多糖纳米脱氯剂对烤烟氯素吸收积累及产质量的影响

李　亮，张　翔，毛家伟，司贤宗，李国平，范艺宽

（1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，郑州 450002；2.河南省烟草公司，郑州 450003）

多糖纳米脱氯剂对烤烟氯素吸收积累及产质量的影响

李亮1，张翔1，毛家伟1，司贤宗1，李国平1，范艺宽2

（1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，郑州 450002；2.河南省烟草公司，郑州 450003）

采用大田试验，研究了多糖纳米脱氯剂对烤烟氯素吸收积累及产质量的影响。结果表明，5‰脱氯剂处理促进了烟株生长发育、增加烟株的干物质积累量，但10‰脱氯剂处理反而抑制了烟株生长发育，不利于烟株干物质积累。施用脱氯剂均未降低根和茎中的氯含量和积累量，却显著降低了中部叶和下部叶氯含量及积累量。从烟株的氯分布来看，脱氯剂施用显著增加了根和茎中氯的分布，却降低了叶中氯的分布。各处理植烟土壤各土层氯含量均表现为不施脱氯剂＜5‰脱氯剂＜10‰脱氯剂处理，表明脱氯剂处理抑制了烟叶对氯的吸收，使大部分氯残留在土壤中。从烤烟的农艺性状、经济性状、评吸及吸氯效果等方面综合考虑，在烤烟生产上利用5‰多糖纳米脱氯剂的处理效果较佳。

烤烟；脱氯剂；氯含量；氯积累；植烟土壤；产质量

烟草属忌氯作物，烟叶吸氯量过多对其产质量有不良影响，但氯又是烟草生长发育必需的营养元素，适量的氯能促进烟株健壮生长，提高烟株抗干旱、抗病虫害的能力和烟叶产量，改善烟叶品质[1-2]。一般认为，优质烟叶氯含量在0.3%～0.8%的范围[3]。烟叶氯含量＜0.3%时，烟片易碎、油分少、弹性差、吃香味低劣；烟叶氯含量＞1.0%时，烟叶吸湿性强、燃烧性差、杂气重[4-6]。我国南北烟区烟叶氯含量差异较大，因南方烟区降雨多土壤淋溶作用较强、游离氯含量低导致烟叶氯含量低，个别烟区还需增施氯肥以满足优质烟叶生长的需求；而北方烟区降水量较少，土壤淋溶作用小，氯元素在土壤中难以被淋溶逐年累积，烟叶含氯量普遍较高，严重影响烟叶质量和工业利用价值[7]。

河南烟区作为黄淮烟区的重要组成部分和典型的浓香型产区，因受土壤、施肥和灌溉等影响，烟叶含氯量普遍较高，这已成为制约河南烟区烤烟品质进一步提高的瓶颈[8-9]。烤烟生产上在控制氯肥施用的情况下，通常以深耕深翻、科学排灌、合理轮作、改善栽培措施等农艺措施来减控烟叶氯含量，但氯是非常活泼的化学元素，在周围环境中广泛存在，优质烤烟适宜的氯含量范围又较小，故实际生产中对烤烟氯含量的控制一直是个技术性难题[10]。多糖纳米脱氯剂是一种由生物工程方法合成的高分子纳米级脱氯剂，其分子链的官能团能迅速吸附水中氯离子，形成可溶的有机大分子。该产品在锅炉、污水处理等领域的应用取得良好的脱氯效果，但在烟草种植方面没有进行过尝试。本研究以多糖纳米脱氯剂为试材，基于大田试验，首次在烤烟种植方面进行尝试，探明不同水平脱氯剂对烤烟氯吸收积累及产质量的影响，以期为烟草降氯探索可利用途径。

