增施中、微量元素对烤烟品质及主要经济性状的影响
尼金玉 胡蓉花 王俊 李小勇 李红霞 陈家寓 刘齐元
摘要：为探明增施中、微量元素对烤烟质量的影响，研究增施钼、硼、锌、镁元素对烤烟常规化学成分与烟叶中微量元素、中性致香成分、感官评价以及经济性状的影响。结果显示，增施钼锌镁元素的处理（Mo3B1Zn2Mg3）经济性状最好，产量、产值、均价、中上等烟比例分别为2 476.83 kg/hm2、71 408.16 元/hm2、28.83 元/kg、95.45%，综合效益最好。烟叶化学成分协调性以增施钼硼锌元素的处理（Mo2B3Zn2Mg1）最好;增施硼锌镁元素的处理（Mo1B3Zn3Mg3）中性香气物质含量最高，较对照组处理提高了9.08%;增施钼锌镁元素的处理（Mo2B1Zn3Mg2）烟叶评吸得分最高。总之，增施中、微量元素协调了烟叶化学成分，改善了其外观品质和内在品质，同时提高了烟叶的经济效益。
关键词：烤烟;中、微量元素;产量;经济性状;烟叶化学成分
中图分类号：
S572.062 文献标志码：
A
文章编号：1002-1302（2021）11-0065-07
收稿日期：2020-10-14
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）。
作者简介：尼金玉（1994—），男，河南漯河人，硕士研究生，主要从事作物栽培学与作物生理生化研究。E-mail：nijinyund@163.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。
与大量元素一样，中、微量元素也起到平衡植物营养体系的作用，直接影响其生长发育[1-2]。土壤中的中、微量元素直接影响着烟草的化学成分和烟叶品质。钼在烟株中的主要作用是参加体内的硝酸还原作用;硼作为烟株生长的必需元素，参与蛋白质代谢、生物碱的产生、物质运输;锌在烟株体内氧化还原过程起到催化作用，是植物生长激素色氨酸的合成前体;镁是叶绿体结构中的金属元素，是磷酸化酶的激活剂，对烤烟糖类的合成和分解至关重要[3-4]。鉴于硼、锌、钼、镁等微量元素对烤烟的生长发育和品质形成都有重要作用，为探索它们之间的相互作用及适宜用量对烤烟质量及经济性状的影响，开展了不同中、微量元素配施对烤烟产量、质量影响的试验研究，以期提升烟叶质量水平。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试烤烟品种：云烟87。供试肥料：钼酸铵（钼含量为56%）、硼砂（硼含量为11%）、硫酸锌（锌含量为35%）、硫酸镁（镁含量为18%）、烟草专用复合肥（N ∶P2O5 ∶K2O=10 ∶8 ∶20）、枯饼有机肥、钙镁磷、硝酸钾和硫酸钾肥。
1.2 试验地点及土壤
试验于2019年在江西省吉安市峡江县砚溪镇砚溪村（115°02′25.37″E，27°38′16.83″N）进行。土壤为潮沙泥土，pH值为5.56，有机质含量为12.6 g/kg，碱解氮含量为138.0 mg/kg，速效磷含量为56.5 mg/kg，速效钾含量为138.0 mg/kg，土壤有效硼含量为0.38 mg/kg，交换镁含量为110.65 mg/kg，有效锌含量为1.06 mg/kg，有效钼含量为0.189 mg/kg。
1.3 试验设计
设置4种中、微量元素肥料各3个水平的正交试验L9（34）。设置9个处理，随机区组排列，3次重复（表1）。4种中、微量元素肥料统一于移栽后10 d 兑水追施，栽烟密度及其他大田管理均按当地优质烟叶生产标准进行。
