施氮量对烟叶香气物质含量的影响及品种间差异研究

吴祖聚

摘要 为了弄清烤烟碳氮代谢的品种间差异，以不同施氮量为处理，研究了碳氮代谢关键化合物，分析相关酶的动态变化及其与香气物质形成的关系。结果表明：中烟100和K326在中氮条件下香气物质总量最高，NC89在低氮条件下最高；品种间香气物质总量中烟100最高。碳氮代谢的协调与香气物质总量、各类组分与品种、施氮量的互作有关，其中品种因素起主导作用，烟株前期氮代谢旺盛，后期转向碳代谢的规律有利于香气物质的形成。

关键词 施氮量；香气物质；品种；碳氮代谢

中图分类号 TS41+1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）18-0019-03

Study on Nitrogen Fertilizer Dosage on the Content of Aroma Substances in Tobacco and the Differences of Varieties

WU Zu-ju

（Shiyan Danjiangkou Tobacco Companies Marketing Department，Danjiangkou Hubei 442700）

Abstract In order to understand the difference of carbon and nitrogen metabolism of flue-cured tobacco varieties taking nitrogen application amount as treatment the dynamic change of carbon and nitrogen metabolism key compounds and related enzymes was studied，the relationship between them and aroma matter formation was analyzed.The results showed that total amount of aroma substances of CC100 and K326 were the highest under the middlnitrogen condition，NC89 had the highest gotal amount under low nitrogen condition.Total amount of aroma substances of CC100 was the highest among tobacco varieties.There was the relation between carbon and nitrogen metabolism of coordination，total amount of aroma substances and all and variety and nitrogen application amount of interaction，the varieties played a leading role，nitrogen metabolism in early stage of tobacco plant and later turned to the law of carbon metabolism was conducive to the formation of aroma substances.

Key words nitrogen fertilizer dosage；aroma substance；variety；carbon and nitrogen metabolism

烤烟碳、氮代谢受遗传基因、环境条件和栽培技术的影响，是一种多基因调控与环境因素交互作用的结果[1]。不同品种由于基因型和遗传基础不同，烟叶碳氮代谢存在很大差异，因此导致化学成分和香气物质含量也不相同。该文通过不同施氮量处理，研究了不同叶龄时期不同品种烟叶在生长发育过程中，碳、氮化合物和相关酶的变化及对烟叶品质的影响，以及品种间碳氮代谢对烟叶各类香气物质形成的相关性差异，为科学施肥、成熟采收以及不同品种制定更加合理的栽培措施提供指导，为优质、特色烟叶生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2012年在十堰进行。试验地土壤肥力均匀，地面平整，供试土壤为黄棕壤土，基础土壤肥力为全氮1.21 g/kg，碱解氮69.59 mg/kg，有效磷7.57 mg/kg，速效钾102.43 mg/kg，缓效钾711.58 mg/kg，有机质18.63 g/kg，pH值7.92。

1.2 试验材料

供试烤烟品种中烟100、K326和NC89。

1.3 试验设计

根据施纯N量，设3个处理，分别为30.00、45.00、60.00 kg/hm2，3次重复，采用随机区组设计，共27个小区，每小区植烟60株，株行距为55 cm×110 cm。所有处理均施P2O5 60.00 kg/hm2，K2O 90.00 kg/hm2，并添加分析纯NH4NO3满足5个氮素处理，氮肥和钾肥的70%于移栽前施入，30%于移栽后25 d追施，磷肥在移栽前全部施入，按照大田优质烟叶生产管理方法进行管理。

每个品种各选取整齐一致的单株，以第11片叶（从下向上数）为研究对象，分别在叶龄15、30、45、60、75 d（以幼叶长1 cm、宽0.5 cm时作为叶龄第1天）取样杀青。成熟后进行烘烤取烤后原烟。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 鲜样活性测定。转化酶和淀粉酶活性的测定用3，5-二硝基水杨酸（DNS）比色法[2]。硝酸还原酶活性测定用活体法[2]。按照ONeal等的方法[3]测定粗酶提取液谷氨酰胺合成酶活性。谷氨酰胺合成酶活性计算以每分钟每毫克粗心蛋白催化产生的γ-谷氨酰异羟肟酸μmol数表示。

1.4.2 烤烟致香物质测定。取烤后原烟，烘干研磨后前处理采用“水蒸汽蒸馏—二氯甲烷溶剂萃取”法。所得样品GC/MS分析、由NIST库检索定性分析。假定相对校正因子为l，采用内标法定量。

1.5 数据分析

采用SPSS 17.0 数据处理系统和Microsoft Excel 2003 软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对各类香气物质含量及总量的影响

不同施氮水平下，碳氮代谢存在很大差异，对烟叶品质也有很大影响[4]。由表1、2可知，不同品种及施氮处理的香气物质总量有差异。中烟100和K326在中氮条件下总量最高，NC89在低氮条件下最高。随施氮量的增加，类胡萝卜素类、西柏烷类降解产物和新植二烯含量表现为先升高后下降的趋势，棕色化产物和苯丙氨酸类均为先下降后上升的趋势。总体来看，大马酮是烤烟类胡萝卜素降解的主要产物，β-大马酮占类胡萝卜素类色素降解产物的比例较大，品种间低氮条件下NC89最高，中氮下NC89最高，高氮下K326最高，并且随施氮量的增加产物生成量逐渐减少。除高氮条件下，巨豆三烯酮均表现为中烟100>K326>NC89，在高氮处理下生成量大幅减少。法尼基丙酮除K326随着施氮量的增加一直升高外，中烟100、NC89分别在中氮、低氮水平下最大，在高氮处理下下降。说明品种间各类香气物质的形成存在很大的差异，品种特定的代谢途径可能是品种间规律性不同的原因；增施氮肥在一定程度上增大了香气物质的产量，总量也有所提升，但施氮量过多会使法尼基丙酮、β-大马酮、巨豆三烯酮、糠醛、茄酮、新植二烯和苯丙氨酸类等对烟叶香气贡献较大的物质大幅减少，从而使烟叶品质下降。

