麦饭石肥料施用量对来凤雪茄烟叶品质的影响

吴 创，施友志，潘 勇，王 剑，胡 捷，贾梦珠，谭再钰，刘 洋，刘利平

（湖北中烟工业有限责任公司，湖北 宜昌 443000）

麦饭石是含有多种微量元素、有一定生物活性的矿物质药石，它具有优良的吸附作用和矿物质溶解性能[1］。麦饭石不仅能有效降低水中重金属离子和毒素的含量，在一定程度上抑制细菌繁殖，还能在水中析出多种有益的矿质元素，包括钾、钠、钙、镁、铁、磷、硫、锰、锌、硅、锶等，可满足植物生长的多重需要[2-4］。麦饭石的溶出物大多能直接或间接地参与光合作用，使作物绿色面积增大，叶面积系数增加[5］。例如，镁是多种酶的辅因子，是植物叶绿素和维生素的重要组成部分；锌是电子传递的重要辅酶因子，与植物叶绿体和线粒体的形成密切相关；铁可直接参与电子传递、氧化应激、固氮和激素合成[6-7］。前人研究发现，将麦饭石溶出物用以浸种或叶面喷施，可以促进种子萌发、根系生长乃至农作物整个生育期的生长发育，对水稻、大豆、花生、紫云英等的增产效果明显[8］。 目前，麦饭石肥料在水体植物[9-10］、葡萄[11］、小白 菜[12］、苋 菜[12］、小 麦[13］、黑 麦 草[14］、荞 麦[15］等作物上得到了广泛应用。前人研究表明，麦饭石疏松多孔，可为根际微生物提供更好的繁殖条件，对作物生长[16-18］、调节土壤酸碱性和改良土壤结构有明显作用[19-20］。在农业生产上，可将麦饭石肥料用于底施、追施、浸种、拌种和喷施等。

目前在烟草上针对麦饭石肥料的研究尚少。来凤雪茄烟叶存在叶片大而薄、燃烧性差、烟灰发黑、香气量不足等问题，拟通过增施富矿质元素肥料以补充其烟叶内含物质来解决。本文通过麦饭石肥料在湖北省来凤雪茄烟田的应用，研究了不同施用量下麦饭石肥料对来凤雪茄烟品质的影响，以期为麦饭石肥料在来凤雪茄烟上的推广应用提供科学 依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试验于2019年4～9月在湖北省恩施市来凤县百福司镇进行，平均海拔500 m，供试品种为印尼BES NO H382，供试土壤为水稻土，土壤基础肥力为：有机质25 g/kg，pH 6.0，碱解氮111.5 mg/kg， 速效钾69.0 mg/kg，有效磷17.5 mg/kg。麦饭石肥料为矿物肥，主要化学成分含量见表1。

表1 麦饭石主要化学成分分析

1.2 试验方法

采用大田大区试验，共设置4个处理。CK：常规施肥；T1：常规施肥+450 kg/hm2麦饭石矿物肥；T2：常规施肥+900 kg/hm2麦饭石矿物肥；T3：常规施肥+1350 kg/hm2麦饭石矿物肥。每个处理重复3次，小区面积约300 m2。烟田常规施肥按照当地施肥方案进行，麦饭石矿物肥与其他肥料混匀后作为基肥条施于烟田。试验地每公顷施用花生饼肥（N∶P2O5∶K2O=6.34∶1.17∶1.34）1000 kg、复合肥（N∶P2O5∶K2O=18∶4∶19）500 kg、硝酸钾肥（N∶K2O=2.7∶8.9）400 kg、钙镁磷肥（P2O518%）1700 kg、麦饭石矿物肥。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 烟叶农艺性状测定

分别于移栽后30、50、70 d取有代表性的烟株3株，根据YC/T 142-1998《烟草农艺性状调查方法》测定烟株株高、茎围、叶片数、腰叶长度和腰叶宽度。

1.3.2 物理性状测定

将烟叶放置在恒温恒湿箱（Binder KBF 240）中，设置相对湿度为60%、温度为22℃，平衡水分48 h后，随机抽取50片烟叶制备鉴定样品。测定单叶重、叶质重、平衡含水率、含梗率、叶片厚度和拉力6个物理特性指标，具体测定方法参照烟草物理检测法[21］。

