有机肥替代部分化肥对烤烟生长及烟叶质量的影响

刘 魁，田阳阳，王正旭，温 健，冯佳薇，傅 皓，伍显录，杨继周

（红塔烟草（集团）有限责任公司，云南 玉溪 653100）

化肥作为一种速效养分含量高、肥效快的肥料， 在烤烟生产上得到广泛的应用。但随着化肥长期大量的施用，土壤结构发生板结，养分利用率降低，病害增加，不仅增加了生产投入成本，还影响了烟叶质 量[1-2]。因此，如何保育土壤来保证烟叶质量和风格特色是目前亟待解决的问题之一。

2015 年2 月颁布的《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》提出了“精、调、改、替”的施肥技术路径，其中“替”即有机肥替代化肥。唐莉娜等[3]研究表明，有机肥与化肥配施可改善烤烟土壤微生态环境，提高土壤微生物PFLAs 多样性；季璇等[4]研究表明，饼肥等氮替代30%化肥有助于提高土壤肥力和烤烟氮素利用率；李杰等[5]研究表明，化肥合理配施生物有机肥可有效促进烟株生长发育，改善烟叶品质；张焕菊等[6]研究表明，生物有机肥替代30%化肥有利于改善烤烟经济性状、化学成分协调性及各部位烟叶感官质量。因此，在烤烟生产上常采用有机肥替代部分化肥的施肥方式来改善土壤环境和烟叶质量，降低农业面源污染，实现烤烟生产可持续发展。为此，笔者以NC297 品种为试验材料，在玉溪山地烟区开展烟草专用商品有机肥替代部分化肥的田间试验，研究有机肥替代部分化肥对烤烟生长及烟叶质量的影响，以期为玉溪山地烟区减少化肥用量、提升烟叶品质、减少农业面源污染提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2019 年4—9 月在云南省玉溪市峨山县塔甸镇瓦哨宗村进行，前作为油菜，土壤类型为红壤，理化性质为pH 值6.1、有机质含量38.3 g/kg、全氮2.29 g/kg、水解氮 157.5 mg/kg、速效钾459 mg/kg、有效磷88.2 mg/kg。

供试烤烟品种NC297 由玉溪中烟种子有限责任公司提供。供试有机肥为烟草专用商品有机肥，养分含量为pH 值6.1、有机质61.6%、全氮1.81%、全磷3.42%、全钾1.72%。

1.2 试验设计

试验采用完全随机区组设计，共设置4 个处理，每个处理3次重复。CK：100%化肥（N-P-K=12-6-24）；T1：有机肥N 替代10%化肥N；T2：有机肥N 替代20%化肥N；T3：有机肥N 替代30%化肥N。各处理总氮用量相同，均为90 kg/hm2（纯N）。烤烟种植行株距为120 cm×50 cm，其他生产技术操作按照标准化烟叶生产技术方案执行。

1.3 考察指标及方法

1.3.1 农艺性状 依照YC/T 142—2010 烟草农艺性状调查测量方法，每个处理随机选取10 株健康无病烟株，在烤烟封顶后7 d 时调查各处理烟株株高、叶数、茎围、节距、最大叶长、最大叶宽等指标。最大叶面积按公式（1）计算。

式中：W 为最大叶面积（cm2）；0.634 5 为烤烟叶面积常数；A 为最大叶长（cm）；B 为最大叶宽（cm）。1.3.2 外观质量 依据GB 2635—1992烤烟分级标准，对中部烟叶成熟度（30 分）、颜色（15 分）、结构（20分）、油分（15 分）、身份（10 分）、色度（10 分）6项指标进行评价打分，外观质量综合得分为各项指标得分之和。

1.3.3 化学成分 参照YC/T 159—2002 标准测定烟叶总糖、还原糖含量，参照YC/T 468—2013、YC/T 161—2002、YC/T2017—2007、YC/T 162—2011 标 准分别测定烟叶烟碱、总氮、钾、氯离子等化学成分指标。

