不同铵态氮硝态氮配比对烤烟产量、 质量及其主要化学成分的影响

谢 晋， 严玛丽， 陈建军， 吕永华， 邓世媛， 蔡一霞， 陈泽鹏，邱妙文， 陈永明， 王 维*

(1 广东中烟工业有限责任公司， 广东广州 510145； 2 华南农业大学烟草研究室， 广东广州 510642； 3 广东省烟草专卖局(公司)， 广东广州 510610； 3 广东省南雄烟草研究所， 广东南雄 512400)

氮素是植物必需的营养元素，在所有营养元素中对烤烟产量、质量影响最大[1]。硝态氮及铵态氮是烤烟能够吸收的主要有效氮源。烤烟对两种氮素形态的吸收及利用主要受种植地区土壤肥力、 施氮水平和降雨等多种生态因素的影响，导致二者在烤烟根际迁移，吸收方式及在烟株内的代谢合成机理都不尽相同[2]，因而硝态氮及铵态氮对不同生态条件下烤烟生长发育及产质量的影响受到较大关注。在不同地方所取得的适合硝态氮铵态氮比例相差径庭[3-8]，说明了合适的硝态氮铵态氮比例具有强烈的地域特征。因此，根据当地生态条件因地制宜地选用适宜的氮素形态，是提高当地烤烟产质量的关键。南雄烟区是我国著名的优质浓香型烟叶产区，目前在烟叶生产中依旧存在因施肥不当，而导致烟叶产质量下降、 浓香型烟叶风格不突出等问题[7]，如何合理施肥已成为当前优质浓香型特色烟叶发展中迫切需要解决的问题。

生物碱和糖含量是烟叶的重要质量要素，直接影响烟草制品的生理强度、 烟气特征和安全性。微量生物碱含量很低，但对于烟草品质也至关重要。降烟碱含量的升高对烟叶香味会产生负面影响，即使很小量都能产生不利于烟气品质的作用，降烟碱易在调制和陈化过程中进一步发生生化转化，如在热解过程中易形成麦斯明和吡啶化合物，这些热解产物具有碱味和令人不快的鼠臭味[9]。烟叶中含有大量的糖类物质，与烟叶品质关系密切。当烟叶含糖量过低时，刺激性增强； 含糖量过高时，则使烟气呈酸性，影响烟气的酸碱平衡，使烟气平淡无味，同时增加烟气的焦油量[10-11]。由于生物碱中微量生物碱及糖组分测定的复杂性，研究主要集中在微量生物碱及糖组分的测定方法[12-16]上，史宏志等[17-24]系统地研究了生物碱与卷烟感官评析质量的关系，对于及时发现深层质量问题，进一步研究和改进我国烟叶质量具有重要意义。目前较多文章报道了氮素形态配比对烤烟烟叶中生物碱及总糖含量的影响，氮素形态对烟叶中糖含量的影响研究通常采用总糖和总还原糖量进行笼统评价，对于生物碱的影响研究也单一性对烟碱含量进行相关分析[4-7]，而忽略其它微量生物碱如降烟碱、 假木贼碱及新烟碱，糖组分如葡萄糖、 麦芽糖、 果糖及蔗糖的变化规律。因此，本文以南雄主栽品种粤烟98为材料，设计了5个氮素形态配比，对烤烟生育期农艺性状、 烤后烟叶产质量进行了测定及量化评价，同时探明氮素形态对生物碱及糖组分的影响规律，以期为南雄地区烤烟合理施氮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验点基本情况

1.2 试验设计

2012年3月至7月，试验地选址于广东省南雄烟草科学研究所内，供试品种为粤烟98，供试土壤类型为紫色土，前茬为水稻。水稻田间管理措施按当地常规生产进行，整个生育期不施肥。土壤基本理化性状为pH 5.85、 有机质2.64 g/kg、 全氮0.95 g/kg、 全磷1.58 g/kg、 全钾27.7 g/kg、 碱解氮50.88 mg/kg、 速效磷16.1 mg/kg、 速效钾72.4 mg/kg。

1.3 测定方法

分别于4月21日及5月21日，按照国家烟草行业标准YC/T142-1998测定叶宽、 叶长、 株高、 叶面积等农艺性状。烘烤后对各小区的烟叶按照国家烤烟分级标准GB2635-1992进行分级，各级别烟叶价格参照当地烟叶收购价格，计算产量、 产值、 均价、 中上等烟比例。各处理取烤后烟样中桔三(C3F)用于烟叶化学成分分析。烟叶化学成分测定指标包括烟碱、 假木贼碱、 新烟碱、 降烟碱、 总氮、 总糖、 还原糖、 葡萄糖、 麦芽糖、 蔗糖、 果糖、 淀粉、 钾和氯，并计算氮碱比、 糖碱比。其中，总氮测定采用凯氏定氮法[25]；烟碱含量测定采用分光光度法[26]； 可溶性糖和淀粉含量测定采用蒽酮比色法[25]； 还原糖含量测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法[25]； 钾含量测定采用原子吸收光谱法[26]； 氯含量测定用离子色谱法[26]。烟碱、 假木贼碱、 新烟碱、 降烟碱按照气相色谱-质谱联用法[15]，葡萄糖、 麦芽糖、 蔗糖、 果糖按照高效液相色谱法测定[16]。

