断根和叶面施钾对烟叶有机钾指数和中性致香物质含量的影响

王 政，徐天养，黄崇峻，蒙 刚，郭智勇，王加春，敖金成

（1.广西中烟工业有限责任公司，南宁 530001；2.云南省烟草公司文山州公司，云南 文山 663000；3.云南绿盎生物科技有限公司，昆明 650212）

烟草香味成分是烟叶工业可用性的重要指标之一。胡建军等［1］研究指出，中性香味成分、酸性香味成分和香味成分总量与香气质、香气量、杂气、刺激性、浓度和余味均呈较显著正相关。烟草是典型的喜钾植物，钾对改善烟叶品质作用显著，有利于烟叶香气的形成［2］，然而中国烟叶的含钾量普遍偏低（1%～2%）［3］，已严重制约着中国烟叶品质的提升［4］。因此，探索适宜的钾素调控技术，对实现烟叶生产提钾增香具有重要意义。

近年来，围绕烟叶提钾增香，众多科研工作者进行了深入研究，肯定了施肥［5-7］、农艺措施［8，9］对烟叶提钾增香的作用，但大田中钾利用效率只有9.7%～22.9%［10］，打顶后烟株内源生长调节剂水平变化直接影响烟株体内钾素积累和分配［11］，因而仅依靠增施钾肥并不能明显提高烟叶钾含量，而且增加成本，造成资源的浪费。毛家伟等［12］研究认为，豫南烟区起垄带下原位条状深耕模式有利于提高中上部位烟叶钾含量。赵正雄等［13］研究认为，打顶时断根并追施钾肥能提高烟叶钾含量。沈方科等［14］研究结果表明，断根+环割处理对提高烟叶钾积累量的效果最好。吴彦辉等［15］研究指出，打顶时断根结合喷施IAA并追施钾肥能促进烟叶中干物质的积累、降低糖碱比、提高有机钾指数。但关于打顶时断根、喷施钾肥对烟叶有机钾指数动态变化及中性致香物质含量的影响鲜见报道。基于此，本研究探索了不同农艺措施对烟叶有机钾指数及中性致香物质组分及含量的影响，为高香优质烟叶生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验区域概况

试验于2017—2018年在云南省文山州丘北县锦屏镇进行。供试区域概况与文献［16］一致。

1.2 供试材料

供试烤烟品种为云烟87。供试红牛速溶硫酸钾（K2O≥50%）由德国钾盐（中国）公司生产。供试土壤类型为红壤，土壤基础养分有机质、速效氮、速效磷、速效钾的含量分别为21.1 g/kg、159.6 mg/kg、13.3 mg/kg、215.8 mg/kg，pH 5.5。

1.3 试验设计及检测

1.3.1 试验设计 试验设4个处理，即：对照（CK），仅打顶；C，打顶当天断根；K，打顶当天叶面喷施钾肥（75.0 kg/hm2）；C+K，打顶当天断根并叶面喷施钾肥（75.0 kg/hm2）。试验采用随机区组排列，每个处理设3次重复，共12个小区，每个小区植烟100株，行株距120 cm×55 cm。于4月20日移栽，7月3日打顶。常规施肥，移栽时施基肥（N∶P2O5∶K2O=8∶16∶22）675.0 kg/hm2。追肥为烟草专用追肥（N∶P2O5∶K2O=15∶0∶33）375.0 kg/hm2。断根方法参照文献［15］进行，钾肥叶面喷施选择在早晨9：00—11：00，或午后16：00—18：00进行，施肥后2 h内遇降雨，则需重施。

1.3.2 测定指标与方法

1）有机钾指数。于处理第2、7、12、17、22天随机取中部烟叶，在鼓风干燥箱105℃条件下杀青15 min，然后在60℃条件下烘干至恒重。分别采用《烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法》YC/T 217—2007、《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》YC/T 162—2011、《烟草及烟草制品 无机阴离子的测定离子色谱法》YC/T 248-2008方法分别测定烟叶钾离子、氯离子和SO42-含量。有机钾指数计算参考文献［17］。

2）中性致香物质。试验烟株挂牌烘烤，烤后随机选取中桔三（C3F）等级烟叶1.0 kg用于中性致香成分的检测。采用《烟草及烟草制品致香成分的测定同时蒸馏萃取-气相色谱质谱联用法》TCJC-ZY-Ⅳ-014—2012方法测定烟叶中性致香物质含量。

