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增施锌肥对烤烟品质的影响

时间:2024-05-21

胡蓉花 王俊 沈雪婷 王子璇 李亚纯 尼金玉 段史江 郑云 杨祥飞 郑九洲 朱肖文 刘齐元

摘要:锌是烤烟生长发育所必需的微量元素之一,对烤烟的品质有一定的影响。本试验拟探究增施锌肥对烤烟品质的影响,以期为通过施用微量元素肥料提高烤烟品质提供参考。通过田间试验,按锌肥施用量及施用方法不同设7个处理,T1(CK)至T5分别为小培土时施硫酸锌0、7.5、15.0、22.5、30.0 kg/hm;T6、T7分别为移栽后15 d、移栽后 15 d 及30 d各喷施1次硫酸锌(按每次1.5 kg/hm用量配制0.2%浓度的硫酸锌溶液),研究在缺锌条件下增施锌肥对烤烟品质的影响。增施锌肥的各处理较对照在烟叶化学成分、香气物质和感官评吸等方面均有不同程度改善或提高,其中T4、T7化学成分最为协调,中性致香物质含量较高、关键性指标表现较好,香气质好,香气量大,整体品质较好;就施肥方式来说,在土壤施肥的各处理中随着施锌量的增加,烤烟品质呈现出先升后降的趋势,在T4(土壤施锌肥22.5 kg/hm)处理烤烟的品质达到最佳;叶面喷施的处理中表现为喷施2次(T7)优于喷施1次(T6)。增施锌肥可以使烤烟的品质得到提高,而且锌肥叶面喷施优于土壤施肥。

关键词:烤烟;锌肥;化学成分;香气物质;感官评吸

中图分类号:S572.06 文献标志码:A

文章编号:1002-1302(2022)11-0076-06

收稿日期:2021-03-16

基金项目:国家自然科学基金地区科学基金(编号:31960418);江西省吉安市烟草专卖局科技项目(编号:吉烟科【2018】4号);江西农业大学研究生创新项目(编号:NDYC2019-S012)。

作者简介:胡蓉花(1970—),女,江西吉安人,高级农艺师,主要从事烤烟生产技术与推广研究,E-mail:1908479316@qq.com;共同第一作者:王 俊(1991—),男,河南驻马店人,硕士研究生,主要从事作物栽培与作物生理生化研究,E-mail:1411736849@qq.com。

通信作者:刘齐元,博士,教授,主要从事作物生理生态与遗传育种研究。E-mail:qiyuanl@126.com。

烤烟品质是影响卷烟质量的重要因素,主要包含烟叶的化学成分协调性、香气物质的数量与质量和感官评吸,其中化学成分和香气物质含量除了受遗传因素的影响外,营养元素也是其影响因素之一。长期以来,烟农只重视N、P、K的施用而忽略了微量元素的配施,微量元素作为肥料的一类,虽然其用量少但是对于烤烟品质的形成有十分重要的影响。有研究表明,不同程度缺锌的植株叶绿素减少、根系活力降低、植株生长发育停滞不前、叶片厚度降低,这些均会影响烤烟品质,目前锌肥对水稻、小麦、玉米、大豆等作物的品质影响研究很多。本试验拟探究增施锌肥对烤烟品质的影响,以期为通过施用微量元素肥料提高烤烟品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2019年在江西省吉安市安福县寮塘乡思塘村烟田(27°38′21″ N,114°59′5″E)进行。该试验田土壤类型为白泥田,土壤肥力中等,肥力均匀,地势平坦,排灌方便,前茬作物为水稻,前茬未使用高残留除草剂。土壤理化性状为:pH值6.79,有机质含量24.6 g/kg,水解性氮含量131 mg/kg,有效磷含量12.7 mg/kg,速效钾含量184 mg/kg,交换性镁含量0.95 cmol/kg,交换性钙含量4.81 cmol/kg,有效硼含量0.32 mg/kg,有效硫含量4.76 mg/kg,有效铜含量1.88 mg/kg,有效锌含量1.63 mg/kg,有效铁含量213 mg/kg,有效锰含量6.88 mg/kg,水溶性氯含量34.6 mg/kg。有效锌含量相对缺乏。

1.2 材料與方法

试验品种为当地主栽品种云烟87,种植密度为1.65万株/hm,按锌肥施用量及施肥方法不同设7个处理:T1(CK)至T5分别为小培土时施硫酸锌0、7.5、15.0、22.5、30.0 kg/hm;T6:移栽后15 d喷施1次硫酸锌(按每次1.5 kg/hm用量配制0.2%浓度的硫酸锌溶液);T7:移栽后15、30 d各喷施1次硫酸锌(按每次1.5 kg/hm用量配制0.2%浓度的硫酸锌溶液)。2019年3月14日对烟苗进行移栽,小区面积50 m,随机区组排列,3次重复。各处理操作方法分别为:T2、T3、T4、T5分别于团棵期时,将硫酸锌肥料与10~15 kg细土拌匀后结合小培土环施。T6、T7叶面喷施处理,按处理时间用0.2%硫酸锌溶液对叶片正反面喷施,喷施时在晴天16:00后进行。其他栽烟密度、施肥及大田管理均按当地生产技术方案操作,所有农事操作均在同一天进行。

