有机无机肥配施对烤烟质体色素及降解产物的影响

刘洪华，赵铭钦*，王付峰，张学杰，吕中显，张迎冬

（1.河南农业大学烟草学院，国家烟草栽培生理生化基地，郑州 450002；2.山西省运城市平陆县优质烟叶开发服务中心，山西 运城 044300）

烤烟香气物质含量是衡量烟叶品质的重要因素之一，烟叶的香气质和香气量与其香气物质含量呈正相关，通过分析烟叶香气物质含量，可以对烟叶的香气质量进行客观、准确的评价[1]，而烤烟中的色素直接和间接地影响烟叶的内在品质，其相关降解产物与烟叶的香气质和香气量密切相关[2]。曾有研究表明，有机肥种类、用量以及如何与无机肥合理配施对烤烟质体色素和香气物质都具有重要影响[3-9]；不同的产区、生态环境、栽培措施对烤烟质体色素和主要挥发性香气成分也能产生不同的影响[10-15]。因此，烤烟的质体色素及其降解产物在不同的生态环境、栽培措施、肥料种类及配施比例的条件下表现不同，然而以往这些研究限于中部叶质体色素及其降解产物的分析。本试验旨在通过研究在山西平陆烟区特定生态环境和常规栽培措施条件下，有机肥与无机肥配施对烤烟各部位烟叶质体色素及其降解产物的影响，以求综合提高上、中、下部烟叶的香气质量和烟叶品质，为优质特色烟叶开发提供合理的平衡施肥方案。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于 2008—2009年在山西省运城市平陆县望远实验站进行。供试品种为云烟 202，土壤质地为红壤土，土层深厚，土壤pH 7.2，有机质10.8 g/kg，碱解氮52.8 mg/kg，有效磷（P2O5）含量12.1 mg/kg，有效钾（K2O）含量102.3 mg/kg。土壤肥力中等，前茬为油菜，地势平坦，排灌方便。

1.2 试验设计

试验采用单因子随机区组设计，共设6个处理。T1：0%无机肥+0%芝麻饼肥；T2：100%无机肥+0%芝麻饼肥；T3：75%无机肥+25%芝麻饼肥；T4：50%无机肥+50%芝麻饼肥；T5：25%无机肥+75%芝麻饼肥；T6：0%无机肥+100%芝麻饼肥。各处理中的百分比为芝麻饼肥氮和无机肥氮占全氮的百分数，钾与磷用无机肥补充。纯氮用量为 22.5 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1.5:3。各处理所需 NH4NO3、过磷酸钙、芝麻饼肥（芝麻饼肥要充分腐熟）用量的100%及K2SO4用量的70%作基肥于起垄时条施，剩余 30% K2SO4于起土培垄时追施；3次重复，每个小区面积0.02 hm2，区组设通道，四周设保护行。

1.3 样品的选取及测定项目

每个处理取烤后X2F、C3F、B2F等级烟叶各1 kg，3次重复。烟叶经去梗、烘干、粉碎，过40目筛，用于测定烤烟叶绿素、类胡萝卜素含量和挥发性致香物质。

1.4 测定方法

采用分光光度计法测定叶绿素和总类胡萝卜素含量[16]。

中性香味物质的提取采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂萃取法：蒸馏萃取装置的一端连接盛有10.000 g烟样（过60目筛）、1.0 g柠檬酸、350 mL蒸馏水和0.5 mL内标（302 g/mL硝基苯）的500 mL圆底烧瓶，使用恒温电热套进行加热；装置的另一端接盛有40 mL二氯甲烷的250 mL圆底烧瓶，该端烧瓶置于恒温水浴锅中加热，水浴温度为60℃，同时蒸馏萃取2.5 h。萃取完成后，向250 mL圆底烧瓶中加入 10 g无水硫酸钠干燥有机相，然后于60℃水浴中浓缩至1 mL左右即得烟叶精油。

香气物质定性定量测定采用美国 HP5890Ⅱ-5972气质连用仪。GC/MS分析条件：色谱柱为HP-5[60m×0.25mm(i.d.)×0.25m(d.f.)]，载气：He，流速0.8 mL/min，进样口温度为250 ℃，传输线温度为 280 ℃，离子源温度为 177 ℃；升温程序：初温50 ℃，恒温5 min，然后以5 ℃/min的速度升至120 ℃，恒温5 min，再以5 ℃/min的速度升至180 ℃，恒温5 min，再以6 ℃/min升至250 ℃，恒温15 min；分流比为1:15，进样量为2 μL，电离能为70 eV，电离方式为EI；质量数范围50～500 Da；由GC/MS鉴定结果和NIST库检索定性；采用内标法定量。

