下降。芳香族氨基酸降解產物、棕色化反應產物含量隨留葉數增加先下降再上升，類胡蘿卜素降解產物含量隨留葉數增加而略微上升，類西柏烷類降解產物、葉綠素降解產物含量隨留葉數增加而不斷下降。而種植密度對中性致香成分總量和5類中性致香成分含量的影響并不明顯。

2.6 種植密度和留葉數對抗性紅大煙葉感官品質的影響

由表8可知，香氣質、香氣量、余味等感官評分及其總分均較高的處理為A3B2、A3B3、A4B2、A4B3處理。可見，適當多留葉并減小種植密度會提高香氣量，增強香氣質，同時余味更加舒適。中部葉感官評吸總分最高的處理組合為A3B3處理，即種植密度 18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留葉20張/株，得分為67.3。

由表9可知，香氣質、香氣量、余味等感官評分及其總分均較高的處理為A2B2、A2B3、A3B2、A3B3處理。種植密度19 845株/hm2（1.2 m×0.42 m）、留葉數20張/株和種植密度18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留葉數20張/株2個處理上部葉感官評吸總分最高，均為67.1，且這2個處理風格特征明顯，香氣質好，香氣量足，余味舒適。

3 討論

有機肥替代化肥能提高土壤有機質含量和烤煙質量，優化烤煙等級結構，進而增加烤煙產值［18-19］。由于有機肥肥效釋放緩慢，因此煙草生長前期可能生長緩慢，后期煙草生長被推遲，養分無法完全供給煙草生長過程，從而限制了煙葉的生長［20］。在洱源煙區全量施用有機肥的栽培模式下，應注意調整施肥時間、施肥量及煙葉的群體結構。作為選育出來的新品種，抗黑脛病紅花大金元與紅花大金元相比其種植密度略有增加，株高相對較低，莖圍較小，可采葉片數目增加，煙葉采收時落黃更為均勻，烘烤周期變短，對黑脛病抵抗能力更強，耐肥性增強。

大田生長中任何一個因素的大幅度變化均會影響烤煙的株型和農藝性狀，從而影響其生長發育［21］。本試驗結果顯示，在相同種植密度下，隨著留葉數的增加，煙株逐漸增高，頂葉變窄、變小。留葉數越多，打頂時間相對推遲，打頂高度增加，煙株相對較高，但是留葉數多不利于頂葉干物質積累，開片較差。研究表明，隨著種植密度的增加，烤煙產量提高，葉片變小、變輕，品質下降［22］。種植密度明顯影響抗性紅大煙葉產值和產量，即種植密度增加，煙葉產量明顯提升，產值也相對提高；留葉數多，煙葉產量就高，產值也會有所增加，但煙葉品質會變差，適當的留葉數，煙葉均價和上等煙比例較高，品質好。留葉數的變化會影響煙株營養物質的分配，種植密度影響煙葉的光合作用，從而影響烤后煙葉片大小；上部葉位于煙株頂部，種植密度對其物理性狀的影響遠遠小于中部葉。適宜的留葉數使煙株生理代謝合理，煙葉化學成分協調，品質更接近優質煙葉標準［23］。在本試驗中，留葉數比種植密度對中部葉化學成分的影響更大，留葉數和種植密度對上部葉淀粉含量、煙堿含量、總糖含量、總氮含量和還原糖含量影響顯著，對于抗性紅大來說，適當多留葉、增加種植密度可以使煙葉化學成分更協調。鄭昕等的研究表明，隨著留葉數增加，新植二烯含量和香氣總量呈降低的趨勢［24］。本試驗結果顯示，少留葉有利于提高煙葉茄酮、新植二烯含量和香氣總量，多留葉有利于增加類胡蘿卜素降解產物。種植密度與留葉數對化學成分和香氣成分的影響，在感官上的反映是多留葉和適當的種植密度有利于香氣質量的提升，煙氣濃郁、舒適。綜合多項數據分析，可以找出有機栽培模式下，抗性紅大最優種植密度與留葉數組合。

4 結論

綜合考慮煙葉質量和煙農經濟效益，本試驗結果顯示，在有機栽培條件下，抗性紅大適宜的種植結構為種植密度18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留葉20張/株，其表現為煙株大田長勢較好，煙葉產值較高，煙葉葉片較大、厚薄適中，單葉質量符合云南優質煙葉標準，化學成分更為協調，中性致香物質總量較高，感官質量評分最高，工業利用價值較好。

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