施肥量对烤烟烘烤过程中多酚氧化酶活性的影响

2019-06-03李建东孙光伟张丽侯欣于涛

山东农业科学 2019年4期

关键词：烤烟

李建东孙光伟张丽侯欣于涛

摘要：以烤烟NC102为材料，研究不同的氮肥、磷肥和钾肥施用量对烘烤过程中烤烟各部位烟叶多酚氧化酶活性的影响。结果表明：（1）氮（N）施用量高于5 g/盆对烘烤过程中各部位烟叶PPO活性均有提高作用，低于5 g/盆能够显著降低烘烤过程中中下部烟叶的PPO活性，上部烟叶的PPO活性没有显著降低;（2）磷（P2O5）施用量低于7.5 g/盆，能够有效降低前72 h烘烤过程中的PPO活性，高于7.5 g/盆时各处理PPO活性没有显著变化;（3）钾（K2O）施用量高于15 g/盆，提高下部烟叶的PPO活性，但显著降低烘烤过程中PPO活性的峰值;钾用量高于20 g/盆能显著降低中上部烟叶在变黄后期和定色前期的PPO活性。

关键词：氮磷钾肥;烤烟;多酚氧化酶

中图分类号：S572.010.62文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）04-0089-05

Abstract In the study， the effects of different nitrogen，phosphate and potassium fertilizer application amounts on polyphenol oxidase（PPO） activity of flue-cured tobacco NC102 during baking were compared. The results were as follows. （1） The PPO activity of whole tobacco leaves during flue-curing improved when the nitrogen fertilizer application amount was above 5 g per pot. But that of middle and lower tobacco leaves reduced significantly when the application amount less than 5 g per pot， while the reduction of PPO activity was not significant in the upper tobacco leaves.（2） When the application amount of phosphorus （P2O5） was less than 7.5 g per pot， the activity of PPO could be effectively reduced in 72 hours after flue-curing， but had not significant change between treatments when the application amount was above 7.5 g per pot. （3） The potassium（K2O） application amount higher than 15 g per pot could increase the PPO activity of the lower tobacco leaves，but significantly reduced the peak value of PPO activity during flue-curing. The application amount of potassium fertilizer higher than 20 g per pot could significantly reduce the PPO activities of middle and upper tobacco leaves at the late of yellowing stage and pre-fixation.

Keywords Nitrogen-phosphate-potassium fertilizer; Flue-cured tobacco; Polyphenol oxidase

施肥是烤煙种植的重要措施之一。作为烤烟生长过程中的大量元素，氮磷钾起着重要作用。随着氮磷钾肥施用量的增加，烟株的株高、茎围和最大叶面积增加，并且能提高烟叶的产量和质量，同时烟碱和还原糖等内含物质均随着不同营养元素施用量的变化而呈现不同的变化趋势[1-3]。

烟叶成熟后的烘烤调制过程中，由多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）介导的酶促棕色化反应将烟叶中的酚类物质转化为醌类化合物，导致烟叶颜色由黄色逐渐变棕变褐[4-6]。田间生长中的烟叶，多酚类物质位于液泡内，PPO位于质体内，两种物质不能大量接触，酶促棕色化反应不易进行[7]。烟叶调制过程中，温湿度等外界因素的作用破坏了烟叶的细胞结构，PPO和多酚类物质相互接触，为酶促棕色化反应创造了条件。

影响PPO活性的因素有很多。不同部位鲜烟叶PPO活性表现为上部叶﹥中部叶﹥下部叶，烘烤过程中也存在着不同的变化趋势[8]。兰俊荣等[9]研究指出，中下部烟叶PPO活性随着采收成熟度的增加而降低，上部叶片PPO活性则增加。武云杰等[10]研究发现，适当推迟打顶能降低烟叶烤前和烘烤过程中的PPO活性，提高烟叶的易烤性和耐烤性。施肥上，不同施钾量和氮钾比对烟叶不同部位的PPO活性存在不同的影响，以钾肥用量303.75 kg/hm2的处理最能改善烟叶的烘烤特性[11]。此外，马晓林等[12]研究指出，施钾使马铃薯叶片中多酚氧化酶活性显著提高。也有研究表明，在0～5.84 g/盆范围内，随施磷量增加，烟叶氮磷钾、多酚含量及PPO活性逐渐增加，均呈显著正相关，磷肥过多时，抑制作用显著[13]。

