低施氮、少留叶及其交互作用对烤烟主要化学成分的影响

赵会纳，汤朝起，彭玉龙，王先勃，沈 晗，郑其令，雷 波，李德仑，丁福章，潘文杰

(1.贵州省烟草科学研究院，贵州 贵阳 550081；2.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082；3.贵州省烟草公司 遵义市公司，贵州 遵义 563000；4.遵义市烟草公司 道真县分公司，贵州 道真 563500)

随着细支卷烟的快速发展和推广，以及卷烟消费者日益多元的个性化需求，对卷烟原料提出了更高的要求。由于细支卷烟单支所用烟叶原料减少，导致其烟气的劲头、满足感和香气量要低于传统烟支。烟叶的烟碱含量与劲头等风格特征以及消费者对生理强度的需求密切相关[1-2]，因此要保持烟气的劲头和满足感等，满足消费者的生理需求，需要适当提高烟叶烟碱含量。很多学者认为总氮含量过高对烟叶感官质量的负面影响很大[3-5]，控制总氮含量尤其是非烟碱氮(粗蛋白)含量是可能提高烟叶品质的有效途径[6]。因此，在提高烟叶烟碱含量的同时控制总氮、蛋白质含量(即提高烟叶烟碱氮/总氮比值)，同时总糖、还原糖等其他化学成分协调可能是细支卷烟的高满足感原料开发的途径之一。

施氮量和留叶数都是影响烤烟烟碱和总氮等化学成分的重要因素[7-8]。目前，已有很多关于施氮量和留叶数对烟叶化学成分影响的研究，但多数研究是关于品种配套栽培技术的研究[9-12]或烟叶生长发育和产质量的研究[13-19]，以及不同生育期烟叶的烟碱和总氮积累方面的研究[20-21]，而关于提高烟碱氮/总氮比值的研究还鲜有报道。已有研究表明，烟碱随施氮量的增加而增加，随留叶数的减少而增加[13,18]，早打顶有利于烟碱的积累合成[22]。因此本试验在现蕾前进行足叶打顶，探索低施氮、少留叶的技术措施对不同部位烟叶的烟碱等化学成分和烟碱氮/总氮的影响。本研究于2016年和2017年连续2年在贵州省道真县开展低施氮、少留叶对K326不同部位烟叶化学成分影响的田间试验，分析了施氮量、留叶数及其交互作用对烟碱、总氮等化学成分的影响，旨在为细支卷烟的原料开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试地点和材料

2016年和2017年，在贵州省遵义市道真县隆兴镇浣溪村进行试验，供试烤烟品种为K326。

试验点土壤养分和pH值见表1。根据贵州省企业标准“植烟土壤肥力质量评价标准Q/GZYC05─2011”[23]可知，试验点土壤的全氮含量丰富，碱解氮含量很丰富，速效磷含量在适中至丰富范围(2016年适中，2017年丰富)，速效钾含量在适中至很丰富范围(2016年很丰富，2017年适中)，有机质含量丰富，pH值适宜。总体来看，该试验点较适宜开展本试验。

表1 试验点土壤理化性状指标

1.2 试验设计

试验为双因素裂区试验，主处理为施氮量A：45 kg/hm2、67.5 kg/hm2和90 kg/hm2；副处理为留叶数B：12片/株、14片/株、16片/株，共9个处理，3次重复，共27个小区。

田间移栽密度达到18180株/hm2，行、株距分别是110 cm、50 cm。在现蕾前进行足叶打顶，足叶打顶是指在当烟株的有效留叶数达到处理(分别是12片、14片和16片)要求时进行扣心打顶。有效留叶数指留在烟株的下部第1叶位叶长大于50 cm，顶部最上一位叶叶长介于10～20 cm的叶数。将长势正常并且无伤害的烟株所有叶位挂牌(从下向上数)，其他田间管理措施按当地优质烟栽培技术进行。

初烤烟叶按部位取样检测常规化学成分(表2)。

同时，设置常规生产对照，移栽密度16500株/hm2，行距110 cm，株距60 cm。施氮量105 kg/hm2，留叶数18片。中心花50%开放时打顶，其他田间管理措施按当地优质烟栽培技术进行。

表2 不同处理烟叶部位

1.3 化学成分测定

采用烟草行业标准测定，其中烟碱含量采用YC/T 160─2002测定，糖含量采用YC/T 159─2002测定，总氮含量YC/T 161─2002测定，钾含量采用YC/T 217─2007测定，氯含量采用YC/T 162─2002测定，蛋白质含量采用YC/T 249─2008测定。

1.4 数据分析

采用SPSS 16.0软件进行数据分析，包括双因素方差分析和多重比较，多重比较采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 施氮量和留叶数对烟叶化学成分的影响