1.3 测定项目及方法

各处理选留C3F和B2F烟叶供化学成分、香气物质检测和评吸。

1.3.1 化学成分 化学成分采用荷兰SKALAR公司的连续流动分析仪,按照烟草行业标准方法测定:总植物碱含量采用YC/T 468—2013《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动(硫氰酸钾)法》测定,总糖含量采用YC/T 159—2002《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》测定,还原糖含量采用YC/T 159—2002《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》测定,氯含量采用 YC/T 162—2011《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》测定,钾含量采用YC/T 217—2007《烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法》测定,总氮含量采用YC/T 161—2002《烟草及烟草制品 总氮的测定 连续流动法》测定。

1.3.2 致香物质 采用静态顶空-气相色谱质谱联用测定烟叶中致香物质。

1.3.3 感官评吸 感官评吸采用NY/YCT 008—2002国际标准,将每个样品卷制成长84 mm、圆周 24.2 mm 的烟支,经过挑选、平衡后,由5~7名专业评吸人员评吸。烟叶的感官质量评价包含9项指标,分别为烟气香气质、香气量、杂气、浓度、劲头、刺激性、余味、燃烧性、灰色。对上述9项指标进行评吸打分,具体如表1所示。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟常规化学成分的影响

由表2可知,在上部叶中,T2、T3、T4、T5、T6、T7与T1(CK)相比烟碱含量均有不同程度的提高,其中在土壤施肥处理中T5处理含量最高,较对照提高88.89%,叶面喷施处理T6、T7较对照分别增加了77.16%、90.12%; 烟叶中总糖、还原糖含量与锌肥施用量呈现出正相关,T2、T3、T4、T5、T6处理中总糖和还原糖含量均在优质烟的适宜范围,对照两糖含量均低于优质烟含量范围;烟叶钾含量除对照外均在优质烟最适范围,且随着锌肥用量的增加呈升高的趋势,T2、T3、T4、T5处理总氮含量较对照均有提高且与施锌量呈现出正相关的趋势,其中T2处理总氮含量在最适范围;各处理中氯含量均低于优质烟氯含量的适宜范围,T2、T3、T4、T5、T6、T7与T1(CK)相比都有不同程度的提高,T7、T4较对照提高76.92%、61.54%,更接近适宜值。钾氯比、氮碱比、糖碱比是反映烟叶烟气酸碱平衡、烟叶吃味和烟叶香气、刺激性的重要指标,T4、T7处理钾氯比更接近优质烟的最适范围,T2、T3、T4、T5、T6、T7处理与对照氮碱比均在适宜范围之内,T4、T7处理分别达到最大值;在糖碱比中除对照外,T2、T3、T4、T5、T6、T7處理的糖碱比均在适宜范围之内。综合各项指标来看,以T4、T7处理化学协调性更好,更为接近优质烟叶化学成分参考范围。

在中部叶中,随着锌肥施用量的增加烟碱含量也在一定范围内增加,其中T7处理烟碱含量最高,较T1(CK)增加76.92%;T2、T3、T4、T5、T6、T7处理还原糖含量均高于T1(CK),其中T7处理达到峰值,各处理还原糖含量大小依次是:T7>T5>T4>T6>T3>T2>T1;各处理总糖含量均高于优质烟总糖含量参考范围,总糖和烟碱的比率常被认为是烟气强度和柔和性的标准,两者是形成均衡烟气的基础,总糖含量高烟碱含量低则香气不足,无劲头;各处理钾含量较为适宜,T2、T3、T4、T5、T6、T7钾含量均高于T1(CK),其中T5、T7较T1(CK)钾含量增加了20.39%和27.18%;各处理的总氮含量较优质烟叶整体范围偏低,但总氮和烟碱的比例整体较为适宜,均在优质烟叶的适宜范围内;T2、T3、T4、T5、T6、T7与T1(CK)相比氯含量均有所增加,增加幅度为13.33%~80%,随着锌肥施用量的增加,氯含量呈现增长的趋势。

