不同素质烟叶叶片发育规律与烘烤特性

李峥 王涛 高娅北

摘要：2016年以红花大金元上部叶为试验材料，采用盆栽试验对生育期叶片发育规律、淀粉和总氮代谢特点进行试验测定，研究不同素质烟叶鲜烟暗箱烘烤特性。结果表明，不同处理叶面积形成均呈慢-快-慢的变化趋势，结合Logistic生长曲线特点可将烟叶叶片生长过程划分为初生期、速生期和缓生期，但处理间不同生育阶段持续时间有所差异。在叶片发育过程中，常规处理（T1）和返青处理（T2）叶片生长规律基本相同，叶片生长初生期和速生期均表现为后发处理（T3）最长，T1、T2处理次之，贪青处理（T4）最短;缓生期以T4处理最长，T1、T2处理次之，T3处理最短。不同处理叶片发育过程中淀粉积累量均呈上升趋势且在缓生期达到最大值，缓生期平均淀粉积累量为17.86%，分别大于初生期、速生期平均淀粉积累量（4.09%、7.30%）;鲜烟淀粉含量整体以T4处理最高，T1、T2处理次之，T3处理最小。总氮含量随烟叶叶龄的增长均呈下降趋势，其中T1、T2、T3处理在速生期转化量最大，T4处理在缓生期转化量最大;鲜烟总氮含量整体以T4处理最高，T2、T3处理次之，T1处理最小。不同处理烟叶发育过程中碳氮代谢转变时间T1、T2处理最早且二者相差不大;与T1处理相比，T3、T4处理碳氮代谢转变时间分别延滞约7、10 d。暗箱烘烤特性试验表明，T1处理具有较好的易烤性和耐烤性，与T1处理相比，T2处理易烤性和耐烤性稍差，T3处理易烤性最好，而耐烤性较差，T4处理易烤性和耐烤性均较差。叶片发生规律和碳氮代谢特点影响烟叶淀粉和总氮的积累与转化，从而影响烟叶的易烤性与耐烤性，可依据烟叶发生规律及碳氮代谢特点明确烟叶素质，结果可为不同素质烟叶营养烘烤提供理论依据和试验数据。

关键词：不同素质烟叶;叶片发育规律;碳氮代谢;烘烤特性;易烤性;耐烤性;烘烤品质

中图分类号：S572.01  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）13-0075-06

烟叶的生长发育和碳氮代谢是自身素质形成的重要过程，而营养素质的不同必然会造成烟叶烘烤特性、烤烟品质等的差异，因此对不同素质烟叶的叶片发育、碳氮代谢、烘烤特性等进行研究至关重要。长期以来，已有较多关于烟草生长发育特点和碳氮代谢规律的研究，如刘国顺对烟叶发生规律进行研究，结果发现，不同部位烟叶的叶片扩展过程均呈现 慢— 快—慢的S形生长规律[1];韩锦峰在烟叶生育期营养积累的研究中指出，随着生育期的延长，烟叶中的淀粉含量总体呈上升趋势，至成熟后期稍有下降趋势，蛋白质、总氮含量则均呈下降趋势[2];董惠萍等对不同施肥条件下烟叶碳氮代谢进行研究，结果表明，随着施氮量的增加烟叶氮代谢逐渐增强，烟叶物质积累流向发生改变，由以氮代谢为主转向以碳代谢为主的时间逐渐延滞[3-5];韩锦峰等对干旱胁迫下烤烟光合特性和碳氮代谢进行研究，结果表明，干旱胁迫下烟叶氮代谢活性下降，而呼吸速率则呈现先上升后下降的特点[6]。烘烤特性是烟叶在农艺过程中获得的在烘烤过程中所表现的特性，是制定烘烤方案、指导烘烤操作的依据;现阶段关于烤烟烘烤特性的研究多集中于品种、部位、生态适应性等[7-9]方面。目前对于不同素质烟叶叶片发育规律、碳氮代谢特点、烘烤特性等的研究鲜有涉及。本研究通过盆栽试验探讨不同素质烟叶叶片发生规律、碳氮代谢特点和烘烤特性，以期明确鲜烟素质形成规律，为不同素质烟叶科学烘烤提供理论依据和试验数据，同时为提高烟叶烘烤品质、降低经济损失提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

