不同供氮形态对烤烟烘烤特性的影响

胡近近，钟俊周，陈君豪，李淮源，邓世媛，陈建军

(1.华南农业大学 烟草研究室，广东 广州 510642；2.广东烟草韶关市有限公司，广东 韶关 512000)

不同供氮形态对烤烟烘烤特性的影响

胡近近1，钟俊周2，陈君豪2，李淮源1，邓世媛1，陈建军1

(1.华南农业大学 烟草研究室，广东 广州 510642；2.广东烟草韶关市有限公司，广东 韶关 512000)

为探明不同供氮形态对烤烟烘烤特性的影响。采用大田试验方法，以烤烟品种K326为试验材料，设置5个不同供氮形态的处理，即N1(100%硝态氮)、 N2(30%氨态氮+70%硝态氮)、N3(50%氨态氮+50%硝态氮)、N4(70%氨态氮+30%硝态氮)、N5(100%氨态氮)，研究烘烤过程中不同处理的烟叶水分、叶绿素、多酚氧化酶、丙二醛等指标变化规律，比较烤后烟叶经济性状。结果表明：在施氮量为165 kg/hm2条件下，不同供氮形态对烤烟烘烤特性有不同影响。其中，30%氨态氮+70%硝态氮处理的烟叶在烘烤过程中各阶段失水速率接近其72 h内失水速率的平均值，烟叶失水均衡性好；其叶绿素降解速率与失水速率协调同步，有良好的变黄特性；同时，烟叶多酚氧化酶活性最低，丙二醛积累少且缓慢，膜脂过氧化水平最低，烟叶耐烤性好。此外，30%氨态氮+70%硝态氮处理的中上等烟比例和产值最高。可见，在粤北烟区，采用30%氨态氮+70%硝态氮的供氮形态可以获得优良的烟叶烘烤特性和烟叶质量。

供氮形态；烤烟；烘烤特性；烟叶质量

烟叶烘烤特性是烟叶在农艺过程中获得的并与烘烤工艺密切相关的内在固有特性，包括烟叶失水、变黄和定色规律以及各种变化规律之间的相互协调性等，是影响烤后烟叶质量的重要内在因素之一[1]。近年来，国内外对烟草烘烤特性的研究多集中在失水和变黄特性方面[2-9]，少部分涉及烟叶定色特性[10-12]、烟叶细胞结构和一些生理指标[13-20]等方面。烟叶的烘烤特性是由多方面因素决定的，遗传因素、土肥因素、部位、采收的成熟度，气候因素甚至烘烤方法等都会对烘烤特性产生不同的影响[21-25]。

在广东浓香型特色优质烟叶开发研究中，发现供氮形态的改变对烤烟含糖量及糖碱比有显著的影响，进而影响烟叶浓香型风格的彰显。因此，一直十分关注氮素形态供应对烟叶质量和可用性影响的问题。氮是影响烟叶品质的重要元素之一[26]，生产上施用的氮肥主要是硝态氮和氨态氮，不同供氮形态对烤后烟叶质量影响不同[27-29]。有研究认为烤烟喜硝氮，增加硝态氮施用比例，有利于烤烟质量和产量的增加。但也有研究认为铵态氮是更好的氮源，随着铵态氮比例的增加，烤烟含糖量、产量和产值都有所增加，还有研究表明，2种形态氮施用比例及各形态氮的施用量有利于提高烤后烟叶质量。但是2种形态氮素以及施用比例对烤烟烘烤特性的影响目前尚不清楚，因此，开展不同供氮形态对烘烤特性影响的试验，探讨供氮形态对烤烟失水、变黄、定色等特性的影响，以讨论供氮形态调控烤烟烟叶烘烤特性的作用机理及技术，为组装浓香型优质烟叶烘烤特性的生产技术提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料和土壤背景