1.3.4 感官质量 由红塔集团组织评吸专家对中部烟叶香韵（10 分）、香气量（15 分）、香气质（15 分）、浓度（10 分）、刺激性（15 分）、劲头（5 分）、杂气（10 分）、干净度（10 分）、湿润感（5 分）、回味（5 分）10 项感官质量指标进行评价打分，综合得分为各项指标得分之和。

1.3.5 致香成分 致香成分参考常剑波等[7]的方法利用气相色谱质谱联用仪采用内标法测定。

1.4 数据处理与分析

分别采用SPSS 25.0 和Excel 365 软件对试验数据进行统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟农艺性状的影响

由表1 可知，不同处理对烤烟农艺性状的影响主要体现在株高、最大叶宽及最大叶面积等方面。其中，T2 处理烤烟株高、最大叶面积均显著高于CK，而T1、T3 处理与CK 无显著差异。

2.2 不同处理对烤烟外观质量的影响

由表2 可知，有机肥替代部分化肥均有利于提高中部烟叶外观质量。其中，各处理中部烟叶成熟度、颜色及叶片结构无差异，均表现烟叶成熟，颜色橘黄，叶片结构疏松；T1、T2 和T3 处理中部烟叶油分表现有，得分均高于CK；T2 和T3 处理身份表现中等，CK和T1处理身份表现中等偏薄；T2处理色度表现中，CK、T1 和T3 处理的色度表现中偏弱。整体外观质量得分表现为T2 ＞T3 ＞T1 ＞CK。

表1 各处理烤烟农艺性状的比较

2.3 不同处理对烤烟化学成分的影响

烤烟烟碱含量适宜范围为1.5%～3.5%，还原糖含量适宜范围为18%～22%，总氮含量适宜范围为1.5%～3.0%，氮碱比一般为1 左右，糖碱比一般为6～10[8]。

由表3 可知，与CK 相比，各处理中部烟叶总糖和还原糖含量均有显著增加；各处理烟碱和总氮含量均有下降，氮碱比和糖碱比均有增加，其中以T1处理与CK 均有显著差异；各处理氯离子和钾含量与CK 无显著差异。

与烤烟化学成分适宜范围相比，有机肥替代部分化肥处理中部烟叶烟碱含量均在适宜范围内，T1氮碱比更趋于协调，T2 处理还原糖和糖碱比在适宜范围内，T3 处理糖碱比在适宜范围内。由结果可见，有机肥替代部分化肥均有助于提升中部烟叶总糖和还原糖含量，改善烟碱含量，协调氮碱比和糖碱比。

2.4 不同处理对烤烟感官质量的影响

由表4 可知，各处理中部烟叶香韵和香气量较CK 均有所增加，表现为清甜香带烤香，韵调丰富，香气量较足。T1 处理仅在香韵和香气量方面优于CK；T2 处理烟气浓度高于其他处理，但枯焦气息稍显；T3 处理感官质量整体优于CK，表现甜感明显，香气量较足且细腻绵延，刺激性稍显，回味舒适。由上可见，有机肥替代部分化肥均有助于改善烟叶感官质量，其中以有机肥N 替代30%化肥N 处理表现更优。

2.5 不同处理对烟叶致香成分的影响

将各处理中部烟叶进行致香成分含量检测分析，共检测出47 种物质，检测结果按照官能团、致香成分来源于不同前体物2 种分类方法来进行归类。

从官能团分类结果来看（表5），随着有机肥用量的增加，中部烟叶致香成分总量呈增加趋势，T1、T2 和T3 处理分别高出对照6.52%、13.73%和14.47%。其中，T1 处理与CK 醛类与杂环类物质含量相近，T2 处理醇类物质含量低于CK，除此之外其他物质含量均要高于CK；T3 处理醇类、醛类、酮类、烃类及杂环类物质含量均要明显高于CK。

