水分动态调控对烤烟生长发育及质量的影响

许东亚，段卫东，史宏志*，王伟超，祁瑞林，吕建国，李洪亮(.河南农业大学 烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 5000； .河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州5007； .河南省烟草公司许昌市公司，河南 许昌 6000； .河南农业大学 农学院，河南 郑州 5000)

水分动态调控对烤烟生长发育及质量的影响

许东亚1，段卫东2，史宏志1*，王伟超3，祁瑞林4，吕建国2，李洪亮2
(1.河南农业大学 烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 450002； 2.河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州450017； 3.河南省烟草公司许昌市公司，河南 许昌 461000； 4.河南农业大学 农学院，河南 郑州 450002)

为探究水分动态调控对烤烟生长发育以及烤后烟叶质量的影响，设计田间试验，通过对烤烟进行伸根期节水灌溉、成熟期灌淋调亏等处理，研究了烤烟生长发育以及烟叶质量的变化。结果表明，烤烟伸根期节水灌溉条件下，烟株生长发育较快；成熟期灌淋调亏，可有效控制烟株后期长势；相对于常规处理(伸根期正常沟灌+成熟期不灌淋调亏)，伸根期节水灌溉+成熟期灌淋调亏处理烤后烟叶还原糖、总糖、钾含量较高，蛋白质、烟碱、总氮、氯含量较低，协调性较好，色素含量较低，中性致香物质含量较高，评吸质量较好。因此，伸根期节水灌溉并于成熟期灌淋调亏，能够促进烟株生长发育和烟叶成熟落黄，色素、蛋白质等大分子物质充分降解，提高烤后烟质量，为豫中烟区生长前期干旱缺水、后期难以成熟落黄的问题提供了解决办法，有利于稳定烟叶质量，彰显浓香型风格。

烤烟； 水分动态调控； 生长发育； 烟叶质量

水分是烟株一切代谢过程的介质和光合作用的原料，又是烟株吸收和运输物质的溶剂[1]，是影响烤烟产量和品质的关键因素之一[2-5]。烟株伸根期、旺长期保持较佳的水肥耦合水平时，烟株生长发育较好[6]。我国北方烟区降雨量偏少，季节间、年季间变异大，在烟草生长季节频繁发生不同程度的干旱，植株生长缓慢；而且由于后期雨水偏多，土壤供氮能力增强，叶片成熟推迟，难以落黄，造成烟叶产量和质量很不稳定[7]。因此，在烟株生育期进行合理水分调控，提高水分利用的有效性[8]，以及调控成熟期氮素供应的问题亟待解决[9]。研究表明，烟叶伸根期和旺长期采用微喷和滴管方式灌水有利于提高土壤养分的有效性[2,10]，促进烟株对氮素的吸收利用，使氮素利用前移；另外，氮素供应过剩的烟田，成熟期灌溉能够降低氮素供应量，有利于促进烟叶成熟落黄[11]，尤其是砂质壤土，土壤疏松、通透性较好，灌水可有效淋失氮素，从而调控成熟期氮素供应。目前，有关节水灌溉、氮素调亏的研究较多，但节水灌溉主要是针对灌水方式、方法进行研究[1-2,8,10]，氮素调亏则仅限于盆栽试验[12-15]，而关于伸根期节水灌溉与成熟期氮素灌淋调亏相结合对烟叶生长发育以及质量的影响研究鲜有报道。鉴于此，在已有的技术与理论基础上，研究烤烟伸根期节水灌溉、成熟期灌淋调亏以及二者相结合对烟草生长发育以及烟叶质量的影响，探究更加适合烟叶生产的灌水方法，以期为优质烤烟的生产提供理论支撑和技术示范。

1 材料和方法

1.1 试验设计

大田试验于2014年在河南省许昌市襄城县进行，选取地势平坦、灌排方便、肥力中等、有代表性的砂壤土试验田，供试烤烟品种为中烟100。设置伸根期节水灌溉+成熟期灌淋调亏(T1)、伸根期节水灌溉+成熟期不灌淋调亏(T2)、伸根期不灌溉+成熟期灌淋调亏(T3)、伸根期正常沟灌+成熟期不灌淋调亏(即常规管理灌水，T4)4个处理。5月11日统一移栽，移栽后20 d，T1、T2处理烤烟进行伸根期微喷节水灌溉，移栽后70 d烟叶进入成熟初期，T1、T3处理进行烟田灌淋调亏处理，统一冲沟灌水。重复3次，每小区面积200 m2，分为6行，小区之间设有2行保护行，行株距1.1 m×0.50 m，植烟密度1.82×104株/hm2。

