不同种植模式对烤烟叶片内在质量和致香物质的影响

张 迪，李 冬，李俊营，曾三军，徐放达，马文辉，谷洁洁

（1. 河南省烟草公司平顶山市公司，河南 平顶山 467000；2. 贵州省烟草公司黔东南州公司，贵州 凯里 556000；3. 河南科技大学食品与生物工程学院，河南 洛阳 471000）

豫中烟区的生态条件适宜优质烟叶生产，是我国浓香型优质烟叶的主要产区之一，该地区所产烟叶特色突出，难以替代。然而由于长年不合理的连作，导致土壤生物化学反应受到抑制，理化性质恶化，微生物种群结构发生改变，烟株病虫害加剧，烟叶产量和品质严重降低[1-4]。烟叶香气是衡量烟叶质量和可用性的重要因素，直接决定着烟叶品质的优劣，但其形成是由多种致香物质相互作用共同决定的[5-6]。烤烟合理套作能够改善烟株根系生态环境，提高土壤肥力，减轻花叶病等田间病害，改善烟叶质量[7-8]。祖朝龙等[9]研究表明，烟草套种甘薯可消耗烤烟生长后期残余的肥料，有利于烤烟的成熟落黄。李廷轩等[10]研究发现，籽粒苋与烤烟间作能显著增强烟草对钾元素的吸收利用能力，提高烟叶钾离子的含量。然而杨承等[11]研究表明，烤烟与马铃薯套作虽明显提高了烟叶质量，但同时也增加了普通花叶病毒病、马铃薯Y 病毒病、黄瓜花叶病毒病、青枯病等病害的发病率。因此，选择科学合理的种植模式对减轻烟草病害、提高烟叶品质和保障农业生产可持续发展具有重要的意义。结合当地生产实际情况，选取3 种具有代表性的种植模式，研究了不同种植模式对烟叶钾氯离子、致香物质和感官质量的影响，旨在确定平顶山烟区科学合理的烟草种植模式，为现代烟草农业可持续发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试材料

试验在平顶山市郏县李口乡王辛庄进行，供试烤烟品种为中烟100，由平顶山市烟草公司烟叶育苗基地提供。供试土壤有机质14.30 g/kg，全磷0.27 g/kg，全氮0.79 g/kg，全钾19.81 g/kg，速效氮55.22 mg/kg，速效磷5.43 mg/kg，速效钾178.35 mg/kg，pH 值为7.8。

1.2 试验设计

试验共设3 个处理，分别为烤烟连作（CK）、烟麦套种（T1）和烟薯套种（T2），每个处理重复3 次，共设9 个小区，各小区随机区组排列，小区面积为15 m×12 m，烟苗于5 月15 日左右移栽，行距120 cm，株距50 cm。所用肥料为烟草专用肥（15-15-15）、硫酸钾和硝酸钾，其中硝酸钾全部基施，硫酸钾和氮肥70%基施、15%窝施、15%于移栽30 d 后追施，其他田间管理措施均统一按当地优质烟叶生产标准执行，50%的烟株中心花开放后打顶。

烟麦套种：小麦于10 月30 日播种，播种前先起好烟垄，在两垄间插播小麦，于次年6 月15 日收割，烟苗移栽时间同其他处理，烟麦共生期有30 d。烟薯套种：在烟苗移栽30 d 后栽插甘薯苗，将甘薯苗插秧于烟垄两侧。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 致香物质成分测定 各处理烟叶烘烤结束后，分别取中橘三（C3F）和上橘二（B2F）的烟叶各5 kg，带回试验室，采用气相色谱-质谱（GS-MS）进行苯丙氨酸类降解产物、类西柏烷类降解产物、类胡萝卜素类降解产物和新植二烯测定。采用同时蒸馏萃取装置进行中性致香物质的提取，GS-MS 进行定性定量分析。在500 mL 圆底烧瓶中加入10.00 g 烟样、1.00 g 柠檬酸、500 μL 内标硝基苯以及350 mL 蒸馏水，另加40 mL 二氯甲烷于250 mL 圆底烧瓶中。将250 mL 圆底烧瓶在60℃水浴中加热，同时用蒸馏萃取仪蒸馏萃取。2.5 h 后用无水硫酸钠干燥有机相，用旋转蒸发仪在60℃水浴条件下浓缩至1 mL 左右，即得烟叶精油。经前处理制得的分析样品由GC-MS 鉴定结果和NIST02 库检索定性，采用内标法定量。

1.3.2 钾、氯离子含量测定 氯离子含量参照罗华云等[12]的方法测定，钾离子含量采用浸提-火焰光度法测定[13]。

1.3.3 感官质量评吸 烤烟感官质量评价参照YC/T 138—1998 烟草及烟草制品感官评吸方法，组织工业评吸专家在河南中烟工业有限公司技术中心对烤烟样品进行感官评吸，各项指标均按9 分制打分。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016 进行数据处理和分析，采用SPSS 22.0 软件进行方差分析，并运用Duncan's法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对烤烟中致香物质含量的影响