试验材料为烤烟(NicotianatabacumL.)品种K326，于2014-2015 年连续2年在广东省始兴县马市镇安水村进行，供试土壤为牛肝土田，前茬为水稻，0～20 cm耕作层土壤理化性质为：pH 值5.37，有机质2 690 mg/kg，全氮1 031 mg/kg，全磷1 580 mg/kg，全钾2 780 mg/kg，碱解氮113.21 mg/kg，速效磷37.72 mg/kg，速效钾101.71 mg/kg。

本研究主要报道2015年试验结果。

1.2 试验设计

本试验供氮形态设5个处理，施氮量为165 kg/hm2，处理设置为N1(100%硝态氮)、 N2(30%氨态氮+70%硝态氮)、N3(50%氨态氮+50%硝态氮)、N4(70%氨态氮+30%硝态氮)、N5(100%氨态氮)，按照N∶P2O5∶K2O =1∶1∶3配肥，肥料60%基施。肥源为：硝酸钾(N-K2O：13.5%～44.5%)，碳铵(N：17.7%)，硝酸钙(N：15%)，过磷酸钙(P2O5：12%)，硫酸钾(K2O：50%)。每处理设3次重复，随机区组排列。每小区70株烟，行距1.1 m，株距0.55 m，共计15个小区，四周设保护行。

试验烟苗于2014年12月24日统一播种，2月26日移栽，4月26日-5月1日打顶，每株留叶数20～22 片，6月7日开始采收，7月4日采收完毕。田间管理按当地的优质烤烟生产管理标准进行，烟叶采烤按照烟叶标准成熟标准和密集烘烤工艺进行操作。

1.3 取样及检测

选取5个处理的中部叶(第9～10叶)、上部叶(第15～17叶)为供试材料，分别于烤前、开烤后12，24，36，48，60，72 h，烘烤结束时取样。取样分别用于水分、叶绿素、淀粉酶、多酚氧化酶、丙二醛等的测定。另烤后原烟全部留样，进行外观质量评价和分级。

烤烟水分含量测定采用杀青烘干法[30]，色素含量采用乙醇提取分光光度法测定[31]，多酚氧化酶活性采用邻苯二酚氧化法测定[32]，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法测定[33]，收获时各小区随机取 15 株烟进行计产，烤后烟叶按照国家烤烟分级标准(GB2635-92)进行分级，各级别烟叶价格参照当地烟叶收购价格，计算产量、产值、均价、中上等烟比例。

失水量=烘烤0 h的含水量-此时期的含水量；失水速率=(此时期的失水量-前一时期的失水量)/12。

1.4 试验统计方法

利用SPSS 21.0软件进行数据的统计分析，利用Excel 2010软件进行图表的生成。

2 结果与分析

2.1 不同供氮形态对密集烘烤过程中烟叶失水特性的影响

不同供氮形态中、上部叶烟叶烘烤过程中的失水变化如表1，2，由表可知，随着烘烤的进行，不同供氮形态的烟叶失水量和失水速率差异比较大，失水特性差异明显。0～24 h，各处理的失水量和失水速率逐渐增大，处理N2和N3的值明显高于其他处理。至36 h，处理N3中部叶失水速率减弱，其他处理失水速率增大，处理N2依旧保持较高的失水速率。36～60 h，各处理失水速率呈现先降低后升高的趋势，至72 h，处理N2和N3的平均失水速率较高。从烟叶各阶段失水量和失水速率的均衡性比较分析，上部叶总体不如中部叶理想。上部叶在变黄前中期失水相对较慢，而在变黄后期和定色初期后温度较高时，失水速率骤然加快，提高了烟叶褐变几率。可能是由于上部烟叶结构组织较为紧密、叶片较厚，变黄前中期温度较低失水较慢，随着温度升高，进入定色期后，叶片失水加快。处理N2和N3各阶段的失水量和失水率比较一致，失水均衡性好，其次是N1和N4。失水特性不理想的处理是N5，变黄后期和定色初期失水率明显升高，为棕色反应提供条件，导致烤后烟叶中杂色烟比例高，烟叶质量较差。

表1 不同供氮形态中部叶在烘烤过程中含水量和失水速率变化(不含主脉)

注：同列数据后不同字母表示5%水平上差异显著；相同字母表示5%的水平上差异不显著。表2-3同。

Note：The same column with different letters indicate significant difference at 5% level； The same letters indicate that the level of 5% difference is not significant. The same as Tab.2-3 .

