化肥与豆饼配施对烤烟中性致香成分含量及产质量的影响

马兴华，陈　乐,2，石　屹，张忠锋*，李　晓，王　永，王俊岩，姜鹏超，宋旭明，李　伟，王永利

（1.中国农业科学院烟草研究所，农业部烟草生物学与加工重点实验室，青岛 266101；2.云南省烟草公司红河州公司，云南红河 652399；3.山东中烟工业有限责任公司，济南 250014；4.山东潍坊烟草有限公司，山东 潍坊 261061；5.山东青岛烟草有限公司，青岛 266034）

化肥与豆饼配施对烤烟中性致香成分含量及产质量的影响

马兴华1，陈乐1,2，石屹1，张忠锋1*，李晓3，王永3，王俊岩4，姜鹏超4，宋旭明4，李伟4，王永利5

（1.中国农业科学院烟草研究所，农业部烟草生物学与加工重点实验室，青岛 266101；2.云南省烟草公司红河州公司，云南红河 652399；3.山东中烟工业有限责任公司，济南 250014；4.山东潍坊烟草有限公司，山东 潍坊 261061；5.山东青岛烟草有限公司，青岛 266034）

田间试验条件下，以NC55品种为材料，研究了化肥与豆饼配施对烤烟中性致香成分含量、感官质量及烟叶产量与产值的影响。结果表明，烟叶中性致香成分总量、新植二烯含量均随豆饼配施比例增加先增加后降低，以配施比例为50%的处理最高。除新植二烯外的香气物质含量以豆饼配施比例为100%的处理最高，50%的处理最低；其中类胡萝卜素含量随豆饼配施比例增加而增加，苯丙氨酸类、棕色化产物类和类西柏烷类香气物质含量均以豆饼配施比例为50%与100%的处理较高。配施豆饼提高了烟叶产量和产值，分别以配施比例为50%与75%的处理最高；肥料成本随豆饼配施比例增加急剧增加，去除肥料成本后的收入以配施比例为50%的处理最高。综合考虑烟叶质量、产值，山东烤烟生产中适宜的豆饼配施比例为50%（以纯氮计）。

豆饼；化肥；中性致香物质含量；感官质量；产值

烟叶生产中由于长期单施化肥，忽视有机肥，造成了烟田土壤板结、有机质含量下降、微量元素缺乏、各种营养元素比例失调，烟叶香气不足、尼古丁过高和化学成分不协调，导致烟叶质量下降[1]。饼肥由于具有提高土壤有机质含量，促进土壤有机物质转化，改善烤烟正常生长所需的养分供应及增加烟叶香气、改善吃味，提高烟叶品质的作用[2-4]，因此在烤烟生产中饼肥的使用越来越受到重视，同时关于饼肥施用对烤烟产量、品质的影响方面开展了一些研究。武雪萍等[5]研究表明，配施饼肥可以改善烟叶品质，河南烟区以芝麻饼肥和化肥各50%最佳。刘洪华等[6]研究表明，施用50%无机肥+50%芝麻饼肥比纯施用无机肥更能显著提高各种挥发性香气物质含量、比例的协调性，更有利于烟叶品质的改善。王林虹等[7]研究表明，施用饼肥可显著改善烟叶化学品质，并且以40%有机肥+60%无机肥处理最佳。梁洪涛等[8]研究表明，施用80%的菜籽饼肥化学成分最协调，感官质量最优。从前人研究结果可见，增施饼肥有利于改善烟叶质量，但施用饼肥是如何通过影响中性致香成分而影响烟叶质量的研究尚少；增施饼肥后，肥料成本提高，生产效益可能会降低，如何兼顾烟叶品质和种植效益是饼肥施用中必须考虑的问题。因此，本研究选择山东烟区广泛使用的饼肥种类豆饼，通过分析化肥配施豆饼对烟叶中性致香物质含量、感官质量和产量产值等方面的影响，确定最优的豆饼与化肥配施比例，指导山东烟区豆饼的合理使用。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验于2013年和2014年进行了两年，地点均在山东省安丘市景芝镇逄家庄烟叶农场，供试土壤类型为棕壤，0～20 cm土层基本理化性状如表1所示。供试烤烟品种为NC55。