1.3.3 常规化学成分测定

按照现行行业标准及方法测定烟叶样品的总糖含量、烟碱含量、钾含量、氯含量和总氮含量[22-26］。

1.3.4 矿质元素测定

矿质元素采用干灰化法进行测定。称取样品0.4 g于坩埚中，用 95% 乙醇3～4滴湿润，然后置于马弗炉100℃稳定30 min，再升温至250℃稳定 1 h，再升至 500℃稳定3 h，冷却后用 5%硝酸溶解、洗涤，过滤至50 mL容量瓶中，用5%硝酸定容至 50 mL，最后稀释10倍，用ICP法进行测定。测定数据为3次随机取样测定的平均值。

1.3.5 中性致香物质测定

采用萃取法提取中性致香物质并使用HP5890-5972气质联用仪对其含量进行测定。在蒸馏萃取装置的一端接盛有20 g烟样（过0.25 mm筛）、600 mL蒸馏水、2 g柠檬酸的1000 mL圆底烧瓶，加热；装置的另一端接盛有1 mL内标和40 mL二氯甲烷的250 mL圆底烧瓶，水浴加热，水浴温度为60℃，蒸馏萃取2.5 h，萃取完成后，加入10 g无水硫酸钠干燥有机相，然后于60℃水浴中浓缩至1 mL左右即得提取液。所得分析样品使用GC/MS进行结果鉴定并使用NIST库检索定性[27］。

1.3.6 感官质量评价

将烟叶样品去梗，回潮至含水率为（15± 0.5）%；将回潮后的烟叶卷制成长50 mm、直径10 mm的单料烟样品待用，并对卷制样品进行基本信息标记；雪茄样品经卷制后保存在18℃、相对湿度（68±1）%的环境中平衡水分，评吸前将样品放置于室温环境中醒茄10 h以上，供感官评吸使用[28］。样品评价由湖北中烟工业有限责任公司三峡卷烟厂专家品吸，采用9分制打分方法，打分细则见表2。

表2 雪茄烟评吸打分细则

1.4 数据分析

采用Excel 2013、SPSS 20.0进行数据整理和 分析。

2 结果与分析

2.1 麦饭石肥料对湖北省来凤雪茄烟叶农艺性状的影响

雪茄烟的农艺性状受栽培管理措施的影响较大，不同的管理条件下株高、茎围、叶片大小等表现出较大差异。农艺性状能直接反映产量潜力和质量潜质，因此，研究雪茄烟的农艺性状十分重要。如表3所示，低施用量的麦饭石肥料对烟株农艺性状有促进作用，而高施用量则表现出抑制作用，这一研究结果与万德建等[29］的研究结果相近。移栽后30 d，与常规施肥相比，T1处理下各项指标增加最显著，株高、茎围、有效叶片数、最大叶长、最大叶宽和最大叶面积分别是CK的1.51、1.29、1.00、1.17、1.32和1.54倍，且除有效叶片数外差异均达到显著水平。移栽后50 d，T1处理与CK相比，仅在株高上表现出显著性差异；T2与T3处理差异不显著，但与TI处理和CK间差异显著。移栽后70 d，烟株表现出与移栽后30 d时规律相同。综合整个生长发育时期可以看出，在移栽后30 d，T1处理下的烟株生长较快，移栽后30～50 d时，CK烟株的生长较快而T1相对较慢，但在移栽后50～70 d，T1处理下的烟株又迅速生长。本次试验最终表现为在常规施肥的基础上每公顷增施450 kg麦饭石肥料，株高、茎围、最大叶宽、最大叶长和最大叶面积各项农艺性状指标被显著提高。但过度施用该肥料，将抑制除有效叶片数之外的其他农艺性状指标。

表3 麦饭石肥料对来凤雪茄烟烟叶农艺性状的影响

2.2 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶物理特性的影响

物理特性是评价烟叶工业可用性的重要指标，优质烟叶要求各项物理性状均衡协调。由表4可知，与常规施肥相比，施用麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶的各项物理指标在不同程度上均有所改善。随着施用量的增加，单叶重和厚度均呈先降低后升高的趋势，叶质重、平衡含水率和拉力表现为逐渐升高的趋势，而含梗率则逐渐降低。T1处理下的烟叶单叶重、叶片厚度均显著优于其他处理，相对CK分别提高32%、40%。说明施用麦饭石肥料能显著提高烟叶单叶重、叶质重、平衡含水率、叶片厚度、拉力，并显著降低烟叶含梗率，从而提高烟叶物理质量。

