铵态氮/硝态氮配比对豫中烟区烤烟生长及品质调控研究

王 蒙,王喜枝,刘世亮,朱金峰,张 弘,刘 芳,姜桂英*(.河南农业大学 资源与环境学院，河南 郑州 45000; .河南农业职业学院，河南 中牟 45450; .河南省烟草公司漯河市公司,河南 漯河 46000)

铵态氮/硝态氮配比对豫中烟区烤烟生长及品质调控研究

王 蒙1,王喜枝2,刘世亮1,朱金峰3,张 弘1,刘 芳1,姜桂英1*
(1.河南农业大学 资源与环境学院，河南 郑州 450002; 2.河南农业职业学院，河南 中牟 451450; 3.河南省烟草公司漯河市公司,河南 漯河 462000)

为明确豫中浓香型烟区施肥适宜的铵态氮/硝态氮配比(即铵硝比)，采用大田小区试验，在氮肥、钾肥和磷肥施用量相同的基础上，设计4个不同铵硝比(6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)处理，研究了豫中烟区不同铵硝比对烤烟农艺性状、化学成分及香气物质含量的影响。结果表明，在烟株移栽后30、45 d，烟株的叶长、叶宽、茎围和叶面积随硝态氮比例增加呈先增加后降低的趋势，且以铵硝比4∶6处理表现最好。在成熟期(移栽后90 d)，各处理间烟株株高和叶宽无明显差异，而叶长和叶面积随硝态氮比例增加呈降低趋势。各生育时期不同铵硝比处理下烟叶氮、磷、钾含量差异表明，铵硝比为4∶6时有利于烟株对氮、磷、钾的吸收。硝态氮不利于烤后烟叶的总糖、还原糖、总氮、氯离子含量的合成或累积，而铵态氮则促进烟叶的碳、氮代谢；烟叶钾含量则随着硝态氮比例的增加呈先增加后降低的趋势，且以铵硝比为4∶6时(钾含量1.34%)显著高于其他处理，说明硝态氮在一定程度上有利于烟叶对钾的吸收。香气成分分析发现，硝态氮有利于烤烟中部叶类胡萝卜素降解产物的合成，过高或过低的铵硝比都不利于西柏烷类致香物质和棕色化反应产物的合成，二者含量均以铵硝比4∶6时最高，且致香物质总量也以铵硝比4∶6时最高。综合考虑烟株的生长情况、烟叶的化学成分和致香物质含量，在河南浓香型烟区推荐以铵硝比4∶6进行氮肥施用。

氮素形态； 产量； 烟草； 化学成分； 致香物质

研究表明，硝态氮利用率主要受降雨量和土壤质地的影响；铵态氮利用率则主要受施肥方式和土壤pH值的影响[9]。不同形态氮素施用后，其转化及被吸收利用的效果与土壤类型、气候条件及田间管理方式等密切相关[8]。可见，烟田不同氮素形态的适宜配比，不仅仅由硝态氮、铵态氮的性质特征决定[10]，同时还随不同地区的气候条件、土壤类型、田间管理方式等的不同而有所差异。豫中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、浓香型风味退化和配伍性降低等问题，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。鉴于此，本研究采用大田试验，研究了豫中烟区不同铵态氮/硝态氮质量比(即铵硝比)对烤烟农艺性状、化学成分及香气物质含量的影响，以明确豫中浓香型烟区烤烟生产最适宜的氮素形态配比。

1 材料和方法

1.1 试验点基本情况

试验于2013年在河南省漯河市舞阳县保和乡坡宋村进行，该区属暖湿性季风气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，年平均气温为14.7 ℃，日照时数平均为2 181 h，年降水量为786 mm。试验点为烟草连作2 a地块，土壤类型为黄褐土，其基本性质如下：土壤有机质12.37 g/kg、碱解氮31.05 mg/kg、速效磷(P2O5)21.78 mg/kg、速效钾(K2O)137 mg/kg，pH值7.24。

