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熊亚南, 韩丹, 王发展, 马晓寒, 金伊楠, 陈彪, 曹丽君, 王晓丽, 任志广, 许自成
微肥配施小分子有机物对烤烟生长及品质的影响
生物技术通报, 2019, 35(2): 29-38

XIONG Ya-nan, HAN Dan, WANG Fa-zhan, MA Xiao-han, JIN Yi-nan, CHEN Biao, CAO Li-jun, WANG Xiao-li, REN Zhi-guang, XU Zi-cheng
Effects of Micro-fertilizer Combined with Small-Molecule Organic Matter on Growth and Quality of Flue-cured Tobacco
Biotechnology Bulletin, 2019, 35(2): 29-38

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收稿日期:2018-08-15

微肥配施小分子有机物对烤烟生长及品质的影响
熊亚南1, 韩丹1, 王发展1, 马晓寒1, 金伊楠1, 陈彪1, 曹丽君2, 王晓丽2, 任志广3, 许自成1     
1. 河南农业大学烟草学院,郑州 450002;
2. 湖北省烟草公司襄阳市公司,襄阳 441000;
3. 浙江中烟工业有限责任公司技术中心,杭州 310008
摘要:为了提高烤烟对微肥的利用率及改善烟叶品质,以云烟87为材料,通过大田喷施试验(CK:喷施清水;T1:喷施微肥;T2:喷施微肥+山梨醇;T3:喷施微肥+葡萄糖酸钠;T4:喷施微肥+甘氨酸)不同处理研究了微肥配施不同小分子有机物对烤烟生长及品质的影响。结果显示:与对照及单独喷施微肥相比,微肥配施小分子有机物处理下烟株在不同生育期的株高、茎围、最大叶面积和干物质积累量均有不同程度提高;微肥配施小分子有机物能有效提高烟叶叶绿素含量,同时叶片的光合作用指标PnGs、和Tr均显著高于对照处理,而Ci则显著较低(P < 0.05);有效提高了烤后烟叶叶长、叶宽、单叶重、拉力和填充值等物理特性指标,烟叶含梗率有所降低;提高了烟叶还原糖、总糖、钾、糖碱比和钾氯比等常规化学成分指标,而烟碱、总氮和氯含量有不同程度降低,同时Ca、Mg、B、Mo、Fe、Mn和Zn含量均有不同程度提高;美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、茄酮及新植二烯等中性致香物质含量均表现较高,感官评吸质量亦有较大提升。研究结果表明,微肥配施小分子有机物能有效改善烤烟叶片光合特性,促进烟株生长发育,同时改善烤后烟叶品质,在本试验中以微肥配施甘氨酸处理对烤烟生长及品质提高效果最佳。
关键词微肥    小分子有机物    烤烟    生长    品质    
Effects of Micro-fertilizer Combined with Small-Molecule Organic Matter on Growth and Quality of Flue-cured Tobacco
XIONG Ya-nan1, HAN Dan1, WANG Fa-zhan1, MA Xiao-han1, JIN Yi-nan1, CHEN Biao1, CAO Li-jun2, WANG Xiao-li2, REN Zhi-guang3, XU Zi-cheng1     
1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002;
2. Xiangyang Branch of Hubei Provincial Tobacco Company, Xiangyang 441000;
3. Technical Center of Zhejiang China Tobacco Industry Co., Ltd., Hangzhou 310008
Abstract: In order to improve the utilization rate of micro-fertilizer by flue-cured tobacco and improve the quality of tobacco leaves, using cultivar Yunyan 87 as the material in the field spray test, different treatments(CK:spraying water; T1:spraying micro-fertilizer; T2:spraying micro-fertilizer + sorbitol; T3:spraying micro-fertilizer + sodium gluconate; T4:spraying micro-fertilizer + glycine)were carried out to study the effects of micro-fertilizer combined with different small-molecule organic matter on the growth and quality of flue-cured tobacco. The results showed that the plant height, stem circumference, maximum leaf area, and dry matter accumulation of tobacco plants under different growth stages increased at different degrees in combination of micro-fertilizer and small-molecule organic matter while compared with the control and sole spraying micro-fertilizer. Fertilization with small-molecule organic matter effectively increased the chlorophyll content of tobacco leaves, and the photosynthesis indexes Pn, Gs, and Tr of leaves were significantly higher than that of the control, while Ci was significantly lower(P < 0.05). Physical characteristics such as leaf width, single leaf weight, tensile force and filling value increased, while the tobacco stem stalk rate reduced. The chemical constituents such as reducing sugar, total sugar, potassium, sugar-to-alcohol ratio and potassium-chloride ratio of tobacco leaves rose at varied degree, while the contents of nicotine, total nitrogen and chlorine decreased, and the contents of Ca, Mg, B, Mo, Fe, Mn and Zn all increased at varying degrees. Maillard reaction products, carotenoid degradation products, solanone and content of neutral aroma components such as phytoene were high, and the quality of sensory evaluation was also greatly improved. The above results revealed that micro-fertilizer combined with small molecular organic matter may effectively improve the photosynthetic characteristics of leaves, promote the growth and development of tobacco plants, and improve the quality flue-cured tobacco leaves. In this experiment, the effect of glycine treatment combined with micro-fertilizer on the growth and quality of flue-cured tobacco was the best.
Key words: micro-fertilizer    small-molecule organic matter    flue-cured tobacco    growth    quality    

