施氮量对海南五指山雪茄生长发育及品质的影响

张锐新，任天宝，殷全玉，邵 雨，梅亚楠，赵铭钦，刘国顺

施氮量对海南五指山雪茄生长发育及品质的影响

张锐新1，任天宝1，殷全玉1，邵 雨2，梅亚楠1，赵铭钦1，刘国顺1

（1.河南农业大学烟草学院，国家烟草栽培生理生化基地，河南郑州450002；2.海南雪茄研究所，海南海口571199）

通过田间试验和化学分析等方法，研究了4个施氮量（90，135，180，225 kg/hm2）对烟株生长发育及烟叶品质的影响。结果表明，施氮量对雪茄的前期生长发育以及中性香气含量影响显著；与其他3个施氮量相比，施氮量为180 kg/hm2时，雪茄的农艺性状、烟叶化学成分及中性致香成分大部分指标较优。表明在该试验条件下，每公顷施氮180 kg时雪茄综合表现最好，优势得以充分展现。

施氮量；生长发育；烟叶品质

雪茄是一种全部用烟叶卷制而成的烟草制品，烟叶的优劣直接影响到一支雪茄的品质。氮素是决定烟草生长和品质的重要因素之一。有研究表明，随着氮素水平的提高，烟株地上部的生长速度、茎粗与叶面积指数均增加，但各个时期的变化程度不尽相同[1]。另有研究表明，氮肥施用量对烤后烟叶致香成分影响极其显著且不同的致香物质对施氮量的响应表现不同[2-7]。雪茄烟属于高氮类型烟草，但施氮不足和过量都会对烟叶品质产生较大的影响[8]。长期以来，施氮水平对烟叶产质量及化学成分的影响研究较多集中于烤烟、白肋烟上[9-13]。国内在雪茄烟方面研究较少，关于施氮量对雪茄烟的常规化学成分及中性致香成分的研究更是鲜见报道。海南省是我国新兴的雪茄烟生产基地，其生态条件极其适宜雪茄烟的生产，具有生产优质雪茄烟叶的巨大潜力，研究适用于海南省雪茄烟生产的各类技术规程很有必要。

笔者在海南五指山地区选择肥力较高的田块，设置不同的施氮量，研究施氮量对雪茄烟的生长发育、常规化学成分及中性香气物质的影响，旨在为当地种植优质雪茄烟叶确定合理施氮量提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试雪茄品种为YA4。

1.2 试验地概况

试验于2015—2016年在海南省五指山市畅好乡进行，试验地土壤为水稻土，供试土壤0～20 cm养分状况列于表1。规范化栽培管理，适时采收。

表1 土壤基本养分状况

1.3 试验设计

试验共设4个施氮处理，施氮水平分别为90（T1），135（T2），180（T3），225 kg/hm2（T4）。雪茄种植行距120 cm、株距40 cm，小区面积66.7 m2，随机区组排列，3次重复。将复合肥、高碳基复合肥、硫酸钾混合后，开沟条施基肥，开沟深度约15 cm，条施宽度25 cm。每公顷施纯氮150 kg，N，P，K施肥比例为1∶1∶3。基肥条施起垄：100%高碳基土壤修复肥，100%硫酸钾，70%复合肥。移栽后20 d第1次追施复合肥的30%；移栽后35 d第2次追施每公顷75 kg硫酸钾。根据五指山近年的温度、降水、日照、台风发生规律等，确定在2016年2月10日移栽，使得烟株的旺长到成熟期避开低温阶段，成熟采收期避开台风高发期。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 农艺性状的测定 严格按照YC/T 142—1998烟草农艺性状调查方法来对大田期农艺性状进行调查。

1.4.2 常规化学成分的测定 烟碱的检测方法采用YC/T 160—2002，总氮的检测方法采用YC/T 161—2002，水溶性糖的检测方法采用YC/T 159—2002，钾的测定采用YC/T 217—2002，氯的测定采用YC/T 218—2002连续流动法。

1.4.3 中性致香成分含量的测定 香气物质的提取：采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂萃取法。在500 mL圆底烧瓶中加入10.000 g烟样、1.0 g柠檬酸、500μL内标（302 g/mL硝基苯）、350 mL蒸馏水。安装同步蒸馏萃取装置，从冷凝管上方加入40 mL二氯甲烷于250 mL烧瓶中，待开始沸腾时进行同时蒸馏萃取，装置中出现分层后计时。2.5 h后，收集有机相，加入Na2SO4进行干燥至溶液澄清，转移有机相到鸡心瓶，水浴浓缩有机相至1 mL左右。所得分析样品以GC/MS鉴定结果和NIST库检索定性。

