粘质土壤物理改良对烟叶品质及经济效益的影响

黄化刚，李传胜，危月辉，许东亚，喻奇伟，史宏志＊

（1.贵州省烟草公司毕节市公司，贵州毕节551700；2.河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地，河南郑州450002）

粘质土壤物理改良对烟叶品质及经济效益的影响

黄化刚1，李传胜2，危月辉2，许东亚2，喻奇伟1，史宏志2＊

（1.贵州省烟草公司毕节市公司，贵州毕节551700；2.河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地，河南郑州450002）

为促进贵州优质烟叶生产提供依据，于2014年在贵州省毕节市研究粘质土掺砂（砂土／客土＝20%）、添加粉碎玉米秸秆（粉碎玉米秆／土壤＝20%，V／V）对烟叶质体色素、香气物质含量和经济性状的影响。结果表明：与对照（常规栽培）相比，粘质土壤改良可促进烟叶生育前中期质体色素含量增加和成熟期色素的降解，对烟叶成熟的促进作用效果明显，烟叶采收期和调制后色素含量低；香气物质含量和类胡萝卜素降解产物含量增加；烟叶含氮化合物含量降低，糖分含量增加，糖碱比适宜，化学成分协调性好，优质烟叶比例提高；感官评吸结果表现为香气质改善、香气量较足，劲头较为适中，甜感增加；掺砂处理的产值、上等烟比例分别提高7.2%和14.01百分点；添加粉碎玉米秸秆处理的分别提高7%和8.24百分点。

烤烟；土壤改良；质体色素；香气物质

特色优质烟叶是烤烟生产发展的重要方向，烟叶风格特色的形成是生态因素［1－3］、遗传因素［4－6］和栽培因素［7－10］共同作用的结果。土壤是非常重要的生态因子，其质地和性状差异导致烟叶碳代谢和氮代谢强度、协调性和动态变化的不同，进而对烟叶化学成分和香气成分形成产生影响［11］。土壤质地直接关系到土壤的保水性、导水性、保肥性、保温性和导温性等［12］，对烤烟生长的影响极为复杂。一般认为，生产优质烟的土壤是壤质土类，能为烟株的生长发育提供良好的水、肥、气和热环境条件。土壤质地过粘或过砂都不利于优质烟叶的生长，壤土质地的土壤肥力中等，氮素易于人为调节，是生产优质烟的理想土壤。邱立友［13］研究表明，土壤的通透性、升温速率与含砂量呈正比，含较高砂粒的土壤烟株生理过程短，前期烟株生长旺盛，后期烟株容易脱肥，烤烟在成熟期受到较强的氧化应激，促进类胡萝卜素和酚类等香气前体物质合成，使烟株进入衰老成熟，质体色素物质在采收期和烘烤时能迅速降解，有利于烟气质与烟气量的形成。钱华等［12］研究表明，砂壤土烤后烟叶样品中含有较多的光合产物、香气前体物和香气物质能够充分降解，感官评价香气质和香气量最好。

贵州毕节烟区具有不同的土壤类型和质地，其中粘土比例达20.6%［14］。粘土土壤养分丰富，有机质含量较高，但是通透性较差，对烟叶生长有不利影响，在后期低温条件下，不利于烟叶质量形成［15］。因此，采用物理措施对粘质土壤进行改良具有现实意义。目前，关于土壤改良措施的研究多集中在通过提高土壤肥力改进烟叶品质［16－18］方面，而对通过改良土壤物理性状提高烟叶质量的研究较少。为此，笔者选择贵州毕节烟区典型粘质土壤，研究土壤掺砂、添加粉碎玉米秸秆对烟叶质体色素动态变化、质量和经济性状的影响，为贵州优质烟叶生产提供新的途径。

1 材料与方法

1.1 烤烟品种

供试烤烟品种为毕纳一号，该品种于2012年通过贵州省烤烟新品种省级审定，2015年通过全国烟草品种审定委员会审定，为贵州烟区主栽品种。

1.2 试验地概况

2014年在毕节市七星关区田坝桥镇何田科技园选择土壤肥力均匀，地面平整，排灌方便，肥力中上等（全氮2.74g／kg，有效氮158.26mg／kg，全磷1.08g／kg，有效磷11.67mg／kg，全钾18.31g／kg，有效钾196.43mg／kg，有机质42.29g／kg，pH 6.78）的代表性粘质土壤地块进行试验。