2.2 不同处理对烤烟中性致香成分的影响

2.2.1 苯丙氨酸类 苯丙氨酸类降解物产生的苯甲醛、苯甲醇是苯丙氨酸降解产物中具有丰富的香味成分之一,具有特殊的杏仁香味,赋予烤烟特殊的香味,对烤烟的清香贡献很大。由表3可以看出,T2、T3、T4、T5、T6、T7处理的苯甲醛含量均高于T1,其中T3、T4和T7的苯甲醛含量较T1分别提高了28.65%、29.69%和16.67%,各处理苯甲醛含量大小依次是T4>T3>T7>T6>T5>T2>T1;在苯甲醇含量中T3、T4、T5、T6、T7较T1的含量均有所提高,其中T5、T6和T7处理较T1(CK)分别提高了3.36%、4.20%和5.88%;苯丙氨酸类降解产物的含量大小依次是:T4>T3>T7>T6>T5>T2>T1,其中T3、T4的含量较T1分别高出 0.56、0.60 μg/g。

2.2.2 类胡萝卜素降解物 类胡萝卜素降解物是烟叶香气中重要的一部分,其中很多成分是烟叶香气的重要致香成分。由表3可知,与T1相比T2、T3、T4、T5、T6、T7处理对6-甲基-5-庚烯-2-酮、β-环柠檬醛、β-大马酮有明显的提高作用,而对3,4-脱氢-β-紫罗兰酮、香叶基丙酮、巨豆三烯酮一、巨豆三烯酮二、巨豆三烯酮三的增加不明显;从类胡萝卜素降解物总量来看,表现为T4>T3>T5>T6>T7>T2>T1,其中T3、T4处理分别提高了8.80%、9.26%。

2.2.3 棕色化产物 棕色化产物是烟叶香气的重要来源之一,其包括糠醇、糠醛、2-乙酰呋喃,具有特殊的香味。由表3可知,各处理糠醛含量的大小依次是:T7>T5 >T6>T4>T3>T2>T1,其中T7、T5处理较T1分别提高了8.00%、6.80%,各处理糠醇含量的大小依次是:T4>T2>T7>T3>T6>T5>T1。锌肥施用量对糠醛含量有明显的影响,但随着施用量的继续增加糠醛含量反而降低,T7处理糠醛含量最高。各施肥处理较对照来看糠醇含量均有不同程度的增加,但其增加并无规律性。锌肥施用量对2-乙酰呋喃、2-乙酰基吡咯含量影响并不明显,总体相差并不大;5-甲基-2-糠醛和5-羟甲基-2-糠醛含量分别在T7和T5处理达到最高,较对照分别增加了7.86%、43.22%。

2.2.4 西柏烷类降解产物 类西柏烷类降解产物主要是茄酮,由表3及图1可知,各处理茄酮含量高低依次是T7>T4>T6>T5>T3>T2>T1,其中T2、T3、T4处理较T1呈现出随土壤施肥量的增加茄酮含量也随之增加的趋势,在T4处理达到最高值,较对照增加19.12%; T6、T7处理较T1也呈现出递增的趋势,在T7处理达到最大值,较对照增加21.59%。

2.2.5 叶绿素降解物 新植二烯是叶绿素降解产物在香气物质中含量最高的成分,它能增加烤烟的香气和吃味并且可以转化成形成香气成分。各处理新植二烯含量(表2)高低依次是T7>T4>T6>T5>T3>T2>T1,与T1相比,T2、T3、T4、T5处理分别增加了12.02%、16.02%、28.86%和19.12%,T6、T7与对照相比分别提高了22.86%、31.75%,说明增施锌肥对烤烟中新植二烯的含量具有一定的促进作用,从使用方法来看喷施效果优于土壤施肥。

2.3 不同处理对烤烟中不同种类致香物质的影响

样品采用静态顶空-气质联用法,测定出的致香物质可分为苯丙氨酸类、类胡萝卜素降解物、棕色反应物、类西柏烷类、叶绿素降解产物等5类。从香气物质的总量来看,T2、T3、T4、T5、T6、T7 处理的香气物质总量均高于T1,其中T7处理较对照增长18.14%,各处理香气物质的总量大小依次为:T7>T4>T6>T5>T3>T2>T1。由图1可知,苯丙氨酸类致香物质在香气总量占据比例很小,且整体差异并不明显。类胡萝卜素降解物包含香气物质种类最多,可以产生多种重要的致香成分,但其总含量约占香气物质总量的3%左右,且各处理之间类胡萝卜素降解物含量相差不大,施锌处理(T2、T3、T4、T5、T6、T7)均略高于T1(CK),说明锌肥对于提升类胡萝卜素含量有一定作用,但效果不太明显,类胡萝卜素降解产物含量表现为T7>T4>T6>T5>T3>T2>T。棕色反应物作为烤烟致香物质占香气物质总量的一半以上,由图1可知,土壤施锌处理T2、T3、T4、T5与T1(CK)相比呈现增长的趋势,在T5处理达到最大值,较对照提高了8.00%,叶面喷锌处理T6、T7与T1(CK)比较呈现出递增的趋势,T6、T7较T1(CK)分别提高了7.17%和9.34%,棕色反应物的含量大小表现为T7>T5>T4>T6>T3>;T2>T1。类西柏烷类反应物的重要香气成分是茄酮,茄酮拥有新鲜的胡萝卜香味,对于改善烟草的吃味有一定的作用。由图1可知,类西柏烷类降解产物以T7处理最高,表现为T7>T4>T6>T5>T3>T2>T1,其含量随土壤施锌量的增加呈现出先增后降的趋势,以T4处理最高;随叶面喷锌量的增加而增加,在T7处理达到最大;整体来说T4、T7处理增加较为明显。由图1可知,T7处理叶绿素降解产物最高,与T1相比提高了31.75%,T1、T2、T3、T4、T5处随着施锌量增加呈现出先增后降的趋势,以T4处理最大,T6、T7处理呈现出递增的趋势,在T7处理达到最大值。

