微量元素对烟叶品质的影响研究进展

刘崇盛，张丽娜，许利平，吴兆明，赵振杰，张立立

（浙江中烟工业有限责任公司技术中心，浙江杭州 310024）

烟草是卷烟工业的原料，是我国种植面积较大的一种经济作物。在烟叶生长发育过程中，微量元素是烟草代谢物和细胞结构的组成成分。微量元素含量的高低会引起植株生理失调、烟株抗病性降低、生长发育受阻，从而影响烟叶产量、烟叶内在化学成分协调性和香味[1-2]。近年来，烟叶产量在逐年增加，且作物复种指数也逐年提高，导致土壤肥力下降。烟农在生产过程中施肥多用大量元素，忽视了微肥的使用，从而导致土壤微量元素缺乏，在各烟区出现不同程度的土壤养分不均衡现象，进而影响烟叶的产量和品质。对全国植烟土壤微量元素的丰缺状况、烟草对微量元素的吸收及微量元素对烟草生理生化和烟叶品质的影响进行综述，以期为烟草农业生产提供理论指导。

1 我国植烟土壤微量元素的丰缺状况

根据元素占植物干质量的比值，将营养元素分为大量元素和微量元素，其中占植物干质量的0.000 1%～0.01%定为微量元素，有铜（Cu）、锌（Zn）、铁 （Fe）、锰 （Mn）、硼 （B）、钼 （Mo）、氯（Cl）等7种[3]。

近年来，烟草种植技术人员对我国各烟区代表性产地的植烟土壤微量元素进行了大量调查。赵晓纯等人[4]对云南曲靖的植烟土壤分析发现，该区土壤铜、锌、铁和锰含量普遍处于丰富和很丰富的水平，而硼含量普遍处于缺和很缺的水平，但微量元素在空间是分布不均，这与梁兵等人[5]的研究结果较一致。罗刚等人[6]对重庆东南部的彭水县植烟土壤的有效态微量元素进行了分析评价，该地土壤中含量较为丰富的是有效锰和有效铁，含量中等或偏上的是有效钼、有效锌、有效铜，但有效硼较缺乏。蒋欣烨等人[7]和彭月月等人[8]分别对四川北部和西南部烟区的土壤进行评价，认为川北地区植烟土壤有效铁的含量总体上处于较丰富的水平，处于中等以上水平的是有效钼、铜和锰，研究认为川北地区总体上有效硼和有效锌水平缺乏或极缺乏；而四川西南部烟区有19.6%的区域土壤有效钼处于较缺乏水平，并且在空间上呈现出西北高、东南低，有效铜、有效锌、有效铁、有效锰水平均为丰富或极丰富，4种微量元素空间分布为东南高、西北低。冯繁文等人[9]对湖北西南部的巴东地区的分析表明，该地近90%烟区土壤的有效铜含量适宜，近60%烟区有效锰、锌含量适宜，但几乎整个烟区有效硼均处于缺乏状态。范东升等人[10]对广西河池植烟土壤中微量元素分析表明，该区有效锌含量整体较为适宜，有效铁含量普遍偏高，而有效硼普遍严重缺乏。段淑辉等人[11]对湖南浏阳烟区近15年的土壤养分变化进行了统计分析，发现该地有效铜和有效铁较高，有效钼和水溶性氯较缺。根据相关土壤分析调查可知，我国大部分烟区植烟土壤中有效态硼较为缺乏，因此在烟草农业生产中，应根据土壤分析结果适当地施用含硼复合肥。

2 微量元素对烟草生理生化特性的影响

烟草对营养元素的吸收主要有2种方式，即有效形态养分前移到烟草根系表面和养分进入根细胞内部，吸收的为水溶性离子养分和少量分子态有机养分[12]。铁、锌、铜、锰4种元素进入烟株的形态为水溶性自由阳离子，即 Fe2+，Fe3+，Zn2+，Cu2+，Mn2+，锌在pH值较高时也可以以一价阳离子的形式被吸收，另外植物还可以以有机酸的形式吸收锌元素[13]。