1　材料与方法

1.1试验地概况与供试材料

试验于2015年5—10月在河南省漯河市临颍县巨陵镇进行，种植品种为中烟100。供试土壤耕层（0～20 cm）基础理化性状为：pH 7.3，有机质18.7 g/kg，碱解氮150.7 mg/kg，速效磷14.3 mg/kg，速效钾196.8 mg/kg，氯29.3 mg/kg。试验地肥力均匀一致，在该烟区代表性较强。肥料种类有饼肥（N 5%）、复合肥（N 10%、P2O512%、K2O 18%）、硫酸钾（K2O 50%）、硝酸钾（N 13%、K2O 46%）和硝铵磷（N 32%、P2O54%）。供试脱氯剂（上海岚淼水处理科技有限公司提供，发明专利号：ZL 200910051824.0）为多糖纳米脱氯剂，其制备方法是将甲苯和氯仿混合加入表面活性剂制成油相乳化液，其与可溶性阳离子淀粉水解液混合得到交联淀粉颗粒，由三甲胺与精制木质素制成木质素季铵盐，将交联淀粉颗粒与木质素季铵盐混合得到多糖纳米脱氯剂。

1.2试验设计

试验设3个处理，分别为：T1，不施脱氯剂；T2，5‰脱氯剂；T3，10‰脱氯剂。在烟苗移栽后30 d，将脱氯剂配成不同水平的溶液，每株烟苗用3 L配制的脱氯剂溶液浇灌。小区面积72 m2，随机区组设计，3次重复。各处理条施饼肥450 kg/hm2、复合肥337.5 kg/hm2、硫酸钾225 kg/hm2；穴施硝铵磷45 kg/hm2、复合肥37.5 kg/hm2；追肥硫酸钾225 kg/hm2、硝酸钾75 kg/hm2。试验田于4月24日施肥起垄；5月1日选取长势健壮、大小均匀一致的烟苗进行移栽，移栽行距×株距为1.2 m×0.5 m，单株留叶20片。除试验因素外，其他栽培措施按当地优质烟生产管理规范措施进行。

1.3样品采集及检测

起垄施肥前采集0～20 cm基础土样分析基本理化性质。烤烟旺长后期测量株高、茎围、叶片数、最大叶长和叶宽，并采集土壤和烟株样品，取土样时各处理取垄上株间0～20 cm和20～40 cm土层样品，同时将烟株挖出，分根、茎、上部叶（上二棚和顶叶）、中部叶（腰叶）、下部叶（脚叶和下二棚）进行制样。用清水将根、茎、叶冲洗干净，样品在105 ℃下杀青30 min，然后在70 ℃下烘干至恒重，称重后，粉碎过40 目筛保存，测定烟株不同部位氯含量。烟叶成熟时挂牌采收、并按国家烟叶分级标准计算烟叶产量、产值、上等烟比例及中等烟比例。各处理分别挑选B2F、C3F、X2F等级烟叶2.0 kg，参考文献[11]所述方法分析烟叶样品的总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯等含量。由中国烟草总公司郑州烟草研究院组织评委进行感官评吸。

1.4数据处理与分析

采用Excel 2010进行数据整理及绘制图形，利用SPSS 17.0 进行Duncan差异显著性分析。

2　结 果

2.1不同处理对烤烟农艺性状的影响

由表1可以看出，5‰脱氯剂处理促进了烟株生长发育，且株高、茎围、有效叶数、最大叶长和叶宽与不施脱氯剂对照相比提高幅度分别为3.0%、1.8%、14.3%、8.7%和14.7%；10‰脱氯剂处理反而抑制了烟株生长发育，且株高、茎围、有效叶数、最大叶长和叶宽分别比对照降低了9.2%、5.5%、4.8%、5.7%和8.8%。

表1　不同处理对烤烟主要农艺性状的影响Table1　Effect of different treatments on agronomic characters

2.2不同处理对烤烟干物质积累量的影响

不同处理的干物质积累量见表2。全株干物质积累量为5‰脱氯剂（408.7 g/株）＞不施脱氯剂（404.4 g/株）＞10‰脱氯剂（258.9 g/株），且不施脱氯剂、5‰与10‰脱氯剂处理均有显著性差异。5‰脱氯剂处理促进了烟株各器官的干物重，且根、茎、上部叶和下部叶与对照相比提高幅度分别为2.2%、5.9%、9.5%和20.1%；但10‰脱氯剂处理抑制了烟株生长发育，且根、茎、上部叶、中部叶和下部叶与不施脱氯剂对照相比分别降低了31.6%、31.9%、43.1%、49.0%和3.0%。