移栽后35 d起定期测量农艺性状，移栽后65 d统一打顶，留叶数20～22片，分部位正常成熟后采收，于密集烤房按三段式烘烤工艺烘烤，调制后取上部(B2F)、中部(C3F)烟叶各5 kg，用于常规化学成分、色素、中性致香成分、感官质量等测定和分析。

1.2 测定项目和方法

1.2.1 农艺性状 各处理每个小区随机均匀选取20株，移栽后35、45、55、65、75、85 d测量株高、茎围、最大叶长宽以及叶片数。

1.2.2 烟叶化学成分 取烤后烟叶样品，于50 ℃下烘干，研碎，并过孔径0.25 mm的筛，采用AAⅢ型连续流动化学分析仪(德国BRAN+LUEBBE公司生产)测定常规化学成分含量。

1.2.3 烟叶色素 烟叶质体色素含量测定参照邹琦[16]的方法。

1.2.4 烟叶中性致香物质 烟叶中性致香物质含量的测定采用水蒸气蒸馏—二氯甲烷溶液萃取法进行前处理，采用美国HP5890Ⅱ-5972 气质联用仪进行定量分析[17]。

1.2.5 评吸质量 将各处理烟样按部位去梗、切丝并卷单料烟，由河南中烟工业有限公司与河南农业大学5名评吸专家对其浓香、香气质、香气量、透发性、浓度、杂气、细腻度、劲头、刺激性、余味、燃烧性等进行评价。

1.3 数据处理

采用Excel 2007和SSPS 17.0对数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 节水灌溉、灌淋调亏对烟株生长发育的影响

如图1所示，移栽后65 d前，株高、茎围、叶片数、最大叶面积以T1、T2处理较高，T4处理次之，T3处理最小；75 d后，除叶片数以外，其他指标以 T2、T4处理较高，T1、T3处理较低。表明伸根期节水灌溉能够有效促进烟株旺长期生长，沟灌后烟株的生长发育状况处于不灌溉与节水灌溉处理之间，成熟期灌淋调亏则有利于控制烟株持续旺长，从而促进烟叶更多由合成代谢转向分解代谢，较快成熟落黄。

图1 节水灌溉、灌淋调亏对烟株农艺性状的影响

2.2 节水灌溉、灌淋调亏对烤后烟叶质量的影响

2.2.1 烟叶化学成分以及协调性 由表1可知，中、上部叶的蛋白质、烟碱、总氮含量均以T4处理最高，且T1>T3；还原糖、总糖含量以T3处理最高，T4处理最低，T1

烤后烟叶的糖碱比、氮碱比、钾氯比可以评价其协调性，一般认为，优质烤烟的糖碱比为8～10，氮碱比1左右，钾氯比≥4。各处理烤后烟叶的糖碱比，上部叶以T1、T3处理较为适宜，T2、T4处理偏低；中部叶以T1、T4处理较为适宜，T2、T3处理偏高。各处理烤后烟叶的氮碱比，中、上部叶均处于0.81～0.97，中部叶各处理较为接近，上部叶T1、T3处理优于T2、T4处理。各处理钾氯比，中、上部叶均处于2.70～4.87，以T1、T3处理较高，更接近或者大于4，较为适宜。综上，伸根期节水灌溉条件下，化学成分协调性以成熟期灌淋调亏处理较好；成熟期灌淋调亏条件下，化学成分协调性中部叶以伸根期节水灌溉较好，上部叶则以伸根期不灌溉较好，总体均优于常规管理灌水处理。