1.4 测定项目及方法
1.4.1 常规化学成分 取各个处理烘烤后中部位烟叶采用连续流动分析法测定烟碱[5]、水溶性糖[6]、氯[7]、总氮[8]等含量，钾含量的测定采用火焰光度计法[3]，采用电感耦合等离子体质譜（ICP/MS）法[9]测定烟叶中、微量元素含量。
1.4.2 烟叶致香成分含量 采用顶空-气相色谱-质谱联用仪（Agilent 7697A-7890B-5977A，安捷伦，美国）测定烟叶中的致香物质。
1.4.3 烟叶感官评吸 每个样品卷制成长84 mm、圆周为24.2 mm的烟支，经过挑选、平衡后，由评吸人员评吸。烟叶的感官质量评价包含9项指标，分别为烟气香气质（20分）、香气量（20分）、杂气（10分）、浓度（10分）、劲头（5分）、刺激性（10分）、余味（15分）、燃烧性（5分）、灰色（5分），总分100分，评吸打分后取平均值。
1.4.4 经济性状 按照国家42级国标分级标准[10]对各处理烟叶进行分级，按照当年当地收购价计算产量、产值、均价和烤烟中上等烟叶比例。
1.5 数据处理与分析
烟叶化学成分可用性指数（chemical component usability index，CCUI）根据隶属度函数模型指数和方法确定，计算公式为
CCUI=∑mj=1Nij·Wij（i=1，2，…，n;j=1，2，…，m）。
式中：Nij和Wij分别表示第i个样品的第j个化学成分指标的隶属度值和对应的权重系数（0 试验数据利用Excel 2016和SPSS 19.0进行处理和分析。 2 结果与分析 2.1 增施钼硼锌镁肥对中部烟叶中、微量元素含量的影响 参照前人的研究，确立了优质烟叶中量与微量元素含量评价标准[3，11-12]，包括正常范围含量以及临界值，具体见表2。 由表3可知，硼含量以Mo1B1Zn1Mg1处理最高，为23.72 mg/kg，Mo2B1Zn3Mg2处理含量最低，为18.50 mg/kg;铜含量以Mo1B3Zn3Mg3处理最高，为15.07 mg/kg，以Mo2B2Zn1Mg3处理含量最低，为8.95 mg/kg;铁含量以Mo2B2Zn1Mg3处理最高，为254.89 mg/kg，以Mo3B1Zn2Mg3处理含量最低，为158.07 mg/kg;锰含量以Mo2B3Zn2Mg1处理最高，为157.13 mg/kg，Mo3B3Zn1Mg2处理最低，为120.23 mg/kg;钼含量以Mo3B1Zn2Mg3处理最高，为2.26 mg/kg，Mo2B3Zn2Mg1处理最低，为1.14 mg/kg;锌含量以Mo3B1Zn2Mg3处理最高，为147.00 mg/kg，Mo1B3Zn3Mg3处理含量最低，为39.08 mg/kg;钙含量以Mo3B2Zn3Mg1与Mo3B3Zn1Mg2处理最高，均为1.12%，Mo3B1Zn2Mg3处理含量最低，为0.95%;镁含量以Mo3B1Zn2Mg3与Mo3B2Zn3Mg1处理最高，均为0.33%，Mo2B1Zn3Mg2处理含量最低，为0.26%;硫含量以Mo3B1Zn2Mg3处理最高，为1.12%，Mo1B3Zn3Mg3与Mo2B2Zn1Mg3处理含量最低，均为0.93%;磷含量以Mo2B1Zn3Mg2处理最高，为0.72%，Mo2B2Zn1Mg3处理含量最低，为0.57%。结合表2与表3发现，中部烟叶磷元素与硫元素均超过优质烟叶含量范围。 从各处理效果（表3）来看，随着钼肥施用量的不断增加，中部烟叶铜含量呈现逐渐下降的趋势，铁含量呈现先上升后下降的趋势，锌含量呈现逐渐上升的趋势。