硼是植物形成细胞壁结构和细胞壁组成物质的重要影响因素。在生长植株后期，细胞壁能够保持相对稳定的一个重要原因是硼能够使细胞壁维持正常孔径[14]。植物在形成细胞膜时，硼扮演重要角色，可参与并影响膜的组分和结构。植物缺硼时磷脂含量会明显下降，而磷脂是植物细胞膜的重要组成部分[15]。高等植物可通过同化作用利用氮素，而硝酸还原酶在同化作用过程中可起到限速的作用。烟草中硝酸还原酶含量受钼素含量的影响很大，因此烟草的固氮能力会直接受钼素影响[16]。武丽等人[17]研究表明，烟草叶绿素和类胡萝卜素含量受其叶片中叶绿体超微结构的影响。缺钼胁迫会导致该超微结构损伤，从而导致烟叶中的叶绿素和类胡萝卜素的合成受限，烟叶细胞PSⅡ的光化学效率将会降低，这就意味着烟叶光合作用的能力减弱；若缺钼胁迫延长至一定程度，将会出现更加明显的钼缺失现象。通常认为，烟叶的杂气和刺激性与其中的氯含量有较大的相关性，因此烟叶中氯含量不宜过高。通常称烟草为“忌氯”作物。植物在进行光合作用时，水可裂解释放氧，氯离子可促进氧的释放。植物叶片表面气孔的开闭会直接影响植物的蒸腾作用和光合作用。在绿色植物的保卫细胞中，氯离子通常会伴随钾参与叶片气孔的开闭[18]。在植物生长发育时需要通过光合作用，叶绿素是光合作用的重要场所。叶绿素承担着重要的“能量合成工厂”角色，是植物生长必不可少的组成部分。李建和等人[19]的研究发现，在烟叶生长期间适量使用氯肥可明显加快叶绿素的合成，同时光补偿点降低，净光饱和点提高，从而提高烤烟的光合速率。

3 微量元素对烟叶品质的影响

微量元素可参与并调节烟草光合作用产物的合成、代谢和运输，进而影响烟草的生长发育和烟叶品质。烟株在生长发育阶段微量元素得不到充分补充，导致烟株发育不良，植株体内代谢不稳定，化学物质得不到合理的调节与合成，从而严重影响了烟叶的产量和质量。

石油醚提取物是烟叶燃烧后重要的香气来源。旺长期硼肥的使用量与烤后烟叶中石油醚提取物的含量呈显著的正相关关系[20]。阚宏伟等人[21]研究发现，烤烟现蕾时适量施钼肥有利于提高烟草还原糖和总糖的含量，在团棵期和现蕾时施钼肥还可有效降低烟碱。黄泰松等人[22]对烟叶施用钼后评吸发现，烟叶的香气质有显著改善，中部烟叶的香气成分尤其是酸性香气成分含量明显增加。烟叶中氯含量过高，燃烧时会发生熄火现象，含量过低，烟叶油分少、身份薄、易碎、成丝率低。王芳等人[23]研究发现，烟叶油分、色度及颜色与其氯含量呈显著的负相关关系。余金龙等人[24]研究表明，适当施氯可以有效促进烟叶的生长发育，叶绿素既能大量合成，后期也可以充分降解，同时可以增加烟叶含糖量，抑制烟碱的合成，从而提高烟叶可用性。

4 结语

尽管烟叶在生长期对微量元素的吸收有限，但微量元素对烟叶产量和品质的影响十分重要。近年来，烟叶生产技术人员已开始重视烟叶生产过程中对微量元素的调控，但对微肥的把控尚缺乏系统理论支撑。烟叶生产过程中，既要避免烟株体内微量元素含量过高，导致元素中毒的问题，又要防止烟田微量元素含量过低，出现缺素症状。我国烟区范围大，土壤类型及土质差异也较大，应加强小区域植烟土壤的分析监控，根据具体情况合理施用微肥。当前，微量元素对烤烟品质的影响研究尚不够系统，应在此方面加强工作，另外还应关注微量元素、大量元素、重金属元素对烟叶品质的综合影响。