烤烟品种为红花大金元，有效留叶数为18张，以上部叶（自下而上数第15～16叶位）为试验材料。

试验仪器设备：卷尺（精度1 mm）;HG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）;2008-21（501）恒温水浴锅（国华仪器有限公司）;PM180R高速冷冻离心机（美国SIM公司）;UV-1200紫外-可见分光光度计（上海精密仪器仪表有限公司）;2300型全自动凯氏定氮仪（瑞典FOSS.TECATOR公司）;Canon EOS 6D单反相机（佳能中国）;Mini TRASE（6050X3K1B）高精度土壤水分监测系统（美国Soilmoisture公司）;其他相关设备依据试验需求自制。

1.2 试验设计

于2016年在云南省师宗县大同街道长桥村进行大棚盆栽试验。盆栽土壤为水稻土，pH值为6.38，土壤碱解氮含量为202.73 mg/kg，速效磷含量为22.61 mg/kg，速效钾含量为137.93 mg/kg，有機质含量为34.45 g/kg。试验用塑料盆高27 cm，口径33 cm，底径21 cm;盆栽土壤经风干、熏蒸、消毒，过0.5 cm×1.0 cm网筛后，每盆装干土20 kg。试验烟株于3月29日移栽，每盆移栽1株，烟株行距为120 cm，株距为50 cm。

试验共设置4个处理，分别为常规处理[T1（CK）]：施纯氮6 g/株，上部叶生育期内土壤含水率保持在田间持水率的80%左右，其余操作按照当地优质烤烟生产技术规范进行;返青处理（T2）：施纯氮6 g/株，前期管理同常规处理，叶龄65 d后增加灌水频率，保证土壤含水率在田间持水率的80%以上;后发处理（T3）：施纯氮6 g/株，叶龄40 d前土壤含水率保持在田间持水率的60%左右，其余操作同常规处理;贪青处理（T4）：施纯氮10 g/株，其余操作同常规处理。烟苗移栽前各处理按要求施入基肥，移栽后各处理还苗期土壤含水率保持在田间持水率的80%左右，以保证烟苗能够成活，生根期土壤含水率保持在田间持水率的60%左右，旺长期至上部叶发生期土壤含水率保持在田间持水率的80%左右;各处理中下部叶采收及田间管理保持一致。各处理磷钾肥使用量相同，均为P2O5 6 g/株，K2O 12 g/株;氮肥为硝酸铵，磷肥为普通过磷酸钙，钾肥为硫酸钾;其中磷肥均作基肥，氮肥与钾肥的基追比为4 ∶ 6。随机区组试验设计，每个处理共180株，分3次重复，试验数据取平均值。各处理均随机标定6株，每2株为1次重复，重复3次;以上部叶叶长大于等于5 cm时为叶龄 0 d，自叶龄0 d开始，每7 d测量标定1次烟株上部叶叶长、叶宽至叶片采收为止，试验数据取平均值。除固定测量烟株外，自上部叶叶龄0 d开始，每7 d各处理均随机选取3～5株烟株，采摘上部叶杀青烘干留样，并测定淀粉、总氮含量，样品均重复测定3次取平均值。在常规处理上部叶成熟度达到适熟（叶龄79 d）时统一采收上部叶，并选取各处理具有代表性的鲜烟叶进行暗箱试验，每12 h拍照记录烟叶变黄、变褐状态并计算变黄与变褐指数，以2～3张叶片为1次重复，重复3次取平均值。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 叶面积以及淀粉、总氮含量测定 不同处理上部叶叶长、叶宽测定方法参照YC/T 142—2010[10]，叶面积的计算参照刘国顺的方法[1]进行，计算公式为

