不同钾肥施用量及基追施比对烤烟中性致香物质含量的影响

代晓燕，张 芊，王建安，郭春燕



不同钾肥施用量及基追施比对烤烟中性致香物质含量的影响

代晓燕，张 芊，王建安，郭春燕

（河南农业大学烟草学院，郑州 450002）

为了弄清钾肥对烤烟致香物质含量的影响，采用田间试验，以云烟87为材料，探讨了钾肥基、追施比例和施用量对豫西烤烟叶片中性致香物质含量的影响。结果表明，钾肥施用量和施用比例对烤烟中上部叶中性致香物质总量和各降解产物含量的影响各不相同。增施钾肥可明显提高上部叶各类中性致香物质总量，其中中钾水平上高施追肥和高钾水平上低施追肥质体色素类致香物质含量最高，高钾水平高施追肥非质体色素类降解产物含量最高。低钾水平上高施追肥则更有利于中部叶各类香气物质的形成。

烤烟；钾肥；施用量；基追施比例；中性致香物质

烟草的香味是烤烟品质的一个重要指标，是烟叶散发的香气和烟气吃味的综合。烟叶中致香物质含量的多少与烟叶的香味密切相关，其组成、含量及平衡比例综合影响着烟叶和烟气的香味状况和风格特色[1]。

烟草属嗜钾作物，较高钾含量不仅能显著改善烟草的外观形象，而且钾在烟株体内几乎可以参与所有的生理代谢过程，如光合作用、呼吸作用、养分吸收、气孔开闭、水分平衡等，对烟叶的品质有着十分重要的影响[2-3]。研究表明，改进肥料配方、增加施钾量、调整成垄方式及施用生长调节剂均能提高烟叶的钾含量[4-6]，但同时对烟叶香气物质含量也造成了一定的影响[7-9]。研究结果显示，改变钾肥种类及提高钾肥施用量等可明显提高烟叶中的香气物质含量[10-12]，但根据优质烤烟生产技术要求钾肥后移的原则，系统地研究钾肥施用量和基追施用比例对烤烟致香物质含量的影响还缺乏相应报道。本研究在前期试验的基础上，采用田间试验，进一步探讨了烤烟中性致香物质成分和含量在不同的钾肥水平和追施比例条件下的变化规律，以期为钾肥的合理利用和烤烟品质的提高提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2010年在豫西灵宝市五亩乡进行。供试烟草品种为云烟87，漂浮育苗，4月28日移栽，中心花开放时打顶，每株留叶22片，按成熟度分部位采收。试验地地形为低丘岗地，土壤质地为壤砂，土壤类型为褐土，成土母质为黄土状物质，海拔高度1000 m，地势平坦，排灌方便，前期作物为烤烟。土壤的基本理化性状为有机质16.1 mg/kg，速效氮58.2 mg/kg，速效磷（P2O5）14.8 mg/kg，速效钾（K2O）220.7 mg/kg，pH 7.2。

1.2 试验设计

试验为2因素3水平全因子设计，二因素为钾肥（硫酸钾，含K2O 50%）的施用量（A因素）和基追施比例（B因素），3个水平分别为硫酸钾施用量8、16、24 kg/667m2；基追施比例7:3、5:5、3:7，分别用A1、A2、A3和B1、B2、B3表示。硫酸钾作基肥在移栽时施用，追肥在团棵期施用。3次重复，共27个小区，小区面积约60 m2，随机区组排列。其他肥料为烟草专用复合肥[(N):(P2O5):(K2O)]比例为15:15:15）]和芝麻饼肥，均作基肥，复合肥分别在起垄覆膜和移栽时施入，比例为7:3，总施用量为300 kg/hm2；饼肥移栽时施用，用量为450 kg/hm2。试验小区行株距为120 cm×50 cm，并于四周设保护行和通道。生产栽培措施同当地优质烟生产技术规范，烘烤结束后选取烤后烟叶中橘三（C3F）和上橘二（B2F）作为检测样品。