表1 节水灌溉、灌淋调亏对烟叶化学成分含量及协调性的影响

部位处理蛋白质/(g/kg)还原糖/(g/kg)钾/(g/kg)氯/(g/kg)烟碱/(g/kg)总氮/(g/kg)总糖/(g/kg)糖碱比氮碱比钾氯比上部叶T1104．2Cc229．0Bb22．0Aa6．1Bb25．4Bb24．6Aa246．1Bb9．01Bb0．97Aa3．61BbT2106．6Bb205．9Cc17．9Cc5．3Bc29．1Aa23．5Ab214．6Cc7．07Cc0．81Bb3．38BCbT392．7Dd234．7Aa18．1Cc4．1Cd23．3Cc21．6Bc260．9Aa10．09Aa0．93Aa4．41AaT4113．0Aa203．1Dd19．7Bb7．3Aa29．5Aa24．7Aa193．7Dd6．87Cc0．83Bb2．70Cc中部叶T185．8Bb237．9Cc19．8Aa4．1Cd22．2Bb19．7Bb254．4Bb10．71Bb0．89Aa4．87AaT283．7Cc241．9Bb17．8Bc5．7Aa20．0Cc17．8Cc255．3Bb12．08Aa0．89Aa3．15CcT381．5Dd256．0Aa18．6Bb4．8Bc21．8Bb19．0BCb267．4Aa11．73Aa0．90Aa3．84BbT490．2Aa221．5Dd18．6Bb5．3ABb23．7Aa21．1Aa236．4Cc9．34Bb0．89Aa3．54BCb

注：不同小、大写字母分别表示同一部位不同处理间差异显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)。表3同。

2.2.2 色素含量 如图2所示，中部叶和上部叶的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素、类胡萝卜素含量均以T2、T4处理较高，T1、T3处理较低，且总体上表现为T4处理稍高于T2处理，T1处理稍高于T3处理。表明伸根期正常沟灌+成熟期不灌淋调亏处理烤后烟色素含量最高；伸根期节水灌溉条件下成熟期灌淋调亏处理色素含量较低；成熟期灌淋调亏条件下伸根期节水灌溉处理色素含量较高。这可能是因为伸根期节水灌溉促进烟株生长发育，合成色素较多，成熟期灌淋调亏则减少生长后期氮素供应，烟叶合成代谢较弱，分解代谢旺盛，色素较快分解，烤后烟色素残留较少，而沟灌则影响烟田土壤通透性，土壤氮素释放较慢，成熟期不灌淋调亏，氮素持续供应，烟株贪青晚熟，色素残留较多。

图2 节水灌溉、灌淋调亏对烤后烟叶色素含量的影响

2.2.3 中性致香物质含量 烤后烟上部叶鉴定出29种中性致香物质见表2，按照香气前体物质不同分为类胡萝卜素类、苯丙氨酸类、类西柏烷类、棕色化产物类、新植二烯等5类。中性致香物质总量表现为T1>T2>T3>T4，除新植二烯外中性致香物质总量表现为T1>T3>T2>T4，处理之间差异达到显著或极显著水平，其他各类中性致香物质含量均以T1处理最高。表明，烤后烟上部叶中性致香物质含量以伸根期节水灌溉+成熟期灌淋调亏处理较高，伸根期正常沟灌+成熟期不灌淋调亏处理最低。因此，伸根期节水灌溉+成熟期灌淋调亏有利于提高烤烟上部叶中性致香物质含量，伸根期正常沟灌+成熟期不灌淋调亏不利于中性致香物质形成，这可能是由于烟株生长前期沟灌影响烟株较快生长发育，成熟后期土壤氮素持续供应，不利于烟株成熟落黄以及大分子物质降解，从而不利于合成中性致香物质及其前体物质。

表2 节水灌溉、灌淋调亏对烟叶中性致香物质含量的影响 μg/g

注：同行不同小、大写字母分别表示差异显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)。

2.2.4 烟叶感官质量 由表3可见，中、上部叶评吸各指标以及总分均以T1处理最高，T4处理最低，T2、T3处理较为接近。表明，伸根期节水灌溉+成熟期灌淋调亏处理的烤后烟叶感官质量总分最高；伸根期节水灌溉条件下成熟期灌淋调亏处理的烟叶香气质、细腻度好，香气量足，刺激性小，总体优于不灌淋调亏；成熟期氮素灌淋调亏条件下伸根期节水灌溉处理的烟叶香气质好，总体优于伸根期不节水灌溉；常规管理灌水处理的烤后烟叶感官质量总体最差。因此，伸根期节水灌溉+成熟期灌淋调亏有利于提高烟叶的感官质量。