1.2试验设计

试验设置5个处理，分别为100%化肥（T1）、70%化肥+30%豆饼（T2）、50%化肥+50%豆饼（T3）、30%化肥+70%豆饼（T4）、100%豆饼（T5）。采用随机区组设计，每个处理3次重复，每个小区4行，行长15.0 m，行距1.2 m，株距0.5 m，小区面积为72 m2。第1年所用豆饼的氮磷钾含量分别为：N 5.3%、P2O51.7%、K2O 1.5%，第2年所用豆饼的氮磷钾含量分别为N 6.3%、P2O51.2%、K2O 1.4%，两年度的化肥相同，包括太阳岛牌烤烟专用复合肥（N 10%、P2O510%、K2O 20%）、过磷酸钙（P2O512%）、硫酸钾（K2O 50%）。每公顷纯氮用量90 kg，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:2.5，氮磷钾肥全部作基肥施用。

表1　供试土壤性状Table1　Characteristics of soils

1.3样品的采集

每个小区单独挂杆烘烤，分级后分别计算产量、产值。分级后每个小区选取中部叶代表性等级C3F 1 kg，用于烟叶化学成分测定与感官质量评价。

1.4测定方法

样品的感官质量评价参照YC/T 138—1998《烤烟及烤烟制品感官评价方法》进行评价。烟叶致香成分采用Agilient 6890N/5975气相色谱/质谱仪（GC/MS）进行测定。

1.5数据分析

试验数据采用SPSS（v19.0）、Excel软件进行统计分析和作图。

2　结果

2.1豆饼与化肥配施对烤烟中性香气物质含量的影响

从表2可以看出，施用豆饼提高了烤烟中类胡萝卜素类香气物质的总量，且随豆饼施用比例增加而增加，以T5最高。施用豆饼对类胡萝卜素类香气物质中影响较大的组分为香叶基丙酮、巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮B和巨豆三烯酮D。随豆饼使用比例增加，巨豆三烯酮A、B含量增加，但香叶基丙酮和巨豆三烯酮D的含量呈先增加后降低的趋势，T4的香叶基丙酮含量最高，T3的巨豆三烯酮D含量最高。

与单施化肥相比，施用豆饼提高了烟叶苯丙氨酸类香气物质总量，表现为T5＞T3＞T4＞T2＞T1。苯甲醇、苯乙醇为苯丙氨酸类香气物质中含量最高的两种香气物质，施用豆饼后苯甲醇提高了6.6%～28.0%、苯乙醇提高了11.05%～23.8%，施用饼肥处理中，T5的苯甲醇和苯乙醇含量最高，T3次之。施用豆饼对烟叶棕色化反应产物类香气物质总量及各组分的含量无明显影响，T5、T3的总量略高于其他处理。T2、T3、T4、T5的类西柏烷类香气物质含量较T1分别提高了16.7%、28.2%、9.2% 和27.0%，可见施用豆饼可明显提高烟叶中类西柏烷类香气物质含量。

新植二烯是重要的烤烟香气物质，同时可以分解为低分子香气成分。由表2看出，配施豆饼的T2、T3、T4的新植二烯含量比T1分别高8.1%、8.5%、6.9%，T5的新植二烯含量与T1相比低1.6%。除新植二烯外的香气物质总量高低表现为T5＞T3＞T4 ＞T2＞T1，施用豆饼的含量比纯化肥处理平均高12.1%。香气物质总量高低表现为T3＞T2＞T4＞T5 ＞T1，其中T3比T1高9.5%，而T5比T1仅高1.4%。

2.2豆饼与化肥配施对烤烟感官质量的影响

由表3看出，2013年度不同处理烤烟感官评价得分为T5>T4>T3>T1>T2，2014年度不同处理烤烟感官评价得分为T5>T3>T1>T4>T2。可见，全部施用豆饼的处理感官评价质量最佳，仅配施30%豆饼的T2最低，配施50%豆饼的T3均处于较好水平。增施豆饼主要通过改善香气质与余味，降低杂气、刺激性来提高烤烟的感官质量。综合分析两年的结果，就感官质量而言，豆饼的配施比例以50%和100%为佳。

表2　不同处理对中性香气物质含量的影响（2013）Table 2　Effects of different treatments on the contents of neutral aroma contents(2013)

表3　不同处理对烤烟感官质量的影响Table 3　Effects of different treatments on flue-cured tobacco sensory quality