1.3 样品测定

将烤后C3F和B2F样品的3次重复样混匀后作为一个待测样品用于测定中性致香物质含量。中性致香物质含量的测定采用内标法，即通过蒸馏萃取仪和trace GC-DSQII MS美国赛默飞世尔公司的气质联用仪提取并测定分析，内标使用硝基苯。

前处理采用“同时蒸馏萃取法”，即取10 g待测样品于500 mL圆底烧瓶中，加入1 g柠檬酸、0.5 mL内标和350 mL蒸馏水充分摇匀。安装同时蒸馏萃取装置，一端连接500 mL圆底烧瓶，同时进行恒温电热套加热，另一端连接250 mL圆底烧瓶（内装二氯甲烷40 mL），置于60 ℃水浴中，同时打开通水阀，待样品沸腾分层时计时2.5 h，收集有机相。加入10 g左右无水硫酸钠，摇匀澄清后转移至鸡心瓶，并置于60 ℃水浴中浓缩有机相至1 mL左右即可。

气质联用仪分析条件为色谱柱DB-5 ms（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；载气速度和流速为He，0.8 mL/min。进样口温度为250 ℃，初始温度60 ℃并保持2 min，180 ℃时保持2 min，280 ℃时保持20 min。扫描离子范围为50～650 amu；进样量为2 µL，分流比为10:1。

2 结 果

2.1 中性致香物质总量

对烤后中上部叶进行气相色谱/质谱（GC/MS）定量和定性分析，结果共检测到29种中性香气成分（表1），其中类胡萝卜素类降解产物16种、Maillard反应产物7种、苯丙氨酸类香气物质4种、类西柏烷类降解产物1种和其他类降解产物1种。对于C3F，增加钾肥和提高钾肥追施量对烟叶中性致香物质总量影响各异，表现为在同一施钾比例上随着钾肥水平的提高，致香物质总量为处理A1B1﹥A2B1﹥A3B1，A3B2﹥A2B2﹥A1B2，A1B3﹥A2B3﹥A3B3；而随着钾肥追施比例的增加，中性致香物质总量在中低钾水平上先降后增，高钾水平上则逐渐增加，各处理之间表现为A1B3﹥A1B1﹥A1B2，A2B3﹥A2B1﹥A2B2，A3B3﹥A3B2﹥A3B1。而对于B2F，增加钾肥可明显提高上部叶中性致香物质含量总量，在同一施钾比例上表现为A3B1﹥A2B1﹥A1B1，A3B2﹥A2B2﹥A1B2，A2B3﹥A3B3﹥A1B3；随着钾肥追施比例的增加，中性致香物质总量表现为中低钾水平上呈增加趋势，高钾水平先降低后增加，在同一钾肥用量上表现为A1B3﹥A1B2﹥A1B1，A2B3﹥A2B2﹥A2B1，A3B1﹥A3B3﹥A3B2。由此可见，增施钾肥有利于提高上部叶致香物质含量，提高钾肥追施量则更有利于高钾水平上中上部叶致香物质的积累。

表1 各处理烤后烟叶中性致香物质总量 μg/g

2.2 类胡萝卜素类香气物质含量

由表2可以看出，在C3F中，A1B3处理的类胡萝卜素降解产物总量最高，其次是A3B3﹥A2B3﹥A3B2﹥A2B1﹥A2B3﹥A1B2﹥A1B1，A2B2处理含量最低，随着钾肥追施量的增加，类胡萝卜素产物含量呈增加趋势。在B2F中，增加钾肥也可明显提高类胡萝卜素降解产物总量，且随着钾肥追施量的增加，表现为中低钾水平上呈增加趋势，高钾水平上先降低后增加，与中性致香物质总量规律一致。β-大马酮可增加烟气浓度并产生花香，从表2看出，它在类胡萝卜素降解产物中所占比例最高，中部叶平均占总量的44%，上部叶平均占总量的31%，其含量规律与类胡萝卜素产物规律相同。其次是法尼基丙酮，最高占总量的22%。总之，增施钾肥有利于上部叶中类胡萝卜素降解产物的形成，如β-大马酮等含量增加较为明显，而增加钾肥追施量则更有利于提高中部叶类胡萝卜素产物含量。