1.4 数据分析

采用Excel 2007进行数据处理及作图。

2 结果与分析

2.1 不同农艺措施对烟叶钾含量及有机钾指数的影响

从图1a中可以看出，烤烟打顶后，各处理烟叶钾含量持续降低，但C、K、C+K处理整体降低趋势较缓，到第17天开始，C、C+K处理烟叶钾含量有所上升，说明烤烟打顶后生产上可通过一定的农艺措施减缓钾流失和促进后期钾素积累。烤烟打顶后不同调控方式处理烟叶有机钾指数动态变化幅度及趋势存在差异（图1b）。试验中，CK和K处理烟叶有机钾指数持续下降，但CK处理下降幅度整体较大，且处理第22天时，其有机钾指数为负数，而C、C+K处理烟叶有机钾指数呈先降后升趋势，于处理第17天起呈上升趋势。总体来看，以断根并结合叶面施钾较有利于减缓烟叶钾素流失，并促进后期积累。

图1 不同农艺措施对烟叶钾含量及有机钾指数的影响

2.2 不同农艺措施对烟叶中性致香物质组分及含量的影响

2.2.1 不同农艺措施对烟叶美拉德反应产物的影响 在所检测的18种美拉德反应产物中，以糠醛含量最高，处理间关系表现为处理K＞C+K＞C＞CK，糠醇含量次之（表1）。与CK相比，C、K、C+K处理的美拉德反应产物总和依次增加17.6%、13.7%、10.7%，其增加的原因可能与断根处理有利于该类潜香物质前体物的形成有关。由于糠醛具有焦甜香和类咖啡香气，糠醇具有改良烟叶内在品质和感官特性，说明断根、喷施钾有利于丰富烟叶焦甜香。

表1 不同农艺措施对烟叶美拉德反应产物的影响（单位：μg/g）

2.2.2 不同农艺措施对烟叶苯丙氨酸类降解产物的影响 苯丙氨酸类降解产物中的苯甲酸、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇等是烟草中含量较丰富的香味成分［18］。试验中，以处理C烟叶苯丙氨酸类降解产物总量、苯甲醇、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、领苯二甲酸二丁酯含量均高于其他处理，苯丙氨酸类降解产物总量处理间关系表现为处理C＞C+K＞K＞CK（表2）。与CK相比，处理C、K、C+K苯丙氨酸类降解产物总量依次提高14.1%、9.7%、12.4%。在所检测的8种苯丙氨酸类降解产物中，以苯甲醇含量最高，苯乙醇含量次之，且均以处理C含量最高，说明断根处理有利于苯丙氨酸类香味物质前体物的积累。

表2 不同农艺措施对烟叶苯丙氨酸类降解产物的影响（单位：μg/g）

2.2.3 不同农艺措施对烟叶类胡萝卜素降解产物的影响 类胡萝卜素降解产物是烟叶中挥发性香气成分的主要来源［19］。从表3看出，不同农艺措施对烟叶类胡萝卜素降解产物含量的影响存在差异，其处理间烟叶类胡萝卜素降解产物总和的大小关系表现为C＞C+K＞K＞CK。与CK相比，C、K、C+K处理烟叶类胡萝卜素降解产物总和分别提高13.3%、0.1%、2.4%。总体来看，断根处理较有利于金合欢基丙酮A和金合欢基丙酮B前体物的积累，而断根结合钾肥不利于烟叶类胡萝卜素降解产物的形成。

表3 不同农艺措施对烟叶类胡萝卜素降解产物的影响（单位：μg/g）

2.2.4 不同农艺措施对烟叶类西柏烷类降解产物的影响 不同农艺措施可明显提高烟叶类西柏烷类降解产物含量（表4）。结果表明，C、K、C+K处理烟叶类西柏烷类降解产物总和依次较CK处理提高149.7%、56.51%、31.19%。在所检测的6种类西柏烷类降解产物中，以西柏三烯二醇含量最高，且各处理均明显高于对照，尤其以C处理效果最佳，说明几种农艺措施更有利于西柏三烯二醇和植醇降解产物前体物的积累。总体以断根处理效果最佳，叶面喷施钾肥处理次之。