1.2 试验设计

本试验氮素为铵态氮和硝态氮2种形态，设置铵硝比6∶4(T1)、5∶5(T2)、4∶6(T3)、3∶7(T4)4个处理。总施氮量为60 kg/hm2，按照N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3配肥。100%氮肥和磷肥以及70%钾肥作基肥，其中少量(5%)磷酸二铵作为穴肥，30%钾肥在培土时追施；基肥于移栽前4 d条施，穴肥于移栽前1 d穴施，追肥于烟草团棵期(移栽后25 d左右)穴施。追肥采取环施方式进行，与根系保持10 cm 左右距离，并覆土。其中除烟草专用肥(15-15-15)之外，硝态氮肥源为硝酸磷(26-11.5-0)，铵态氮肥源为磷酸二铵(18-46-0)，磷肥为硝酸磷，钾肥为硫酸钾(0-0-50)。各处理具体施肥量及肥料配比见表1。

表1 不同处理的施肥量 kg/hm2

烟株于2013年5月6日进行移栽，按行距1.22 m、株距0.50 m进行种植，每个小区栽165株烟(16 500株/hm2)，小区面积为100 m2，小区周边设2行保护行，其他按当地优质烤烟规范化栽培管理方法进行，并在2013年9月9日采收完毕。

1.3 测定项目及方法

分别在移栽后30、45、60、75、90 d调查各处理烟株的生长与发育情况。选取10株测定株高、茎围、最大叶长和叶宽，按照公式叶面积=叶长×叶宽×0.634 5计算最大叶叶面积，并取各时期中间部位烟叶样品杀青并于60 ℃烘干后测定其氮、磷、钾含量。

烟叶以小区为单位进行挂牌采收，计算各小区产量、产值。采用三段式烘烤工艺进行烘烤调制，并按烤烟42级国标进行分级[10]，各处理烟叶烘烤后收集中部叶(C3F)样品，45 ℃烘干至恒质量，粉碎，过0.2 mm筛，供烤后烟叶常规化学成分和香气物质检测使用。其中，烟叶总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯等常规化学成分含量按照王瑞新等[11]的方法测定；香气物质含量在国家烟草栽培生理生化研究基地采用固相微萃取顶空取样和气相色谱-质谱法(GC-MS)进行分析，具体操作参照刘世亮等[12]的方法。

1.4 数据处理

采用SPSS软件处理数据，采用Origin8 Pro SR4软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同铵态氮/硝态氮配施比例对烟株农艺性状的影响

从表2可见，不同铵硝比处理下，烟株的茎围、叶长、叶宽、叶面积均随着生育进程的推进呈增加趋势。各处理烟株株高在旺长期(移栽后60 d)前呈快速增长的趋势，旺长期后基本维持在109.7～115.9 cm。烟株移栽后30、45 d，烟株的茎围、叶长、叶宽、叶面积随硝态氮比例的增加呈先增加后降低的趋势，以T3处理 (铵硝比4∶6)表现最优。在烟株移栽后的60～90 d，T3处理的株高和茎围高于其他处理，但叶面积略小。移栽后90 d(成熟期)，各处理间烟株株高、叶宽无明显差异，而叶长和叶面积则随硝态氮比例升高呈降低趋势。