作物正常生长发育需要吸收各类营养物质,除需要N、P和K等大量元素外,还需要吸收极少量的Fe、B、Mn、Cu、Mo和Zn等微量元素作为养料[1]。烤烟是我国重要的叶用经济作物,中微量元素在烤烟产质量和风格形成中起到独特作用[2],然而多年来农业粗放式经营管理,烟农为了追求产量而大量施用化肥,忽视了土壤微量元素的补充,导致土壤养分供应不均衡,由微量元素缺乏所引起的“隐性饥饿”而导致的烟叶化学成分失调已成为困扰我国烤烟品质提升的重要问题[3-4]。常见的补充微量元素的方法有叶面喷施和土壤根施[5],无机盐类Fe2+、Zn2+和Mn2+等微肥在土壤中因氧化、沉淀和拮抗作用等原因形成根系难以吸收的难溶形式,往往造成有效养分流失、肥效利用率低等问题[6];叶片是植物根外最重要的营养器官,作物对喷施到叶面的不同种类及形态的营养物质的吸收利用与根部施肥效果基本一致[7],而且叶面喷施还具有不受土壤条件限制、避免养分由根系吸收后转运困难、直接作用叶面器官等诸多优势[8]。然而由于烤烟叶片表面存在疏水低能、不易被液体润湿的蜡质层[9],影响其对养分的吸收利用等缺点,因此如何降低烤烟叶片表面张力,提高叶片对微量元素的吸收效率成为改善烤烟微量元素缺乏的关键。

有研究表明,某些小分子有机物具有良好的渗透、湿润及降低溶液表面张力的功能,配合溶液喷施后能附着于植物叶片并形成一层薄膜,增大叶片对营养物质的吸收面积,并且该类小分子有机物对微量元素具有较好的螯合或络合作用,提高微量元素的吸收利用效率[10-11]。近年来,众多学者开展了大量将不同小分子有机物与养分物质配施应用于作物生产的研究,并取得了一定的进展。Khan等[12]将氨基酸与海藻提取液混合喷施于葡萄叶面,有效促进了葡萄生长及浆果理化质量提高;Abdel-Mawgoud等[13]将15%氨基酸、2.9% Fe、1.4% Zn和0.7% Mn混合喷施,发现该组合能显著提高绿豆株高、叶数、鲜重和干重等生长指标,而且绿豆蛋白质含量与喷施浓度有显著正相关关系;张木等[14]通过盆栽试验研究了叶面喷施不同微量元素与氨基酸对小白菜产质量的影响,结果表明叶面喷施微量元素及氨基酸是提高蔬菜产量、降低其硝酸盐含量的有效方法;刘德辉等[15]研究认为,小分子有机物螯合微量元素的肥效明显优于无机微肥,而且能显著提高小麦籽粒蛋白质和淀粉含量。大量研究表明,小分子有机物与微肥配施能促进作物生长及提高产质量,但在烟草上尤其是烤后烟叶品质方面鲜有报道。鉴于此,本实验选用山梨醇、葡萄糖酸钠和甘氨酸配合硼砂、硫酸锌和钼酸铵配合喷施,研究不同小分子有机物与微肥配施对烤烟生长及品质的影响,探讨并比较不同小分子有机物配合微肥的施用效果,以期为烤烟科学施肥及品质提升提供参考。