表2 不同供氮形态上部叶在烘烤过程中含水量和失水速率变化

2.2 不同供氮形态对密集烘烤过程中烟叶变黄特性的影响

2.2.1 不同供氮形态对密集烘烤过程中烟叶叶绿素的影响 从图1可以看出，不同供氮形态处理对鲜烟叶的叶绿素含量(以鲜质量计)和烘烤过程中叶绿素降解速率有不同的影响。N2鲜烟叶叶绿素含量相对其他处理叶绿素含量较高，各处理中部叶与上部叶绿素的变化规律相似，随着烘烤的进行，烟叶中叶绿素逐步降解，尤其在变黄期(0～48 h)有较大的降解速率量。变黄前中期(烘烤0～36 h)各处理的叶绿素降解速率逐渐升高，N2的叶绿素降解量最大，上、中叶降解量分别为80.16%，83.96%。至烘烤36 h，N1、N2、N3、N4的降解速率达到最大值，而处理N5叶绿素降解速率于烘烤48 h达到峰值，比其他处理达到峰值的时间大约晚12 h，进入定色期后，各处理的降解速率逐渐减弱。变黄期是叶绿素降解的主要时期，N2和N3在烘烤0～48 h的叶绿素降解量大于N1和N4，N5的降解量最小。至烘烤72 h，N2中、上部叶的叶绿素降解量最大，降解量达到90%以上，N4和N5的降解量较小。

图1 不同供氮形态烤烟在烘烤过程中叶绿素含量的变化

2.2.2 不同供氮形态对密集烘烤过程中烟叶类胡萝卜素的影响 不同处理类胡萝卜素含量(以鲜质量计)变化规律如图2所示，处理N2的鲜烟叶中含有最多的类胡萝卜素，随着烘烤的进行，各处理烟叶类胡萝卜素含量逐渐降低，在变黄期各处理的类胡萝卜素的降解速率逐渐加快，处理N2上、中部叶分别在烘烤36，24 h达到降解速率的最大值，之后快速下降；其他处理在变黄期保持较大的降解速率。在变黄末期(48 h)处理N2类胡萝卜素的含量最高(上、中部叶分别为0.281，0.234 mg/g)，降解量最少，N5的类胡萝卜素含量(上、中部叶分别为0.142，0.121 mg/g)小于其他处理，且类胡萝卜素降解量最大。在烘烤至72 h时，处理N2类胡萝卜素含量最高，N1、N3和N4次之，N5最小。在整个烘烤过程中，处理N2降解量最少，而N1、N3和N4的类胡萝卜素降解量相对较大，N5的类胡萝卜素降解量最大。

图2 不同供氮形态烤烟在烘烤过程中类胡萝卜素含量的变化

2.3 不同供氮形态对密集烘烤过程中烟叶定色特性的影响

多酚氧化酶活性与烟叶酶促褐变关系密切，酶活性过高会影响烟叶的品质[10]。不同供氮形态烟叶的多酚氧化酶(PPO)活性(以鲜质量计)在烘烤过程中的活性变化如图3。从图3可以看出，各处理都呈现倒“N”型变化，即PPO活性呈现先降低后升高又降低的趋势。N2的鲜烟叶中PPO活性小于其他处理，N5鲜烟叶中PPO活性最高。随着烘烤的进行，烟叶PPO活性开始减弱，中部叶PPO活性在变黄中期(36 h)达到低谷，之后快速升高，在定色初期(48 h)达到PPO活性的峰值，PPO活性最高的处理为N5，N2的PPO活性(以鲜质量计)最小，为4.67 ΔOD398/(min·g)。上部叶中PPO活性在烘烤24 h出现低谷，比中部叶提前约12 h。变黄末期到定色初期是酶促棕色反应的敏感期，此时，处理N2的活性最小，其次为处理N1、N3和N4，N5处理PPO活性最高，为13.07 ΔOD398/(min·g)。此后PPO活性快速降低，在烘烤72 h时，N2的PPO依然保持最低的活性。在烘烤过程中，处理N2的PPO活性整体小于其他处理，其次是处理N1、处理N3和N4，处理N5具有较高的活性。