式中：S为叶片的实际面积，cm2;L为叶长，cm;W为叶宽，cm;α为烟草叶面积指数，通常采用0.634 5。杀青留样采用烘箱法[11]，淀粉含量的测定采用蒽酮法比色法[12]，总氮含量的测定采用凯氏定氮法[13]。

1.3.2 叶片发育规律拟合计算 采用Logistic方程对叶面积形成规律进行拟合，具体如公式（2）所示。参照文献[14-16]计算叶面积日生长速率最大的时间以及叶面积生长增速点、生长减速点和生长速率。

式中：f（x）为不同处理叶面积，cm2;x为叶龄，d;a、b为待定常数参数;k为不同处理叶面积可能达到的理论上限值，cm2;xG为叶面积日生长速率最大的时间，称之为速生点，d;x1、x2分别为叶面积生长增速点、生长减速点，d。

1.3.3 不同处理烟叶烘烤特性判断指标计算 不同处理烟叶烘烤特性的判断参照暗箱法进行[17];烟叶变黄、变褐程度采用Photoshop像素法计算[18];开始变黄、变褐时间，变黄、变褐时间和变黄、变褐指数参照文献[17，19-20]进行统计、计算。

1.4 数据处理分析

采用Excel 2010对数据进行归纳、整理、作图，SPSS 22.0进行数据差异性分析;利用Photoshop 2014对暗箱试验烟叶图像资料进行分析;模型方程拟合采用Matlab 2014a高斯-牛顿算法进行。

2 结果与分析

2.1 不同处理叶片发育规律

由图1可知，不同处理叶面积的形成整体表现出慢—快— 慢的S形生长规律，与刘国顺等的研究结果[1-2]相一致，但处理间叶面积形成快慢及形成时期存在一定差异;采收时鲜烟叶面积以T4处理最大，T1、T2处理次之，T3处理最小。对不同处理生育期叶面积变化采用Logistic曲线进行拟合求解，结果见表1。

由表1可知，不同处理叶面积形成规律均符合Logistic曲线，T1～T4模型的决定系数（R2）分别为0.996 5、0.998 1、0.998 4、0.993 2。综合图1和表1可知，T1、T2处理叶面积形成规律基本一致，两者速生点和生长增速点、减速点发生时期相差不大;T3、T4处理则明显区别于前两者，其中T3处理生长增速点、速生点、生长减速点均晚于T1处理，分别延迟8.98、11.42、13.84 d;T4处理叶面积的形成则明显快于其他处理，与T1处理相比，生长增速点、速生点、生长减速点分别提前 2.73、6.12、9.52 d，与T3处理相比则分别提前11.71、17.54、23.36 d。不同处理叶面积在形成过程中叶片生长节点不同，在相同叶龄时间段内叶片生长存在较大差异;依据图1、表1数据并结合Logistic生长曲线特点，将叶片生育期划分为初生期、速生期、缓生期，即0～x1、x1～x2、x2至采收。结合试验实际取样情况与模型理论统计结果，不同处理烟叶生育阶段的划分及生长特点见表2。

