喷施磷酸二氢钾和乙烯利对烤烟上部烟叶同步成熟及质量的影响

2022-09-01曾淑华吴润生郭仕平陈相君张永辉刘雅洁

四川农业大学学报 2022年4期

曾淑华，吴润生，郭仕平，夏春，刘雷，雷晓，陈相君，张永辉*，刘雅洁*

（1.四川农业大学农学院，成都 611130；2.四川省烟草专卖局，成都 610041；3.四川省烟草公司泸州市公司，四川泸州 646000）

烤烟上部叶占单株烟叶干重的40%，品质仅次于中部叶[1]。目前国产上部烟叶存在成熟度较差、叶片结构紧密，淀粉含量偏高、内在化学成分不协调，杂气重、烟气品质差，工业可用性差等问题[2-3]。研究表明烟株上部5～6片叶一次性采收和调制，能提高上部烟叶成熟度、促进化学成分协调、提高烟气质量和工业可用性[4-10]。然而在实际生产中，上部5～6片叶一次性采烤时，会出现不同叶位叶片之间成熟状态差异过大、成熟不同步的问题，限制了一次性采烤技术的应用。有研究表明，在烤烟打顶至烟叶成熟采收时喷施磷酸二氢钾[11-13]或乙烯利[14-16]有利于促进上部烟叶的落黄成熟。因此本试验拟对烟株顶部的1～3片烟叶喷施磷酸二氢钾和乙烯利，以促进顶部1～3片烟叶的开片和成熟落黄，达到调控上部5～6片烟叶同步成熟的目的，为上部叶一次性采烤和提高上部烟叶质量提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在泸州市古蔺县大寨苗族乡进行，供试土壤为黄壤土，基本理化性质：pH为5.03，有机质41.67 g/kg，碱解氮 129.97 mg/kg，速效钾 96.18 mg/kg，有效磷12.73 mg/kg，水溶性氯17.09 mg/kg，有效硼0.34 mg/kg，土壤交换性钙1.37 g/kg，交换性镁0.13 g/kg，有效铁14.13 g/kg。

1.2 试验材料

供试烤烟品种为中川208。磷酸二氢钾由河北百禾丰化肥有限公司生产，乙烯利由北京索拉博科技有限公司生产。

1.3 试验设计

表1 Box-Behnken方案设计及因素水平组合表Table 1 Box-Behnken scheme design and factor level combination table

将打顶后烟株顶部从上往下第1～3片叶记为“T上”叶，从上往下第4～6片叶记做“T下”叶。在打顶后20、25和30 d，对“T上”叶进行喷施处理，采用双面喷施法，喷施量为50 mL/株。喷施时间为上午9:00之前或下午5:00之后，喷施后12 h内下雨，重新喷施。

1.3 样品采集及测试方法

鲜叶采集：最后一次喷施处理过后的第14天，对各小区标记的15株烟株的“T上”和“T下”叶片进行采摘，一部分烟叶剔除主脉和支脉，称重后立即放入液氮罐中保存，用于测试生理指标；另一部分烟叶在115℃下杀青30 min，后在85℃下烘干至恒重，测定淀粉含量。

初烤烟叶采集：处理后14 d对各小区烟株的上部6片叶进行一次性采收，调制完成后，各小区选取烤后烟叶2～3 kg，进行外观质量评价和化学成分测定。

1.3.1 鲜烟叶颜色指标测定

叶片色差值：利用色差仪（HP-2132，上海楚工）对烟叶的颜色指标L*值、a*值和b*值进行测量。SPAD值：利用SPAD仪（SPAD-520 Plus，柯尼卡美能达）进行测量。

1.3.2 鲜烟叶生理指标测定

为进一步强化测绘地理信息统计质量，需要对其实际定位进行明确，并在此基础上适当开展试点探索工作。在实际工作中，为提升统计数据质量，除了要用发展的眼光来审视测绘地理信息监测，还要在实践中不断提出行之有效的改进思路，对统计数据方法进行完善，使资源得到最大程度上的整合与优化。为此，要从以下两个方面入手：其一，对统计数据工作思路进行协调统一，加强对测绘地理信息工作的重视程度，相关人员能够结合测绘地理信息客观规律，不断提高对统计数据的认知，做好定位后，给出相应指导意见。其二，在选取试点地区时，要具备一定代表性，结合当地实际情况，因地制宜，发挥示范作用，使地理信息监测更加具有针对性。

叶绿素含量的测定利用分光光度法[17]55；丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸法[17]126；脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮比色法[17]123；超氧化物歧化酶活性的测定根据黄嘌呤氧化酶法（羟胺法），采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒进行测定；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250法[17]85；淀粉含量的测定采用碘显色法[18]。