1.3 试验设计

试验设3个处理：1）MS：砂土／客土＝20%，即在耕层18cm土层掺砂（建筑用细砂子），掺砂量24.012m3／667m2。2）CS：新鲜粉碎玉米秸秆／土壤＝20%（V／V），掺料量24.012m3／667m2。3）CK：常规栽培，即在当地典型粘质植烟土壤移栽。每个处理3次重复，小区面积为200m2，行株距1.1m×0.55m，植烟密度1.65万株／hm2。

1.4 指标测定

在现蕾、打顶、打顶后每12～15d、采收期及烤后取样测定烟叶质体色素含量，烤后叶测定常规化学成分、感官质量、香气成分和经济性状。

1.4.1 质体色素含量 参照文献［19］的方法测定鲜样及烤后烟叶质体色素含量。

1.4.2 烟叶化学成分 取烤后烟叶样品于50℃烘干，研碎，并过孔径0.25mm的筛，常规化学成分采用AA III型连续流动化学分析仪（德国BRAN＋LUEBBE公司生产）测定。

1.4.3 中性香味物质 由国家烟草栽培生理生化研究基地采用内标法进行测定，内标为硝基苯。前处理采用水蒸气蒸馏－二氯甲烷溶剂萃取法。在500mL圆底烧瓶中加入烟样（过60目筛）20.000g、柠檬酸1.0g、302g／mL硝基苯1.0mL和蒸馏水600mL。安装同步蒸馏萃取装置，从冷凝管上方加入40mL二氯甲烷于250mL烧瓶中，待开始沸腾时进行同时蒸馏萃取，装置中出现分层时开始计时。2.5h后，收集烧瓶中的有机相，加入无水硫酸钠10g左右摇匀至溶液澄清，转移有机相到鸡心瓶，于60℃水浴浓缩至1mL左右，即得烟叶精油。

所得样品由GC／MS鉴定结果和NIST库检索定性。所用仪器为HP5890－5972气质联用仪。GC／MS分析条件：色谱柱为HP－5（60m× 0.25mm，0.25μm），载气为He、流速0.8mL／min，进样口温度250℃，传输线温度280℃，离子源温度177℃。升温程序：初温50℃，恒温2min后以2℃／min升至120℃，保持5min后以2℃／min升至240℃，保持30min；分流比为1∶15，进样量2μL；电离能为70eV，质量数范围为50～500DA；MS谱库为NIST02。假定相对校正因子为1，采用内标法定量。

1.5 感官质量评定

将各处理烟样按部位去梗，切丝后卷成单料烟，由河南中烟工业有限公司与河南农业大学5名评吸专家共同对其香气质、香气量、透发性、杂气、浓度、劲头、细腻度、刺激性、余味和甜度等进行评价。

1.6 数据处理

试验数据用软件Excel进行整理，用软件SPSS进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 烟叶的质体色素含量

2.1.1 烟株中部叶 从图1看出，在移栽45d（团棵期），MS处理与CS处理烟叶的色素含量均高于CK。在移栽85d（打顶期），MS处理与CS处理烟叶的叶绿素含量高于CK，类胡萝卜素含量低于CK。在移栽后115d（成熟期），MS处理与CS处理烟叶的质体色素含量均低于CK。表明，土壤掺砂与添加粉碎玉米秸秆可促进烟叶生长前期和中期色素含量提高，光合作用增强，同时促进成熟期烟叶质体色素的降解和成熟落黄。

2.1.2 烟株上部叶 从图2可知，上部烟叶质体色素含量先升高后降低，在移栽60～85d（旺长期）其含量逐渐升高，85d打顶至烟叶成熟采收期质体色素降呈下降趋势。移栽后85d，上部叶叶绿素含量为CK＞CS＞MS，类胡萝卜素含量为MS＞CK＞CS。移栽后130d（成熟期），质体色素含量为CS＞MS＞CK。表明，掺砂和添加粉碎秸秆有利于上部烟叶质体色素降解，掺砂处理的效果明显。

2.1.3 烤前与烤后烟叶 从图3可知，中部烟叶烘烤前、烤后的叶绿素含量和类胡萝卜素残留量均为CK＞CS＞MS。烟叶调制前后叶绿素的降解率显著高于类胡萝卜素，但处理间无显著差异，其中叶绿素、类胡萝卜素的降解率分别为95.5%～96.4% 和49.2%～57.7%。表明，成熟采收时烟叶的质体色素含量对调制后中部烟叶色素残留量有重要影响。