表2　不同处理对烤烟干物质积累量的影响 g/株Table2　Effect of different treatments on dry matter accumulation

2.3不同处理对烟株氯含量的影响

图1表明，全株氯含量为不施脱氯剂（0.94%）＞5‰脱氯剂（0.78%）＞10‰脱氯剂（0.57%），且各处理间均达到显著性差异。从烟株不同部位看，氯含量为茎（1.09%～1.16%）＞叶（0.22%～1.54%）＞根（0.31%～0.47%）。下部叶（0.61%～1.54%）＞中部叶（0.30%～1.42%）＞上部叶（0.22%～0.46%）。其中，各处理根中氯含量差异不显著，而茎、上、中和下部叶中脱氯处理与对照处理均达到显著性差异。与对照相比，5‰脱氯剂处理上部叶、中部叶和下部叶中的氯含量分别降低了25.9%、38.5%和45.9%；10‰脱氯剂处理中部叶和下部叶中的氯含量分别降低了79.0%和60.4%，但其上部叶却增加了53.5%。

图1　不同处理对烟株氯含量的影响Fig. 1　Effect of different treatments on tobacco chlorine content

2.4不同处理对烟株氯积累量的影响

从图2看出，全株氯积累量为不施脱氯剂（3781.67 mg/株）＞5‰脱氯剂（3186.90 mg/株）＞10‰脱氯剂（1470.63 mg/株）。从烟株不同部位看，氯积累量为叶（620.1～2453.3 mg/株）＞茎（887.9～1221.9 mg/株）＞根(125.7～193.8 mg/株)。中部叶（170.3～1591.8 mg/株）＞下部叶（237.9～619.1 mg/株）＞上部叶（211.8～242.4 mg/株）。各处理茎、中部叶和下部叶中氯积累量均达到显著性差异。与不施脱氯剂对照相比，5‰脱氯剂处理上、中和下部叶的氯积累分别降低了18.9%、49.1%和34.9%；10‰脱氯剂处理上、中和下部叶中的氯积累量分别比对照降低了12.6%、89.3%和61.6%。

2.5不同处理对烟株氯分布的影响

如图3所示，不施脱氯剂对照处理有41.1%的氯分布在中部叶，其次为茎和下部叶，分别占31.6%和16.0%，而上部叶和根中氯的分布最少。较对照处理，5‰脱氯剂处理烟株茎中氯含量所占比例增加为51.3%，但中部叶和下部叶氯所占比例下降为23.3%和11.6%，上部叶所占比例变化不显著。10‰脱氯剂处理同样是茎和根中氯分布比例增加，中部叶氯所占比例下降到10.4%，下部叶变化不显著，但上部叶所占比例增加为13.0%。脱氯剂处理显著增加了根和茎中氯的分布，却降低了烟叶尤其是中部叶中氯的分布。

2.6不同处理对烤后烟叶化学成分的影响

烟叶主要化学成分含量很大程度上决定了烟叶及其制品的品质和香型风格特征[12-13]。从表3可以看出，各处理上部叶B2F的总糖、还原糖、总氮和钾含量均在适宜范围，且5‰和10‰脱氯剂处理有效降低了上部叶B2F烟碱和氯含量。脱氯剂处理降低了中部叶C3F总糖和还原糖含量，却有效增加了钾含量，5‰脱氯剂处理有效降低了烟碱使其含量在适中范围。各处理下部叶X2F的总糖、还原糖和烟碱均在适宜范围，但总氮含量较低，5‰和10‰脱氯剂处理有效降低了下部叶X2F氯含量。

2.7不同处理对烤烟经济性状的影响

图2　不同处理对烟株氯积累量的影响Fig. 2　Effect of different treatments on tobacco chlorine accumulation