目前施肥对烤烟PPO活性影响的研究多集中在烤烟田间生长阶段，烘烤过程中的研究相对匮乏。因此，开展氮磷钾肥不同施用量处理下烤烟烘烤过程中的PPO活性变化动态研究，可为烤烟生产中田间施肥调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

供试材料为烤烟NC102。供试氮肥为NH4NO3，磷肥为Ca（H2PO4）2，钾肥为K2SO4。盆栽试验于2017、2018年在山东农业大学烟草试验田进行。陶盆规格：高45 cm，盆口直径36 cm。每盆装土25 kg，取自该试验田0～40 cm土层。其有机质含量为21.0 g/kg、碱解氮42.0 mg/kg、速效磷72.9 mg/kg、速效钾232.3 mg/kg，土壤pH值6.47。

1.2 试验设计

具体盆栽各试验处理设计见表1。其中N1、N2、N3、N4和N5为氮肥（施氮量）试验处理，P1、P2、P3、P4和P5为磷肥（施磷量）试验处理，K1、K2、K3、K4和K5为钾肥（施钾量）试验处理。80%的肥料作为基肥在移栽时施用，20%作为追肥于栽后30 d施用。

1.3 测定方法

当下、中、上部有代表性的烤烟叶片达到适熟时，进行采收烘烤。烘烤过程中每隔24 h取样一次，部位为叶中部1/3区域，并去除主脉和较大的支脉，测定PPO活性。PPO活性采用邻苯二酚氧化法[14]测定。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0软件进行数据分析处理和做图。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥处理对烘烤过程中烟叶PPO活性的影响

由图1可知，各处理下部烟叶烘烤过程中PPO活性的变化趋势整体呈抛物线型，烘烤48 h左右（变黄后期）达到最大值。N4和N5处理烘烤过程中的PPO活性均高于其它3个处理，N1处理的PPO活性低于其它处理。

由图2可知，烘烤过程中各氮肥处理中部烟叶PPO活性的变化趋势整体呈抛物线型。烘烤48 h左右（变黄后期）达到最大值;72 h左右（定色前期）开始急剧下降;96 h之前，各处理之间的PPO活性均表现为N1

由图3可知，烘烤过程中各氮肥处理上部烟叶PPO活性的变化整体呈先下降后升高再下降的趋势。72 h内N1、N2和N3处理之间差异不显著，但显著低于N4和N5处理;72 h之后，各处理PPO活性快速下降。

2.2 不同磷肥处理对烘烤过程中烟叶PPO活性的影响

由图4可知，烘烤过程中各磷肥处理下部烟叶PPO活性的变化趋势整体呈抛物线型。烘烤48 h左右（变黄后期）达到最大值，其变化规律与氮肥处理相似。在PPO活性的峰值阶段，P3、P4和P5处理间无明显差异，但均显著高于P2、P1。由此可见，高磷处理对烘烤过程中PPO活性峰值没有明显提高作用，低磷处理则有明显降低作用。

由图5可知，烘烤过程中各磷肥处理中部烟叶PPO活性的变化趋势同样整体呈抛物线型。烘烤的前48 h，P1、P2、P3与P4、P5的PPO活性存在差异，随着烘烤的进行，从72 h开始各处理之间PPO活性无明显差异。

由图6可知，烘烤过程中各磷肥处理上部烟叶PPO活性的变化整体呈先下降后升高再下降的趋势。72 h之前，P1处理PPO活性显著低于其它处理，P2、P3、P4和P5之间无明显差异。P5处理在烘烤的前72 h内PPO活性的变化幅度小于其它处理，可见高磷处理下PPO活性的变化相对较小。

2.3 不同钾肥处理对烘烤过程中烟叶PPO活性的影响

由图7可知，烘烤过程中各钾肥处理下部烟叶PPO活性的变化趋势整体呈抛物线型，其变化规律同氮磷肥处理相似。整个烘烤过程中，K1处理PPO活性均低于其它处理;K4和K5的PPO活性高于其它处理。可见，高钾处理提高PPO活性，但并未提高48 h时PPO活性，且PPO活性变化幅度较小。