由表1 可知，就中部叶而言，与CK 相比，T1处理的苯丙氨酸类、类西柏烷类、类胡萝卜素类降解产物和新植二烯含量分别显著降低了13.25%、25.24%、18.26%和7.39%，T2 处理的苯丙氨酸类、类西柏烷类、类胡萝卜素类降解产物含量分别显著增加了12.82%、12.70%和9.73%，新植二烯含量无明显变化。

就上部叶而言，与CK 相比，T1 处理的苯丙氨酸类、类西柏烷类、类胡萝卜素类降解产物和新植二烯含量分别显著降低了15.63%、13.49%、11.15%和6.74%，T2 处理的苯丙氨酸类、类西柏烷类、类胡萝卜素类降解产物含量分别显著增加了7.42%、14.26%和11.80%，新植二烯含量无明显变化。

表1 不同种植模式烤烟的致香物质成分 （μg/g）

2.2 不同种植模式对烟叶氯离子的影响

由图1 可知，与CK 相比，T1 处理中部叶和上部叶氯离子的含量分别显著增加了40.34%和41.67%，T2 处理中部叶和上部叶氯离子的含量分别显著降低了27.19%和25.17%。结果说明，烟麦套种会促进烟叶对氯离子的吸收，烟薯套种能有效抑制烟叶对氯离子的吸收。

图1 不同种植模式烟叶的氯离子含量

2.3 不同种植模式对烟叶钾离子的影响

由图2 可知，与CK 相比，T1 处理中部叶和上部叶的钾离子含量分别显著降低了23.37%和18.28%，T2 处理中部叶和上部叶的钾离子含量分别显著增加了26.17%和20.77%。结果说明，烟麦套种会抑制烟叶对钾离子的吸收，烟薯套种能够明显促进烟叶对氯离子的吸收。

图2 不同种植模式烟叶的钾离子含量

2.4 不同种植模式对烤后烟叶感官质量的影响

感官品质评价是衡量烟叶品质最直接和客观的指标，优质烟叶一般表现为香气质较好、香气量中等、劲头适中、余味舒适、杂气和刺激性较小[6]。由表2可知，与CK 相比，T1 处理的香气质、香气量、浓度、柔细度、余味、杂气和刺激性均有所降低，T2 处理的香气质、香气量、浓度、柔细度、余味、杂气和刺激性均明显增加。这表明，烟麦套种会降低烤后烟叶的感官评吸质量，烟薯套种对提高烤后烟叶的感官质量有促进作用。

表2 不同种植模式烤后烟叶的感官质量

3 结论与讨论

致香物质是衡量烟叶质量风格特色的重要因素，也是评价烟叶香气质、香气量及香型风格的核心内容和重要指标[14-16]。苯丙氨酸类降解物是烟草中含量较丰富的香味成分，对烤烟的香气具有良好的影响[6]。类西柏烷类物质是单环二萜类化合物，在烟叶调制和醇化过程中大部分发生降解并且产生烟叶烟气中多种有价值的香气物[17]。类胡萝卜素类物质是烟叶香气的重要组成成分，其降解和热裂解产物是烤烟的主要香气成分[18]。新植二烯是烟叶中重要的萜烯类化合物，可直接大量转移到烟气中，减轻刺激并柔和烟气，同时还具有促使烟叶中其他致香物质和香气成分进入烟气的作用[19-20]。试验结果表明，与烤烟连作相比，烟麦套种降低了烤烟中苯丙氨酸类、类西柏烷类、类胡萝卜素类降解产物和新植二烯的含量，烟薯套种则能显著提高烟叶苯丙氨酸类、类西柏烷类和类胡萝卜素类降解产物的含量。这与贾健等[21]的研究结论基本一致。

烟草属于需钾忌氯型作物，钾离子参与作物体内物质运转，促进烟株光合能力增强，同时钾离子还能促进烟叶的燃烧性，有效提高烟叶品质。烟叶氯含量决定了烟叶的工业可用性和经济效益，烟叶氯含量过高会直接影响烟叶的质量，且烟叶燃烧时会出现黑灰截火现象[22]。烟叶钾含量偏低、氯含量偏高的问题是河南烟区烟叶品质提高的主要限制因子。研究发现，与烤烟连作相比，烟麦套种模式下烟叶的氯离子含量显著提高，钾离子含量明显下降，烟薯套种模式下烟叶氯离子含量显著下降，钾离子含量明显增加。这可能是因为烟麦套种中小麦施加肥料中过多施用氯肥，导致烤烟生长过程中过多吸收氯离子，抑制对钾离子的吸收利用，对烤烟的内在品质造成了不良的影响。

感官质量是评价烟叶香味品质和内在质量最直接、最客观、最核心的内容[23]。试验结果表明，与烤烟连作相比，烟麦套种明显降低烤后烟叶的感官质量，烟薯套种能显著提高烤后烟叶的感官质量。

综上所述，与烤烟连作相比，烟麦套种会降低烟叶的致香物质含量、钾离子含量和感官评吸质量，提高氯离子含量，烟薯套种能够显著提交烟叶的致香物质含量、钾离子含量和感官评吸质量，降低氯离子含量。因此，为保证优质烟叶有效供给，满足卷烟工业原料需求，在平顶山烟区应严格限制烟麦套种，对烟薯套种模式加以推广应用。