随着硼肥施用量的不断增加，中部烟叶铁含量逐渐升高，钼含量呈现逐渐减少的趋势。随着锌肥施入量的不断增加，中部烟叶硼含量呈现逐渐下降的趋势， 铜含量反而逐渐增多。随着镁肥施用量不断增加，中部烟叶硼、铁、锰和锌的含量均呈现先下降后上升的趋势。 2.2 增施钼硼锌镁肥后烟叶化学成分可用性综合评价 常用于评价的隶属函数类型主要有S型、反S型和抛物线型3种，其中烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱和氯等的含量，以及糖碱比和氮碱比的隶属函数类型均为抛物线型，函数表达式为 f（x）=0.1，x≤x1 0.9×（x-x1）/（x2-x1）+0.1，x1 1.0，x2≤x≤x3 1.0-0.9（x-x3）/（x4-x3），x3 烟叶钾含量和钾氯比的隶属函数类型均为“S”型，函数表达式为 f（x）=1.0，x>x4 0.9×（x-x1）/（x4-x1）+0.1，x1 0.1，x≤x1。（2） 式中：x为各烟叶化学成分指标的实际测量值;x4和x1分别表示各指标的上、下临界值;x3和x2分别为各指标的上、下限最优值。 按照前人研究[13-15]，结合实际情况确定各烟叶化学成分指标的隶属函数类型以及拐点值，并采用主成分分析法计算各指标的权重[16]（表4）。 从表5来看，Mo2B3Zn2Mg1处理烟叶可用性指数为0.56。各处理中部烟叶还原糖含量较对照均有所提高，Mo1B3Zn3Mg3处理还原糖含量最高，为27.32%，较对照处理提高16.45%。中部烟叶烟碱含量较对照均有所提高，Mo3B3Zn1Mg2处理烟碱含量最高，较对照提高32.63%。烟叶总氮含量变化规律不明显。中部烟叶各处理还原糖与烟碱的比值、总氮与烟碱的比值较对照普遍下降，都更处于优质烟叶比例范围之内。由此可见，增施钼硼锌镁肥能有效地改善烟叶内在品质，协调化学成分。 2.3 增施钼硼锌镁肥对烟叶中性香气物质含量的影响 烤烟中性香味物质的增加，有利于提高烟叶的香气质和香气量[17]。致香物质含量越高，香气就越充足，吃味就越醇和[18]。烤煙的香气及含量往往决定了烤烟的品质，并且决定了烤烟的品质和风格特征。由表6可知，半定量方法测出烤烟香气物质成分主要有21种。各处理中性致香物质总量表现为Mo1B3Zn3Mg3处理最高，较对照提高9.08%，另外其他处理含量均高于对照;新植二烯含量表现为Mo3B1Zn2Mg3处理最高，较对照提高18.58%;另外其他处理含量均高于对照。说明增施钼硼锌镁肥能够提高烤烟香气总量，提升烤烟香味品质。 2.4 增施钼硼锌镁肥对中部叶评吸质量的影响 由表7的评吸总得分可知，Mo1B1Zn1Mg1处理为73.33分，其香气质、香气量中等，略有刺激性，余味适中，劲头中等偏小。Mo2B1Zn3Mg2处理得分稍有提高，为74.14分，表现为香气质、香气量稍有提高，刺激性增加，余味舒适性较好，劲头有所提高。随着不同钼硼锌镁肥配施的增加，评吸得分较对照均有提高，主要表现在烤烟刺激性与劲头较对照均有提高。 2.5 增施钼硼锌镁肥对烤烟经济性状的影响 由表8可知，Mo3B1Zn2Mg3处理产量最高，为2 476.83 kg/hm2，Mo1B1Zn1Mg1处理最低，为2 110.22 kg/hm2。产值以Mo3B1Zn2Mg3处理最高，为71 408.16 元/hm2，Mo1B1Zn1Mg1处理最低，为5 7312.12 元/hm2。