从前体物分类结果来看（表6），有机肥替代部分化肥处理苯丙氨酸类、类胡萝卜素、叶绿素等降解产物及美拉德反应产物含量均明显高于CK，类西柏烷类降解产物含量均低于CK；其中苯丙氨酸类、类胡萝卜素等降解产物含量以T3 处理最高，叶绿素降解产物及美拉德反应产物含量以T2 处理最高。

表2 各处理烤烟外观质量的比较 （分）

表3 各处理中部烟叶化学成分含量的比较

表4 各处理中部烟叶感官质量的比较 （分）

表5 各处理烟叶致香成分按官能团分类结果的比较 （μg/kg）

3 结论与讨论

潘兴兵等[9]研究表明，化肥配施有机肥有利于提高烤烟株高、节距及叶面积系数，促进烟株生长；刘天波等[10]研究表明，化肥配施有机肥可提高株高及最大叶面积，对茎围及节距无显著影响。笔者研究表明，当有机肥N 替代20%化肥N 时，烤烟株高及最大叶面积较单施化肥均有显著提高，对节距及茎围无显著影响。可见，有机肥替代部分化肥有助于促进烤烟生长发育，促进烟叶开片。有研究表明，化肥减量配施有机肥能够改善土壤结构，活化土壤养分，提高烤烟对养分的吸收能力，进而增加烟叶内含物质，促进烟叶开片[11]。

表6 各处理烟叶致香成分按前体物分类结果的比较 （μg/kg）

在笔者研究中，有机肥替代部分化肥均有助于改善中部烟叶外观质量，尤其是烟叶油分要优于单施化肥，这与易克等[12]的研究结果类似。分析原因可能是由于配施有机肥增加了烤烟叶片腺毛密度，提高了和西柏三烯醇类物质的含量[13-14]。而西柏三烯醇类物质是烟草腺毛分泌物的主要成分之一，与烟叶的油润品质有明显的正相关关系[15]。

烟叶化学成分和感官质量是评价烟叶工业可用性的重要指标。研究结果表明，有机肥替代部分化肥后，烟叶总糖和还原糖含量均显著增加，总氮和烟碱含量均降低到适宜范围内，糖碱比和氮碱比更趋协调，烟叶感官质量有所提升，这与阚宏伟等[16]和施河丽等[17]的研究结果相似。其中，有机肥N 替代30%化肥N的处理能明显改善烟叶香气质和香气量，提升烟叶回味舒适度。但有机肥与无机肥配比的适宜比例会因有机肥种类的不同而有所差异，这是由于有机肥的组分、碳氮比等因素不同导致施入土壤后的有机物质分解和养分释放程度不同，从而导致施肥效果表现出一定差异[18-19]。因此，要根据实际情况合理配比。

烟叶中致香物质具有不同的化学结构和性质，对烟草香味的形成及香气质量有不同的贡献程度，与烟叶品质密切相关[20-21]。按烟叶香气前体物质可将致香物质划分为美拉德反应产物、苯丙氨酸类降解产物、类胡萝卜素降解产物、类西柏烷类降解产物和新植二烯[22]，其中新植二烯是叶绿素降解产物，在烟草致香成分中含量最高，具有减少刺激性、醇含量和烟气的作用[23]。在笔者研究中，各处理叶绿素降解产物新植二烯含量占到总量的77%以上。有机肥替代部分化肥处理致香成分总量较CK 均有明显增加，特别是苯丙氨酸类、类胡萝卜素及叶绿素降解产物的含量有明显提升，这与张凯等[24]研究结果一致。这可能是由于有机肥的施用促进了土壤微生物生长繁殖，提高土壤养分供给，平衡烟株碳氮代谢，从而增加了叶面腺毛分泌物，促进了致香物质的形成[25]。

综上所述，有机肥替代部分化肥可以提升烟叶油分和总糖、还原糖含量，改善烟碱含量和化学成分协调性，提高烟叶香韵、香气量及致香物质总量，其中有机肥N 替代30%化肥N 时烟叶质量表现更优。