图1 不同处理烟株中部叶各时期的质体色素含量Fig.1 Content of plastid pigment in middle leaves during different periods of different treatment

图2 不同处理烟株上部叶不同时期的质体色素含量Fig.2 Content of plastid pigment in upper leaves during different periods of different treatment

图3 不同处理中部叶（左）和上部叶（右）烘烤前后的质体色素含量Fig.3 Content of plastid pigment in middle（left）and upper leaves（right）before and after baking of different treatment

上部叶烤前叶绿素含量为CK＞MS＞CS，烤后为CK＞CS＞MS；烤前类胡萝卜素含为量CK＞CS＞MS，烤后为CK＞MS＞CS。烤前CS处理烟叶的叶绿素、类胡萝卜素含量分别比CK低7.3% 和6.4%；MS处理比CK分别低5.7%和5.8%。烤后MS处理烟叶的叶绿素、类胡萝卜素含量分别比CK低19%和5.6%；CS处理比CK分别低6.3% 和15.7%。表明，掺砂处理与添加粉碎玉米秸秆处理能促进烤前和烤后烟叶质体色素的降解。

2.2 烟叶的常规化学成分

从表1看出，与相应CK相比，MS、CS处理中上部烟叶的还原糖、总糖含量明显增加，蛋白质含量无显著差异。烟碱含量CK的中上部叶均较高，CS处理均最低。上部叶总氮含量以CK处理最高。糖碱比中部叶为CS＞MS＞CK，上部叶为MS＞CS＞CK；钾氯比中部叶为MS＞CS＞CK，上部叶为MS＞CK＞CS。表明，掺砂和添加粉碎玉米秸秆的土壤改良方式能明显提高烟叶还原糖、总糖含量，提高烟叶化学成分的协调性，改善烟叶的燃烧性，增加中上部烟叶的工业可用性。

2.3 烟叶的中性致香成分

烤烟中常见致香物质按烟叶香气前体物质分为类胡萝卜素类、苯丙氨酸类、棕色化产物类、类西柏烷类和新植二烯类共5大类［20－21］。从表2可知，香气物质总量为CS＞MS＞CK，CS、MS处理分别比CK增加22.8%和4.7%。MS处理类胡萝卜素降解产物含量最高，其中重要香气成分巨豆三烯酮3、β－大马酮等含量均较高。CS处理苯丙氨酸类、棕色化产物含量较高。表明，粘质土壤掺砂和添加粉碎玉米秸秆进行改良能提高烟叶中性致香物质的含量，改善烟叶香气成分的协调性。

表1 不同处理烟叶的常规化学成分含量Table 1 Chemical composition contents in tobacco leaves of different treatment%

表2 不同处理烟叶上部叶的香气成分含量Table 2 Contents of aroma components in upper leaves of different treatmentμg／g

2.4 烟叶的感官评价

从表3看出，与CK相比，CS、MS处理的中上部烟叶感官质量有明显改善，主要表现为香气质好或较好，香气量足、透发性强和杂气相对较小，其中上部叶以MS处理评分最高，中部叶以CS处理评分最高。烟气特性，MS的中上部烟叶浓度、劲头得分最高，中部叶细腻度相对较高。口感特性，上部叶MS处理余味和甜感评分高，但刺激性较大；中部叶CS处理余味足，甜感更好。表明，粘质土壤改良能够改善烟叶的香气特性，提高烟气劲头，降低烟叶的刺激性。

2.5 烟叶经济性状

从表4看出，MS处理产值、上等烟比例均最高，分别为3 259.96元／667m2和49.8%，比CK高7.2%和14.01百分点；CS处理产值、上等烟比例分别为3 253.58元／667m2和44.03%，比CK高7% 和8.24百分点。中上等烟叶比例为MS＞CS＞CK，分别为83.7%、81.4%和80.1%。表明，粘质土壤改良可以显著改善烟叶等级结构比例，促进上等烟比例增加，提高烟叶均价，因而经济效益高。

表3 不同处理烟叶的感官评分Table 3 Sensory evaluation scores of tobacco leaves of different treatment分

表4 不同处理烟叶的经济性状Table 4 Economic characters of tobacco leaves of different treatment