1.3.3 初烤烟叶质量评价

烟叶外观质量评价按照GB/T18771.4-2015标准[19]进行；参照王瑞新[20]的方法测定烟叶中氮[20]258、钾[20]252、总糖[20]269、还原糖[20]268、烟碱[20]271和氯[20]256的含量。烟叶质量综合得分（Y）=外观质量评价得分×0.375+化学成分评价得分×0.625。

1.3.4 综合得分计算

将同步成熟值与烟叶质量综合得分进行组成分分析，计算出每个处理的综合得分值。

1.4 数据统计与分析方法

利用软件Microsoft Excel 2010对数据进行整理和描述性分析；min-max标准化法对原始数据进行无量纲化处理；SPSS 23.0进行显著性和相关分析；Design-Expert 8.0.6对数据进行响应曲面分析。

2 结果与分析

2.1 喷施磷酸二氢钾和乙烯利对上部烟叶同步成熟的影响

对各处理“T上”“T下”叶片与成熟状态相关指标的原始数据进行无量纲化处理，计算不同处理“T上”“T下”叶片各指标差值的绝对值（|T上-T下|），将差值的绝对值进行加和得到“同步成熟值”，结果见表2。由表可知，处理T2的同步成熟值最小，最有利于实现上部叶的同步成熟，其次为T16、T12、T3、T14和T10处理，也有利于实现上部6片叶的同步成熟。对照T8的同步成熟值最大，上部叶片之间的成熟状态差异最大，说明在打顶后20～30 d，配合喷施磷酸二氢钾和乙烯利有利于缩小“T上”与“T下”叶片之间的成熟状态差异，促进烤烟上部6片叶的同步成熟。

表2 各处理“T上”和“T下”叶片的各项指标差值的绝对值（|T上-T下|）Table 2 Absolute values of various indexes of″T upper″and ″T lower″blades in each treatment

2.2 喷施磷酸二氢钾和乙烯利对上部烟叶质量的影响

除处理T7、T9外，在打顶后20～30 d，配合喷施磷酸二氢钾和乙烯利有利于改善烟叶的色度、颜色和结构，提高烟叶的成熟度和油分，烟叶外观质量得分得到提升，以处理T1（打顶后25 d，喷施6.8 g/L磷酸二氢钾）的效果最好。

表3 不同喷施处理对烤后上部烟叶外观质量的影响Table 3 Effects of different spraying treatments on the appearance quality of flue-cured tobacco leaves

表4 不同喷施处理对烤后上部烟叶化学成分的影响Table 4 Effects of different spraying treatments on the chemical composition of flue-cured tobacco leaves

对测定的化学成分进行赋权打分，得到关于烤后烟叶化学成分的综合评价分值，可知T2的化学成分综合评分最高，与T8（CK）相比，其总氮、淀粉和氯离子含量分别降低11.3%、7.1%和14.9%，钾含量提升8.4%，糖碱比、氮碱比和钾氯比更加协调，改善了烤后烟叶的化学成分协调性；处理T15（打顶后30 d，配合喷施3.4 g/L磷酸二氢钾和0.1 g/L乙烯利）的评分最低，这可能是由于喷施时间过晚，乙烯利浓度过高，部分烟叶过熟，烟叶内部化学成分含量失调所致。

为了进一步研究不同喷施处理对烤后烟叶质量的影响，对16个处理的外观质量得分和化学成分评价得分进行赋权，得到16个处理的烟叶质量综合得分，如表5所示。处理T2的综合得分最高为79.60分,处理T8（CK）的综合得分最低为73.27。

表5 烤后烟叶质量综合评价表Table 5 Comprehensive evaluation table for quality of cured tobacco leaves

2.3 最优磷酸二氢钾浓度、乙烯利浓度和喷施时间的筛选

2.3.1 同步成熟值和烟叶综合评价得分的简单相关分析

由表6可知，同步成熟值与烤后烟叶综合评价得分的相关系数r=-0.862，且双尾检验极显著，说明两个指标之间呈极显著的负相关关系。而同步成熟值与叶片的同步成熟状态呈负相关关系，因此可以推测：上部6片鲜烟叶的同步成熟状态越高烤后烟叶质量也越好。

表6 同步成熟值、烤后烟叶综合评价得分的简单相关分析Table 6 Simple correlation Analysis of synchronous maturity value,flue-cured tobacco yield and comprehensive evaluation score

2.3.2 最优磷酸二氢钾浓度、乙烯利浓度和喷施时间的筛选

2.3.2.1 上部叶综合得分评判

对鲜烟叶的同步成熟值以及烤后烟叶质量综合得分进行主成分分析，将同步成熟值与烤后烟叶综合评价得分进行无量纲化处理，经过计算得到关于两个指标的综合得分，如表7所示，处理T2的得分最高，其次为T10和T16处理；对照T8的得分最低，说明在打顶后配合喷施磷酸二氢钾和乙烯利有助于提高上部烟叶的同步成熟和质量。