1.5 数据处理

采用EXCEL 2007和SPSS17.0软件。

2 结 果

2.1 有机无机肥配施对质体色素含量的影响

2.1.1 叶绿素含量 从表1可以看出，处理T6的各部位烟叶叶绿素含量与其他5个处理呈显著性差异，且含量最高，T1含量都最低。下部叶：处理T4与处理 T2、T5存在显著差异；中部叶：处理T4与处理T2存在显著差异；上部叶：处理T4与T3、T5存在显著差异。此外，在 4个施用有机肥的处理中，处理 T4的下、中、上部位烟叶叶绿素含量均最低，但分别比处理T2高6.51%、16.17%、3.75%。这表明与纯施无机肥相比，施有机肥会提高叶绿素含量。但与纯施有机肥相比，施用50%无机肥+50%芝麻饼肥可以降低烤后烟叶绿素含量。

表1 烤烟烟叶中叶绿素含量Table 1 Chlorophyll contents in flue-cured tobacco leaves

2.1.2 类胡萝卜素含量 由表2可见，在各部位烟叶中，处理T1、T2的类胡萝卜素均与其他4个处理存在显著差异，且含量均较低。表明使用有机肥有利于烤后烟叶类胡萝卜素的增加。在使用有机肥的4个处理中，下部叶：处理T4与T5存在显著差异，且 T4含量最高；中部叶：处理 T4、处理 T3分别与处理 T5、处理 T6存在显著差异，其中 T4含量最高；上部叶：处理T4含量最高，且与其他3个处理存在显著差异。由此得出，在所有处理中，处理 T4的总类胡萝卜素各部叶含量均最高，分别比处理T2高25.76%、15.03%、16.77%。所以，施用 50%无机肥+50%芝麻饼肥更能显著提高烤后烟各部位烟叶中类胡萝卜素的含量。

2.1.3 类胡萝卜与叶绿素比值 从总类胡萝卜素与叶绿素的比值上看（表3），处理T1比处理T2、T3、T5、T6都高，且处理T6比其他5个处理都低，其中处理 T4在下、中、上部位烟叶中最高，分别为6.54、5.74、6.16，这与周冀衡等[10]的研究相符。总而言之，施用 50%无机肥+50%芝麻饼肥能够提高总类胡萝卜素与叶绿素比值，同时比值的高低也反映出总类胡萝卜素和叶绿素的降解程度，可以作为具有特色香型烟生产所关注的一个基本标准。

表2 烤烟烟叶中类胡萝卜素含量Table 2 Carotenoid contents in flue-cured tobacco leaves

表3 烤烟烟叶中类胡萝卜素与叶绿素的比值Table 3 The ratio of carotenoid and chlorophyll in flue-cured tobacco leaves

2.2 有机无机肥配施对质体色素降解产物的影响

从表4～6可以看出，所有处理的各部位烟叶中挥发性致香物质都以新植二烯含量最高，占质体色素降解产物总量的92.10%～95.99%；在类胡萝卜素降解产物中，β-大马酮含量占类胡萝卜素降解产物总量的 27.59%～55.92%，法尼基丙酮占14.90%～24.42%，巨豆三烯酮的 4种异构体占15.58%～35.99%，其他香气成分含量均较低。

与处理T1相比，下部叶其他5个处理的各种香气成分均有不同程度的增加（表4）。此外，除β-大马酮、香叶基丙酮、3-羟基-β-二氢大马酮以外，处理T3、T4、T5、T6的其他各种成分比T2都有所增加，其中 T3的新植二烯、四种巨豆三烯酮异构体、二氢猕猴桃内酯、3-羟基-β-二氢大马酮含量最高，处理 T4的类胡萝卜素降解产物总量、氧化异佛尔酮和法尼基丙酮含量最高。与处理T3相比，处理 T4的新植二烯含量较低，但类胡萝卜素降解产物总量较高，这有利于增强烟叶香气的协调性。由表5可知，除3-羟基-β-二氢大马酮、氧化异佛尔酮以外，中部叶其他5个处理比处理T1的其他香气成分都有显著增加。在所有处理中，处理 T6的四种巨豆三烯酮异构体总量和 6-甲基-5-庚烯-2-酮含量最高，T4的新植二烯、类胡萝卜素降解产物总量、3-羟基-β-二氢大马酮、法尼基丙酮和3-氧化-α-紫罗兰醇含量最高；T2的 β-大马酮、香叶基丙酮含量最高。