图3 不同供氮形态烤烟在烘烤过程中多酚氧化酶含量的变化

2.4 不同供氮形态对密集烘烤过程中烟叶丙二醛(MDA)的影响

MDA是细胞膜系统过氧化作用的产物之一，在一定程度上代表了植物的衰老，烟叶烘烤调制过程中，细胞衰老速度影响着烟叶内化学物质分解转化，最终影响着烤后烟叶质量[34]。由图4可知，随着烘烤的进行，不同供氮形态烟叶中MDA含量(以鲜质量计)逐渐增加，在变黄前中期缓慢增多，进入定色期后快速增加；但在烘烤过程中各处理上部叶MDA含量增加幅度小于中部烟叶，这可能是因为上部叶相比中部叶对温度具有较高的耐受性。在鲜烟叶中，各处理的MDA含量差异不明显；随着烘烤的进行，在变黄初期(0～24 h)N4和N5的MDA含量增加速率较快。进入变黄末期后(48 h)，各处理MDA含量大幅度增加，可能由于进入定色期后，烟叶大量失水，失水逆境造成膜脂过氧化水平升高使MDA的含量增加。至烘烤72 h，处理N2上、中部烟叶的MDA 含量(以鲜质量计)最小，分别为0.53，0.68 mmol/g，与N2相比，N5的MDA含量最大，N1、N4和N3次之，并且其他处理的MDA在72 h的增加幅度高于处理N2。在整个烘烤过程中，处理N2烟叶的MDA 含量增加开始的时间较晚，速率较慢且增幅较小，说明该处理烟叶膜脂氧化水平较低，抗氧化酶类较长时间保持很高的活性，使烟叶生命代谢活动时间相对较长，MDA积累少且慢，有利于烟叶优良品质的形成；处理N5烟叶对温度较为敏感，烟叶衰老死亡速率较快；其他处理的烟叶MDA含量变化速度和幅度中等，说明对烘烤温度耐受性一般。

2.5 不同供氮形态对烤后烟叶经济性状的影响

产量、产值、上等烟比例、中上等烟比例、均价是烟叶的主要经济性状，它们综合反映了经济效益和烟叶质量。不同供氮形态对烤后烟叶经济性状的影响见表3，不同供氮形态对烤烟的经济性状有显著影响，处理N1的产量最高，达到2 121.16 kg/hm2，其次是处理N2、N3和N4，且3个处理间的产量无显著差异，处理N5产量最小，比处理N1少5.78%。处理N2的产值为46 214.53元/hm2，显著高于其他处理的产值。处理N2的均价、上等烟比例和中上等烟比例均最高，且处理N2的上等烟比例(45.97%)和均价(22.55元/kg)与其他处理存在显著差异。处理N2中上等烟比例最高为88.26%，其次为N3和N1，N4和N5的较低。综合分析，在本试验条件下，30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例的烟叶能取得较好的产质量，其中均价和上等烟比例最高，经济效益最优。

图4 不同供氮形态烤烟在烘烤过程中丙二醛含量的变化

处理Treatment产量/(kg/hm2)Yield产值/(元/hm2)Output上等烟比例/%Percentageofsuperiorqualitytobaccoleaves中上等烟比例/%Percentageofhighandmiddle,qualitytobaccoleaves均价/(元/kg)AveragepriceN12121.16a39850.94bc39.75b83.23b18.78bcN22048.84ab46214.53a45.97a88.26a22.55aN32109.97ab41062.46b41.22b87.38ab19.46bN42024.25ab37756.88cd34.08c78.12c18.65bcN51998.72b35834.03d32.86c75.58c17.92c