表2 不同时期各处理烟株的农艺性状

注：同列数字后不同字母表示同一时期各处理间差异显著(P<0.05)。

2.2 不同铵态氮/硝态氮配施比例对烟叶氮、磷、钾含量的影响

图1显示，烟株叶片的氮、磷、钾含量随生育期的推进总体上均呈降低趋势。移栽后30 d，T1、T4处理烟叶氮含量显著高于T2、T3处理；移栽后45、90 d烟叶氮含量均随硝态氮比例的增加而降低；移栽后60、75 d，T1、T3处理烟叶氮含量显著高于T4处理，总体来说，硝态氮比例增加不利于烟叶氮的累积。移栽后30、45、60、75 d， T2、T3处理烟叶磷含量均高于T1、T4处理；移栽后90 d，T3处理烟叶磷含量最高，说明铵态氮和硝态氮的比例过高或过低均不利于烟株对磷的累积。烟叶钾含量在移栽后30 d随硝态氮比例的增加而显著增加，即硝态氮在烟株生长前期显著促进烟叶对钾的吸收；但在成熟期(移栽后90 d)各处理间烟叶钾含量差异不显著。从烟叶氮、磷、钾含量的变化综合来看，铵硝比为4∶6有利于烟株对氮、磷、钾的吸收。

不同字母表示同一时期不同处理间差异显著(P<0.05)图1 不同时期各处理烟叶的氮、磷、钾含量

2.3 不同铵态氮/硝态氮配施比例对烤后烟叶中部叶常规化学成分的影响

从表3可以看出，烤后烟叶的总糖、还原糖、氯含量以及糖碱比均随硝态氮比例增加而减少，说明硝态氮不利于总糖、还原糖的合成及氯离子的累积，而铵态氮有利于烟叶的碳、氮代谢。钾含量则随着硝态氮比例增加呈现先增加后降低的趋势，且以铵硝比为4∶6时显著高于其他处理，说明硝态氮在一定程度上有利于烟叶对钾的吸收。T1和T2处理的还原糖/总糖比例相近，T3、T4处理则较高。烟叶的钾氯比表现为T3处理最高，T4处理次之，之后为T1、T2处理。

表3 不同处理烤后烟叶中部叶的常规化学成分

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2.4 不同铵态氮/硝态氮配施比例对烤后烟叶中部叶致香物质含量的影响

作为评定烟叶及其制品品质的重要指标，烟叶香味是多种微量致香物质共同作用的结果。烟叶中的中性致香物质成分复杂，按香气前体物质可分为类胡萝卜素类、苯丙氨酸类、类西柏烷类、棕色化产物类四大类[13-14]。本试验测定的致香物质还有新植二烯和其他类。由表4可见，4个处理烤后烟叶致香物质中，类胡萝卜素类致香物质15种，其含量约占致香物质总量的7.67%～9.60%。其中，二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、β-大马酮等均能够增加烟叶香气并抑制烟气刺激性[13-14]。烤烟中部叶类胡萝卜素类致香物质含量随硝态氮比例增加而明显增加，T4处理最高，达93.339 μg/g，说明硝态氮有利于烤烟中部叶类胡萝卜素类致香物质的合成。苯丙氨酸类致香物质含量随铵态氮比例增加而增加，以T1处理最高(26.528 μg/g)，可见铵态氮比例越高越有利于苯丙氨酸类致香物质含量的提升。T3处理类西柏烷类、棕色化产物类致香物质含量均最高，分别为22.035、12.865 μg/g，过高或过低的铵硝比都不利于两类致香物质合成。新植二烯由烟叶中叶绿素降解后进一步脱水形成，在烤烟中性致香物质中所占比例超过80%，是烟草中重要的致香物质。烟叶燃烧时，新植二烯不但能够促进其他香气物质进入烟气，而且其自身也能够进入烟气并减轻烟气刺激性，提高烟气醇和度[15]。由表4 可见，新植二烯含量随硝态氮比例增加呈先升高后降低的趋势，其中T3处理明显高于其他处理。各处理其他类致香物质总量差异较小。烤烟中部叶的致香物质总量随硝态氮比例增加呈先升高后降低的趋势，T3处理最高，为1 066.894 μg/g，高于其他处理。综合以上结果，不同铵硝比对烤后烟叶的致香物质含量有明显影响，但铵硝比为4∶6时，致香物质含量最高。