1 材料与方法 1.1 材料

试验于2017年在湖北省南漳县薛坪镇烟草试验基地进行,地理坐标为31°42’11.89″N,111°39’47.05″E,海拔高度730.36 m。供试土壤类型为黄壤土,基础肥力状况为:pH6.75,有机质33.57 g/kg,碱解氮121.53 mg/kg,有效磷29.95 mg/kg,速效钾182.39 mg/kg,有效锌2.67 mg/kg,有效硼0.25 mg/kg,有效锰83.19 mg/kg,有效铁102.96 mg/kg,有效钼0.15 mg/kg。供试材料为当地主栽烤烟品种“云烟87”,由南漳县烟叶工作站提供。试验用小分子有机物山梨醇(分子量182.17)、葡萄糖酸钠(分子量218.14)和甘氨酸(分子量75.07)购自Solarbio公司,微肥包括硼砂、硫酸锌和钼酸铵,均购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 方法 1.2.1 试验设计

田间试验采用单因素随机区组设计,共设置5个处理:(1)CK:喷施清水;(2)T1:喷施微肥;(3)T2:喷施微肥+山梨醇;(4)T3:喷施微肥+葡萄糖酸钠;(5)T4:喷施微肥+甘氨酸。经前期试验筛选[11],小分子有机物浓度分别设置为山梨醇0.40 g/kg,葡萄糖酸钠1.00 g/kg,甘氨酸0.30 g/kg,不同微肥配成0.2%硼砂、0.1%硫酸锌和0.1%钼酸铵水溶液复合喷施。每个处理重复3次,共15个小区,每小区面积约0.067 hm2。烟苗于5月1日移栽,田间种植行距110 cm,株距55 cm。各小区于团棵期(移栽后30 d)进行第一次喷施处理,后每隔15 d喷施一次,共处理4次。每次均在烟叶正反面喷施处理,以叶面湿露不滴水为准。每处理小区均以施纯氮52.5 kg/hm2计,氮磷钾比为1:1.5:5,施用肥料包括烟草专用复合肥(N:P2O5:K2O=1:1:2),过磷酸钙(P2O5=14%),硫酸钾(K2O=45%),饼肥(N=3%),其它田间管理措施按《襄阳市优质烤烟栽培技术规范》进行。

1.2.2 测定项目与方法 1.2.2.1 烤烟生长指标测定

分别于移栽后45、60和75 d进行烟株农艺性状的测定,参照YC/T 142-2010标准[16]选取各小区代表性烟株10株,测定株高、茎围、节距、最大叶长和最大叶宽等指标,并计算最大叶面积,最大叶面积=最大叶长×最大叶宽×0.634 5(0.634 5为叶面积系数);选取整株烟株,将根、茎、叶分开后用清水反复冲洗数遍,然后在105℃下杀青30 min后经80℃烘干测定干物质积累量。

1.2.2.2 烤烟光合指标测定

移栽后45、60、75和90 d,选取各小区代表性烟株10株,采用SPDA-502叶绿素测定仪(Minolta,日本)测定不同烟株功能盛期叶的叶绿素含量(SPDA值);移栽后60 d上午9:00-11:00使用LI-6400XT便携式光合测定系统(LI-COR,美国)测定与叶绿素测定同片功能盛期叶片光合指标,包括净光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(Stomatal conductance,Gs)、蒸腾速率(Transpiration rate,Tr)和胞间CO2浓度(Intercellular CO2 concentration,Ci)。每张叶片测定10次,取其平均值。测定光照强度为1 200 μmol/m2·s,CO2浓度为390 μmol/mol。