从表6可以看出，上部叶其他5个处理与T1相比之下，各种质体色素降解产物（包括总量）都有所增加。β-大马酮、新植二烯、类胡萝卜素降解产物总量、法尼基丙酮、3-羟基-β-二氢大马酮、二氢猕猴桃内酯以处理T4最高；6-甲基-5-庚烯-2-酮以处理 T6最高；氧化异佛尔酮、3-氧化-α-紫罗兰

醇以处理 T3最高；香叶基丙酮、四种巨豆三烯酮异构体总量以处理T2最高。

表4 无机有机肥配施对下部叶质体色素降解产物的影响 μg/gTable 4 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in lower leaves

表5 无机有机肥配施对烤烟中部叶质体色素降解产物的影响 μg/gTable 5 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in cutters

表6 无机有机肥配施对烤烟上部叶质体色素降解产物的影响 μg/gTable 6 Effects of combined application of organic and chemical fertilizers on plastid pigment degraded products in upper leaves

3 讨 论

本试验结果表明，施用 50%无机肥+50%芝麻饼肥可以显著地提高烤后各部位烟叶中类胡萝卜素含量，同时能够解决纯施有机肥造成叶绿素含量较高的问题，使叶绿素含量有效地控制在一定范围，尤其是下部叶和上部叶，这与韦凤杰等[19]、刘金霞等[3]的研究结果相符。虽然饼肥处理的叶绿素、总类胡萝卜素含量在整个生育期均较高，但生育后期饼肥能够加速叶绿素a代谢，β-胡萝卜素占总类胡萝卜素相对降低，但叶黄质、新黄质、紫黄质组分在叶黄素中所占比例的升高，这可能是导致各处理烤后烟叶质体色素含量差异性大的原因，具体原因需进一步详细研究。

研究还表明，烟叶质体色素的降解产物是所测定的挥发性香气物质中含量最高的成分,它们占中性挥发性物质总量的85%～96%[20]。关于烟叶中挥发性致香物质的形成机理以及在烟气中的致香效果都已经被研究过[17-18,21]。肖协忠等[22]研究发现，影响香型的主要是香叶基丙酮、巨豆三烯酮等 20种致香成分，香气量的主要是香叶基丙酮、β-大马酮等 25种致香成分影响，作用于香气质的主要是巨豆三烯酮、新植二烯、香叶基丙酮、法尼基丙酮、β-大马酮等18种致香成分。本试验结果表明，施用50%无机肥+50%芝麻饼肥可以明显提高质体色素降解产物含量，尤其是新植二烯、β-大马酮、法尼基丙酮、四种巨豆三烯酮异构体等4种产物的含量。这与武雪萍等[5]，汪耀富等[23]的研究结果一致。因此，施用 50%无机肥+50%芝麻饼肥也能显著提高质体色素降解产物含量。

综上所述，有机无机肥不同配施比例对烤后烟叶的质体色素及其降解产物含量存在不同影响，其中施用 50%无机肥+50%芝麻饼肥表现最突出，效果最理想，尤其是对上部叶的质体色素及其降解产物的影响，这与武雪萍等[7]的研究结果相似。虽然烟草上关于饼肥和无机肥配合施用研究很多，但结论并不一致。韩锦峰等[24]研究表明，75%饼肥+25%无机肥效果最好。韩锦峰等[4]还发现，50%无机肥+50%芝麻饼肥表现最优异。唐莉娜等[6]研究发现，25%有机肥效果最佳。以往这些研究都是在不同生态环境、基因型和肥料类型等条件下进行的，因此常表现出不同的试验结果。

4 结 论

结果表明，施用有机肥对烤后烟的叶绿素、类胡萝卜素以及类胡萝卜素/叶绿素都有不同程度地影响，其中处理 T4表现最突出，在所有有机肥处理中，处理 T4的叶绿素含量相对较低，而类胡萝卜素含量较高；同时施用有机肥也影响各部位烟叶质体色素的降解产物，从新植二烯、类胡萝卜素降解产物总量上分析看，处理T4比T1、T2均有所提高。因此，施用 50%无机肥+50%芝麻饼肥对烤后烟的质体色素及其降解产物的影响效果较优异。

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