施用生物炭、黄腐酸钾对云烟87烤烟产质量的影响

王金星++李高坡++符云鹏++王念磊++程玉渊++谭阳

摘要：以云烟87为材料，采用田间小区试验法，研究在常规施肥的基础上配施生物炭、黄腐酸钾对烤烟产质量的影响。结果表明，增施生物炭和黄腐酸钾能够显著提高烟叶产量、产值和上等烟比例，改善烟叶的物理特性，化学成分更协调，致香物质含量和评吸质量也得到提高。总体效果以在常规施肥的基础上同时增施生物炭和黄腐酸钾的效果最好。

关键词：生物炭；黄腐酸钾；施肥；烤烟；品质

中图分类号：S572.062文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）06-0083-05

AbstractThe field experiment was conducted to study the effects of the increasing application of biochar and fulvic acid potassium on the yield and quality of flue-cured tobacco. The results showed that with increasing application of biochar and fulvic acid potassium at the same time， the yield， output value and superior tobacco proportion of flue-cured tobacco could be significantly improved， the physical properties， aroma constituent contents and smoking quality also were improved， and the chemical components were more appropriate. Overall， the optimal treatment was to increasingly apply biochar and fulvic acid potassium at the same time.

KeywordsBiochar； Fulvic acid potassium； Fertilization； Flue-cured tobacco； Quality

烟草栽培不单以高产为目的，更重要的是烟叶良好的可用性和优良的烟气质量[1]。土壤肥料是推行各项先进农业栽培技术措施的基本保证[2]，施肥是调控烤烟生长发育、影响烟叶产量和品质的重要措施，对烟叶经济价值和工业可用性影响较大。生物炭是生物质在缺氧或厌氧条件下经碳化热解所得的一类高度芳香化物质[3]，具有改善土壤质量、保持土壤肥力等诸多作用[4]，施入土壤能提高土壤肥力、增加作物产量[5]。黄腐酸是一种特殊的腐植酸，具有分子量较小、易被生物吸收利用、功能团多、生理活性强、可直接溶于水的特征，是一种有效的植物生长调节剂[6]， 具有改善土壤结构，改善土壤化学性质[7]，改善土壤盐碱化状况[8]，提高肥料利用率的作用[9]。黄腐酸钾是黄腐酸肥料的一种，它既能起到黄腐酸对作物生长的调节作用，也能补充作物生长所必需的钾元素[10]。本试验旨在通过研究在常规施肥的基础上，配施不同用量生物炭和黄腐酸钾对烟叶产质量的影响，为提高社旗县湖北中烟基地单元烟叶质量提供技术参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验在河南省社旗县太和乡进行，本区年日照总时数平均为2 187.8 h，年平均气温15.2℃，全年无霜期233天，年平均降水量910.11 mm，4—9月降水689.2 mm，占全年的75.7%。土壤类型为黄褐土，pH值6.2，有机质含量15.3 g/kg，碱解氮60 mg/kg，有效磷17.2 mg/kg，速效钾124.7 mg/kg。有灌溉条件。

1.2试验设计

试验设5个处理，T1为常规施肥，即施氮量67.5 kg/hm2，氮磷钾之比为 1∶1∶3；T2为常规施肥+450 kg/hm2生物炭；T3为常规施肥+150 kg/hm2黄腐酸钾；T4为常规施肥+450 kg/hm2生物炭+150 kg/hm2黄腐酸钾；T5为施氮量60 kg/hm2+450 kg/hm2生物炭+150 kg/hm2黄腐酸钾。施用黄腐酸钾的处理，其中所含的钾，计算在总钾用量内，施肥总量与对照保持一致。每处理重复3次，随机区组排列，小区面积0.013 hm2。侙试烤烟品种为云烟87，4月24日移栽，行距120 cm，株距55 cm。田间栽培管理按当地最佳措施进行。

1.3测定项目与方法

1.3.1经济性状在烟叶打顶后确定记产区，并准确测量记产区面积。之后每次采叶时，记产区烟叶单独上杆烘烤，记录各处理烟叶质量、产量和等级，最终计算产值、均价、上等烟比例等经济性状。