1.2.2.3 烤后烟叶品质指标测定

采烤结束后,各小区选取烤烟中部烟叶(8-12叶位)1.5 kg作为品质指标鉴定样品。参照鲁黎明[17]方法,进行叶长、叶宽、单叶重、含梗率、拉力和填充值等烟叶物理特性指标测定。拉力值使用多功能拉力机(Ametek,美国)测定,填充值测定使用郑州烟草研究院生产的TCZ-3型填充值测定仪;参照王瑞新[18]方法,使用FP640型火焰光度计(仪电科学仪器公司,上海)测定烟叶钾含量,使用MATRIX-Ⅰ近红外光谱仪(BRUKER,德国)测定烟叶还原糖、总糖、总氮、烟碱和氯含量。糖碱比=总糖/烟碱,氮碱比=总氮/烟碱,两糖比=还原糖/总糖,钾氯比=钾/氯;参照卢如坤[19]方法,采用AA-6800原子吸收分光光度计(Shimadzu,日本)测定烟叶钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)和锌(Zn)等矿质元素含量,采用甲亚胺比色法测定烟叶硼(B)含量;使用Turbo Mass色质联用仪(PE,美国)测定烤后烟叶中性致香成分含量;烟叶感官评吸质量由河南中烟郑州卷烟厂专业技术人员完成,采用9分制的评吸方法进行评价。

1.2.3 数据处理

采用Execl 2010进行数据处理;采用SPSS 21.0进行方差分析和多重比较(最小显著差异法);结果采用Origin 9.0进行分析绘图。

2 结果 2.1 不同处理对烤烟农艺性状的影响

表 1可知,不同处理烤烟农艺性状随着生育期延长逐渐升高,且基本呈现出微肥配施小分子有机物处理 > 微肥处理 > 对照的趋势。移栽后45 d,与对照相比,仅有微肥配施甘氨酸处理下烤烟株高、茎围、节距、最大叶长、最大叶宽和最大叶面积等农艺性状指标均显著升高,增幅分别达5.01%、3.66%、5.50%、7.77%、2.96%和10.74%;移栽后60 d,与对照相比,单独喷施微肥及配施不同小分子有机物处理下烟株农艺性状均有不同程度提高。单独喷施微肥处理下烟株株高、茎围、最大叶宽和最大叶面积较对照均有显著提高,除节距外,配施不同小分子有机物处理下农艺性状均显著高于对照。相对于单独喷施微肥,配施不同小分子有机物处理下烟株农艺性状亦有所提高,但仅有最大叶长和最大叶面积差异均显著及配施甘氨酸处理下株高和茎围显著提高了4.67%和5.23%,其余各处理间差异均不显著;移栽后90 d,与对照相比,单独喷施微肥下仅有最大叶面积显著提高了8.56%,其余指标差异均不显著。微肥配施不同小分子有机物处理下烟株农艺性状较对照和单独喷施微肥处理均有不同程度提高,其中以配施甘氨酸处理提高幅度最大,株高分别显著提高了3.99%和3.60%、茎围分别显著提高了6.63%和5.16%、最大叶面积分别显著提高了21.11%和11.56%。

