施氮量与留叶数对万源晒红烟产质量和香气成分的影响

郑 昕，史宏志*，杨兴有，杨吉光，李晶晶，王 俊，杨惠娟

栽培技术是晒烟质量和风格特征形成的关键环节[1-3]，烟株的肥料施用尤其是氮肥运筹、田间管理措施及生长环境条件均会影响其生长发育和烟叶内物质的积累和转换，造成烟叶产量和品质的差异。氮对烟叶的产量和品质有显著影响[4]。合理增氮能够改善烟株农艺与经济性状，提高烟叶外观品质，协调内在化学成分；氮肥过量则导致烟叶难以调制、烟碱含量过高、品质下降[5-8]。烟株留叶数是调节烟叶营养水平的重要手段，主要通过改变打顶后烟株营养的分配、供给情况以及通风透光条件，进而影响烟叶的产量及品质[9-10]。研究表明[11-12]，随着留叶数的增加，烟叶的总氮、烟碱和钾含量递减，总糖含量增加。史宏志等[13]对白肋烟的研究表明，随着留叶数的增加，烟碱等主要生物碱含量降低，中性致香成分变化较为复杂。

四川万源晾晒烟历史悠久，风味独特，是生产雪茄烟和混合型卷烟的重要原料。近年来，由于缺乏对万源晾晒烟生产技术的研究和推广，烟农重视产量而多施氮肥、多留叶，导致烟叶质量下降。同时，大量氮肥的施用导致万源烟区土壤碱解氮含量过高，在一定程度上限制了土壤质量和烟叶品质的提升[14-15]；留叶过多，则增加了烟叶采收和晒制时的劳动强度和成本，降低烟农收益。一般认为[16-17]，不同类型和品种的烟草各有其适宜的施氮量和留叶数。目前施氮量与留叶数对烤烟、白肋烟产量和化学成分的研究较多，而有关地方性晒红烟的研究鲜见报道。为此，本文以万源当地主栽晒红烟品种“万毛3号”为材料，进行了施氮量、留叶数及其互作对烟叶产量和内在成分影响的试验，旨在筛选适宜的施氮量和留叶数组合，为优质晒红烟烟叶生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验于2016年4月在四川省万源市草坝镇进行，海拔1090 m左右。供试土壤为黄棕壤，土壤肥力中等，有机质含量适中，前茬作物玉米，供试品种为当地主栽晒红烟品种“万毛3号”。

1.2 试验设计

采用双因素裂区试验。主区为施氮量（N），设3 个水平分别为 N1：13 kg/667 m2、N2：15 kg/667 m2、N3：17 kg/667 m2；副区为留叶数（L），设4个水平分别为14片/株、16片/株、18片/株、20片/株。试验共12个处理，设3次重复，共36个小区。植烟密度为1111株/667m2，行株距1.2 m×0.5 m，移栽前15 d进行起垄施基肥，5月12日进行移栽，移栽后30、45 d在烟株根部两侧条施追肥（基肥、追肥比例为1∶1，肥料氮磷钾比例为m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶10∶28，现蕾打顶。烟叶生产各环节严格按照当地优质烟叶生产技术标准进行管理。

1.3 测定内容及方法

1.3.1 农艺性状测定 农艺性状测定参照 YC/T 142—1998中华人民共和国烟草行业标准—烟草农艺性状调查方法，每个小区选取5株具有代表性的烟株挂牌标记，在移栽后30 d开始，每隔10天测定1次农艺性状，记录烟株株高、叶片数、最大叶长叶宽、茎围和节距等农艺性状。

1.3.2 经济性状测定 各小区烟株挂牌，标记采收、调制，调制后计算产量，并根据全国晒红烟6级制分级标准[15]进行烟叶分级。以一级烟为上等烟，二、三级烟为中等烟，以此为依据计算烟叶的上、中等烟比例和均价，并计算产值。

1.3.3 化学成分测定 各处理调制后，取上部叶三级1 kg，在烘箱40 ℃下烘干后磨碎过0.25 mm筛，分别测定总氮、总糖、还原糖、烟碱、钾和氯的含量。总氮含量采用过氧化氢-硫酸消化法测定[18]；总糖含量采用蒽酮比色法测定[19]；还原糖含量采用3，5-硝基水杨酸(DNS)比色法测定[19]；烟碱含量采用盐酸萃取、紫外分光光度法测定[19]；钾含量采用火焰分光光度法测定[19]；氯含量采用干灰化AgNO3滴定法测定[19]。