由表2可知，不同处理烟叶初生期、速生期、缓生期平均叶面积生长量分别为208.19、575.72、183.87 cm2，叶面积形成规律呈慢-快-慢的趋势，但不同处理同一生育阶段叶面积生长量均存在较明显差异。初生期不同处理烟叶平均生长量占比21.51%，生长量间均存在显著差异;其中T2处理生长量最大，但与T1处理相差较小，与T1处理相比，T3、T4处理分别减少39.01、90.14 cm2;叶面积日均增长量以T2处理最大，分别大于T1、T3、T4处理0.55、4.77、1.33 cm2/d，且处理间均存在显著差异。速生期平均叶面积生长量占比 59.49%，在速生期结束后叶面积达到平均总叶面积的 81.00%，这与刘国顺的研究结果[1]相一致;速生期以T4处理叶面积增长量最大，且与其他处理呈显著差异，叶面积生长量分别高于T1、T2、T3处理357.94、359.77、360.88 cm2，这可能与氮肥施用量等有关[21-22];叶面积日均增长量同样以T4处理最大，分别大于T1、T2、T3处理17.05、17.14、22.96 cm2/d，其中T1、T2处理速生期叶面积日均增长量之间无显著差异，而与其他处理间均具有显著差异。烟叶在缓生期内平均叶面积生长量占比19.00%，且处理间叶面积生长量均存在显著差异;缓生期以T4处理叶面积增长量最大，分别大于T1、T2、T3处理40.79、32.09、70.80 cm2;叶面积日均增长量以T3处理最大，分别大于T1、T2、T4处理1.64、1.41、1.48 cm2/d，這可能是由处理间缓生期持续时间不同造成的。

2.2 不同处理烟叶淀粉与总氮代谢

2.2.1 不同处理烟叶淀粉、总氮含量变化 由图2、图3可知，不同处理淀粉含量随烟叶叶龄的增加整体呈现升高趋势，总氮含量则随着叶龄的增加整体呈现下降趋势，这与韩锦峰等的研究结果[2，23]相一致。采收时鲜烟叶中淀粉含量以T4处理最大，T1、T2处理次之，T3处理最小;总氮含量以T4处理最大，T2、T3处理次之，T1处理最小。不同处理同一阶段、同一处理不同阶段烟叶生育期内淀粉、总氮含量变化均存在差异。不同处理烟叶生育期淀粉积累与总氮转化特点见表3。

由表3可知，不同处理烟叶初生期平均淀粉积累量为 4.09%，其中T1、T2、T3处理初生期淀粉积累量相差不大，分别大于T4处理4.07、4.39、4.04百分点;初生期淀粉日均积累量T1、T2处理较大，T3处理次之，T4处理最小，这可能是由处理间水分供应、肥料供应的差异致使初生期生长持续时间不同所引起的。速生期烟叶平均淀粉积累量为7.30%，较初生期增加3.21百分点;不同处理速生期淀粉积累量以T4处理最高，分别高于T1、T2、T3处理0.74、1.20、0.91百分点，其中T4处理与T2处理之间存在显著差异，其余处理之间均无显著差异;淀粉日均积累量以T4处理最高，T1、T2处理次之，T3处理最小。不同处理淀粉积累量最大的生长时期均为缓生期，平均淀粉积累量为17.86%，与初生期、速生期平均淀粉积累量相比分别增加13.77、10.56百分点;不同处理缓生期淀粉积累量以T4处理最大，分别高于T1、T2、T3处理8.58、7.37、10.55百分点，且除T1处理外其他各处理间存在显著差异;缓生期淀粉日均增长量以T3处理最大，且与T1、T2处理之间呈显著差异。结合“2.1”节和图2内容可知，烟叶缓生期不仅包括叶面积的缓慢生长和淀粉积累，还包括部分淀粉转化、营养平衡等田间后熟过程。处理间淀粉转化发生时间不同，T1、T2处理发生在叶龄63～79 d，T4处理发生在70～79 d，T3处理在试验范围内未出现明显的淀粉转化过程。

本研究以不同素质烟叶为对象，对叶片发生、碳氮代谢特点、烘烤特性等进行研究，探明了不同素质烟叶生育期叶片发生规律和碳氮代谢特点，初步明确了烟叶烘烤特性，可为不同素质烟叶营养烘烤奠定基础。而烟叶素质的形成受复杂多因素的影响，后续研究应逐渐加入生态、品种、部位等因素，综合多方面主要影响因素才能更加详实明确不同素质烟叶营养形成与转化特点，进一步完善烟叶营养烘烤工艺，提高烟叶烘烤品质，减少烘烤损失。

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