表4 各处理烤烟中部叶的致香物质含量 μg/g

续表4 各处理烤烟中部叶的致香物质含量 μg/g

3 结论与讨论

不同形态氮素对烤烟产量和品质的影响存在差异。就烤烟产量及其相关的农艺性状来说，有研究称，不同铵硝比对烤烟的农艺性状、产量、产值、均价等无明显影响[2,16]；而谢晋等[17]在广东南雄烟区的研究结果表明，虽然铵态氮与硝态氮配比在生育后期对烤烟的农艺性状及产量影响不显著，但硝态氮比例较高时能促进烤烟前期早发快长，对中上等及上等烟比例的差异性影响显著，其中，以50%铵态氮+50%硝态氮配比效果最好；张新要等[5]在云南峨山县的研究表明，硝态氮∶铵态氮质量比为1∶1时，对提高烟叶产量、产值、上等烟比例、均价以及烟叶品质均有显著效果；李建伟等[4]在贵州福泉的研究认为，硝态氮∶铵态氮质量比为75∶25时产量最优，与郭晓惠等[18]的研究结果类似。综合上述研究发现，各地硝态氮与铵态氮的配比对烤烟生长和产量的影响因地而异，这可能是不同土壤类型、气候条件、田间管理等使烟草对不同铵硝比的响应程度不同。刘卫群等[19]发现，无机氮施入土壤后只能维持7周时间，后期烟草吸收的氮多来自土壤矿化的氮，但是不同土壤类型的供氮能力相差较大。本试验中，试验地点位于河南省中部偏南，四季分明，土壤中性偏碱，在此环境下，铵态氮在短期内很容易被硝化成硝态氮。刘卫群等[20]在河南潮土区的研究发现，增加硝态氮施用比例，可以促进烟株生长前期对氮素的吸收；成熟期烟碱含量随硝态氮比例增加呈下降趋势。本试验结果表明，移栽后30、45 d烟株的叶长、叶宽、茎围、叶面积随硝态氮比例的增加呈先增加后降低的趋势，且以铵硝比4∶6时表现最好；在烟株移栽后60～90 d，各处理间烟株的株高和叶宽无显著差异，而叶长和叶面积随硝态氮比例升高呈降低趋势。不同处理烟株中部叶氮、磷、钾含量分析表结果明，以铵硝比4∶6有利于烟株对氮、磷、钾的吸收。

硝态氮与铵态氮的配比对烤烟的品质如化学成分、致香物质含量等有显著影响。从化学成分来看，谢晋等[17]发现，烤后烟叶中总糖、还原糖、淀粉、钾、果糖、蔗糖、麦芽糖的含量及糖碱比与硝态氮比例呈现极显著正相关，但氮、烟碱、降烟碱、假木贼碱、新烟碱的含量及氮碱比与硝态氮比例呈现极显著负相关，综合认为50%铵态氮+50%硝态氮有利于提高该区烟叶产质量和化学成分协调性。艾绥龙[6]也发现，基肥硝态氮达50%时对烟草的生长和品质效果最优。张延春等[2]认为，在湖南浏阳地区，硝态氮与铵态氮比例为(54%∶46%)～(50%∶50%)时烟草品质较好。但也存在相反的结论，李建伟等[4]研究认为，硝态氮和铵态氮的比例越接近，烤后烟叶的评吸质量越差；在化学成分方面，增加硝态氮比例可降低含氮化合物含量，提高碳水化合物含量，从而提高糖碱比，有利于烟叶内在化学成分的协调。本研究发现，铵态氮有利于烤后烟叶的总糖、还原糖的合成，总氮、氯含量的累积以及糖碱比的提升促进烟叶对碳、氮化合物的合成代谢。这可能是因为铵根离子是正价，易于促使烟草对阴离子如氯离子、磷酸根离子的吸收。烟叶钾含量随硝态氮比例增加而呈现先增加后降低的趋势，且以铵硝比为4∶6时显著高于其他处理，说明硝态氮在一定程度上有利于烟叶对钾的吸收。这与前人的研究结果基本相似，也符合不同形态氮素的吸收和代谢机制。致香物质的含量高低及协调性是决定烟草感官品质的主要指标，本试验结果发现，硝态氮有利于烤烟中部叶类胡萝卜素降解产物的合成；对于类西柏烷类和棕色化产物类致香物质，过高或过低的铵硝比均不利于其合成，均以铵硝比4∶6时含量最高，这与黄平俊等[21]的研究结果一致。