香气物质定性定量测定：采用美国HP5890-5972气质联用仪对烟叶样品进行定性分析。色谱柱为 HP-5（60 m×250 mm.i.d×0.25μmd.f.）；载气为He，流速为0.8 mL/min；进样口温度为250℃，传输线温度为280℃；离子源温度为177℃；升温程序：40℃2 min，以8℃/min的升温速度升至240℃，保留15 min，不分流进样，进样量为1μL，电离能为70 eV，电离方式为EI；质量数范围为35～500 amu；用NIST02谱库检索定性；采用内标法定量。

1.5 数据处理

采用Excel进行数据处理作图，SPSS17.0版进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥用量对雪茄烟生长发育的影响

表2 施氮量对雪茄烟农艺性状的影响

从表2可以看出，移栽后30 d，株高、茎围、最大叶长及最大叶宽均随施氮量的增加而增加，且差异达到显著水平；叶片数均差异不显著。移栽50 d，茎围、最大叶长均表现为T3＞T2＞T4＞T1，但处理间差异不显著；株高表现为T3＞T2＞T1＞T4，且差异显著；叶片数表现为T2＝T3＞T4＝T1，且差异不显著；最大叶宽则表现为T3＞T2＞T1＞T4，但处理之间差异不显著。移栽70 d，最大叶长表现为T4＞T3＞T2＞T1，最大叶宽则是 T2＞T3＞T1＞T4，株高表现为T3＞T2＞T4＞T1，茎围表现为T3＝T2＞T4＞T1，叶片数各处理间差异不显著；移栽后90 d，株高、茎围均表现为T3＞T2＞T4＞T1，最大叶长表现为T3＞T2＞T1＞T4，最大叶宽表现为T3＞T2＞T1＞T4，叶片数之间无差异，各处理间差异均不显著。可见氮肥的施用量对于烟株的生育前期影响较大，对烟株的生育后期影响并不显著，移栽后30 d内雪茄的生长发育基本上与施氮量成正比，之后T2，T3生长发育情况与T1，T4相比较好。观察整个生育期，180 kg/hm2施氮条件下烟株生长发育较好。

2.2 施氮量对于烟叶常规化学成分的影响

总糖含量的高低对雪茄的吃味有一定影响，不同氮肥用量条件下，总糖含量随施氮量的增加呈减少趋势，除T2与T3处理间差异不显著外，其余处理都达到显著差异。一支真正的雪茄是纯烟叶卷制，没有香精、助燃剂等添加剂，故而对燃烧性要求很高。很好的燃烧性是保障香气完美表达的基础，而钾氯比是影响燃烧性的重要条件。从表3可以看出，T3处理下钾氯比最高，且与其他处理间差异显著。总氮与烟碱的比值越大，叶片颜色越淡，烟气香味越少，若达到2∶1，则会出现香气严重缺失情况；氮碱比低于1∶1时，烟味则会逐渐转浓[14]。高品质烟叶的化学成分品质指标中，以氮碱比值接近1∶1为最佳[15]。从表3可以看出，T3处理的氮碱比值最接近 1∶1，T2，T4处理次之，T1处理较接近2∶1。总氮与烟碱的含量变化保持一致，表现均为T3＞T2＞T4＞T1，其中，T1，T3处理与其他各处理间均差异显著。

表3 施氮量对于烟叶常规化学成分的影响

2.3 施氮量对雪茄烟叶中性致香物质含量的影响

香气是构成烟叶风格特色和质量特征的核心内容，致香物质是烟叶燃吸过程中产生香气的基础，烟叶中致香物质含量高则香味充足，吃味醇和[14]。烟叶中的香气成分及含量在一定程度上决定雪茄的品质优劣，但香气物质成分十分复杂，一些香气物质含量虽少，却对烟叶的香气质量有很大贡献[16]。对调制后雪茄烟叶中香气物质的主要成分进行测定，定性定量测出了31种中性香气物质。由表4可知，中性致香物质总量表现为T3＞T4＞T1＞T2。

表4 氮肥用量对烟叶常规化学成分的影响 μg/g

续表4

2.3.1 施氮量对雪茄烟叶芳香族氨基酸降解产物的影响 苯丙氨酸类致香物质包含苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等香气成分，都是重要的可以使烟气增加花香和果香的物质[14]。比如苯甲醛可以增加杏仁香、樱桃香和甜香，苯甲醇具有天然的玫瑰香味，苯乙醛可使烟气增加皂花香和焦香等。