表 1 不同处理烤烟农艺性状差异比较
2.2 不同处理对烤烟干物质积累的影响

图 1可知,随着生育期延长,烟株根、茎和叶干物质量逐渐增加,且各处理间基本呈现出T4 > T3 > T2 > T1 > CK的趋势。移栽后45 d,除T4处理叶干物质量显著较高外,不同处理间烟株根、茎和叶干物质积累差异并不显著;移栽后60 d,与对照相比,单独喷施微肥处理下烟株各部位生物量虽有不同程度提高,但差异均不显著,而配施葡萄糖酸钠和甘氨酸处理下烟株根、茎和叶干物质量均有显著提高,其中叶重增幅分别达8.62%和12.18%、茎重增幅分别达13.81%和24.84%、根重增幅分别达29.26%和44.23%;移栽后75 d,与对照相比,除T1处理根重差异不显著外,喷施微肥及配施不同小分子有机物处理下根、茎和叶干物质量均有显著提高。除配施山梨醇处理叶重外,配施葡萄糖酸钠和甘氨酸处理根、茎和叶干物质量较单独喷施微肥均有显著提高,其中以配施甘氨酸处理增幅最大。相比于对照和单独喷施微肥处理,配施甘氨酸处理下烟株叶重分别提高了31.87%和25.83%、茎重分别提高了33.95%和9.87%、根重分别提高了17.04%和16.50%。以上分析说明,喷施微肥及配施不同小分子有机物均能不同程度提高烟株干物质量积累,在烤烟生育中后期微肥配施小分子有机物对促进烤烟干物质积累效果更为明显,且以配施甘氨酸处理效果最好。

图 1 不同处理烤烟干物质量差异比较 不同字母表示在P < 0.05水平上差异显著
2.3 不同处理对烤烟光合作用的影响 2.3.1 不同处理对烤烟叶片叶绿素含量的影响

图 2可知,在移栽后45-90 d生育期内,烤烟叶片叶绿素含量呈现逐渐降低的趋势。移栽后45 d,不同处理间叶绿素含量差异较大,具体表现为T4 > T3 > T2 > T1 > CK,与对照及单独喷施微肥相比,配施甘氨酸处理下烤烟叶绿素含量分别提高了25.74%和21.99%;移栽后60 d和75 d,不同处理间烤烟叶绿素含量均表现为微肥配施小分子有机物处理 > 微肥处理 > 对照。与移栽后45 d不同,移栽后75 d配施不同小分子有机物处理表现为T2 > T3 > T4;移栽后90 d,各处理间差异较小,表现为CK > T2 > T1 > T3 > T4。以上分析说明,相比于对照处理,喷施微肥及配施不同小分子有机物能有效提高烤烟中前期叶绿素含量,有利于光合作用进行,而且配施小分子有机物较单独喷施微肥效果更好。进入烤烟生育后期,配施葡萄糖酸钠及甘氨酸处理下叶绿素含量较低,为烟叶成熟落黄打下基础。

图 2 不同处理间烤烟叶片叶绿素含量(SPDA值)差异比较
2.3.2 不同处理对烤烟叶片光合参数的影响

表 2可知,与对照相比,喷施微肥及配施不同小分子有机物均能不同程度提高烤烟叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),均表现出T4 > T3 > T2 > T1 > CK的趋势,而降低叶片胞间CO2浓度(Ci),表现为CK > T1 > T2 > T3 > T4。与单独喷施微肥相比,配施葡萄糖酸钠和甘氨酸处理下Pn分别提高了5.56%和11.11%,但仅有甘氨酸处理差异显著;Gs分别显著提高了13.33%和16.67%;Tr分别显著提高了22.29%和34.57%;而Ci则分别显著降低了10.16%和13.53%。与对照相比,微肥配施甘氨酸处理下PnGsTr均有显著提高,增幅分别达31.41%、59.09%和41.02%,而Ci显著降低了17.86%。以上分析说明,喷施微肥及配施不同小分子有机物均能提高烤烟叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率参数,同时降低胞间CO2浓度。与单独喷施微肥相比,配施不同小分子有机物对烤烟叶片光合性能的改善效果以配施甘氨酸最好,具体表现为甘氨酸 > 葡萄糖酸钠 > 山梨醇。

表 2 不同处理烤烟叶片光合参数差异比较
2.4 不同处理对烤后烟叶物理特性的影响

表 3可知,与对照相比,喷施微肥及配施不同小分子有机物能不同程度提高烤后烟叶叶长、叶宽、单叶重、拉力和填充值,同时降低烤后烟叶含梗率。与单独喷施微肥处理相比,配施不同小分子有机物对烤后烟叶物理特性有较大改善,其中配施葡萄糖酸钠和甘氨酸显著提高了烤后烟叶叶长和填充值,叶长增幅分别达6.32%和9.03%,填充值增幅分别达10.31%和12.78%,其他各项指标差异并不显著。与对照相比,不同处理中烤后烟叶物理特性改善幅度以微肥配施甘氨酸最大,其中叶长、叶宽、单叶重、拉力和填充值分别显著提高了10.62%、9.60%、13.47%、20.69%和13.80%,而含梗率显著降低了7.09%。以上分析说明,喷施微肥及配施不同小分子有机物均能不同程度改善烤后烟叶物理特性,但与单独喷施微肥处理相比,配施小分子有机物尤其以甘氨酸处理效果最好。

