打顶时断根对烤烟生长及产质量的影响

于大鹏, 刘 娜, 郭莉莉， 张世强， 任昭辉， 韩龙洋

(吉林烟草工业有限责任公司技术中心，吉林 长春 130033)

随着消费者对吸烟与健康问题的进一步关注，“高香气、低焦油、低危害”的优质卷烟成为卷烟市场发展的趋势，为保证卷烟的香气浓度，河南烟叶以其典型的浓香特征成为各工业公司的首选。但是由于河南烟区种烟历史悠久，长期大量施用化肥、种植模式单一等原因造成的土壤板结、通透性差、重金属污染等[1-2]问题成为制约烟叶质量进一步提高的瓶颈。各种研究表明[3-12]，断根是一种有效的农艺措施，但其效果因断根的时间、程度等有所差异。本试验拟通过打顶时不同程度断根处理，研究其对烟株根系生长、烟叶农艺性状、烤后烟叶致香物质含量等的影响，旨在为探索提高河南基地烟叶质量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验安排在河南襄城县紫云镇种烟大户尚安民烟田。土壤为中壤，0～20 cm耕层pH值为7.30，有机质12.83 g/kg，碱解氮62.82 mg/kg，速效磷10.1 mg/kg，速效钾132.6 mg/kg。土层深厚，地势平坦，排灌方便。常规施肥量为纯氮52.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O质量比为1∶2∶2.5。烟苗于2016年5月6日移栽，品种为中烟100，其中50%氮素由腐熟芝麻饼肥提供。垄距120 cm，行距50 cm。

试验采用随机区组设计，设正常打顶不断根为对照(CK)；T1：烟株打顶当天轻度断根，即打顶后在垄两侧距烟株20 cm断根，深度20 cm；T2：烟株打顶当天重度断根，即打顶后在垄两侧距烟株10 cm断根，深度20 cm。小区面积67 m2(T1和T2各断根100株)，3次重复，随机排列。

1.2 测定方法

1.2.1 农艺性状的测定

烟苗打顶时每个处理随机选取30株，分别在断根后7、14 d对烟株进行农艺性状的测定[13]。株高(从茎基部-茎顶的长度)，茎围(茎基部以上到茎的1/3处的茎围)，测定单株叶面积，逐叶测定叶长，叶宽，叶面积为叶长×叶宽×0.634 5，而后将各叶面积累积即为单株叶面积。

1.2.2 矿质养分含量的测定

每个处理随机选取30株，取其9～11叶位，用湿纱布将叶片清理干净，用烘箱于105 ℃杀青15 min后调至60 ℃烘干至恒重，去除烟筋，粉碎过60目筛，混匀装袋密封，冷藏储存，进行矿质养分含量的测定。

测定时准确称取0.400 0 g样品置于瓷坩埚内，胶头滴管吸取3～4滴95%乙醇溶液于样品中间湿润样品。将内有样品的坩埚置马弗炉内灰化，先低温100 ℃稳定0.5 h碳化，升温至250 ℃稳定1 h，继续升温至500 ℃稳定3 h，冷却后用φ=5%硝酸溶解，胶头滴管小心洗涤，过滤至50 mL容量瓶中，用φ=5%硝酸定容至50 mL，摇匀，用德国产OPTIMA 3300 DV型ICP-MS分析仪测定滤液矿质元素含量。

1.2.3 根系性状的测定

对取完叶片的烟株，挖出根系进行根系性状的测定[14]。

1.2.4 常规化学成分的测定

总糖、烟碱、钾、氯离子采用5%醋酸浸提-连续流动法[15-18]；总氮采用硫酸消解-连续流动法[19]。

1.2.5 中性致香成分的测定

前处理采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂同时蒸馏萃取法。10.0 g烟样、1.0 g柠檬酸、0.5 mL内标、350 mL蒸馏水同时进行蒸馏萃取，有机相为二氯甲烷，60 ℃水浴加热2.5 h，无水硫酸钠除水，浓缩至1 mL左右。

LC/MS条件：样品以GC/MS鉴定结果和NIST库检索定性。

GC/MS条件：色谱柱HP-5(60 m×0．25 mm.i.d×0.25 μm.d.f)；载气及流速He 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；电离方式EI；质量数范围50～500 amu；MS谱库NIST02；采用内标法定量。

1.2.6 烟叶主要生物碱类

在碱性条件下利用甲基叔丁基醚(MTBE)等有机溶剂提取烟叶中的生物碱类，通过气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC-FID)按国家标准定量分析检测其中4种生物碱含量[20]。

1.2.7 烟叶经济性状

烤烟外观品质评价按“GB2635-92烤烟”标准[21]，品质因素分为颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度。烟叶感官质量评价按照吉林烟草工业有限责任公司单料烟评吸标准执行。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟株根系生长的影响

由表1可知，T1处理的烟株其根鲜重、根体积和根数最大，CK次之，T2最小。说明打顶时轻度断根处理能有效促进根系生长，促使根系性状增大；打顶时重度断根处理则降低了烟株的根鲜重、根体积和根条数。T2处理根含水率小于对照和T1，这与T2重度断根侧根木质化程度较高相吻合。而T1根含水率略高于T2，这可能与轻度断根根系生长较为旺盛有关。综上所述，打顶时轻度断根能有效促进烟株的根系生长。