本试验结果表明，在烟株移栽后30、45 d，烟株的叶长、叶宽、茎围和叶面积随硝态氮比例的增加呈先增加后降低的趋势，且以铵硝比4∶6处理表现最好；移栽后的60～90 d，T3处理的株高和茎围高于其他处理，但叶面积则略小，其中移栽后90 d(成熟期)，各处理间烟株株高、叶宽无明显差异，而叶长和叶面积则随硝态氮比例升高呈降低趋势。不同处理烟株中部叶氮、磷、钾含量差异明显，以铵硝比 4∶6有利于烟株对氮、磷、钾的吸收。不同铵硝比对烟草的品质，特别是化学成分的协调性和致香物质含量，均有显著影响，铵硝比为4∶6时，烤烟中钾含量、钾氯比以及致香物质含量最高，综合分析认为，铵硝比4∶6为豫中烟区浓香型烤烟生长最适宜的氮形态配比。

[1] 周冀衡,朱小平,王彦亭,等.烟草生理与生物化学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1996.

[2] 张延春,陈治锋,龙怀玉,等.不同氮素形态及比例对烤烟长势、产量及部分品质因素的影响[J].植物营养与肥料学报,2005,11(6):787-792.

[3] 曹志洪.优质烤烟生产的土壤与施肥[M].南京:江苏科学技术出版社,1991.

[4] 李建伟,郑少清,石俊雄,等.不同氮素形态配比对烤烟品质的影响[J].西南农业大学学报(自然科学版),2003,25(5):436-439.

[5] 张新要,姜占省,李天福,等.不同饼肥用量和氮素形态配比对烤烟产质量的影响[J].土壤通报,2006,37(1):867-870.

[6] 艾绥龙.氮素形态及配比对烤烟生长和品质的影响[J].西北农业学报,2003,12(2):80-82.

[7] 李明,杨艳,蒋广峰,等.植烟土壤氮形态与烟叶化学成分及品质的关系研究[J].现代农业科技,2009(11):165-167.

[8] 李波,顾明华,沈方科,等.化肥配施不同有机肥对土壤养分释放及烤烟养分吸收的影响[J].河南农业科学,2011,40(7):55-60.

[9] 蒲文宣,张新要,李天福,等.不同土壤类型上氮素形态配比对烤烟生长发育及产质量的影响[J].中国农学通报,2010,26(7):142-146.

[10] 闫克玉,赵献章.烟叶分级[M].北京:中国农业出版社,2003.

[11] 王瑞新,韩富根,杨素勤.烟草化学品质分析法[M].郑州:河南科学技术出版社,1990.

[12] 刘世亮,杜君,化党领,等.不同有机酸对烤烟品质和产值的影响[J].作物学报,2008,34(5):851-858.

[13] 汪耀富,高华军,刘国顺,等.不同基因型烤烟叶片致香物质含量的对比分析[J].中国农学通报,2005,21(5):117-120.

[14] 张宪.烟草——生产,化学和技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[15] 胡国松,郑伟,王震东,等.烤烟营养原理[M].北京:科学出版社,2000:62-94.

[16] 唐国俊,高迟銮,蒋士东,等.氮素形态及配比对烤烟的氮素利用率及品质的影响[J].湖南农业科学,2014(16):21-23.

[17] 谢晋,严玛丽,陈建军,等.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[J].植物营养与肥料学报,2014,20(4):1030-1037.