2.4 不同处理对烤烟感官品质鉴定

将不同处理的烤烟卷制成烟支进行感官评吸,结果见表4。总分表现为T7>T4>T6>T5>T3>T2>T1,增施锌肥T4、T7的香气质和香气量评分最高,其中T4、T7处理香气质较对照评分分别增加2.75%、3.35%,香气量分别增加9.19%、9.26%,增施锌肥的各处理的浓度、杂气、余味的得分都较高,整体质量稍好,香气质较好,香气量尚足,浓度中等偏上,杂气较轻,刺激性较小,劲头中等,余味舒适性较好,有焦甜感。从施肥方式来看,随着土壤施锌量的增加烟叶品质呈现出先增后降的趋势,以T4处理最好;在叶面喷施处理中T6、T7处理较对照均有明显的提高,且2次叶面喷施效果要优于单次叶面喷施效果。

3 讨论

常规化学成分中一般认为优质烟叶的化学成分适宜范围为:氯含量0.3%~0.8%,烟碱含量1.5%~3.5%,还原糖含量20%~24%,总糖含量22%~28%,钾含量≥2.0%,总氮含量2.0%~2.5%。锌是烤烟生长发育所必需的微量元素,锌参与了多种酶的合成和细胞分裂,对于烟叶的品质也是极其重要的。研究表明,随着施锌量的增加烤烟上、中部叶的烟碱含量均有明显的增加,说明锌对于烟碱含量的提升有促进作用。随着施锌量的增加烤烟的上、中部叶的总糖和还原糖均有不同程度的提升,可能是增施锌肥促进了烟叶细胞的分裂和增殖,使糖类积淀得更多所引起的。增施锌肥的各处理增加了上、中部叶总氮的含量,这可能是增施锌能增加土壤有效氮含量、促进植株对土壤中氮素的吸收,从而增加了植物体内含氮化合物的含量。随着施锌量的增加钾含量也随之增加,有研究表明,增施锌肥可以促进植物对钾的吸收,本试验结果表明,钾的含量随锌肥施用量的增加而增加,说明增施锌肥对钾含量有一定的促进作用。钾氯比、氮碱比和糖碱比是反映烟叶化学协调性、烟气酸碱平衡和口感等的指标,本试验结果表明,随着施锌量的增加,烟叶的化学协调性更加接近于优质烟的参考范围,从施肥方式来说,叶面喷施效果要优于土壤施肥,其中叶面喷施2次的效果要优于喷施1次。

烟叶中香气成分是形成卷烟风味的基础。本研究表明,施用锌肥对香气物质的种类影响较小,对于香气物质含量的影响较大。增施锌肥的各处理能够增加烤烟中性致香物质,但各种致香物质含量的最高值不完全集中在一个处理中。试验中不同施锌量的各处理中烤烟香气物质的含量整体呈现出先增后降的趋势,在T4处理达到最大值;在叶面喷施的处理中呈现出递增的趋势,T7处理达到最大值。整体表现为叶面喷施优于土壤施用,2次喷施效果优于1次喷施效果。

感官评吸是对烟丝原料和卷烟制成品进行感官质量检验的方法。本研究表明,從评吸的总分来看,表现为随着施锌量的增加评分也随之增加的趋势,各处理得分依次是T7>T4>T6>T5>T3>T2>T1,这与测得的致香物质总量相一致。

4 结论

在烤烟生产中增施锌肥能够使烟叶化学成分、香气物质和感官评吸等方面均有不同程度的改善或提高。在土壤施锌处理中,烤烟品质随着施锌量的增加呈现出先升后降的趋势,在T4(土壤施锌肥22.5 kg/hm)处理烤烟的品质达到最佳;叶面喷施处理中以2次喷施(T7)优于1次喷施(T6)。即T4、T7处理的化学成分最为协调,中性致香物质含量较高、关键性指标表现较好,香气质好,香气量大,整体品质较好,且锌肥叶面喷施效果优于土壤施用。

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