1.3.2物理特性单叶重采用称重法测定[11]，烟叶厚度采用厚度仪测定[12]，烟丝填充值采用TCZ-3填充值测定仪测定[13]。

1.3.3化学成分采用德国BRUKER公司生产的MATRIX-I型号傅立叶变换近红外光谱仪对烤烟的蛋白质、总糖、还原糖、总氮、烟碱、氧化钾、氯含量进行测定。

1.3.4中性致香物质前处理采用“水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂萃取”法。在500 mL圆底烧瓶中加入10.0000 g 烤后烟样（过60目筛）、1.0 g 柠檬酸、0.5 mL 内标（0.379 mg/mL 硝基苯）、350 mL蒸馏水，在250 mL烧瓶中加入40 mL二氯甲烷。安装同步蒸馏萃取装置，待开始沸腾时进行同步蒸馏萃取，装置中出现分层时开始计时。2.5 h 后，收集烧瓶中的有机相，加入10 g 左右无水硫酸钠摇匀至溶液澄清，转移有机相到鸡心瓶，于60℃水浴浓缩有机相至1 mL左右，即得烟叶精油。所得样品由GC/MS 鉴定结果和NIST 库检索定性。采用HP 5890-5972 气质连用仪对烟叶樣品进行定性定量分析。GC/MS 分析条件，色谱柱：HP-5（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气：He；流速：0.8 mL/min；进样口温度：250℃；传输线温度：280℃；离子源温度：177℃；升温程序：初温50℃，恒温2 min后，以2℃/min的速度升至120℃，5 min后2℃/min的速度升至240℃，保持30 min；分流比1∶15；进样量2 μL；电离能70 eV；质量数范围50～500 amu；采用NIST02 谱库检索定性。假定相对校正因子为1，采用内标法定量。

1.3.5评吸参照YC/T 138—1998烟草及烟草制品感官评价方法[14]，由河南中烟相关技术人员评吸鉴定。

1.4数据处理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0软件进行数据处理和统计分析。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对烤烟产量产值的影响

从表1可以看出，不同施肥处理对烟叶产质量的影响不同。与常规施肥处理（T1）相比较，在传统施肥的基础上增施生物炭、黄腐酸钾处理的产量、产值、上等烟比例均显著提高；同时增施生物炭和黄腐酸钾的T4处理的产量、产值及上等烟比例提高幅度最大，分别比常规施肥提高14.50%、23.43%、18.57%；从均价上来看，除T2外，其余处理均与常规施肥处理间差异达到显著水平，但T3、T4、T5处理间差异不显著。

2.2不同施肥处理对烤烟物理特性的影响

由表2可知，各处理烟叶的厚度、填充值、单叶重和叶质重在部位间均表现为上部叶大于中部叶。叶片厚度是烟叶的重要物理性状，在一定程度上反映了烟叶的发育状况、成熟程度及叶质量。中部和上部叶均以T3、T4最大，且中部叶与T1、T2、T5间差异显著，上部叶与T1、T5间差异显著。烟叶的填充值以T5最高，与T1、T2、T3差异显著。单叶重以T4最大，且显著高于其它处理，T3次之。叶质重指已平衡水分的烟叶叶片单位面积的重量[15]，在一定程度上反映了烟叶发育和成熟程度与烟叶组织结构和内含物的充实程度密切相关，对单叶重产生直接影响，并间接影響烟叶的产值、均价等经济指标[16]。叶质重以T4最大，且与其它处理间差异显著。综合各项物理特性指标可知，增施生物炭和黄腐酸钾可以明显改善烟叶的物理特性，提高烟叶品质。