2.3 Maillard反应产物含量

由表3可以看出，C3F中，Maillard反应产物积累量明显不同，增施钾肥在钾肥基追施比例为7:3时先增加后降低，5:5时增加，3:7时降低；随着钾肥追施量的增加，在中低钾施肥水平上先降低后增加，高钾水平上先增加后降低。B2F中，随着钾肥施用量和追施比例的增加，Maillard反应产物含量明显增加，其中A3B3处理各类棕色化致香物质含量最高，A1B1最低。糠醛在Maillard反应产物中含量最高，中部叶平均占总量的80%，上部叶平均占总量的83%，其含量规律与Maillard反应产物总量一致，因此是决定Maillard反应产物量的重要成分。吲哚的含量最低，在上部叶部分处理中只有痕量存在。

2.4 苯丙氨酸类香气物质含量

在C3F中，不同钾肥施用量和追施比例下苯丙氨酸类香气物质总量呈现与Maillard反应产物量相似规律（表4）。在B2F中，增施钾肥和提高钾肥追施比例可明显增加苯丙氨酸类香气物质总量，表现为A3B3 >A3B2 >A3B1 >A2B3> A2B2> A1B2>A1B3>A2B1>A1B1，特别在中高钾水平时，香气物质总量增加较多，4种致香物质成分均表现为A3B3含量最高，A1B1最低。苯甲醇的含量表现出与苯丙氨酸类香气物质总量规律一致，含量最高，其次是苯乙醛，苯甲醛的含量最低。

2.5 类西柏烷类降解产物含量

类西柏烷类化合物本试验主要检测到了茄酮（表1），B2F中，增加钾肥可明显提高上部叶茄酮含量，且随着钾肥追施比例的增加，茄酮含量表现出中低钾上平上先增加后降低，高钾水平上呈增加趋势，即A3B1>A3B3>A2B2>A3B2>A2B3> A1B2> A1B3>A2B1>A1B1。C3F中，随着钾肥施用量的增加，茄酮含量在钾肥基追施比例在7:3时先增加后降低，在5:5和3:7时先降低后增加；随着钾肥追施量的增加，茄酮含量则表现为低钾和高钾水平上逐渐增加，而中钾水平上先降低后增加，即A2B1>A1B3>A3B3>A3B2>A2B3>A3B1>A1B2>A1B1>A2B2。

表2 各处理烤后烟叶类胡萝卜素降解产物含量 μg/g

2.6 其他类香气物质含量

从表1中看出，新植二烯占所检测到的中性致香成分比例较大，中部叶平均为73%，上部叶平均为68%。B2F中，随着钾肥施用量和追施比例的增加，烟叶中新植二烯的含量逐渐增加，表现为A2B3>A3B1>A3B3>A3B2>A2B2>A1B3>A1B2>A2B1>A1B1。C3F中，新植二烯含量与中性致香物质总量规律相同。