2.3豆饼与化肥配施对烤烟产量、产值的影响

由表4看出，与单施化肥相比，施用豆饼提高了烟叶产量，分别提高了9.6%、15.9%、14.1%与11.7%，以配施50%豆饼的T3最高。与单施化肥相比，施用豆饼显著提高了产值，分别提高了9.1%、15.4%、15.8%与15.4%。产量、产值在施用豆饼的处理间无显著差异。施用豆饼后，肥料成本显著增加，并且随豆饼用量的增加，肥料成本直线上升，肥料成本分别是单施化肥处理的1.3、1.4、1.8与2.1倍。除去肥料成本后的收入情况也表现为施用豆饼的高于单施化肥，施用豆饼处理中以配施50%豆饼的T3最高。通过计算产值/肥料投入发现，施用豆饼后产投比明显降低，特别是豆饼投入超过50%后，产投比降低更加明显。

表4　不同处理对烤烟产量、产值的影响（2014）Table 4　Effects of different treatments on yield and output value(2014)

3　讨论

付立波等[9]研究指出，施25%菜籽饼肥+75%复合肥的处理烤烟产量、产值最高，当施用饼肥纯N 占25%以上时，随着饼肥用量的增加，烤烟产量、产值呈下降态势。王鹏等[9]研究表明，大豆饼肥氮施用比例在50%～100%时，烤烟氮积累量和各器官氮素含量不会发生显著变化，并能较好地提高烟叶产值和上等烟比例。彭丽丽等[11]研究表明，75%饼肥+25%化肥处理对提高烟叶品质效果最明显。易建华等[12]研究表明，土壤有机质含量低于2%，施有机饼肥300～450 kg/hm2，能提高烟叶产值和上等烟比例，高于2%，以不施或少施饼肥为宜。刘宇[13]研究认为，肥料中有机肥料的比例为10%～20%时，烤烟的产值、产量较高，超出40%时，产量、产值降低。本研究结果表明，施用豆饼提高了烟叶的产量、产值，当肥料中豆饼施用比例超过50%后，产量略有降低，但不显著，产值基本没有变化。但施用豆饼后，肥料成本提高，特别是施用比例超过50%后，肥料成本明显增加，导致除去肥料成本后的收益降低（因其他生产成本基本一致，因此本文仅分析了肥料成本），产值/肥料投入比显著降低。因此，从经济效益方面而言，适宜的豆饼施用比例为50%。

烟叶香气物质含量是衡量烟叶品质的重要因素之一，分析致香物质含量，可以比较准确、客观地评价烟叶香气质量[14]。郭红祥等[15]研究认为，配施芝麻饼肥能提高烟叶致香物质总量，饼肥比例为40%时总量最高。本研究结果表明，施用豆饼后，烟叶香气物质总量增加，当豆饼比例为50%时最高，再增加豆饼比例，香气物质总量降低，主要是新植二烯的含量降低。在各类中性致香物质中，新植二烯的含量最丰富，占比超过80%，其含量随豆饼用量的增加呈先增加后降低的趋势，以豆饼施用比例为50%的处理最高，全部施用豆饼的处理反而低于单施化肥处理，说明豆饼施用比例较高可能会导致后期叶绿素降解缓慢或降解不彻底，导致新植二烯含量较低[16]。除新植二烯外的四类香气物质中，受饼肥影响较大的为类胡萝卜素类、苯丙氨酸类及类西柏烷类，影响较小的为棕色化产物类。有研究指出，类胡萝卜素含量与感官质量密切相关，类胡萝卜素含量的增加意味着烟叶质量提升[17-18]。本研究结果表明，增施豆饼后，类胡萝卜素含量增加，但烟叶感官质量并非随增施豆饼呈线性提高趋势，特别是施用少量豆饼后烟叶感官质量反而降低，说明致香物质与感官质量的关系可能并不能以简单的含量高低来评判，更多的可能是各种成分平衡协调的结果。类胡萝卜素类中受饼肥影响比较大的成分为香叶基丙酮与巨豆三烯酮A、B、D，其中巨豆三烯酮A、B含量随饼肥用量的增加而增加，而香叶基丙酮和巨豆三烯酮D的含量则分别以豆饼比例为75%和50%的处理最高。苯丙氨酸类中受饼肥影响较大的为苯甲醇，苯甲醇含量以豆饼比例为100%的处理最高，50%的处理次之。增施饼肥，提高了茄酮的含量，茄酮含量以豆饼比例为50%的处理最高，100%的处理次之，这与韩锦峰等[19]的研究结果不同。本试验中土壤偏酸，土壤类型为棕壤，质地较轻，而韩锦峰等的试验土壤呈中性，土壤类型为红粘土，质地较重，不同的土壤理化性质导致饼肥养分释放规律不同[20]，进而可能影响致香物质的合成和转化。