1.3.4 香气成分测定 采用同时蒸馏萃取仪提取香气物质，气质联用仪进行分析（GC/MS：Agilent 7890A-5975C，Agilent Technologies，USA），内标法（硝基苯）进行测定。称20.000 g烟样放入100 mL圆底烧瓶中，依次加入2.0 g柠檬酸、0.5 mL内标和500 mL去离子水，充分摇匀。以40 mL的二氯甲烷为萃取剂，采用同时蒸馏萃取的方法收集有机相，并将样品浓缩至 1 mL左右，备用。样品由GC/MS鉴定结果和NIST08库检索定性[20]。

1.3.5 烟叶感官质量测定 各处理取上部叶三级1 kg，烟叶经回潮后，采取QS-1型切丝机加工成0.8～1.6 mm宽的烟丝，制成单料烟，平衡水分后由国家烟草栽培生理生化研究基地5名评吸专家对其风格、香气质、香气量、浓度、杂气、劲头、刺激性、余味和燃烧性等进行评价。

1.3.6 数据分析 采用Excel 2003与SPSS 22.0统计软件进行数据处理、方差分析以及双因素的互作效应分析，由LSD法分析均值差异的显著性。

2 结 果

2.1 不同施氮量与留叶数对烟叶农艺性状的影响

由表1可知，移栽后30和60 d时，随施氮量增加，各农艺性状均呈上升趋势，施氮量为 15和17 kg/667m2处理间除株高差异显著外，其余各性状差异不显著。说明在15 kg/667m2施氮水平下，“万毛3号”生长发育所需氮素已足够充盈，过多施氮对烟株生长无显著提升。移栽后90 d时，增加氮肥用量和留叶数，株高均显著升高；茎围、节距随施氮量增加而增大，而随留叶数增多，茎围逐渐减小，节距先增后减；最大叶长、叶宽随着施氮量的增加而显著增大，随留叶数增多而减小，无显著差异。

双因素方差分析表明，除留叶数对最大叶长、叶宽有显著影响外，施氮量与留叶数对烟叶其他性状的影响均达到极显著水平；留叶数对株高、茎围和节距的影响较大，而施氮量对最大叶长、叶宽的影响更显著。除株高外，两者交互对其他性状均有极显著地影响。

2.2 不同施氮量与留叶数对烟叶经济性状的影响

如表2所示，随施氮量增加，烟叶的产量、产值呈上升趋势；而均价和上、中等烟比例呈先上升后降低的趋势，在施氮17 kg/667m2条件下显著低于其他处理。随留叶数增多，烟叶产量、产值均呈上升趋势，而留叶 20片时，产量提升已不显著；均价和上、中等烟比例呈先上升后降低的趋势，以留叶16和18片时较好。

双因素方差分析表明，施氮量对“万毛 3号”的各项经济性状的影响达到极显著水平；留叶数对产量、产值的影响大于施氮量。两者互作对均价、上中等烟比例影响不显著，对产量和产值的影响达到极显著水平。

表1 不同施氮量与留叶数对烟叶农艺性状的影响Table 1 Effect different nitrogen rates and numbers of leaves remained on the agronomic characters

表2 不同施氮量与留叶数对烟叶经济性状的影响Table 2 Effects of different nitrogen rates and numbers of leaves remained on the economic characters

2.3 不同施氮量与留叶数对烟叶化学成分的影响

表 3结果显示，随着施氮量增加，烟叶总糖、还原糖含量和糖碱比显著降低，而烟碱和钾含量显著升高。在施氮17 kg/667 m2时，总氮含量显著高于其他处理，氮碱比显著低于其他处理。氯含量、钾氯比随施氮量的增加总体呈上升趋势。

随着留叶数增多，烟叶总糖、还原糖含量显著上升，低施氮处理时表现更明显；烟碱、总氮含量显著下降，尤其在高施氮条件下幅度更为明显。钾含量随着留叶数的增加显著上升，氯元素无明显规律。糖碱比、氮碱比和钾氯比均随留叶数的增多总体呈上升趋势。

双因素方差分析表明，施氮量、留叶数及其互作效应对“万毛3号”烟叶化学成分含量的影响均达到极显著水平。留叶数对烟叶糖含量的增加、总氮含量的减少以及糖碱比的协调意义更大，而施氮量对烟碱、钾、氯含量及相应比例的影响较大。