图3　不同处理对烟株氯分布的影响Fig. 3　Effect of different treatments on chlorine distribution

表3　不同处理对烟叶化学成分的影响 %Table3　Effect of different treatments on chemical components

各处理烤烟经济性状见表4。从产量上分析，与对照相比，5‰脱氯剂处理能使产量增加5.8%，但10‰脱氯剂处理反而使产量降低8.2%。产值由高到低的顺序为5‰脱氯剂（58779.6元/hm2）＞不施脱氯剂（52400.4元/hm2）＞10‰脱氯剂（41432.1元/hm2）。各处理均价相比，以5‰脱氯剂处理最高，达27.9元/kg；上等烟比例以对照和5‰脱氯剂处理较高，10‰脱氯剂处理下等烟比例最高，为38.6%。

2.8 不同处理对烤烟感官评吸质量的影响

由表5可知，5‰脱氯剂处理烟叶的香气质、香气量、浓度、劲头、余味、燃烧性和灰色的得分与对照相比提高幅度较大，而杂气和刺激性却较对照减小，表明5‰脱氯剂处理的感官评吸效果较对照更佳。

2.9不同处理对植烟土壤氯含量的影响

表6显示，各处理均表现为0～20 cm土层氯含量大于20～40 cm土层，且不施脱氯剂、5‰和10‰脱氯剂处理上层较下层土壤氯含量分别提高了15.1%、51.4%和57.9%。在0～20 cm土层，5‰和10‰脱氯剂处理土壤氯含量分别较对照提高了52.2%和98.5%，且各处理间均达到显著性差异；在20～40 cm土层，5‰和10‰脱氯剂处理土壤氯含量分别较对照提高了15.8%和44.8%，但两处理间差异不显著。

表4　不同处理对烤烟经济性状的影响Table4　Effect of different treatments on economic characteristics

表5　不同处理对烤烟感官评吸质量的影响（C3F）Table5　Effect of different treatments on the inner quality

表6　不同处理对土壤氯含量的影响 mg/kgTable6　Effect of different treatments on soil chlorine content

3　讨 论

烟叶含氯与土壤氯含量呈正相关，烟草极易吸收土壤中的氯而在烟叶中过量积累，影响烟叶燃烧性和香吃味[14]。土壤中的氯含量主要与含氯肥料、含氯灌溉水、含氯农药及降雨有关，且与土壤自身性状、种植制度、土壤水分运移等有一定关联[15]。一般认为，土壤中水溶性氯含量小于30 mg/kg植烟较为适宜[16]。研究区植烟土壤水溶性氯含量平均为29.3 mg/kg，由于氯的化学性质很活泼，随水迁移性极强，造成土壤氯含量变幅很大，近年来河南烟区烟叶氯含量在0.8%以上为数较多，而氯的吸收积累高峰出现在旺长期[17-18]。本研究在烟苗生长的团棵期以不同水平多糖纳米脱氯剂浇灌烟株，旺长后期采样分析不同水平脱氯剂的脱氯效果。各处理植烟土壤各土层氯含量均表现为不施脱氯剂＜5‰脱氯剂＜10‰脱氯剂，即施用脱氯剂的处理土壤氯的含量显著高于不施脱氯剂处理，表明脱氯剂处理后抑制了烟叶对氯的吸收，大部分氯被吸附残留在土壤中，这与烟株的吸氯量不施脱氯剂＞5‰脱氯剂＞10‰脱氯剂相一致。

本研究5‰脱氯剂处理促进了烟株生长发育、增加烟株的干物质重，但10‰高浓度脱氯剂处理反而抑制了烟株生长发育，不利用烟株干物质的积累，究其原因，可能是高浓度10‰脱氯剂处理施入土壤后，没被土壤稀释到足够小的浓度而对烟株生长产生抑制作用，由于植烟土壤的异质性及不同的环境决定了对不同的植烟土壤需要试验确定脱氯剂的施用量，故确定脱氯剂的施用剂量是其降氯技术的关键所在，否则，过少的施入不能保证其脱氯效果，施用量较大会适得其反，反而抑制烟株的生长发育。

