γ-聚谷氨酸对烤烟生长及产质量的影响

王晓，郑宏斌，黄广华，史久长，王卫民，高加明，舒照鹤，向修志，上官力，郭祥，高林

(1.浙江中烟工业有限责任公司，浙江 杭州 310008；2.中国烟草总公司湖北省公司，湖北 武汉 430030；3.湖北省烟草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000；4.中国农业科学院 烟草研究所，山东 青岛 266101)

烤烟是我国重要的经济作物之一，在烤烟生产过程中合理科学施肥是影响其产量和品质形成的关键技术措施[1-2]。当前，烤烟生产由于受耕地资源、种植条件以及生产成本等因素的限制，烟区土壤连作现象严重[3-4]，大量化学肥料的长期使用，造成土壤健康状况下降，养分利用效率普遍较低，调控烤烟营养供给水平一直是烟草科研工作者的研究热点[5-6]。γ-聚谷氨酸是由微生物发酵产生的生物高分子物质，具有优良的水溶性、吸附性和生物可降解性[7]，已有研究[8-9]表明，在农业生产中使用γ-聚谷氨酸具有较好的保水保肥作用，能够减少养分流失、提高养分利用效率，从而达到提高作物产量、改善作物品质的目的。本试验在烤烟原有生产施肥技术措施上，进一步协同应用γ-聚谷氨酸的生理活性功能，探讨γ-聚谷氨酸使用对烤烟生长发育以及产质量的影响，为烟区营养施肥技术的改进提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验田位于湖北省鹤峰县中营镇梅果湾村一组，属于烟草种植适宜区域，试验田土壤类型为黄棕壤，土壤pH值5.82，有机质含量31.52 g·kg-1，碱解氮含量187.75 mg·kg-1，速效磷含量16.50 mg·kg-1，速效钾含量165.45 mg·kg-1。

1.2 试验设计

本试验以γ-聚谷氨酸为试验材料，根据其不同的使用方式，共设计4个处理，采取田间小区试验方式(表1)。

表1 不同试验处理内容

1.3 调查与取样分析

1.3.1 烟株农艺性状测定

按照烟草行业标准YC/T 142—2010在烤烟生长平顶期分别测定各处理株高、有效叶数以及上、中、下3个部位的叶长和叶宽。

1.3.2 烟叶经济性状统计

按照烤烟国家标准GB 2635—1992统计各等级烤后烟叶产量，计算产值、上等烟比例等经济性状指标。

1.3.3 样品检测分析

采集各处理烤后烟叶B2F和C3F等级样品，进行化学成分检测，分别按照烟草行业标准YC/T 159—2002、YC/T 161—2002、YC/T 160—2002、YC/T 217—2007和YC/T 162—2002测定总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯含量6项指标。选取C3F等级样品由中国农业科学院烟草研究所组织专家按照烟草行业标准YC/T 138—1998进行感官质量评价。

2 结果与分析

2.1 农艺性状分析

与常规对照相比，γ-聚谷氨酸的不同使用方式促进了田间烟株生长发育，3个部位烟叶叶长增加(表2)，其中T3采取叶面喷施的方式，上、中、下3个部位烟叶均发育较好，T1使用γ-聚谷氨酸后化学肥料减施，烟株总体长势也较好，γ-聚谷氨酸在肥料增效以及促进烟株发育方面起到了一定的作用。

表2 平顶期烟株农艺性状记载

2.2 经济性状分析

3种不同的γ-聚谷氨酸使用方式都可以改善烤后烟叶经济性状，其中以T2表现最好，使用γ-聚谷氨酸配合追肥的方式提高了烟叶产量、产值以及等级结构比例，其次为叶面喷施γ-聚谷氨酸的T3处理。使用γ-聚谷氨酸后进行减量化施肥，烤后烟叶经济性状也表现较好，与CK相比，产量、产值以及等级结构比例略有提升(表3)，利用γ-聚谷氨酸的肥料增效作用在本试验条件下取得了一定的效果。

表3 烤后烟叶经济性状统计

2.3 外观质量评价

与CK相比，各处理烤后烟叶外观质量得到改善，T3上部和中部烟叶的外观质量得分均最高，其次为T2处理，外观质量差异主要体现在成熟度、油分以及结构等指标方面。使用γ-聚谷氨酸后提高了烤后烟叶成熟度，增加了烟叶油分，烟叶组织结构相对疏松。在化学肥料减施的情况下使用γ-聚谷氨酸，烤后烟叶外观质量水平也有一定程度的提升(表4)。

表4 烤后烟叶外观质量评价

2.4 化学成分分析

不同γ-聚谷氨酸使用方式下烤后烟叶烟碱含量均有下降趋势，其中T1烟碱含量最低，基本处于适宜范围水平。T3处理的B2F和C3F烟叶还原糖含量最高。各处理总氮含量处于1.80%～2.53%，不同γ-聚谷氨酸使用方式后B2F等级烟叶的总氮含量均有下降趋势。T2和T3处理烟叶钾含量高于对照，各处理烟叶的氯含量基本处于适宜范围水平(表5)。

表5 烤后烟叶化学成分分析

2.5 感官质量分析

就烤后烟叶感官评吸结果进行分析，使用γ-聚谷氨酸后烟叶感官质量有一定程度改善，以T1、T3处理表现最好，主要在香气质、香气量方面有提升；处理T2烤后烟叶感官评吸质量与常规对照基本接近(表6)。综合而言，γ-聚谷氨酸肥料增效减量化施肥以及叶面喷施相结合，在提升烤后烟叶评吸质量方面具有一定的优势。

表6 烤后烟叶感官评吸质量

3 结论与讨论

γ-聚谷氨酸是由L-谷氨酸(L-Glu)、D-谷氨酸(D-Glu)单体通过γ-酰胺键聚合而成的阴离子高分子型聚合物[10]。研究[11]表明，γ-聚谷氨酸在改良土壤、提高肥料利用效率以及促进作物生长方面具有重要的作用。使用γ-聚谷氨酸能够改善土壤团聚结构，可提高土壤颗粒中大于0.25 mm的团聚体含量比例，有助于提高土壤保水保肥能力[12-13]。γ-聚谷氨酸在多种作物上均具有较好的应用前景，其中γ-聚谷氨酸作为肥料增效剂使用效果明显[14-15]。本试验针对烤烟原有生产方式设置了减量化施肥处理，同时配合γ-聚谷氨酸的使用，结果表明，将化肥用量减少20%后烤烟田间生长发育仍能够达到正常水平，另外在烤烟生产追肥时，γ-聚谷氨酸和肥料一起兑水溶解灌根使用，对烟株生长具有较好的促进作用，利用γ-聚谷氨酸的肥料增效特性，在烤烟生产中起到了较好的效果。打顶是烤烟重要的农艺措施，打顶后烟叶的生长发育水平与烟叶品质的形成密切相关[16-17]。本试验通过打顶后叶片喷施γ-聚谷氨酸，促进了烟叶化学成分协调，香气质感、满足感以及口腔润感等感官质量得到了改善。合理的γ-聚谷氨酸使用能够对烤烟生长以及品质改善起到较好的作用，在今后烟叶生产中可针对γ-聚谷氨酸增效减量施肥以及叶片喷施进行分类操作应用。