1.4 数据处理

表1 烤烟化学成分指标赋值方法

P=∑Pi*Ci

(1)

式中：P为烤烟化学成分协调性综合指数；Ci为第i个化学成分指标量化分值；Pi为第i个化学成分指标相对权重。

2 结果与分析

2.1 氮素形态配比对烤烟农艺性状的影响

农艺性状是烟株生长发育过程中内在协调好坏的最直接外在表现。由2可见，各处理的烤烟有效叶片数、 株高、 叶长、 叶宽及茎围随着生长时间的逐渐延长，表现为增加的趋势。不同氮素处理间，在4月21日，即烤烟生育前期，发现烤烟有效叶片数、 株高、 叶长、 叶宽及茎围的增长趋势快慢和硝态氮施用量的多少成正比，且差异性显著，表现为N1>N2>N3>N4>N5。但随着生育期的延长，在5月31日底叶采收时各处理之间有效叶片数、 株高、 叶长、 叶宽及茎围差异性不显著。

表2 氮素形态对烤烟生育期农艺性状的影响

2.2 不同氮素形态下的烤烟经济性状

产量、 产值、 均价、 中上等烟比例、 上等烟比例是烟叶的主要经济性状，它们综合反映了烟叶的质量和经济效益。从表3可以看出，各处理间产量差异性不显著，相反各处理之间的产值，均价，中上等烟比例及上等烟比例的差异性表现显著，表现为N3>N2>N1>N4>N5，其中N3的产值，均价，中上等烟比例及上等烟比例均为最高，分别为53741yuan/hm2、 21.98 yuan/kg、 88%、 55%。结合烤烟生育期农艺性状数据，说明硝态氮与铵态氮配比不会显著地影响烤烟产量，但是100%的施用铵态氮会显著降低烤烟的中上等烟比例，与50%铵态氮+50%硝态氮相比，上等烟比例降低了18个百分点，中上等烟比例降低了21个百分点。说明硝态氮与铵态氮配比能够显著影响烤烟的等级结构，从而影响烤烟均价和产值。

2.3 不同氮素形态配比对烤烟C3F常规化学的影响

影响烤后烟吃味的主要因素是烟叶燃烧时热解呈酸性及碱性物质的平衡及协调，优质烟叶要求各种成分含量要适宜，成分之间要协调。根据表4分析烤后烟叶的化学成分发现，硝态氮与铵态氮比值大小与烤后烟叶中的总糖、 还原糖、 淀粉、 糖碱比、 钾离子、 果糖、 蔗糖及麦芽糖呈极显著正相关，硝态氮在配比中占据的比例越大，总糖、 还原糖、 淀粉、 糖碱比、 钾离子、 果糖、 蔗糖、 麦芽糖含量越高。而其中硝态氮与铵态氮比值大小与烤后烟叶中的全氮、 烟碱、 氮碱比、 降烟碱、 假木贼碱及新烟碱的含量成极显著负相关，硝态氮在配比中占据的比例越大，全氮、 烟碱、 氯离子、 氮碱比、 降烟碱、假木贼碱及新烟碱含量越低。在所有处理中，除了葡萄糖含量差异性不显著外，其他指标均表现出极显著差异性，表明硝态氮及铵态氮的配比对烤后烟叶内在化学组成具有较大影响。

表3 不同氮素形态处理对烤烟烤后经济性状的影响

表4 不同氮素形态比例对烤烟C3F化学成分的影响

参考王彦亭等[27-28]的化学成分指标赋值法(表1)，对烤后烟叶C3F化学成分协调性进行了综合评价，评价结果见表5。从单个指标评分来看，发现氮素形态配比对于全氮、 还原糖、 糖碱比、 氮碱比、钾氯比影响较大，从综合评分来看，N1分值最低为82.5，N3最高97.8，其次为N4、 N2、 N5。以上结果说明，在烤烟田间生长期合理配施氮肥对改善烤后烟叶内在化学的协调性具有显著效果。