4　结论

增施豆饼提高了烟叶中性致香物质总量，以豆饼施用比例50%的处理最高。适量配施豆饼提高了新植二烯含量，豆饼施用比例50%的处理最高，豆饼比例过高新植二烯含量降低。增施豆饼提高了类胡萝卜素类、苯丙氨酸类及类西柏烷类香气物质组分的含量，除新植二烯外的中性致香物质含量以全部施用豆饼的处理最高，豆饼施用比例50%的处理次之。全部施用豆饼的感官质量最佳，豆饼施用比例50%的处理次之。增施豆饼提高了烟叶的产量、产值，但当豆饼施用比例超过50%后，肥料成本显著增加，除去肥料后的收益降低。因此，综合考虑烟叶产量、产值与品质，山东烤烟生产中豆饼的适宜施用比例为50%（以纯氮计）。

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Effect of Combined Application of Bean Cake Fertilizer and Inorganic Fertilizer on Neutral Aroma Constituent Contents,Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

MAXinghua1,CHEN Le1,2,SHI Yi1,ZHANG Zhongfeng1*,LI Xiao3,WANG Yong3, WANG Junyan4,JIANG Pengchao4,SONG Xuming4,LI Wei4,WANG Yongli5
（1.Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing,Ministry ofAgriculture,Tobacco Research Institute of CAAS,Qingdao 266101,China;2.Honghe tobacco company of Yunnan,Honghe,Yunnan 652399 China;3.China Tobacco Shandong Industrial Co., Ltd.,Jinan 250014,China;4.Shandong Weifang Tobacco Co.,Ltd.,Weifang,Shandong 261061,China;5.Shandong Qingdao Tobacco Co.,Ltd.,Qingdao 266000,China）

a field experiment was conducted to sudy the effect of combined application of bean cake fertilizer and inorganic fertilizer on neutral aroma constituent contents,sensory quality,yield and output value of flue-cured tobacco by using cultivar NC55. The results showed that total neutral aroma constituent content and the neophytadiene content increased first,then decreased with the increase of bean cake fertilizer application,with the treatment with 50%bean cake fertilizer had the highest contents.The treatment with 100%bean cake fertilizer had the highest content of the neutral aroma constituents except for neophytadiene,while the treatment with 50%bean cake fertilizer had the lowest.The content of aroma constituents of carotenoids increased with the increasing ratio of bean cake fertilizer.The treatments with 50%and 100%bean cake fertilizer had the higher contents of aroma constituents of phenylalanine,Maillard reaction products and cembranenoids.The combined application of bean cake fertilizer improved the yield and output value of tobacco,with the treatment with 50%bean cake fertilizer had the highest yield,and the treatment with 75%bean cake fertilizer had the highest output value.Since the cost of fertilizers increased sharply with the increasing ratio of bean cake fertilizer,the income of the treatment with 50%bean cake fertilizer was the highest after cost removal. Therefore,in the production of flue-cured tobacco,the optimal combination ratio of bean cake fertilizer is 50%(N).

bean cake fertilizer,inorganic fertilizer,neutral aroma constituents contents,sensory quality,output value

S572.062

1007-5119（2016）03-0029-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.03.005

公益性行业（农业）科研专项“烟草增香减害关键技术研究与示范”（201203091）；山东中烟工业有限责任公司项目“潍坊基地特色品种NC55配套生产技术体系研究与应用”（201201010）；中国农业科学院科技创新工程（ASTIP-TRIC03）

马兴华（1979-），男，博士，副研究员，从事烟草栽培与营养研究。E-mail：maxinghua@caas.cn。*通信作者，E-mail：zhangzhongfeng@caas.cn

2015-09-18

2016-04-28