表1 不同处理对烟株根系生长的影响

2.2 不同处理对烟株农艺性状的影响

不同处理对烟株农艺性状的影响见表2。

表2 不同处理对烟株农艺性状的影响

由表2可知，T1处理的烟株株高、茎围最大；T2处理的烟株株高最小，茎围则大于对照。这说明轻度断根对株高、茎围生长较为有利，重度断根对株高生长稍有抑制。从单株叶面积来看，2个处理均小于对照，即断根处理对叶片生长有一定的不利影响，这可能与断根之后根系需要一定时间的恢复生长有关。

2.3 不同处理对烟叶经济性状的影响

由表3可知，T1处理的烟叶其产量、产值、上中等烟比例和均价最高，其中，烟叶产量和产值分别较对照提高43.14 kg/hm2和1 287.69元/hm2。说明打顶时轻度断根可使烟叶产量和外观等级质量协同提高。T2处理的烟叶其产量、上中等烟比例和均价略低于CK，产值明显低于CK，可能是因为打顶时重度断根影响了烟株对营养元素的吸收，最终导致烟叶的产值降低。

表3 不同处理对烟叶经济性状的影响

2.4 不同处理对烟叶常规化学成分的影响

由表4可知，T1、T2处理均可降低烟叶中的水溶性总糖含量，提高烟叶中的总氮、烟碱和钾含量，其中，T2处理的烟叶其水溶性总糖含量降低和总氮、烟碱含量升高更为明显。因此，T2处理的烟叶其糖碱比和氮碱比降低更为明显。一般认为优质烟叶的糖碱比≥6，接近10较为合理；氮碱比接近1为佳，对照和T1、T2均符合优质烟叶化学成分指标。综上所述，对照和轻度断根处理的烟叶其化学成分更趋于协调。

表4 不同处理对烟叶常规化学成分的影响

2.5 不同处理对烟叶主要矿质养分含量的影响

由表5可知，大、中量营养元素断根1周和2周，烟叶总含量T1显著高于CK，微量营养元素断根1周，烟叶总含量T1较CK有所降低，断根2周则明显高于CK。这可能是因为轻度断根后根系的应激反应首先使其增强吸收利用大、中量营养元素，2周后产生较多新根，从而增强对于微量营养元素的吸收利用能力。大、中量营养元素总量和微量营养元素总量重度断根1周和2周均低于CK，这表明重度断根对根系伤害较大，使其对大、中量营养元素和微量营养元素的吸收利用减弱。矿质营养元素参与烟株生长过程中的生理代谢，不同程度断根影响烟株的生长发育及生理代谢。在烟株生长代谢过程中，这些大、中量和微量营养元素会发生变化，最终导致处理和CK断根2周后烟叶中营养元素含量不同。

表5 不同处理对烟叶主要矿质养分含量的影响

2.6 不同处理对烟叶主要生物碱类含量的影响

由表6可知，T1各部位烟叶烟碱含量均高于CK，去甲基烟碱含量上部和中部烟叶高于CK，下部烟叶低于CK，假木贼碱含量各部位烟叶均较CK有所降低，新烟草碱含量各部位烟叶较CK有所升高。说明轻度断根可提高3个部位烟叶的烟碱、新烟草碱和中、上部烟叶的去甲基烟碱含量，降低下部烟叶的去甲基烟碱和3个部位烟叶假木贼碱含量；T2各部位烟叶的烟碱和新烟草碱均高于CK，且较T1提高幅度大，去甲基烟碱含量中、下部烟叶高于CK，上部烟叶低于CK，假木贼碱上、中部烟叶高于CK，下部烟叶低于CK。说明轻、重度断根均在一定程度上提高了烟叶的烟碱含量。

表6 不同处理对烟叶主要生物碱类含量的影响

2.7 不同处理对中部叶致香物质含量的影响

由表7可知，检测出的30种致香物质含量中， CK的6-甲基-5-庚烯-2-酮、4-乙酰基-2-甲氧基苯酚、3-羟基-β-二氢大马酮、螺岩兰草酮、巨豆三烯酮4、2-乙酰呋喃、3,4-二甲基-2,5-呋喃二酮和苯乙醛8种致香物质含量较高；T1的6-甲基5-庚烯-2-醇、β-二氢大马酮、芳樟醇、β-大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、法尼基丙酮、糠醇、5-甲基糠醛、2-乙酰吡咯、苯甲醛、苯甲醇、茄酮和新植二烯16种致香物质含量较高；T2烟叶中除以上24种致香物质外，其余6种致香物质含量较高。总的来说，T1的新植二烯及其以外的致香物质含量最高，T2次之，CK最低，因此，T1的致香物质总量也最高。

表7 不同处理对中部叶致香物质含量的影响

续表7 不同处理对中部叶致香物质含量的影响

3 讨论与结论

轻度断根处理能有效促进烟株再发新根，根条数增多，根体积、根鲜重和根干重增大，促进了根系生长，有利于养分的吸收利用，因此株高较对照有所增加，茎围有所增粗，单株叶面积有所减少，能有效提高烟叶的产量、产值、上中等烟比例和均价。与刘国顺[22]认为中耕将表层土壤中一部分根系切断，促进根系向纵深发展，形成庞大根系，有利于烟株吸收水分养分和提高抗旱能力，进而促进地上部分生长，提高烟叶产量和质量的研究结论较为一致。轻度断根处理的烟叶，其大、中、微量营养元素在断根两周后就明显高于对照，烤后化学成分更趋于协调，钾元素含量相对较高，内含物相对充实。断根处理可显著提高烟叶的烟碱含量，提高新植二烯等致香物质含量，从而提高烟叶的感官评吸质量和使用价值。本试验仅初步探讨了打顶时断根处理对烟株产、质量的影响，至于断根的程度、节点及其对烟株各项指标的影响机理仍需做进一步的深入研究。