2.4 不同施氮量与留叶数对烟叶香气成分的影响

表4结果表明，随着施氮量增加，类胡萝卜素降解产物、苯丙氨酸转化物、茄酮含量和中性致香成分总量呈上升趋势；新植二烯含量先升高后降低；棕色化产物含量呈下降趋势。留叶数增多，苯丙氨酸转化物、棕色化产物、茄酮含量明显升高；类胡萝卜素降解产物、新植二烯含量和中性致香成分总量总体呈降低趋势。

表3 不同施氮量与留叶数对烟叶化学成分的影响Table 3 Effects of different nitrogen rates and numbers of leaves remained on the chemical composition

表4 不同施氮量与留叶数对烟叶香气成分的影响Table 4 Effects of different nitrogen rates and numbers of leaves remained on the aroma components

由双因素方差分析结果可知（表5），除类胡萝卜素降解产物外，施氮量、留叶数及两者互作对烟叶中性致香成分质量及各组分均有极显著影响。施氮量与苯丙氨酸转化物含量关系更密切，留叶数对其余香气组分及总量的影响更大。

2.5 不同施氮量与留叶数对烟叶感官质量的影响

由表6可知，适量增氮有利于突出烟叶的风格，燃烧时香气量、浓度较好，余味的舒适程度佳，施氮量增加到17 kg/667m2时烟叶风格弱化，烟气余味变差，出现香气质变差、杂气较重、劲头和刺激性较大等问题。随着留叶数增加，烟叶香气质变优，杂气、劲头及刺激性减小，风格突出程度、余味呈先上升后下降的趋势。烟叶的燃烧性，随着施氮量和留叶数的变化无明显的规律。

3 讨 论

施氮量和留叶数的多少，与烟株的生长和叶片的发育密切相关，进而影响烟叶产量[5-10]。本试验结果表明，施氮量与留叶数对“万毛3号”生长发育和产质量均有重要影响，施氮量为 15 kg/667m2时已基本满足“万毛3号”生长发育的需求，施氮不足或过盛，分别造成烟叶产量下降和均价降低。留叶数可改善烟株农艺性状，使株型更合理[21]；烟叶均价和上、中等烟比例随留叶数的增加呈曲线变化。由此可见，合理增肥、增叶能够提升烟叶产量和质量，而一味多施肥、多留叶，对烟叶产量无显著提升，同时影响质量，不利于产值的提高[22]。

烟叶中不同化学成分和香气物质随施氮量和留叶数的增减，表现出不同的变化趋势。本试验结果表明，施氮量和留叶数对烟碱、糖类、钾和氯等主要化学成分有极显著的影响；施氮量的增加使烟株营养充分，生物碱、总氮含量高；留叶数通过改变光合作用强度、调节田间小气候等途径，提高烟叶糖含量并降低生物碱水平。对烟叶香气成分分析结果表明，施氮量增加，烟叶中性香气含量显著升高；留叶数增多，中性香气含量相对降低。本试验中，重要质体色素降解产物巨豆三烯酮的4个同分异构体的含量均随施氮量增加而上升，随留叶数增多而下降；同属于质体色素降解产物的β-大马酮、3-羟基-β-二氢大马酮也有相同的变化趋势；说明氮素充足、留叶较少的条件有利于质体色素及相关香气成分的形成。这与史宏志等[13]研究结果相似。糠醛、糠醇和5-甲基-2-糠醛属于糖类降解产物，其含量随留叶数增多而呈上升趋势，与烟叶糖分随留叶数变化的趋势一致。多留叶有利于苯丙氨酸转化物的生成；多施氮多留叶，茄酮含量较高。施氮量与留叶数对化学成分和香气成分的影响，在感官质量上也会体现出不同的反映。施氮量大，烟叶香气量较大，但糖碱比、氮碱比降低导致香气质变差；通过留叶数可控制烟碱和糖含量，协调化学成分，使烟叶品质变优。

表5 不同施氮量与留叶数互作对烟叶香气成分的影响Table 5 Effects of different nitrogen rates and numbers of leaves remained on the aroma components

表6 不同施氮量与留叶数对烟叶感官质量的影响Table 6 Effects of different nitrogen rates and numbers of leaves remained on the sensory quality

在实际生产中，氮肥运筹和打顶留叶密不可分，双因素方差分析充分显示，施氮量、留叶数及互作效应对烟叶生长发育、产量产值以及内在各成分有重要影响，这对于针对性地解决烟叶生产中出现的问题具有重要的意义。