表7 上部叶综合得分评判Table7 Comprehensive score evaluation of upper leaves

2.3.2.2 不同喷施处理上部叶综合得分的响应曲面分析

①回归模型建立及其显著性检验

对综合得分进行多元线性拟合，建立线性回归拟合曲面模型（表8），模型的P值小于0.05，而模型失拟项的P值大于0.05，说明回归模型与实际情况拟合较好，可以使用。

表8 回归模型的方差分析结果Table8 The results of the analysis of variance of the regression model

对回归方程的各项系数进行显著性检验（表9），并对不显著的系数项进行优化删除，得到回归方程为：Y（综合得分）=0.866+0.682A-0.746AB-0.840BC-0.983A2-0.697B2。由表可知，系数A>B>C，且系数A检验为极显著，说明磷酸二氢钾是影响上部烟叶综合得分的决定性因素。

表9 回归模型系数的显著检验表Table 9 Significance test table for regression model coefficients

②各因素交互作用对上部叶综合得分的响应面和等高线

各因素与上部叶综合得分的响应面、等高线图如图1～3所示。图1的等高线图总体呈椭圆形，三维曲面图较陡峭，说明因素A与因素B之间的交互作用较强；而图2和图3中的三维曲面图较平坦，说明因素A与C、因素B与C之间的交互作用较弱。对图1～3中三维曲面图的陡峭程度进行分析，可以得知因素A对上部叶综合得分的影响最大，且作用效果显著，其次是因素B和因素C。

图1 磷酸二氢钾与乙烯利交互作用对上部叶综合得分的响应面和等高线Figure 1 Response surface and contours of the interaction between potassium dihydrogen phosphate and ethephon to the comprehensive score of the upper leaves

图2 磷酸二氢钾与喷施时间交互作用对上部叶综合得分的响应面和等高线Figure 2 Response surface and contours of the interaction between potassium dihydrogen phosphate and spraying time on the comprehensive score of the upper leaves

图3 乙烯利和喷施时间交互作用对上部叶综合得分的响应面和等高线Figure 3 Response surface and contours of the interaction of ethephon and spraying time to the comprehensive score of upper leaves

表10 各处理上部烟叶综合得分最优因素水平组合Table 10 The optimal horizontal combination of factors for the comprehensive score of upper tobacco leaves in each treatment

③最优因素水平组合的选择

利用Design-Expert 8.0.6软件中的Numerical模块对最佳处理水平组合进行分析，当磷酸二氢钾（A）浓度为3.808 g/L、乙烯利（B）浓度为0.081 g/L、喷施时间（C）为打顶后20 d时，模型预测上部叶综合得分最高。

3 讨论

乙烯利的水解会产生乙烯和酸，均可通过诱导或起始乙烯信号途径[21]，造成叶绿素的降解，最终造成叶片衰老[22]。磷酸二氢钾主要成分为磷和钾，两种元素均能促进烟叶成熟[23-24]。本研究发现在打顶后20～30 d配合喷施磷酸二氢钾和乙烯利后，烟叶的衰老落黄速度加快，这与前人[11-16,25-26]的研究结果一致；烟株顶部1～3片烟叶与从上往下4～6片烟叶的成熟时间接近，从而达到烟株上部烟叶的同步成熟，便于一次性采收，磷酸二氢钾浓度为3.4 g/L和乙烯利浓度为0.01 g/L时最有利上部烟叶的同步成熟。通过响应曲面分析发现磷酸二氢钾促进烟叶落黄成熟的作用效果强于乙烯利，而喷施时间对上部叶同步成熟状态的影响较小。

本研究结果表明，配合喷施磷酸二氢钾和乙烯利后能提高烟叶的成熟度，因此烟叶的颜色偏向橘黄、色度更浓，结构疏松、身份适中。喷施磷酸二氢钾后烟叶中钾含量呈增加的趋势，钾/氯增大；烟叶中总氮、烟碱、淀粉和氯离子含量呈下降趋势。喷施乙烯利后烟叶中的钾、可溶性总糖、还原性糖和淀粉含量有下降的趋势；喷施浓度为0.05 g/L时对总氮和烟碱含量无明显影响，当浓度为0.1 g/L时其含量明显下降。喷施适宜浓度的磷酸二氢钾和乙烯利后烟叶的化学成分趋于更加协调，利于提高烟叶的质量，与前人[27-29]研究的结果一致。通过响应曲面分析发现磷酸二氢钾是影响烤后烟叶综合品质的决定性因素。