由图1可知，随着施氮量增加苯丙氨酸类致香物质整体上呈现先降低后增加的趋势，表现为T4＞T3＞T1＞T2。从图2可以看出，T3处理中苯甲醛与苯乙醛的含量最高，苯甲醇含量则是T1处理最高，苯乙醇含量是T4处理最高，而且苯乙醇受施氮量影响最为明显。说明苯丙氨酸类致香物质中施氮量主要影响的是苯乙醇含量。

2.3.2 施氮量对雪茄烟叶棕色化反应产物的影响棕色化产物类致香物质包含有糠醛、糠醇、2-乙酰基呋喃、5-甲基糠醛、3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮等成分，其中多种物质具有特殊的香味，对烟草吃味的形成也有着重大影响，烟叶醇化后的坚果香、甜香等多种优美香气与这些化合物都有着很大的关系[14]。

从图3可以看出，棕色化产物类致香物质T4处理的含量最高，T2处理的含量最低，其总量表现为 T4＞T3＞T1＞T2。糠醛、2- 乙酰基呋喃、3，4- 二甲基-2，5-呋喃二酮均以T4处理最高，T2处理下含量均较低。总体来看，糖醛随施氮量的增加而增加，其余产物含量均以T4处理最高，T2处理最低，故T4处理最有利于棕色反应产物形成。

2.3.3 施氮量对雪茄烟叶西柏烷降解产物含量的影响 西柏烷类降解产物茄酮是烟草中含量最多的中性香气物质之一，拥有新鲜胡萝卜素的香味，对于提高烟草的香吃味有着很重要的作用。由图4可知，茄酮在T3处理下含量最高，表现为T3＞T2＞T1＞T4。在本试验下，T1，T2，T3 处理差别不大，T4处理下降较为明显。

2.3.4 施氮量对雪茄烟叶类胡萝卜素降解产物含量的影响 类胡萝卜素是烟叶主要致香物质的前体物之一，在烟叶成熟、调制、发酵过程中可降解产生多种重要的致香成分[14，17-21]。如大马酮和紫罗兰酮可增加烟草的花香香味，巨豆三烯酮是烟草天然香气的重要成分，可增加烟叶中花香和木香的特征，因而，在卷烟加香方面很有用处[14]。由表4可知，T3处理类胡萝卜素类降解产物含量最高达到112.7μg/g，而 T1处理最低，为 97.62μg/g，T3处理较T1处理提高了15.08%。各处理含量表现为T3＞T2＞T4＞T1，呈先上升后下降趋势，这与赵铭钦等[7]研究一致。图5显示，巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3均随氮肥用量的增加而增高，巨豆三烯酮4含量是T3处理最高；二氢猕猴桃内酯、β-二氢大马酮含量表现是T3＞T2＞T1＞T4；3-羟基-β-二氢大马酮、法尼基丙酮含量是T3处理最高，T2处理次之。

2.3.5 施氮量对雪茄烟叶新植二烯含量的影响新植二烯是由叶绿素降解生成，是中性挥发性香气物质含量最高的成分。新植二烯具有使烟叶中其他挥发性香气物质、致香物质及添加的香气成分进入烟气的作用，同时它可直接大量转移到烟气中，具有减轻刺激和柔和烟气的作用。其本身具有微弱香气，在调制和陈化过程中可进一步降解转化为其他低分子的香气成分[14，18]。从图6可以看出，新植二烯含量表现为T4＞T3＞T2＞T1，随施氮量的增加新植二烯含量逐渐升高，但升高幅度减小。

3 讨论

N素是植物生长发育的必须大量元素，对植物产量有着决定性的影响，被认为是生命的元素[22]，雪茄烟生长发育前期有足够量的氮素供应，尤其是在培养茄衣品种时氮素更为重要，增加氮素可使叶宽增加、叶片变薄、营养期延长，并可增加烟叶光泽。合理的施氮量能够促使雪茄烟中各种养分达到平衡，满足其正常生理代谢需求，利于雪茄烟品质的形成。一般情况下，随施氮量增大雪茄烟各种农艺性状逐渐变优，各个部位叶片长度、宽度等多种指标都与施氮量呈正相关，但施氮量过大时，烟叶的品质协调性会显著下降[23]。本研究显示，移栽30 d内雪茄的生长发育基本上与施氮量成正比，之后施氮量最大的T4处理发育变差，这可能与雪茄烟各个时期对氮肥需求量的不同有关，且生育前期各处理农艺性状大都呈显著差异，生育后期受到施氮量的影响减小。所以，对于雪茄烟不同生长阶段对氮肥的需求量有待于进一步研究。在本试验条件下发现，适宜的氮肥能够增加雪茄烟叶宽、茎围、叶长、株高等农艺性状。