中上等烟比例以Mo3B2Zn3Mg1处理最高，为99.23%，Mo1B1Zn1Mg1处理最低，为94.32%。均价以Mo3B2Zn3Mg1处理最高，为30.15 元/kg，Mo1B1Zn1Mg1处理最低，为27.16 元/kg。 从各处理效果来看，均价与中上等烟比例随着钼肥、硼肥与锌肥的使用量不断增加，呈现逐渐上升的趋势，但是差异不显著。产量与均价随着镁肥的使用量不断增加，呈现逐渐上升的趋势，但是彼此之间差异不显著。 3 讨论 本试验结果表明，中部烟叶钼硼锌镁含量均随着钼硼锌镁肥料施用量的不断增加呈现增多的趋势，但由于差异不显著，故增施钼硼锌镁肥对烤烟叶片钼硼锌镁含量并没有显著促进作用。穆童等等对罗平烟区的研究结果表明，烟叶中钼、硼含量随着土壤有效钼含量的增高而增高[19]。李晓婷等对云南保山烟区的研究结果表明，烟叶镁含量与土壤交换镁含量呈显著性正相关[20]。方秀等对曲靖烟区的研究结果表明，烟叶锌含量随土壤有效锌含量的升高而显著增加，随土壤有效磷含量的升高而降低[21]。本试验结果与前人的研究结果[22]不一致，造成这一现象的原因可能是土壤中钼硼锌镁肥并没有完全运输转化到烟株体内。 化学成分含量的高低及协调性直接影响着烟叶的内在质量[23-24]。彭奎研究认为，镁、锌、硼肥配施对烤烟化学成分有显著影响，化学成分更协调[25]。申洪涛等研究认为，钼酸铵施用量为90mg/株， 烟叶的还原糖、总氮、钾含量和还原糖与总糖的比值均显著提高[26]。 本试验结果表明，增施硼、锌、镁（Mo1B2Zn2Mg2）、增施钼、硼、锌（Mo2B3Zn2Mg1）及增施钼、硼（Mo3B3Zn1Mg1）处理烟叶的可用性比较好，这与前人的研究结果[27]较为一致。 烟叶的中性致香成分总量和感官品质受栽培技术措施、生态环境和品种等因素的影响[28]。烟叶中的香气成分含量是烤烟香味及风格的基础。本研究表明，钼硼锌镁肥配施均不同程度地提高了中性香气成分含量。刘冰等对江西烤烟香气成分特征研究发现，巨豆三烯酮含量是江西烤烟重要的香气成分特征[29]，本研究发现，钼硼锌镁肥配施较对照均提高了巨豆三烯酮含量，其中Mo3B1Zn2Mg3处理含量最高。新植二烯是叶绿素的降解产物，是烟叶重要的香气物质。而茄酮是腺毛分泌物西柏烷类的主要降解产物，可以作为衡量烟叶表面分泌物形成香味物质量多少的重要指標[30]。本次试验结果表明，钼硼锌镁肥配施均提高了茄酮含量与新植二烯含量。 4 结论 增施钼硼锌镁肥能提高烟叶的经济性状和化学成分可用性。Mo3B1Zn2Mg3处理经济性状最好，产量、产值、均价、中上等烟比例分别为2 476.83 kg/hm2、71 408.16 元/hm2、28.83 元/kg、95.45%。中部烟叶中、微量元素含量最适宜的施肥水平是Mo3、B3、Zn2、Mg3。烟叶化学可用性以Mo2B3Zn2Mg1处理最好，其中还原糖与烟碱的比值有所提高。Mo2B3Zn2Mg1处理中性香气物质含量较Mo1B1Zn1Mg1处理提高7.83%，Mo2B1Zn3Mg2处理烟叶评吸得分最高，主要表现在香气质、香气量、刺激性、劲头得分都稍有提高。综合分析，以钼酸铵300 g/hm2、硼砂7.5 kg/hm2、硫酸锌7.5 kg/hm2、硫酸镁75 kg/hm2浓度配施对烟叶的化学成分、产量和品质（香气物质及评吸等）改善效果最佳。 参考文献： [1]Cugnetto A，Santagostini L，Rolle L，et al. 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