2.2 品种间碳氮代谢与烟叶各类香气物质相关性的差异

烟叶碳氮关系的协调是香气物质形成的先决条件。烟叶成熟采收时的碳氮关系与烤后烟叶的香气质量关系密切，因此统计了各采样时期碳氮比、硝酸还原酶/转化酶活性比、谷氨酰胺合成酶与转化酶活性比与各类香气物质含量及总量的相关关系，结果如表3所示。可以看出，烟叶碳氮比在叶龄45 d与苯丙氨酸类相关性显著；叶龄60 d与棕色化产物极显著相关；叶龄15 d时除与棕色化产物正相关外，还与苯丙氨酸类、西柏烷类极显著负相关，与类胡萝卜素含量显著负相关。由表4可知，硝酸还原酶与转化酶活性比与西柏烷类关系密切，在叶龄45 d之后相关性均显著；与类胡萝卜素含量的关系在类胡萝卜素积累和降解的成熟期存在极显著负相关关系。说明硝酸还原酶活性过高或转化酶过低均不利于香气物质的形成，特别是类胡萝卜类和西柏烷类。硝酸还原酶与转化酶活性比高有利于苯丙氨酸类物质的形成，但正相关关系仅表现在叶龄15～30 d，这与烟叶生长前期硝酸还原酶与转化酶活性比较高的规律一致。由表5可知，谷氨酰胺合成酶与转化酶活性比在各时期与各类物质特别是致香物质总量均存在显著或极显著负相关关系。说明谷氨酰胺合成酶与转化酶活性比大则严重影响香气物质的形成，特别是类胡萝卜类、西柏烷类、新植二烯和香气物质总量。说明碳氮代谢的协调与香气物质总量及各类组分的关系密切，烟株前期氮代谢旺盛，后期转向碳代谢的规律有利于香气物质的形成。氮素可以增强烟叶氮代谢和生物量，但随着施氮量增加，品种间碳氮代谢的转化存在差异。

2.3 品种、施氮量和品种与施氮量互作效应对香气物质含量的贡献率

对香气物质含量作方差分析，结果如表6所示。可以看出，施氮量棕色化产物、苯丙氨酸类、西柏烷类有一定影响，但影响均小于品种的作用，品种除对类胡萝卜素类影响不大外，对其他香气物质及香气总量均有较大影响。而品种与施氮量的互作效应对类胡萝卜素类降解产物影响较大，说明烟叶类胡萝卜素需要有一定量的积累量，最关键是要有一定的降解量。因此，品种对香气物质含量影响最大，适量增施氮肥能够促进香气物质合成。

3 结论与讨论

研究表明，不同品种及施肥量条件下的香气物质总量存在差异[5-6]。本研究表明，中烟100和K326在中氮条件下总量最高，NC89在低氮条件下最高。品种间香气物质总量中烟100最高。各类香气物质随施氮量的增加规律不同，在同一施氮量下品种间的含量也有很大差异。烟叶碳氮比与苯丙氨酸类、棕色化产物和类胡萝卜素含量显著相关。硝酸还原酶与转化酶活性比苯丙氨酸类物质的形成，特别是类胡萝卜类和西柏烷类的积累和降解存在显著相关关系。谷氨酰胺合成酶与转化酶活性比在各时期与各类物质特别是致香物质总量均存在显著或极显著负相关关系。因此，碳氮代谢的协调性对香气物质的形成，特别是类胡萝卜类、西柏烷类、新植二烯和香气物质总量有很大关系[4]。说明氮素可以增强烟叶氮代谢和生物量，但随着施氮量增加，品种间碳氮代谢的转化存在差异。中烟100耐氮肥性强，即使在高氮水平下也能保持碳氮代谢的协调；NC89耐氮肥能力差，在中高氮条件下其氮代谢过于旺盛，时间较长不利于烟叶品质的形成，K326耐氮肥性居中，中等施氮量有利于提高烟叶产量和品质。碳氮代谢的协调与香气物质总量及各类组分的关系密切，与品种和施氮量的互作有关，其中品种因素起主导作用，烟株前期氮代谢旺盛，后期转向碳代谢的规律有利于香气物质的形成[7]。

4 参考文献

[1] 拓阳阳，赵铭钦，张广富，等.不同烤烟品种叶片碳氮代谢及相关产物差异性[J].西北农业学报，2011，20（4）：82-86.

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[3] 邹琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社，2000.

[4] 梁晓红.不同供氮水平对烤烟碳氮代谢及烟叶品质的影响[D].福州：福建农林大学，2009.

[5] 岳俊芹.不同氮素形态配比对烤烟叶片碳氮代谢的影响[D].郑州：河南农业大学，2004.

[6] 袁仕豪.水氮互作对烤烟氮素吸收利用及烟叶产量和品质的影响[D].郑州：河南农业大学，2008.

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[8] 汤锦如.农业推广学[M].北京：中国农业出版社，2002.