从表3可以看出，施氮量对烟叶烟碱、总氮、氯和蛋白质含量有极显著影响，对总糖含量有显著影响。留叶数对烟碱、总氮、总糖含量和烟碱氮/总氮有极显著影响。施氮量×留叶数交互作用对各个化学指标影响均不显著。

表3 施氮量和留叶数对烟叶化学成分含量影响的方差分析

对不同施氮量和留叶数的烟叶化学成分进行多重比较分析(表4)。结果表明，烟叶的烟碱、总氮、钾、氯、蛋白质含量在3个施氮量水平间存在显著差异，其中烟碱、总氮、蛋白质和氯含量均随施氮量的增加而增加，均以90 kg/hm2处理的最高；钾含量表现为90 kg/hm2>45 kg/hm2>67.5 kg/hm2。

烟叶的烟碱、总糖、还原糖、总氮含量和烟碱氮/总氮在不同留叶数处理间存在显著差异，其中烟碱、总氮含量和烟碱氮/总氮随留叶数的增加而降低，总糖、还原糖含量随留叶数的增加而增加。

与常规生产对照相比，所有处理烟叶的烟碱含量和烟碱氮/总氮均有明显提高，蛋白质含量均降低，总糖和还原糖含量适宜。

表4 施氮量和留叶数对烟叶化学成分含量影响

注：同行数字后不同字母表示在0.05水平上差异显著。下同。

2.2 施氮量和留叶数对不同部位烟叶化学成分的影响

2.2.1 施氮量和留叶数对顶部烟叶化学成分的影响 从表5可以看出，顶叶的烟碱含量在不同施氮量水平下存在显著差异。在早打顶的情况下，在施氮量45～90 kg/hm2处理下，烟碱含量较高，为4.24%～4.79%；总氮含量适宜，为2.19%～2.42%；总糖和还原糖含量适宜，其中烟碱、总氮、氯和蛋白质含量均随施氮量的增加而增加，均表现为45 kg/hm2<67.5 kg/hm2<90 kg/hm2，总糖含量随施氮量的增加而减少；烟碱氮/总氮以67.5 kg/hm2处理最大，90 kg/hm2处理次之，45 kg/hm2处理最小。

顶叶的烟碱、总糖、还原糖、总氮含量和烟碱氮/总氮在不同留叶数处理间存在显著差异。在留叶数12～16片/株处理下，烟碱含量较高，为3.95%～5.09%；总氮含量适宜，在2.15%～2.41%，总糖和还原糖含量适宜，其中烟碱、总氮和钾含量和烟碱氮/总氮均随留叶数的增加而减少，总糖、还原糖和蛋白质含量均随留叶数的增加而增加。

表5 施氮量和留叶数对顶叶化学成分含量影响

2.2.2 施氮量和留叶数对上部叶化学成分的影响 从表6可以看出，上部叶的烟碱、钾、氯、蛋白质含量在不同施氮量水平下存在显著差异。在早打顶的情况下，施氮量为45～90 kg/hm2时，烟碱含量较高，为3.82%～4.56%；总氮含量适宜，在2.01%～2.21%，总糖和还原糖含量适宜，其中烟碱、总氮、氯和蛋白质含量和烟碱氮/总氮随施氮量的增加而增加，均表现为 45 kg/hm2<67.5 kg/hm2<90 kg/hm2，总糖和还原糖含量随施氮量的增加而减少。

上部叶的烟碱含量和烟碱氮/总氮在不同的留叶数处理间存在显著差异。留叶数12～16片/株，烟碱含量也较高，为3.88%～4.56%，总氮含量适宜，为2.02%～2.17%，总糖和还原糖含量适宜，其中烟碱、总氮和钾含量和烟碱氮/总氮均随留叶数的增加而减少，均表现为 12片/株>14片/株>16片/株，总糖和还原糖含量均随留叶数的增加而增加，表现为12片/株<14片/株<16片/株。

表6 施氮量和留叶数对上部叶化学成分含量的影响

2.2.3 施氮量和留叶数对中部烟叶化学成分的影响 从表7可以看出，中部叶的烟碱、总氮、氯和蛋白质含量在不同的施氮量水平下存在显著差异。施氮量为45～90 kg/hm2时，烟碱含量含量较高，为3.50%～3.75%，总氮含量适宜，为1.92%～2.11%，总糖和还原糖含量适宜，其中中部叶烟碱、总氮、氯和蛋白质含量也随施氮量的增加而增加，均表现为45 kg/hm2<67.5 kg/hm2<90 kg/hm2，总糖和还原糖含量均表现为67.5 kg/hm2>45 kg/hm2>90 kg/hm2。