3 结论与讨论

不同供氮形态烟叶在烘烤过程中的水分动态呈现前期失水少且速度慢，中期失水多且速度快的特点，赵铭钦等[2]也有类似的研究，烟叶的含水量及其在烘烤过程中的变化动态，是研究烟叶烘烤特性及烟叶烘烤方法的重要依据之一[4]。本研究结果表明，不同供氮形态烟叶在烘烤过程中的失水量和失水速率差异较大，失水特性存在明显差异。不同供氮形态烟叶失水特性的差异主要体现在变黄阶段和定色阶段失水速率的均衡上。30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例和50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例的烟叶在变黄期具有较高的失水速率，在变黄末期具有较多的失水量，在烘烤过程中各阶段失水速率比较均衡；30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例的烟叶在烘烤过程中平均失水速率大于50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例的烟叶，而50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例中部叶烟叶烘烤36 h时失水速率降低，其速率远小于烘烤24 h的失水速率，失水协调性较差，因此30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例烟叶失水特性要好于50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例烟叶。100%硝态氮施氮比例和70%氨态氮+30%硝态氮施氮比例烟叶失水协调性一般；100%氨态氮施氮的烟叶在变黄前中期失水速率低，在变黄后期和定色期失水速率显著加快，为棕色反应提供条件，导致烤后烟叶中杂色烟比例高，烟叶质量较差。对于同一处理的不同部位比较可以看出，中部烟叶失水速率在整个烘烤过程中比较均匀；而上部叶在变黄前中期失水相对较慢，而在变黄后期和定色初期温度较高时，失水速率加快，导致整个过程失水速率差异较大，增加了上部烟叶的褐变几率。

烘烤过程中烟叶的颜色变化是最明显、最直观、也是必然的变化，烟叶变黄的实质是叶片叶绿素的降解和类胡萝卜素等黄色素比例的增加[1]。本研究发现不同供氮形态烟叶叶绿素和类胡萝卜素在烘烤过程中不断降解，各处理叶绿素的降解速率远远大于类胡萝卜素的降解速率，叶片类胡萝卜素占色素比例逐渐增大，叶片在外观上逐渐呈现黄色。30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例和50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例烟叶叶绿素在变黄期具有较快的降解速率，而50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例烟叶类胡萝卜素降解速率明显大于30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例烟叶类胡萝卜素降解速率。50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例烟叶在变黄期的降解量小于30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例烟叶，但大于其他处理烟叶的叶绿素降解量。从而分析得出，在烘烤过程中的变黄阶段，30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例烟叶变黄特性好，易烤性好；其次为50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例的烟叶；而100%硝态氮施氮比例和70%氨态氮+30%硝态氮施氮比例烟叶变黄特性一般，易烤性一般；100%氨态氮施氮的烟叶在烘烤中降解量最少，降解速率慢，烟叶很难变黄，变黄特性不理想，易烤性差。

本次研究发现，不同供氮形态烟叶在密集烘烤过程中PPO活性呈现先降低后升高又降低的倒“N”型变化特征，在密集烘烤过程中多酚氧化酶平均活性与烤后杂色烟比例呈正相关关系，100%氨态氮施氮比例的中、上部烟叶多酚氧化酶活性大于其他处理，在烘烤中过早得出现变褐现象，说明烟叶的耐烤性与多酚氧化酶的活性密切相关。上部烟叶多酚氧化酶的活性明显大于同处理中部叶的多酚氧化酶的活性，导致上部烟叶更容易出现杂色烟。因此，不同供氮形态烟叶的定色特性的差异很大程度决定与烘烤过程中多酚氧化酶的活性大小。100%氨态氮施氮比例和70%氨态氮+30%硝态氮施氮比例鲜烟叶中PPO活性较高，表现为不耐熟，田间易出现焦尖烂叶现象，应及时采收；100%硝态氮施氮比例和50%氨态氮+50%硝态氮施氮比例的鲜烟叶以及在烘烤过程中的PPO活性中等，耐熟水平一般，定色水平一般；而30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例的鲜烟叶中PPO活性较弱，比较耐熟，可推迟采收提高成熟度，在整个烘烤过程中烟叶PPO平均活性最小，定色特性最好，烤后烟叶中、上等比例烟叶最高，经济效益最高。