2.3不同施肥处理对烤烟化学成分的影响

烟叶化学成分及其比值是评价烟叶内在质量的基础，也是烟叶香吃味质量的内在反映[17]，优质烟叶蛋白质含量应小于10%。由表3可知，不同部位烟叶各处理的蛋白质含量均低于10%。烤烟还原糖含量是决定烟气纯合度的主要指标，以18%～25%为最佳，不同部位烟叶各处理还原糖含量均以T4含量最高，T5次之，与T1差异显著。钾是烤烟最重要的品质元素之一，在传统施肥的基础上分别增施生物炭（T2）、黄腐酸钾（T3）均可显著提高烟叶的钾含量，但差异不显著；同时增施生物炭和黄腐酸钾的T4处理能显著提高烟叶钾含量，减氮增施生物炭和黄腐酸钾的T5处理次之，且二者均比T1、T2增加明显。烤烟最适烟碱含量为2%，含量过低，劲头不足；含量过高，劲头太强；由表3可知，上部叶烟碱含量偏高，但T4、T5含量适宜，且与T1（常规施肥）差异显著。钾氯比决定烟叶的燃烧性，比值以大于4为宜，由表3可知，各部位各处理的钾氯比均高于4，其中T4、T5处理钾氯比显著高于T1。

2.4不同施肥处理对烤烟致香物质的影响

香气物质是反映烟叶质量的重要品质因素之一。烟叶中化学成分的种类和数量较多，不同致香物质具有不同的化学结构和性质，因而对人的嗅觉可以产生不同的刺激作用，形成不同的嗅觉反应，对烟叶香气的质、量、型有不同的贡献[18]。由表4可知，各种致香物质中含量较高的组分有新植二烯、β-大马酮、β-二氢大马酮、法尼基丙酮、茄酮、糠醛、苯甲醇等。类胡萝卜素类降解产物、类西柏烷类和新植二烯含量均以T4含量最高。中性致香物质总量由高到低为T4>T5>T3>T2>T1，由此说明增施生物炭、黄腐酸钾均能提高烟叶中致香物质的含量，施用黄腐酸钾的效果要好于生物炭，同时增施生物炭和黄腐酸钾的效果最好，增施生物炭和黄腐酸钾后减氮的效果次之。

2.5不同施肥处理对烤烟评吸结果的影响

单料烟评吸是烟叶质量和工业可用性评价的主要依据[19]。通过感官评吸鉴定，可以直接、准确地评价出烟叶及其制品质量的优劣。评吸结果（表5）表明，不同施肥处理对烤烟中部叶的影响大于上部叶；对中部叶的香气质、香气量、浓度、柔细度、余味、杂气、劲头影响较大，对刺激性、燃烧性、灰色影响不明显；对上部叶的浓度、杂气影响较大。总体而言，增施生物炭和黄腐酸钾能够改善烟叶的香气质、柔细度、余味和杂气，提高香气量和浓度，降低刺激性；评吸总分以T4最高，且与T1、T5有显著性差异。

3讨论与结论

有研究表明，施加生物炭能降低土壤容重、提高土壤含水率、促进番茄根系的发育，进而提高番茄的产量。产生这些良好效应的原因是生物炭有丰富的微观空隙结构和理化性质，改善了土壤微环境，提高了微生物的种群和数量[20]。但也有研究认为，生物炭的增产作用有一定“适用范围”。当生物炭施用量在500 kg/hm2时作物产量有降低趋势[21]。本研究表明，增施生物炭能够提高烟叶产量，但提高幅度并不大，这可能是因为施用生物炭量过多（450 kg/hm2）有关；张园营等[22]研究表明，施用生物炭还能够提高烟叶中石油醚提取物含量和致香物质含量，这与本研究的致香物质含量结果相一致。施用腐植酸后烤烟耕层土壤细菌、真菌、放线菌等的数量及土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性均有不同程度的提高[23]，黄腐酸钾与缓效钾和普通钾肥配施能够提高烟叶钾氯比和两糖比，使烟叶化学成分更协调，同时提高大多数种类的致香物质含量[24]。在河南省烤烟上施用腐植酸具有较好的提高烟叶产量和改善烟叶品质的效果[25]。

本试验结果表明，施用生物炭、黄腐酸钾能够提高烟叶产量、产值和上等烟比例，烟叶化学成分更加协调，提高了中性致香物质含量，改善烟叶评吸质量；增施黄腐酸钾能够明显改善烟叶物理特性，增施生物炭效果不明显。综合试验中的各项指标，以同时增施用生物炭和黄腐酸钾的效果最佳。

参考文献：

[1]刘国顺.烟草栽培学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[2]陆欣.土壤肥料科学[M].北京：中国农业大学出版社，2007.