由图8可知，K4和K5处理中部烟叶烘烤过程中的PPO活性显著低于K1和K2，烘烤48 h（变黄后期）时显著低于K3，并且K4和K5处理之间几乎没有差异。可见提高钾肥用量能够降低中部叶烘烤过程中的PPO活性，使PPO活性变化更为平缓。

由图9可知，不同钾肥处理上部叶PPO活性整体呈先下降后升高再下降的趋势。烘烤过程中K4和K5处理的PPO活性均低于K1、K2和K3，且在变黄后期（48 h）和定色前期（72 h）达到显著水平。可见增施钾能够显著降低上部叶变黄后期和定色前期的PPO活性。

由钾肥处理下各部位烟叶烘烤过程中PPO活性的动态变化可知，该结果与实际生产中高钾含量烟叶更易于烘烤的特性相一致。

3 讨论与结论

烘烤过程中，根据PPO参与催化的酶促棕色化反应程度大小，烟叶会发生不同程度的褐变，甚至造成严重的品质下降[15]。王传义等[16]对NC89、中烟100等烤烟品种PPO活性的研究表明，烟叶PPO活性的变化趋势呈抛物线型，在48 h左右达到峰值。韩孟材等[11]研究发现，随着钾肥用量的增加下部叶PPO活性先升后降，中上部烟叶先降后升。本研究为盆栽试验，烟株品种及生长环境与前人试验均不同，烘烤过程中所测得的PPO活性相对略高，且钾肥处理下PPO活性变化更多样，但整体变化趋势与王传义、韩孟材等的研究基本一致。霍開玲等[17]指出，叶片肥大、呈深绿色、主脉较粗的烟叶，其烘烤时变黄缓慢不均匀，颜色难以固定。翟优雅等[13]试验表明，随磷肥用量的增加，烟叶PPO活性先升高后降低。本试验结果与之基本一致。

本试验结果表明：氮（N）施用量高于5 g/盆对烘烤过程中各部位烟叶PPO活性均有提高作用，低于5 g/盆能够显著降低烘烤过程中中下部烟叶的PPO活性，而对上部烟叶的PPO活性降低作用不明显;磷（P2O5）施用量低于7.5 g/盆，能够有效降低前72 h烘烤过程中的PPO活性，高于7.5 g/盆时各处理PPO活性没有显著变化;钾（K2O）施用量高于15 g/盆，提高下部烟叶的PPO活性，但显著降低烘烤过程中PPO活性的峰值，若高于20 g/盆则能显著降低中上部烟叶在变黄后期和定色前期的PPO活性。

综合看，以保证烟株生长需求为前提，氮（N）施用量低于5 g/盆、磷（P2O5）施用量低于7.5 g/盆、钾（K2O）施用量高于20 g/盆能保证烘烤过程中较低的PPO活性。

參考文献：

[1] 傅雪平. 施氮量及氮钾比对茶陵烟区主栽烤烟品种产质量的影响[D]. 长沙：湖南农业大学，2013.

[2] 谢瑞，易忠经，申修贤，等. 不同磷肥施用量对植烟土壤磷有效性及烟叶产量和品质的影响[J]. 山地农业生物学报，2017，36（6）：38-43.

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[4] 李玉娥，尹启生，宋纪真，等. 烟草酶促棕色化反应及调控技术研究进展[J].中国烟草科学，2008，29（6）：71-77.

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[8] 刘凯，刘朋，苑亚汝，等. 烤烟NC55不同部位叶片在烘烤过程中多酚氧化酶活性变化动态研究[J]. 山东农业科学，2018，50（4）：25-28.

[9] 兰俊荣，靖军领，黄一兰，等. 不同成熟度烟叶烘烤过程中多酚氧化酶活性变化[J]. 现代农业科技，2010（23）：54-57.

[10]武云杰，杨铁钊，张小全，等. 打顶时期对不同烤烟品种烘烤特性的影响[J]. 中国烟草科学，2013，34（6）：30-37.