表 3 不同处理烤后烟叶物理特性差异比较
2.5 不同处理对烤后烟叶化学成分的影响 2.5.1 不同处理对烤后烟叶常规化学成分的影响

表 4可知,与对照相比,喷施微肥及配施不同小分子有机物均显著提高了烤后烟叶还原糖、总糖和钾含量,而烟碱、总氮和氯含量有不同程度降低。与单独喷施微肥相比,除配施山梨醇处理烟叶还原糖和钾含量与其差异不显著外,其余配施处理下还原糖、总糖和钾含量均有显著提高。不同处理中还原糖和钾含量以配施甘氨酸处理最高,较之CK和T1处理,还原糖含量分别显著提高了14.24%和8.32%,钾含量分别显著提高了15.29%和9.50%;不同处理中总糖含量以配施山梨醇处理最高,较CK和T1处理分别显著提高了17.89%和13.21%。烤后烟叶烟碱、总氮和氯含量以配施甘氨酸处理最低,较之CK和T1处理,烟碱含量分别显著降低了11.76%和8.45%,总氮含量分别显著降低了7.14%和4.67%,氯含量较CK处理显著降低了9.38%,与T1处理相比差异并不显著。从不同化学成分的协调程度来看,除T2处理外,喷施微肥及配施不同小分子有机物均不同程度提高了烤后烟叶各项化学成分比例协调性,具体表现为T4 > T3 > T1 > CK。与CK和T1处理相比,微肥配施甘氨酸处理下烟叶糖碱比和钾氯比均有显著提高,糖碱比增幅分别达22.97%和14.68%,钾氯比增幅分别达28.52%和18.31%,氮碱比和两糖比虽有不同程度提高,但差异并不显著。

表 4 不同处理烤后烟叶常规化学成分差异比较
2.5.2 不同处理对烤后烟叶矿质元素的影响

表 5可知,与对照相比,除Mg外,喷施微肥及配施不同小分子有机物均显著提高了烤后烟叶矿质元素含量。不同处理之间矿质元素含量基本呈现出微肥配施不同小分子有机物 > 单独喷施微肥 > 对照处理的趋势,且均以微肥配施甘氨酸处理含量最高。与单独喷施微肥相比,配施山梨醇下仅有Fe含量显著提高了7.51%,配施葡萄糖酸钠处理下Mg、B、Fe、Mn和Zn含量分别显著提高了15.74%、9.89%、9.62%、36.28%和22.51%,配施甘氨酸处理下Ca、Mg、B、Mo、Fe、Mn和Zn含量均有显著提高,增幅分别达8.61%、15.90%、47.66%、19.77%、13.63%、59.84%和68.50%。配施不同小分子有机物处理之间,烤后烟叶矿质元素含量表现为甘氨酸 > 葡萄糖酸钠 > 山梨醇,而且配施甘氨酸处理下B、Mo、Mn和Zn含量均显著高于配施葡萄糖酸钠或山梨醇处理。以上分析说明,喷施微肥及配施不同小分子有机物能有效提高烤后烟叶矿质元素含量,而且以微肥配施小分子有机物处理下效果更好。在配施不同小分子有机物处理之间,以配施甘氨酸处理对提高烤后烟叶矿质元素含量效果明显优于配施山梨醇或葡萄糖酸钠处理。