表3 节水灌溉、灌淋调亏对烟叶感官质量的影响 分

3 结论与讨论

水分是影响烤烟光合特性的重要因子[18]，土壤养分供应是烟草生长的物质基础，适时以水调肥有利于烟株生长发育、质量形成[19]。本研究于伸根期节水灌溉，烟株生长发育较快，烟叶内含物质积累丰富，烤后烟叶中性致香物质含量提高，这与邸慧慧等[2,20]、史宏志等[10]的研究结果一致；沟灌同样有利于促进烟株生长，但效果次于节水灌溉，根据谷秋荣等[21]、袁有波等[22]的研究，这是由于节水灌溉将水分均匀渗入水中，补充水分的同时保持土壤通透性，适宜烟株生长，而沟灌快速大量灌水，土壤板结，通透性差，土壤理化性质遭到破坏。成熟期灌淋调亏将多余的氮素淋失，控制烟株持续旺盛生长，促进烟叶转向以分解代谢为主，形成较多香气前体物质，有利于烟株成熟落黄、降低烤后烟色素含量、提高中性致香成分以及感官质量，有利于提高钾含量，改善协调性，这与顾少龙等[14-15]、刘国顺等[23]、苏菲[24]的研究结果一致。伸根期节水灌溉+成熟期灌淋调亏，适时控水，达到较好的水分动态供应效果，烟叶生长发育较好，质量较优；伸根期正常沟灌+成熟期不灌淋调亏处理烟株的生长发育状况处于不灌溉与节水灌溉处理之间，蛋白质、烟碱、总氮含量较高，还原糖、总糖含量较低，色素残留量大，中性致香物质含量低，评吸质量相对较差。

综上所述，烤烟伸根期节水灌溉并于成熟期灌淋调亏，促进烟株前期生长发育以及后期成熟落黄，烤后烟叶化学成分趋于协调，色素残留较低，中性致香成分较高，感官质量较好，能够有效解决豫中地区烟株生长前期干旱缺水、生长缓慢，成熟期烟株持续生长、难以成熟落黄的问题，从而有利于节水条件下提高烟叶的品质，彰显浓香型风格。

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Effect of Water Dynamic Governing on Growth and Quality of Tobacco

XU Dongya1,DUAN Weidong2,SHI Hongzhi1*,WANG Weichao3,QI Ruilin4,LÜ Jianguo2,LI Hongliang2
(1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University/China National Tobacco Cultivation & Physiology & Biochemistry Research Center,Zhengzhou 450002,China; 2.China Tobacco Henan Industrial Limited Corporation,Zhengzhou 450017,China; 3.Xuchang Branch of Henan Province Tobacco Company,Xuchang 461000,China; 4.College of Agronomy,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)

A field trial was conducted to study what effects water dynamic governing had on the growth and quality of tobacco.With treatments such as water-saving irrigation in root-extended period and deficit leaching in mature period,changes of the growth and quality of tobacco were studied.The results showed that water-saving irrigation in root-extended period made tobacco plants grow faster,and deficit leaching in mature period made under control the growth in latter stages.Compared with the regular treatment (normal furrow irrigation in root-extended period and not deficit leaching in mature period),the treatment of water-saving irrigation in root-extended period and deficit leaching in mature period increased the content of reducing sugar,total sugar and potassium,reduced the content of protein,nicotine,total nitrogen and chlorine,with better coordination,reduced pigment residual,increased the content of neutral aroma constituents and improved smoking quality.Therefore,reasonable water governing,further,water-saving irrigation in root-extended period and deficit leaching in mature period can promote the growth and development of tobacco plants in vigorous growing period and yellowing of tobacco in mature period,make such macromolecule as protein and pigment degrade adequately,and improve the quality of flue-cured tobacco,which may provide a method to solve the problem that tobacco plants in central Henan producing area faced water shortage at the earlier stage and hard yellowing at the later stage,and then help the flue-cured tobacco to better show the full favor style there.

flue-cured tobacco; water dynamic governing; growth and development; quality of tobacco

2015-11-02

河南中烟工业有限责任公司许昌特色优质烟叶基地单元开发项目(HNZY201405);烟草行业烟草栽培重点实验室项目(YCZP201501)

许东亚(1989- )，女，河南民权人，在读硕士研究生，研究方向：烟草栽培生理。E-mail:15138958120@163.com

*通讯作者：史宏志(1963- )，男，河南滑县人，教授，博士，主要从事烟草栽培生理研究。E-mail:shihongzhi88@163.com

S572

A

1004-3268(2016)06-0020-06