表4 不同农艺措施对烟叶类西柏烷类降解产物的影响（单位：μg/g）

2.2.5 不同农艺措施对烟叶类脂类降解产物的影响 不同农艺措施均有利于提高烟叶类脂类降解产物含量（表5）。试验中，C、K、C+K处理类脂类降解产物总和依次较CK处理提高了84.0%、17.4%、2.5%。在所检出的9种类脂类降解产物中，断根对烟叶亚麻酸甲酯和寸拜醇的影响较为明显，棕榈酸含量次之，说明断根处理对提高烟叶类脂类降解产物含量的效果较优。

表5 不同农艺措施对烟叶类脂类降解产物的影响（单位：μg/g）

2.2.6 不同农艺措施对烟叶其他中性致香物质及总中性致香物质的影响 由表6可知，检测到的烟叶其他中性致香物质包括3-羟基-2-丁酮、面包酮、去氢去甲基烟碱、蒽，总含量以C处理最高，但总含量整体较少。叶绿素降解产物新植二烯是烟叶中主要的中性致香物质，占总中性致香物质80%以上。对烟叶的香吃味及刺激性具有重要的调节作用［20］。结果表明，与对照CK相比，C、K、C+K处理烟叶新植二烯含量分别提高24.6%、19.0%、3.4%，总中性致香物质含量分别提高29.2%、18.3%、4.5%，说明一定的农艺措施可以促进烟叶中性致香物质关键组分前体物的积累，进而提高总中性致香物质的含量。

表6 不同农艺措施对烟叶其他中性致香物质及新植二烯的影响 （单位：μg/g）

3 讨论与结论

钾、氯是影响烟叶燃烧性的重要元素，常以钾氯比来表示烟叶的燃烧性［15］。有机钾与烟叶燃烧性及感官质量密切相关，有机钾可作为烟叶品质评价的重要指标［21］，因为有机钾指数综合考虑去除氯离子和硫酸根离子结合的钾。一般情况下，有机钾指数为2%～3%时，烟叶燃烧速率较快［17］。本试验中，打顶后，CK、K处理烟叶钾含量持续下降，但除对照外其他处理下降幅度较小，且第22天时烟叶有机钾指数为负数，C、C+K处理烟叶钾及有机钾指数呈先降后升的趋势。可能是因为打顶后烟株内源生长调节剂水平变化，打顶有利于K+从根系细胞质膜中流出，导致由根系向地上部运输的K+减少，从而使烟叶中钾量积累降低［11］。而断根、环割通过改变烤烟根系、伤流液、叶片中不同内源生长调节剂的含量和内源生长调节剂间的比值，从而调控钾由根系通过伤流液往上运输［14］，这也说明烤烟封顶后烟叶钾流失是普遍现象，但通过一定的调控措施可以减缓钾流失，并随着生长调节剂水平的回升，又促进钾素的吸收和积累。

中性致香物质与烟叶评吸质量密切相关［20］，是影响烟叶品质的重要因子之一，其含量受生态条件［22］、烘烤工艺［23，24］、农艺措施［8，25］等因素的影响。与对照相比，试验中烟叶中性致香物质总量均不同程度提高，但以断根处理最高，断根结合喷施外源生长调节剂和单独喷施钾肥对提高中性致香物质含量有利，且各处理对中性致香物质组分（包括棕色化反应、类胡罗素、苯丙氨酸、类脂类、西柏烷类降解产物及其新植二烯含量）的影响不同。前人研究认为不同香味组分对烟叶的抽吸品质影响不同。于建军等［26］研究认为，对香气质、香气量直接正面影响较大的是胡萝卜素降解产物和棕色化反应产物。质体色素包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素降解产物新植二烯与烟叶香型风格密切相关，是香气物质中的关键致香成分，类胡萝卜素降解产物包括二氢猕猴桃内酯、β-紫罗兰酮、β-大马酮、巨豆三烯酮等，对烟叶香气质和香气量均有正面影响，对烤烟香气的贡献最大，可促使特色烟叶的形成［27，28］。茄酮及其衍生物如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是烟草中重要的致香物质［29］。因此，断根处理有利于提高烟叶香味物质量，但综合考虑农事操作各环节及提质增效方面，叶面喷施活性钾肥技术更容易被接受。