表 5 不同处理烤后烟叶矿质元素差异比较
2.6 不同处理对烤后烟叶中性致香物质含量的影响

表 6可知,与对照相比,喷施微肥及配施不同小分子有机物对烤后烟叶不同种类中性致香物质含量均有不同程度提升,尽管配施不同小分子有机物对香气物质提升幅度不尽相同,但均表现出微肥配施不同小分子有机物 > 单独喷施微肥 > 对照处理的趋势。美拉德反应产物含量以微肥配施山梨醇最高,较CK和T1处理分别提高了23.21%和21.47%;类胡萝卜素降解产物、茄酮和新植二烯含量均以微肥配施甘氨酸处理最高,相比于CK分别提高了18.51%、39.73%和7.74%,相比于T1处理分别提高了9.87%、26.68%和5.91%;苯丙氨酸类降解产物含量以微肥配施葡萄糖酸钠处理最高,较CK和T1处理分别提高了97.54%和46.49%;在中性致香物质总量上,各处理表现为T4 > T3 > T2 > T1 > CK,其中微肥配施甘氨酸处理香气总量较CK和T1处理分别提高10.37%和7.40%。以上分析说明,微肥与不同小分子有机物配施对烤后烟叶中性致香物质积累有明显的促进作用,但不同小分子有机物对不同种类香气物质的提升不尽相同,综合来看,以配施甘氨酸处理效果最佳。

表 6 不同处理烤后烟叶中性致香物质含量(μg/g)测定结果
2.7 不同处理对烤后烟叶感官评吸质量的影响

图 3可知,与对照相比,除刺激性外,喷施微肥及配施不同小分子有机物对烤后烟叶感官评吸各项指标均有不同程度的提高,增长在0.5-1.0分之间。与单独喷施微肥处理相比,配施不同小分子有机物均提高了烤烟香气质、浓度和燃烧性指标,但香气量和余味指标在处理间并无差异。相比于单独喷施微肥处理,配施葡萄糖酸钠和甘氨酸处理对烟叶感官质量提升较大,其中香气质、浓度、杂气、燃烧性和灰分均提高了0.5分,劲头分别提高了0.5分和1.0分。整体来看,喷施微肥及配施不同小分子有机物对烤烟感官评吸质量有一定的提高,而且以配施葡萄糖酸钠和甘氨酸处理效果较好。但从感官质量评分来看,除T3处理下灰分得分、T4处理下劲头和灰分得分外,其他处理各项指标得分均低于6分,说明烤烟内在品质仍有进一步提升空间。

图 3 不同处理烤后烟叶感官评吸质量差异比较
3 讨论

农艺性状和生物量是反映烟株生长优劣性最直观的指标。本试验中,相比于对照和单独喷施微肥,配施不同小分子有机物均不同程度提高了烤烟各生育期农艺性状指标,同时在根、茎和叶的干物质积累量上也有一致的表现,这表明微肥配施小分子有机物能改善烟株营养物质吸收均衡,促进其生长。喷施小分子有机物能改善植物叶面张力低于其临界张力值并有效络合微量元素,叶面被复合溶液完全铺展和湿润更有利于微量元素吸收[10-11];另外,小分子有机物能以提供碳骨架的形式参与叶肉细胞中大分子的合成及为生理生化代谢提供能量,调节并促进植物生长发育[20-21]。本试验中配施不同小分子有机物对烟株生长的促进效果表现为甘氨酸 > 葡萄糖酸钠 > 山梨醇,这可能是因为氨基酸类小分子是酶和蛋白质的组成成分,能够促进核苷酸、叶绿素和激素第二代谢产物等合成,从而调控烟株体内生理生化过程以提高生物量积累[22-23]

光合作用是植物有机物合成的基础,也是影响作物产质量形成的关键因子[24],SPDA值代表植物叶片叶绿素相对含量,提高烤烟叶片SPDA值和光合作用参数,能够加速光合产物的积累,更好的促进烟株生长[25]。本研究中,微肥配施小分子有机物处理有效提高了烟株生育中前期叶绿素含量,且移栽后45-60 d均以微肥配施甘氨酸处理效果最好,这可能是因为烟株增加对Mg、Mn等微量元素的吸收提高了参与叶绿素生物合成的δ氨基乙酰丙酸和原叶绿素酸酯还原酶复合体的合成[26]。微肥配施小分子有机物处理下烟株净光合速率、蒸腾速率和气孔导度较对照和单独喷施微肥均有显著提高,而胞间CO2浓度显著降低,说明配施小分子有机物显著增强叶片对外界CO2的捕获、吸收和转化能力,光合性能大幅提高,这可能是由于改善了烟株养分供应状况,同时烟株光合色素含量增加进一步提高了烟叶光合作用。