4 结 论

本试验结果显示，合理增氮、增叶有利于提高烟株农艺和经济性状，协调烟叶化学成分和香气成分，提高烟叶感官质量；而过量施氮使烟叶品质降低，影响产值。综合分析认为，在万源当地土壤、环境条件下，当地主栽晒红烟品种“万毛3号”在施氮15 kg/667m2、留叶18片处理下，烟株农艺性状和烟叶经济性状表现较优，烟叶化学成分和香气成分较为协调，烟叶晒烟风格相对突出，香气质较优且浓度较好，余味较舒适，感官质量评分最高。同时，该组合降低了烟农的成本和劳动强度，且对保护土壤有利。

[1] 王莹，李元实，赵铭钦，等. 种植密度及留叶数对烤烟主要碳水化合含量的影响[J]. 云南农业大学学报，2009，24（2）：216-219.WANG Y, LI Y S, ZHAO M Q, et al. Effects of plant density and the remained leaf number on contents of major carbohydrate in flue-cured tobacco leaves[J].Journal of Yunnan Agricultural University, 2009, 24(2)∶216-219.

[2] 赵铭钦，韩静，刘友杰，等. 种植密度和留叶数对延边烤烟中性致香质含量及评吸质量的影响[J]. 浙江农业学报，2009，1（2）：178-182.ZHAO M Q, HAN J, LIU Y J, et al. Effects of plant density and remained leaf number on contents of neutral aroma constituents and flavor quality of flue-cured tobacco[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2009, 1(2)∶178-182.

[3] 曹务栋，潘文杰，薜小平，等. 不同留叶数对烤烟新品系兴烟1号生长及产值的影响[J]. 耕作与栽培，2009（5）：13-14.CAO W D, PAN W J, BI X P, et al. Effects of remained leaf number on growth and output value of new flue-cured tobacco Xingyan No.1[J]. Tillage and Cultivation, 2009(5)∶ 13-14.

[4] 胡国松，郑伟，王震东，等. 烤烟营养原理[M]. 北京：科学出版社，1995：86-156.HU G S, ZHENG W, WANG Z D, et al. Flue-cured tobacco nutrition princple[M]. Beijing∶ Science Press,1995∶ 86-156.

[5] 刘建平. 不同氮肥及用量对潍县萝卜硝酸盐和亚硝酸盐含量的影响[J]. 山东农业科学，2010，42（11）：55-59.LIU J P. Influence of different nitrogen fertilizers and application rates on contents of nitrate and nitrite in Weixian radiss[J]. Shandong Agricultural Sciences, 2010,42(11)∶ 55-59.

[6] 田秀英，王正银. 硒对苦荞硒、总黄酮和芦丁含量、分布与累积的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2008，14（4）：721-727.TIAN X Y, WANG Z Y. Effects of selenium application on contents, distribution and accumulation of selenium,flavonoids and rutin in tartary buckwheat[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2008, 14(4)∶ 721-727.

[7] 李雪君, 丁燕芳, 李淑君，等. 不同施氮量对烤烟新品种豫烟7号、豫烟9号产量和品质性状的影响[J]. 江西农业学报，2014，26（2）：102-105.LI X J, DING Y F, LI S J, et al. Effects of different nitrogen application rates on yield and quality characters of flue-cured tobacco new varieties Yuyan 7 and Yuyan 9[J]. Acta Agriculturae Jiangxi, 2014, 26(2)∶ 102-105.

[8] 谢廷鑫，占朝琳，练烨晶，等. 不同施氮量对烤烟K326生长发育及品质的影响[J]. 江西农业学报，2011，23（9）：18-20.XIE T X, ZHAN C L, LIAN Y J, et al. Effects of different application rates of nitrogen fertilizer on growth,development and quality of flue-cured tobacco K326[J].Acta Agriculturae Jiangxi, 2011, 23(9)∶ 18-20.

[9] 范伟. 留叶数和施氮量互作对烟叶安全性及经济性状的影响[J]. 北京农业，2012（9）：30.FAN W. Leaf number and leaf nitrogen interaction on the safety and economical character influence[J]. Beijing Agriculture, 2012(9)∶ 30.