表4 麦饭石肥料用量对来凤雪茄烟叶物理特性的影响

2.3 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶常规化学成分的影响

烟叶化学成分组成及协调性是评价烟叶综合质量的重要指标。总糖和还原糖的含量对烟叶甜度影响较大，总氮和烟碱将直接影响烟叶的刺激性和满足感，钾和氯的积累对烟叶燃烧性有直接影响。从表5可以看出，与常规施肥相比，施用麦饭石肥料对烟叶总糖、还原糖和总氮含量的影响并不显著，但能显著增加烟碱含量，对钾和氯含量表现出先增加后降低的趋势。在T1处理下，钾和氯含量分别 为（5.98±0.24）%和（1.01±0.03）%，较CK分 别增加46.08%和90.57%，且与其他处理差异达到显著水平。糖碱比和氮碱比在T1处理下与CK相比无显著性差异，钾氯比则显著降低。由此可以看出，低量施用麦饭石肥料能够促进烟株对钾、氯和烟碱的吸收和积累，且对氯的促进作用更大。

表5 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶常规化学成分的影响

2.4 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶矿质元素积累的影响

矿质元素是烟灰灰分的重要组成部分，也是烟叶重要的内含物质，丰富的矿质元素有利于烟叶综合质量的提升。由表6可以看出，施用麦饭石肥料可显著增加烟株对矿质元素的吸收和积累，随着麦饭石肥料施用量的增加，锰、磷和锌变化规律相似，均表现为先升高后降低的趋势，积累量在T1处理达到最大，较CK分别增加23.08%、10.72%和40.49%。铜、钠、钙和镁则表现为施用麦饭石肥料的处理均高于CK。综合麦饭石肥料化学成分分析，烟叶矿物质含量的大量增加大概与麦饭石中含有大量的氧化物（0.22%的P2O5、5.21%的NaO、2.41%的CaO和1.17%的MgO）、微量元素（71.15 mg/kg的Zn）有关，麦饭石肥料的合理施用一方面增加了土壤中矿物质的浓度，另一方面能够有效改善植物根系生长环境，有利于增强根系形态和生理活性，从而促进烟株对矿物质元素的吸收和积 累[30］。因此，合理施用麦饭石肥料可在一定程度上增加烟叶内多种矿物质的含量。

表6 麦饭石肥料对来凤雪茄烟烟叶矿质元素积累的影响（mg/kg）

2.5 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶中性致香物质的影响

致香物质指分子量小、具有挥发性、可以作用于人的嗅觉器官、使人产生愉悦感觉的化学成分，直接影响了烟叶的品质，很大程度上决定了烟叶品质的优与劣，是评定烟草及其制品的重要因素之一[31］。烟草致香物质的代谢包括香气前体物的合成、降解，香气成分的形成、转化等过程，中性挥发性香气成分对烟叶香气品质有重要的贡献[31］。研究表明，叶绿素降解产物新植二烯能显著增加烟草的植物香气[31-33］，类胡萝卜素降解产物不仅能增加致香物质含量，还能生成促进香味物质合成的化合物，例如大马酮可增加烟气花香特征，巨豆三烯酮具有花香和木香风格[31］。由表7可知，叶绿素降解产物新植二烯的含量最高，为820.69～1053.00 μg/g；类胡萝卜素降解产物、芳香族氨基酸降解产物和西柏烷类降解产物茄酮的含量次之，分别为114.15～146.53、59.62～80.68和62.16～79.78 μg/g；棕色化反应产物和其他类的含量最低，分别为12.05～31.23和4.01～5.43 μg/g。施用麦饭石肥料可使烟叶内芳香族氨基酸降解产物总量，美拉德反应（棕色化反应）产物总量、西柏烷类降解产物总量和叶绿素降解产物含量增加，且以T1最高，较CK分别增加30.90%、159.17%、28.35%和6.31%。香气总量表现为T1水平最优，较CK增加7.30%，说明麦饭石肥料施用量在T1水平对烟叶香气物质的积累有促进 作用。

表7 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶中性致香物质成分含量的影响（μg/g）

（续表）

2.6 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶评吸的影响

由表8可知，香气质、香气量、透发程度、劲头、成团性、燃烧性、灰色、甜度以及品质指标总分均表现为T1＞T2＞CK＞T3；并且T1处理刺激性最小，杂气最低。T1处理品质指标总分为71.9，相对于CK的62.0提高了16.0%。