中部叶的烟碱、总糖和总氮含量在不同的留叶数处理间存在显著差异。留叶数为12～16片/株，烟碱含量较高，为3.27%～3.79%，总氮含量适宜在1.89%～2.08%，总糖和还原糖含量适宜，其中中部叶烟碱、总氮和蛋白质含量以及烟碱氮/总氮均随留叶数的增加而减少，均表现为12片/株>14片/株>16片/株，总糖和还原糖含量均随留叶数的增加而增加，表现为12片/株<14片/株<16片/株。

表7 施氮量和留叶数对中部叶化学成分含量影响

3 小结与讨论

试验发现，与常规生产对照相比，低施氮、少留叶的9个处理均提高了烟叶的烟碱含量和烟碱氮/总氮，降低了蛋白质含量，同时总氮和糖含量较为适宜。可能是因为施氮量虽然只有45～90 kg/hm2，分配到单株上的氮素量比常规生产的少，但是由于单株留叶数也相应减少，使得分配到每片烟叶上的氮素量并没有下降，同时打顶时间的明显提前，使烟碱积累时间长，本试验所有处理均在现蕾前足叶打顶。已有研究表明：打顶明显促进了烤烟体内烟碱的合成和积累，烟碱含量随打顶后时间的延长不断增加[24]，使得在低施氮的情况下，烟碱含量不但没有比常规生产烟叶下降，反而导致烟碱含量和烟碱氮/总氮有所提高。因此，在农业生产上提高烟叶烟碱含量的同时控制总氮、蛋白质含量(即提高烟叶烟碱氮/总氮比值)，以获得细支卷烟的高满足感原料可能是可行的。此外，随着社会对吸烟与健康的日益关注，降低卷烟焦油量一直是烟草行业研究的热点[25]。随着技术不断革新，卷烟的焦油量近年来逐步降低，低焦油卷烟甚至超低焦油卷烟相继问世；但在焦油量降低的同时，卷烟的“香气、浓度、劲头”普遍不足[26]，如何提高低焦油卷烟的满足感，是卷烟工业企业进一步降焦所面临的一个难题。已有研究表明，烟碱/焦油的比值与吸味品质之间呈线性正相关关系[27]，总氮、蛋白质与焦油量呈极显著正相关[28]，因此，增加烟碱含量、降低蛋白质或总氮含量即提高烟碱含量和烟碱氮/总氮均利于提高烟叶烟碱焦油比，早打顶、低施氮、少留叶的综合措施可能也是获得高烟碱焦油比烟叶的技术之一。

施氮量是调节烤烟氮代谢的重要因素，直接影响着烟叶的化学成分[29]。试验结果表明，施氮量主要影响烟叶的烟碱、总氮、蛋白质等含氮化合物含量，其中对中部叶和上部叶化学成分影响较大，对顶叶影响较小。这可能由于氮素优先供应植株生长旺盛部位，烤烟顶部烟叶氮素的积累量增加速度大于上部叶和中部叶，而转移速度小于中部叶和上部叶[30]，因此施氮量对顶部烟叶含氮化合物影响小于中部叶和上部叶。3个部位烟叶烟碱、总氮、氯和蛋白质含量均随施氮量的增加而增加，顶叶和上部叶总糖含量随施氮量的增加而减少，与已有研究结果相似[13,18,31]。烟株留叶数不同，会造成叶片的空间结构、通风透光条件不同，进而改变叶片养分的分配[31]。本试验表明，留叶数主要影响烟叶的烟碱、总氮和总糖含量和烟碱氮/总氮，其中顶叶4个指标(烟碱、总糖、还原糖、总氮)、上部叶2个指标(烟碱和烟碱氮/总氮)、中部叶3个指标(烟碱、总糖和总氮)在不同的留叶数处理间存在显著差异。烟碱和总氮含量均随留叶数的增加而减少，上部叶和顶叶总糖含量均随留叶数的增加而增加，与已有研究结果吻合[13,18]。施氮量×留叶数交互作用对各个部位化学指标均影响不显著。总体来看，施氮量在67.5 kg/hm2较适宜，其烟叶的烟碱氮/总氮高，同时蛋白质和总氮最低，留叶数以12片/株的烟碱氮/总氮最高，但蛋白质和总氮含量也最高，同时12片/株留叶数太少，无法获得满意的经济效益，烟农难以接受，因此试验可能还存在一定的局限性，在下一步的研究中拟结合感官质量、焦油产生量和生态条件分析，进一步探讨更符合烟叶生产实际的处理组合。

在早打顶条件下，低施氮少留叶可提高烟叶烟碱含量和烟碱氮/总氮，降低蛋白质含量，同时烟叶总氮和糖含量较为适宜。综合来看，施氮量主要影响了含氮化合物，留叶数主要影响烟碱、总氮和总糖含量和烟碱氮/总氮，二者的交互作用对化学成分的影响最小。