[10] 钱华，史宏志，赵晓丹，等. 豫中烟区烟草 NC297不同留叶水平的光合生理特性[J]. 江苏农业科学，2012，40（6）：90-93.QIAN H, SHI H Z, ZHAO X D, et al. Effects of leaf number on characteristics about NC297 in medium-henan[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2012,40(6)∶ 90-93.

[11] 李进平，王昌军，戴先凯，等. 移栽和打顶时间对白肋烟烟碱积累的影响[J]. 烟草科技，2001（6）：35-37.LI J P, WANG C J, DAI X K, et al. Effects of transplanting and topping time on nicotine accumulation of burley tobacco[J]. Tobacco Science & Technology,2001(6)∶ 35-37.

[12] 王广山，尹启生，张树模，等. 运用栽培技术措施调节白肋烟氮碱比提高其可用性的研究[J]. 烟草科技，2001（6）：38-42.WANG G S, YI Q S, ZHANG S M, et al. Improving usability of burley tobacco with optimum cultural practices[J]. Tobacco Science & Technology, 2001(6)∶38-42.

[13] 史宏志，李志，谢子发，等. 白肋烟留叶数对叶片中性香气成分和生物碱含量的影响[J]. 河南农业大学学报，2008，42（4）：375-379.SHI H Z, LI Z, XIE Z F, et al. Effect of leaf number on the contents of neutral aroma components and alkaloids in air-cured burley tobacco[J]. Journal of Henan Agricultural University, 2008, 42(4)∶ 375-379.

[14] 韩利红，王昌全，曾勇，等. 万源烟区土壤主要肥力状况综合评价[J]. 四川农业科技，2016（4）：43-48.HAN L H, WANG C Q, ZENG Y, et al. Soil-fertility status comprehensive evaluation about tobacco area in Wanyuan[J]. Sichuan Agricultural Science and Technology,2016(4)∶ 43-48.

[15] 陈江华，李志宏，刘建利，等. 全国主要烟区土壤养分丰缺状况评价[J]. 中国烟草学报，2004，10（3）：14-20.CHEN J H, LI Z H, LIU J L, et al. Evaluation of soil nutrients condition in major tobacco production region of China[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2004, 10(3)∶ 14-20.

[16] 许晨曦，刘国顺，李向阳，等. 品种与施氮量互作对烟草碳氮代谢关键酶的影响[J]. 江苏农业科学，2012，40（3）：83-85.XU C X, LIU G S, LI X Y, et al. Effects of variety and nitrogen rates toxicity interaction on key enzymes of carbon and nitrogen metabolism in tobacco[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2012, 40(3)∶ 83-85.

[17] 许建营. 烟草工艺与调香技术[M]. 北京：中国纺织出版社，2007.XU J Y. Tobacco process and adjusted aroma technology[M]. Beijing∶ China Textile & Apparel Press, 2007.

[18] 郝再彬. 植物生理生化实验指导[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.HAO Z B. Experimental guidance on plant physiology and biochemistry[M]. Harbin∶ Harbin Institute of Technology Press, 2004.

[19] 王瑞新，韩富根，杨素勤. 烟草化学品质分析法[M]. 郑州：河南科技出版社，1990.WANG R X, HAN F G, YANG S Q. Tobacco chemical quality analysis[M]. Zhengzhou∶ Henan Science and Technology Press, 1990.

[20] 周海燕，苏菲，孙军伟，等. 生态环境对白肋烟上部叶的品质和中性香气成分的影响[J]. 中国生态农业学报，2013，21（7）：844-852.ZHOU H Y, SU F, SUN J W, et al. Effect of ecological environment on upper stalk leaves quality and neutral aroma components of burley tobacco [J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2013, 21(7)∶ 844-852.

[21] 申宴斌，刘彦中，马剑雄，等. 不同留叶数对烤烟新品种 NC297生长及产质量的影响[J]. 中国烟草科学，2009，30（6）：57-60.SHEN Y B, LIU Y Z, MA J X, et al. Effects of apparent leaf number on growth, yields and quality of new flue-cured tobacco variety NC297[J]. Chinese Tobacco Science, 2009, 30(6)∶ 57-60.

[22] 韦翔华，白厚义，陈佩琼. 氮、钾、镁营养对烟草产量和产值的效应研究[J]. 广西农业生物科学，2000，19（2）：77-80.WEI X H, BAI H Y, CHEN P Q. Studies on the effect of nitrogen, potassium and magnesium on yield and output value of tobacco[J]. Journal of Guangxi Agric. and Biol.Science, 2000, 19(2)∶ 77-80.