表3 各处理烤后烟叶Maillard反应产物含量 μg/g

注：tr表示痕量。

表4 各处理烤后烟叶苯丙氨酸类香气物质含量 μg/g

3 讨 论

烟叶是满足人们吸食需要的特殊商品，因此，烟叶在燃吸时所形成的烟气中的香气成分组成和含量是衡量烟叶品质和香气状况最直接可靠的标准，对烟气的香气量、香气质和香型有重要的影响。烟叶中香气成分含量与组成受很多因素的影响，如遗传、生态、栽培技术及调制醇化等，其中施肥是重要的栽培技术措施。研究表明，改变钾肥种类、增施钾肥、配合不同起垄方式种植密度、生长调节剂等不仅可提高烟叶含钾量，也可改善的烟叶香气成分数量[11-15]。何永秋等[11]在普通施钾肥基础上配施缓效钾肥和腐植酸钾肥，叶协锋等[8]配施生物钾肥均可提高烟叶中性致香成分。刘国顺等[9]研究也显示，提高钾肥施用量可提高中部叶总中性致香物质含量，并且棕色化降解产物和类西柏烷类降解产物含量也呈增加趋势。本研究在此基础上发现，增施钾肥不仅影响中性致香物质总量、棕色化降解产物和类西柏烷类降解产物量，还可明显提高上部叶类胡萝卜素降解产物、芳香类氨基酸降解产物及新植二烯等致香物质含量，而且改变钾肥基追施比例，中性致香物质总量和各类致香物质成分表现出不同的规律性。

试验还发现，对于上部叶，中性致香物质总量、类胡萝卜素降解产物及新植二烯含量随着钾肥追施比例的增加，表现出中低钾水平呈增加趋势，高钾水平上先增加后降低，A2B3和A3B1处理含量较高，芳香类氨基酸降解产物及Maillard反应产物则呈增加趋势，A3B3处理最高，A1B1最低，说明中钾水平配合高施追肥或高钾水平配合低施追肥更有利于质体色素类致香物质的形成，而高钾水平配合高施追肥则更有利于非质体色素类降解产物的形成。对于中部叶，随着钾肥追施比例的增加，不同处理之间有一定的差异，但无论是中性致香物质总量还是各类致香物质含量以A1B3处理相对较高。这也说明不同的钾肥基追施比例造成了烟株不同生长时期的钾素供应能力的差异，影响烟叶香气成分含量组成，而增加钾肥追施量更有利于上部叶香气品质的改善。

4 结 论

本研究比较了烤烟中上部叶中性致香物质含量在不同钾肥水平和基追施比例条件下的变化情况，证明增施钾肥可明显提高上部叶各类中性致香物质总量，中钾水平配合高施追肥和高钾水平上低施追肥（A2B3和A3B1处理），即当钾肥施用量为16 kg/667m2，基追施比例为3:7和施用量为24 kg/667m2，基追施比例为7:3时更有利于质体色素类致香物质的形成，高钾水平高施追肥（A3B3处理），即钾肥施用量为24 kg/667m2，基追施比例为3:7有利于非质体色素类降解产物的形成；低钾水平上高施追肥（A1B3处理），即钾肥施用量为8 kg/667m2，基追施比例为3:7处理则更有利于中部叶各类香气物质的形成。

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Effects of Different Potassium Fertilization Modes on Neutral Aroma Components in Flue-cured Tobacco Leaves

DAI Xiaoyan, ZHANG Qian, WANG Jianan, GUO Chunyan

(College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

In order to identify the effects of potassium (K) fertilization regulation on aroma constituents in flue-cured tobacco leave, a field experiment was conducted to study the changes of K rates and proportion of base K to dress K fertilizer on the neutral aroma constituents in middle and upper leaves of tobacco (Yunyan 87). The results showed that the contents of the all neutral aroma constituents and every degradation products were different under the different potassium fertilization rates and ratios. Neutral aroma constituents in upper leaves increased with the higher potassium rate. The content of plastid pigment degradation products in upper leaves were the highest relatively under top dressing fertilizer of middle potassium level and low dressing fertilizer of high potassium level, while the non-plastid pigment degradation products was the highest under top dressing fertilizer of high potassium level. It was more conducive to the formation of neutral aroma constituents in middle leaves under top dressing fertilizer of low potassium level.

flue-cured tobacco; potassium fertilizer; application rate; proportion of base K to dress K fertilizer; neutral aroma component

S572.06

1007-5119（2014）01-0026-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.01.005

河南中烟工业有限责任公司科技项目资助（2010033）

代晓燕，女，博士，讲师，主要从事烟草栽培生理及土壤营养研究。E-mail：daixiaoy319@163.com

2013-09-29