表8 麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶评吸的影响

3 讨论与结论

麦饭石肥料属于矿物质肥料，研究表明矿物质肥料的施用能够有效促进烟株根系生长发育[30］。 而过量施用矿物质肥料，导致肥料营养元素溶出过量，对烟株根系产生毒害效应，不利于根系生长发 育[34-35］。铅[36-37］、镉[37-39］对烟株生长发育具有胁迫作用，抑制烟株株高，减小叶面积等，这与本研究结果相同。从本次试验结果可以看出，在常规施肥的基础上每公顷增施450 kg麦饭石肥料，可显著提高烟株各农艺性状指标，但过度施用麦饭石肥料则会产生抑制作用。在移栽后70 d，烟株的株高、茎围、最大叶长、最大叶宽及最大叶面积均表现为T1处理优于CK，而T2和T3处理低于CK。这可能是由于麦饭石原料中含有少量铅、铬、汞等重金属元素，麦饭石肥料的过量施用使得土壤中的重金属元素增加，从而对烟株生长造成胁迫。物理特性是评价雪茄烟叶工业可用性的重要指标[40］。与常规施肥相比，增施麦饭石肥料对烟叶各物理特性指标均有不同程度的改善，其中施用麦饭石450 kg/hm2的烟叶单叶重、叶质重、叶片厚度和平衡含水率最高，并显著降低烟叶含梗率。来凤雪茄烟叶相比国内其他产区，烟叶表现出大而薄的特性，该特性会在一定程度上影响烟叶的工业可用性，而T1处理显著提高了烟叶厚度及单叶重，很好地改善了来凤雪茄烟叶过薄的物理性状，因此就物理性状而言T1处理最适合来凤产区。目前，来凤雪茄烟叶存在的最突出问题为配伍性差。化学成分是否协调将对烟叶配伍性产生直接影响[41-42］。施用麦饭石肥料能够明显促进烟株对钾的吸收和积累，同时提高烟叶内氯含量，这大概与麦饭石中含有17.43% Al2O3和3.36% K2O有关。钾有助于烟叶燃烧而氯却不利于烟叶燃烧，在本次试验的T1处理下，虽然钾含量大量提升，但是钾氯比却降低了，这个问题在后续的研究中值得被重视。在矿质元素方面，一定范围内施用麦饭石肥料能够增加烟叶内锰、磷、锌的积累量，其施用量与烟叶内锰、钠、钙和镁的积累量呈正相关关系，与铜的积累无明显影响。这些矿质元素的积累有利于烟气的形成，也是烟灰的重要组成成分。在致香物质方面，施用麦饭石肥料能够提高芳香族氨基酸降解产物总量、美拉德反应产物总量以及香气总量。在感官评吸方面，麦饭石肥料施用量能提高烟叶香气质与香气量，T1处理相对于CK品质指标总分提高了 16%。

综上所述，在常规施肥的基础上增施麦饭石矿物肥，能够有效提高烟株田间农艺性状，为烟株生物量积累和产量构成奠定基础；在工业可用性方面，增施麦饭石矿物肥能够有效改善烟叶物理特性，提高其化学成分的协调性，增加中性致香物质的含量和提高感官评吸质量。在施用量上，T1处理表现最好。由于前人关于麦饭石施肥量对雪茄烟叶品质的研究较少，未找到合理的参考施用量，本次试验设置的3个施肥梯度跨度较大，从本次试验的结果中可以看出，麦饭石肥料对来凤雪茄烟叶品质的提升有一定的促进作用，但具体的最佳施肥标准还有待进一步细化，从而达到进一步提高来凤雪茄烟叶整体品质的目的。另一方面，麦饭石肥料中的化学成分较为复杂，含有氧化物、微量元素以及重金属元素，多种元素的相互作用才对雪茄烟的品质造成影响，在此后的研究中也可从元素角度着手进行下一步的研究。本次试验中叶片的叶质重、平衡含水率、拉力以及叶片中的钠、钙、镁等矿质元

素是随着麦饭石肥料施用量的增加而增加的，但考虑到来凤雪茄烟叶的基本特征，推荐T1处理为最优处理。因此，在其他产区上进行试验时可根据当地烟区烟叶特性而进行进一步探索。