丙二醛是膜脂过氧化的产物，防止膜脂过氧化，降低MDA的含量是提高烟叶品质的关键所在[34-35]。随着烘烤的进行，各处理MDA的含量呈现上升趋势，30%氨态氮+70%硝态氮施肥比例的烟叶在烘烤过程中烟叶膜脂过氧化水平较低，抗氧化酶类保持较高的活性且持续较长时间，烟叶的生命代谢活动持续时间较长，MDA积累少且慢，有利于形成优良品质的烟叶。100%氨态氮施肥比例烟叶的MDA含量明显高于其他处理，对烘烤温度非常敏感，耐受性差。

在本试验中，30%氨态氮+70%硝态氮施氮比例的烟叶在密集烘烤过程中具有较快的失水速率、变黄速率，特别是失水与变黄协调一致性好，有关酶的活性处于适宜的水平，烟叶烘烤特性最好，从而能获得最高的经济效益。

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Effects of Different Nitrogen Forms on Curing Characteristics in Flue-cured Tobacco

HU Jinjin1，ZHONG Junzhou2，CHEN Junhao2，LI Huaiyuan1，DENG Shiyuan1，CHEN Jianjun1

(1.Tobacco Research Laboratory，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2.Shaoguan Tobacco Company of Guangdong Province，Shaoguan 512000，China)

In order to explore the effect of different forms of nitrogen supply on flue-cured tobacco′s curing characteristics. A field experiment，using K326(NicotianatabacumL.)as experimental material，with five different forms of nitrogen supply that N1(100% nitrate nitrogen)，N2(30% ammonia nitrogen + 70% nitrate nitrogen)，N3(50% ammonia nitrogen + 50% nitrate nitrogen)，N4(70% ammonia nitrogen + 30% nitrate nitrogen)and N5(100% ammonia nitrogen)were conducted to study the effects of different treatments water,chlorophyll，polyphenol oxidase and malondialdehyde contents in leaves of tobacco leaves were compared，and the economic characters of flue-cured tobacco leaves were compared.The results showed that different nitrogen supply had different effects on the baking characteristics of flue-cured tobacco under 165 kg/ha nitrogen application rate.The water loss rate of tobacco leaves treated with 30% ammonia nitrogen+70% nitrate nitrogen during the curing process was close to the mean value of the water loss rate in 72 hours，and the chlorophyll degradation rate and the water loss rate was coordinated and synchronized.The activity of polyphenol oxidase in tobacco leaves was the lowest，the accumulation of malondialdehyde was slow and the membrane lipid peroxidation level was the lowest.In addition，the treatment of 30% ammonia nitrogen+70% nitrate nitrogen had the proportion of high-grade tobacco and the highest value.It could be seen that the tobacco leaf curing characteristics and leaf quality could be obtained by using 30% ammonia nitrogen+70% nitrate nitrogen in the northern part of Guangdong.

Forms of nitrogen supply；Flue-cured tobacco；Curing characteristics；Tobacco quality

2017-04-07

广东省烟草专卖局(公司)重大科技项目(粤烟科[2011]28号，201101)；广东省烟草专卖局(公司)资助项目(粤烟科[2012]26号，201202)；广东省烟草专卖局(公司)科技项目(粤烟科[2014]1号，201311)；广东中烟工业有限责任公司科技项目(粤烟工05XM-QK[2015]-003)

胡近近(1990-)，女，安徽亳州人，在读硕士，主要从事烟草栽培生理研究。

陈建军(1965-)，男 ，河北黄梅人，教授，博士，博士生导师，主要从事烟草栽培与生理生化方面的研究与教学工作。

S572.01；S143.1

A

1000-7091(2017)03-0174-08

10.7668/hbnxb.2017.03.027