烟叶化学成分是决定烟叶质量和风格特色的物质基础，受品种、气候、栽培、加工等多种因素影响，各种化学成分含量和相互间比例的变化较大[14]。一般情况下，适量增加施氮量，烟叶品质也会随之改善，过量施氮烟叶品质的协调性将会降低[24]。本研究发现，施氮量对雪茄烟叶中总糖、烟碱及总氮的含量影响显著，总糖含量与施氮量呈负相关，烟碱与总氮含量呈正相关；且施氮量为180 kg/hm2时，雪茄烟叶中各项常规化学成分最为协调，这与姚芳等[25]的研究结果一致。但雪茄烟至今没有一个化学成分的行业标准来进行对比，故亟需建立优质雪茄烟的各项化学指标标准。

雪茄品质的优劣，很大程度上取决于烟叶中的香气成分[26]。对于雪茄烟香气的影响有多种因素，但对于某一雪茄烟品种而言，选择适宜的施氮量来提高烟叶致香物质含量是优质雪茄烟叶生产的重要技术手段。但目前关于施氮量对雪茄烟香气物质影响的研究却甚少。本试验结果表明，在五指山地区，适宜的施氮量能够显著提高中性香气物质，但不是每种中性致香物质含量均会集中在一个施氮量处理下达到最高值。而且并不是致香物质总量越高香气品质越好，不同致香物质种类对烟叶香味的作用与贡献不同，某些致香物质的含量虽少，但却对烟叶香味的贡献很大，也可能是某些特征香气的重要来源。周昆等[27]研究发现，烟叶中各类致香成分间会相互作用，烟叶香气质量也受多种香气成分的组成、含量、比例及相互作用所影响。另外，不同品种及施肥量条件下的香气物质总量存在差异[28-29]。因此，对于雪茄烟中各类香气成分间的相互作用和不同品种所需施氮量的比较也亟需研究。

4 结论

不同的烟草类型需肥量是不同的，对雪茄烟需肥量的研究对海南雪茄烟生产有重要意义。本试验结果表明，不同施氮量对雪茄烟的生长发育、常规化学成分及中性香气物质影响均较为明显，对比各处理烟株生长发育情况可看出，施氮量对烟株生育前期影响较大，对烟株生育后期影响不显著，施氮量为180 kg/hm2时，烟株农艺性状最优、常规化学成分最为协调、晾制后烟叶中性香气物质表现也最好。综上所述，雪茄烟在该地区施氮量为180 kg/hm2时，生长发育最好、品质最高。

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Effects of Nitrogen Application Rate on Growth and Quality of Cigar in Hainan Wuzhi Mountain

ZHANGRuixin1，RENTianbao1，YINQuanyu1，SHAOYu2，MEIYanan1，ZHAOMingqin1，LIUGuoshun1
（1.College of Tobacco，Henan Agricultural University，National Tobacco Cultivation and Physiological and Biochemical Center，Zhengzhou 450002，China；2.Hainan Cigar Research Institute，Haikou 571199，China）

The effects of four nitrogen application rates（90,135,180,225 kg/hm2） on the growth and quality of flue-cured tobacco were studied by field experiment and chemical analysis.The resultsshowed that the amount of nitrogen had significant effects on the early growth and neutral aroma content of cigar.Compared with the other three nitrogen application rates,the agronomic traits,tobacco chemical components and neutral aroma components of the cigar were the best indicators when the amount of nitrogen was 180 kg/hm2.The results show that under the experimental conditions,when the application of nitrogen is 180 kg/hm2,the comprehensive performance of cigarsisthebest,thecharacteristicscan befully displayed.

nitrogen application rate;growth and development;tobaccoquality

S572

A

1002-2481（2017）12-1969-07

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.12.18

2017-07-05

中国烟草总公司海南省公司科技重点项目合同（201646000020041）

张锐新（1992-），男，河南孟州人，在读硕士，研究方向：烟草栽培生理生化。赵铭钦为通信作者。