物理特性是评价烟叶工业可用性的重要指标。本试验中,与对照和单独喷施微肥相比,微肥配施小分子有机物处理对烤后烟叶物理特性指标均有不同程度的改善,其中以配施甘氨酸处理下烟叶叶长、叶宽、单叶重、拉力和填充值提高最为显著,同时含梗率下降幅度最大。研究表明[27],施用微量元素与烟叶物理性状存在一定相关性,其中与烟叶面积呈极显著正相关关系。喷施微量元素能够改善烟叶物理性状,配合小分子有机物喷施进一步促进了烟叶对微量元素的吸收,其改善效应进一步增强。烟叶化学成分含量及其协调性是影响烟叶品质的首要因素。刘国顺等[28]研究表明,增施微肥能改善烤后烟叶总糖和还原糖含量更接近优质烤烟要求,并提高上部烟叶烟碱和总氮含量。本试验中,微肥配施小分子有机物处理下烤后烟叶总糖和还原糖含量均有所提高,但烟碱和总氮含量表现出下降趋势,这可能与试验地气候因素、土壤环境和肥力状况等生态条件有关。另外,烟叶钾含量不同程度提高,而氯含量相对降低,烟叶氮碱比、糖碱比等化学成分协调性指标进一步改善,有助于提高烟叶香吃味、改善烟叶品质。聂新柏等[29]研究认为,增施微肥能显著提高烤烟叶片中相应的中微量元素含量和内在品质。本试验中,喷施微肥及配施小分子有机物处理下Ca、Mg、B、Mo、Fe、Mn和Zn含量均有不同程度提高,这与前人研究结果一致。

烟叶的香气物质含量以及构成比例直接影响烟叶品质,与香气质量密切相关。烟叶致香成分是由异戊间二烯类、降-异戊二烯类、非酶棕色化反应产物等特定的前体物质转化来的,这些前体物质同烟叶的光合作用、呼吸作用等密切相关[30]。微量元素参与烟株光合、糖类合成等多种生理代谢活动,与烟叶中性致香物质形成关系密切。齐永杰等[31]研究表明,不论基施还是喷施,施用微肥均能有效提高烤后烟叶香气物质含量。本试验中,微肥配施小分子有机物处理下美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、茄酮及新植二烯含量均表现较高,从整体来看以微肥配施甘氨酸处理对提高烤后烟叶中性致香物质总量效果最佳。一方面,小分子有机物促进了烟株对微量元素的吸收利用,进而影响了中性致香物质的积累[32];另一方面,不同小分子有机物可能本身对烟叶中各种香气物质的形成有一定的促进作用,而甘氨酸的表现更为突出,有待于进一步研究。感官评吸质量是反映烟叶品质最直接的指标,试验表明,微肥配施甘氨酸处理烟叶评吸分数较高,说明改善烟叶内在品质作用明显。但整体而言,除劲头和灰分得分外,其它各项指标得分均低于6分,说明烤烟内在品质仍需要进一步提升。

4 结论

在常规施肥的基础上复合喷施微肥及小分子有机物,能够有效提高烤烟叶片叶绿素含量,增强光合作用,同时促进烟株对微量元素的吸收利用,改善烟株田间农艺性状表现,为烟株干物质量积累奠定基础;在烤后烟叶品质方面,复合喷施微肥及小分子有机物能够有效改善烟叶物理特性,提高其常规化学成分协调性及微量元素含量,提高感官评吸质量。在不同小分子有机物选择上,以甘氨酸表现最好。因此,在生产上可将喷施微肥同时配施甘氨酸作为新的提高烟叶内在品质的途径。

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