表5 不同氮素形态配比下烤烟品质的评分/排序

3 讨论与结论

张新要等[29]通过田间试验，发现硝态氮 ∶铵态氮=1 ∶1的处理组合对提高烟叶亩产量、 亩产值、 上等烟比例、 均价以及烟叶品质有显著作用。王世济等[30]发现施硝态氮多的处理前期有利于烟株早发，不同的氮素形态配比对烤烟各项农艺性状的影响较小，对烤烟产量没有显著影响。张延春等[31]认为不同氮素形态配比对烤烟的农艺性状、 产量、 产值、 均价等没有明显影响。从研究上来看，各地硝态氮与铵态氮的配比对烤烟生长、 产量和质量的影响不尽相同，这可能与当地生态条件有关。本研究所处南雄地区早春气温低，夏季气温高，因此，硝态氮比例高的处理，能够促进烤烟的早发。在烤烟生长期长期降雨的条件下，在打顶期铵态氮硝态氮不同比例处理对烤烟农艺性状影响差异不显著，说明易于流失的硝态氮并未大量地流失，这可能是与南雄地区的膜下移栽，起高垄的栽培方法有关。地膜和高垄有效的防水和排水，减少了硝态氮的流失。

硝态氮和铵态氮的配比对烤烟品质存在一定影响，但是结论均有所不同。岳俊芹等[32]在河南郑州的研究发现，随着铵态氮比例的增加，烟碱含量随之升高，而不利于还原糖含量的积累。李建伟等[6]在贵州福泉黄壤土的试验认为70%硝态氮+30%铵态氮及50%铵态氮+50%硝态氮的处理能够提高烤烟总糖和还原糖含量、 糖碱比、 钾离子含量，而非还原糖和含氮化合物含量降低。王世济等[30]在皖南烟区水稻土试验发现，不同硝态氮及铵态氮配比处理的烟叶各种化学成分含量和评吸质量差别不大。本研究发现硝态氮及铵态氮配比对中上等烟比例及均价有显著性影响，与张新要等[29]研究相似。由于不同烟区的生态条件对烟草的生长影响不同，导致铵态氮及硝态氮对烟株的品质影响也不尽相同。

本研究对不同处理对决定烤烟吃味的主要化学成分的影响发现，除葡萄糖外，硝态氮与铵态氮比值大小与烤后烟叶中的总糖、 还原糖、 淀粉、 糖碱比、 钾离子、 果糖、 蔗糖及麦芽糖呈现正相关； 硝态氮与铵态氮比值大小与烤后烟叶中的全氮、 烟碱、 氮碱比、 降烟碱、 假木贼碱及新烟碱的含量成负相关。综合评价烤烟烤后烟叶化学成分协调性，发现50%铵态氮+50%硝态氮配比对提高烤后烟叶化学成分协调性和改善烟叶内在质量有一定促进作用。

生物碱含量和糖含量均是决定烟叶感官品质的主要要素。胡建军等[19]研究发现生物碱对烤烟吃味有显著影响。另外，生物碱的组成成分对烟叶品质安全有显著影响，它作为烟草特有亚硝胺的直接前体物，其中降烟碱可与亚硝酸发生亚硝化反应生成NNK、 NNN、 NAT和NAB，因此控制生物碱组成成分含量是提高烟叶感官品质和烟叶减害的关键[9]。本研究发现，硝态氮与铵态氮比值大小与烤后烟叶中的生物碱含量成负相关。说明通过改变氮素形态的配比可以调控烤烟叶片中生物碱含组成成分的比例，对于提高烟叶质量和安全性有一定作用，但具体到某个生物碱组分含量与烟叶感官质量之间的关系还有待进一步研究。糖总量是由葡萄糖、 果糖、 麦芽糖及蔗糖等糖组分组成，是决定烟叶感官品质的重要因素。本研究发现除葡萄糖外，硝态氮与铵态氮比值大小与烤后烟叶中的总糖、 还原糖、 果糖、 蔗糖及麦芽糖呈现正相关。说明不同氮素形态配比能够影响烤烟叶片中糖组分的含量，从而改变烤烟感官质量，但具体到某个糖分含量与烟叶感官质量之间的关系还有待进一步研究。

在广东南雄地区的生态条件下，不同氮素形态配比对于当地紫色土上的烤烟产量没有显著性的影响，但对中上等烟比例及均价有显著性影响，以50%铵态氮+50%硝态氮的处理最好，烤烟烤后烟叶内在化学指标进行量化评价得分也最高，说明50%铵态氮+50%硝态氮处理对烤烟形成合理的内在化学指标最为有利，因而保证了农户最为关心的产量产值。在施氮水平为150 kg/hm2的条件下，50%铵态氮+50%硝态氮的配比对提高广东南雄烟区烤烟的产质量具有较好的效果，适宜在生产上推广应用。

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