曾睿等[19]研究表明，从烟叶部位来看，各处理下部叶含氯量最高、中部叶次之、上部叶最低。许永锋等[20]研究表明，叶中氯含量和积累量普遍最高，其次为茎，根的最低，叶片中的氯主要分布在上部叶中。崔权仁等[21]研究发现，在整个生育期，干物质积累量始终为叶＞茎＞根；在80 d前，氯含量为茎＞叶＞根，生长80 d后，氯含量为叶＞茎＞根。谭仲夏[22]则认为，烟株体内氯元素的分布从烟株的上部到下部，没有明显的规律性。而本研究烟株各部位氯含量为茎＞叶＞根，下部叶＞中部叶＞上部叶。各处理烟株各部位氯积累量为叶＞茎＞根，中部叶＞下部叶＞上部叶。这主要可能与烤烟种植品种及采样时间不同有关。施用脱氯剂未显著降低根、茎和上部叶氯积累量，但显著降低了中部叶和下部叶的氯积累量。从烟株氯的分布来看，脱氯剂处理显著增加了根和茎中氯的分布，显著降低了叶中氯的分布。

从烤后烟叶的化学成分分析来看，各处理氯含量均在适宜的范围，这是因为在试验年份烤烟生产季降雨量较大，土壤中氯容易流失，未在土壤耕层积累导致烟株对氯的奢侈吸收。邓小华等[23]的研究表明，氯对评吸质量的影响依次为刺激性＞杂气＞灰色＞燃烧性＞余味＞劲头＞香气质＞香气量＞浓度。窦玉青等[24]研究认为，在辽蒙烟区氯离子含量影响烟叶香气质、香气量、杂气和余味的得分，本研究利用5‰脱氯剂处理后烟叶香气质、香气量、浓度、劲头、余味、燃烧性和灰色的得分比对照得分要高。5‰低浓度脱氯剂的施用有较好的经济性状，故在研究区的烤烟生产上以5‰低浓度脱氯剂来降低烟叶中的氯含量具有可行性。

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Effects of Polysaccharide Nano-antichlor on Chlorine Absorption and Accumulation, Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

LI Liang1, ZHANG Xiang1, MAO Jiawei1, SI Xianzong1, LI Guoping1, FAN Yikuan2
(1. Institute of Plant Nutrition Agricultural Resources and Environmental Science, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China; 2. Tobacco Company of Henan, Zhengzhou 450003, China)

A field experiment was conducted to study the effects of antichor on chlorine absorption and accumulation, yield and quality of flue-cured tobacco. The results indicated that the addition of 5‰ antichor could promote growth and development, and increase dry matter accumulation of tobacco. However, the addition of 10‰ antichor was not beneficial to tobacco growth and dry matter accumulation. Application of antichor did not reduce chlorine content and accumulation in root and stem, but significantly reduced the chlorine content and accumulation in the middle and lower tobacco leaves. The antichor addition significantly increased the distribution of chlorine in root and stem, but significantly reduced the distribution of chlorine in leaf. The soil chlorine content could be ranked as no anticho < 5‰ antichor < 10‰ antichor treatments. Applying antichor could inhibit tobacco leaf chlorine absorption, but might result in large amount of chlorine residual in the soil. Comprehensive studies showed that the antichor application should be kept at about 5 ‰ to maintain agronomic traits, economic characters, smoking quality and chlorine reduction of flue-cured tobacco.

flue-cured tobacco; antichor; chlorine content; chlorine accumulation; tobacco planting soils; yield and quality

S572.01

1007-5119（2016）05-0010-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.003

河南省烟草专卖局科技项目“烟叶提钾降氯与烟田土壤保育关键技术研究应用”(HYKJZD201503)；驻马店市烟草公司科技项目“驻马店烟叶提质降氯土肥调控关键技术研究与示范”(ZMDKJ201501)；中国烟草总公司科技项目“烟田提钾降氯关键技术研究与应用”(110201502013)

李 亮，女，博士，助理研究员，从事经济作物施肥研究。E-mail：joyce121@163.com

2016-01-30

2016-08-06