3 结论与讨论

植烟土壤质地偏粘会造成氮素的吸收和利用较为滞后，不利于烟叶成熟期色素降解和烟株成熟落黄［22］。研究结果表明，物理改良毕节粘质土壤对烟叶色素动态变化、色素降解、烟叶产量和品质有明显影响。采用掺砂和添加粉碎玉米秸秆均可促进烟叶生长前期和中期质体色素含量增加，促进成熟期色素含量降解。另外，粘质土壤改良后，烟叶成熟期质体色素降解较为充分，烟叶成熟度较高，烤后烟叶色泽好，烟叶含青率低，上等烟比例显著提高，经济效益好，其中掺砂处理的产值、上等烟比例均最高，分别为3259.96元／667m2和49.8%，比CK高7.2% 和14.01百分点；添加粉碎玉米秸秆处理的产值、上等烟比例分别为3 253.58元／667m2和44.03%，比CK高7%和8.24百分点。同时，粘质土壤改良提高了烤后烟叶化学成分的协调性和烟叶的工业可用性。

粘质土壤改良可提高烟叶香气物质的含量，其中掺砂处理类胡萝卜素降解产物含量最高，尤其是重要香气成分巨豆三烯酮3、β－大马酮等的含量较高。粘质土壤通过掺砂、添加粉碎玉米秸秆有利于改变土壤物理性状，增加土壤通透性。土壤通透性的增加和水肥协调能力的改变，促进烟叶早发快长，有利于成熟期烟叶质体色素的降解及化学成分的转化，从而明显提高烟叶中性致香物质的含量。表明，烤后烟叶中性致香物质含量与土壤质地密切相关，与钱华等［12］的研究结果一致。烤后烟叶口感特性好，甜感增加，劲头较为适中，尖刺感减少，可用性增加。

综上所述，贵州毕节粘质土壤进行掺砂、添加粉碎玉米秸秆物理改良对促进烟叶成熟的效果明显。尤其是添加粉碎玉米秆不仅有利于烟叶成熟期质体色素降解、改良烟叶品质，同时还能改良土壤理化性状。

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（责任编辑：冯 卫）

Effect of Clay Soil Physical Improvement on Quality and Economic Benefit of Tobacco

HUANG Huagang1，LI Chuansheng2，WEI Yuehui2，XU Dongya2，YU Qiwei1，SHI Hongzhi2＊
（1.Bijie Branch Company，Guizhou Tobacco Company，Bijie，Guizhou551700，2.National Center for Physiology and Biochemistry of Tobacco Cultivation，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan450002，China）

In order to provide the basis for promoting the production of Guizhou high－quality tobacco leaf through soil physical improvement measures.In 2014，the authors studied the effects of soil improvement by sand addition or cut maize stalk on the contents of the pigment，aroma substances and economic properties of tobacco leaves in Bijie City of Guizhou Province.Results：Clayey soil improvement can promote the content of pigment in the early and middle stage of tobacco leaves increased and degradation of pigment in mature period.Tobacco maturity promotion is obvious.The content of pigment in the leaves of the tobacco is low when it is harvested and after curing.Compared with the control，the content of aroma substances and the content of carotenoid degradation products increased，one of the added corn stalk treatment increased by 23.8%，and the mixed sand treatment increased by 4.7%.Leaf nitrogen content decreased and sugar content increased.The ratio of sugar and nicotine is just right.The coordination of chemical composition and the proportion of high quality tobacco is increased.The sensory evaluation results show that the aroma quality improved and the quantity of aroma is enough，the sweet feeling is increased and strength is moderate.The output value of sand mixing treatment and the highest proportion of first－class tobacco were increased by 7.2and 14.01percentage points respectively.The output value of adding crushed corn straw treatment and the proportion of first－class tobacco were increased by 7.0and 8.24percentage points respectively.

flue－cured tobacco；soil improvement；plastid pigment；aroma substance

S572

A

1001－3601（2016）08－0338－0052－05

2016－03－11；2016－06－27修回

贵州省烟草公司毕节市公司科技项目“促进毕节烟叶成熟期色素降解技术研究与应用”（BJYC－201305）

黄化刚（1982－），男，博士，从事烟草栽培技术研究。E－mail：hhg491124＠163.com

＊通讯作者：史宏志（1963－），男，教授，博士，博士生导师，从事烟草栽培生理研究。E－mail：shihongzhi88＠163.com