[18] 郭晓惠,金亚波,韦建玉,等.不同形态氮配施对烤烟碳氮代谢及烟叶产质量的影响[J].安徽农业科学,2013,41(3):1055-1057,1245.

[19] 刘卫群,郭群召,张福锁,等.氮素在土壤中的转化及其对烤烟上部叶烟碱含量的影响[J].烟草科技,2004(5):36-39.

[20] 刘卫群,姜占省,郭红祥,等.黄褐土、潮土中不同氮素形态配比对烤烟根际土壤微生物数量的影响[J].土壤通报,2004,35(1):43-47.

[21] 黄平俊,李挥文,许自成,等.不同氮素形态配比对烤后烟叶主要挥发性香气物质含量的影响[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2008,23(5):29-33.

Application Ratio of NH+4-N to NO-3-N on Growth and Quality of Flue-cured Tobacco in Middle of Henan Province

WANG Meng1,WANG Xizhi2,LIU Shiliang1,ZHU Jinfeng3,ZHANG Hong1,LIU Fang1,JIANG Guiying1*
(1.College of Resources and Environmental Sciences,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China; 2.Henan Vocational College of Agriculture,Zhongmu 451450,China; 3.Luohe City Tobacco Corporation of Henan Province,Luohe 462000,China)

To explore the appropriate ratio between ammonium nitrogen(NH+4-N) and nitrate nitrogen (NO-3-N) on tobacco in Henan province,four treatments with different combination of NH+4-N and NO-3-N [NH+4-N/NO-3-N=6∶4(T1),5∶5(T2),4∶6(T3) and 3∶7(T4)] were carried out in field experiment.All the treatments were based on same rate of nitrogen,potassium and phosphorus.This study focused on the influence of different nitrogen form on the agronomic traits,chemical components and aroma content of flue-cured tobacco.The results showed that the agronomic traits including leaf length,leaf width,leaf area and stem girth demonstrated first rising and then dropping as the NO-3-N increased,and the highest value appeared in T3 treatment on the 30 and 45 days after transplanting.At the mature stage(90 days after transplanting),there was no significant difference among the treatments in the height and leaf width of tobacco,while the leaf length and leaf area decreased with increase of NO-3-N.The difference of the content of total nitrogen(TN),total phosphorus(TP) and total potassium(TK) in tobacco leaves under different nitrogen form combination during all the growth stage illustrated that it promoted tobacco to absorb more N,P,and K under NH+4-N/NO-3-N=4∶6(T3 treatment).The NO-3-N retarded the accumulation of total sugar,reducing sugar,total nitrogen,chloridion,while the NH+4-N improved the carbon and nitrogen metabolism in tobacco leaf.The TK content in tobacco leaf first rose and then dropped with increase of NO-3-N ratio,and it was significantly higher under T3 treatment(1.34%) than under other treatments,which indicated that the NO-3-N contributed to absorption of more K by tobacco leaf.The analysis of aromas component found that NO-3-N could promote the content of cartenoid degradation products in flue-cured tobacco leaves.The content of cembranenoids and browning reaction products in tobacco leaf was highest under the treatment with NH+4-N/NO-3-N=4∶6.Generally,based on the characters of the agronomy traits,chemical and aromas component of tobacco,the NH+4-N/NO-3-N=4∶6 was suggested as the optimal combination for tobacco in middle of Henan province.

nitrogen form; yield; tobacco; chemical component; aromas component

2015-11-15

河南省烟草公司重大面上项目(HYKJ201215)；河南省烟草公司漯河市公司科技项目(LYKJ201504)

王 蒙(1990-)，男，河南荥阳人，在读硕士研究生，研究方向：烟草营养调控。E-mail:76987884@qq.com

*通讯作者：姜桂英(1983-)，女，河南鹤壁人，讲师，博士，主要从事土壤肥力及其调控研究。E-mail:jgy9090@126.com

S147.2;S572

A

1004-3268(2016)04-0037-06