不同烟薯种植模式对烤烟香气物质、经济效益及土壤肥力的影响研究
2022-09-30詹传华郭发超敖耀强肖金胜王晓丽
詹传华,郭发超,敖耀强,肖金胜,韩 丹,王晓丽,徐 锐
(1.湖北省烟草公司襄阳市公司保康营销部,湖北 襄阳 441000;2.湖北中烟工业有限责任公司襄阳卷烟厂,湖北 襄阳 441000;3.河南农业大学,河南 郑州 450000;4.湖北省烟草公司襄阳市公司,湖北 襄阳 441000)
1 引言
烤烟与薯类、小麦等粮经作物间套作已有多年研究,种植模式多种多样[1]。研究表明,烤烟与薯类间套作在一定程度上能改善烟叶质量,提高经济效益[1~6]。但烤烟与薯类间套作十几年来推广应用并不广泛,究其原因,一方面是传统的红薯品种经济价值不高,占用烟叶种植面积,提高烟田单位面积经济效益的意义不显著;另一方面是传统烟叶栽培技术侧重于“大棵烟”,间套作空间不大,间套作薯类反而在一定程度上会影响烟叶的品质。近年来,高附加值品种的薯类,如食用价值高的紫薯、加工型红薯[3]等的市场经济价值不断提高,加之产区推进烤烟原料供给侧结构性改革,培育“中棵”烤烟重新被重视起来[7],田间光热资源较以往更加富余,为传统的间套作提供了空间;同时烟田肥力发生变化,土壤钾含量较丰富[8],烟田土壤保育修复也倍受重视,烟薯间套作的应用价值凸显,对不同薯类品种、套作时间和密度、扦插时间、土壤等进行了深入研究[4,6,9,10]。本研究选择经济价值高、近年来研究较多的紫薯,通过比较不同烟薯种植模式对烤烟的农艺性状、经济性状、化学成分、香气物质以及土壤肥力的影响,重点分析烟叶香气物质,以期进一步明确适合当地的最佳烟薯种植模式,为大面积推广应用提供参考。
2 材料与方法
2.1 试验地点
试验于2019~2020年在襄阳市保康县马良镇云旗山村开展。试验地前茬作物为烤烟,地势平坦,黄棕壤,土壤肥力均匀。基础土壤养分状况为:有机质29.79 g/kg,pH值为7. 4,碱解氮110.13 mg/kg,速效磷30.81 mg/kg,速效钾354.00 mg/kg。能代表当地植烟土壤肥力。
2.2 试验品种
本次试验的烤烟供试品种为K326,薯类供试品种为紫罗兰紫薯。
2.3 试验设计
共4个处理:CK(烤烟单作)、T1(烟薯套作,紫薯成熟采收后秸秆移除,深翻冬炕)、T2(烟薯轮作)、T3(烟薯套作,紫薯成熟采收后秸秆翻入田间),采用大区对比试验,即不同处理与对照相邻种植的方式进行生产对比试验,不设重复。行距和株距分别为120 cm和55 cm。每个处理试验面积0.5亩,试验地N、P、K基肥及追肥用量按照当地常规施肥,保持各个小区土壤肥力一致。
2.4 指标测定及方法
农艺性状调查成熟期烟叶,执行《YC/T 142-2010烟草农艺性状调查测量方法》。
烟叶化学成分和香气物质的测定:选取C3F样品,执行《YC/Z 240-2008烟草及烟草制品标准体系》[11],测定烤后烟叶总糖、还原糖、钾、氯及烟碱含量,采用内标法测定香气物质含量,具体仪器和操作参考景艺卓[12]的研究。
土壤理化性质:pH值采用pH计法,速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法,有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法,有机质采用重铬酸钾滴定法,碱解氮采用碱解扩散法。
经济性状:烟叶执行《GB 2635-1992烤烟》进行分级测产,单价执行当年的统一烟叶收购价格;紫薯参考《NY/T 2642-2014甘薯等级规格》,单价按当年市场平均价计算。
2.5 统计分析方法
采用Excel、SPSS19.0统计软件进行试验数据处理。
3 结果与分析
3.1 不同种植模式对烤烟农艺性状的影响
由表1可知,与CK相比,T1、T2和T3处理均显著提高了烤烟的株高和最大叶面积,烤烟株高大小依次为T3>T1>T2>CK,烤烟最大叶面积大小依次T3>T2>T1>CK,T3处理还可提高烤烟的茎围。表明烟薯套作可提高烤烟农艺性状,并且T3处理作用效果最好。
表1 不同种植模式对烤烟成熟期田间农艺性状的影响
3.2 不同种植模式对烤烟化学成分的影响
由表2可知,与CK相比,各套作处理均提高了烤烟中部叶的糖碱比,各套作处理还可显著降低烟碱含量和氯含量,烟碱含量大小依次为CK>T2>T1>T3,氯含量大小依次为T3>CK>T1>T2;总体来说,T3处理作用效果较好。
3.3 不同种植模式对烤烟香气物质的影响
类胡萝卜素是烤烟中最重要的萜烯类化合物之一,其降解产物包括芳樟醇、氧化异弗尔酮、β—大马酮、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、 巨豆三烯酮3、3—羟基—β—二氢大马酮、巨豆三烯酮4、螺岩兰草酮、法尼基丙酮等,其中不少化合物是烤烟中关键的致香成分。
由表3可知,在不同种植模式下,烤烟中部叶中的类胡萝卜素类降解产物含量差异显著,且较对照处理均有所升高,其含量大小依次为T3>T2>T1>CK。经过T3处理的中部叶片中类胡萝卜素类降解产物含量最高,个别成分如β-大马酮、法尼基丙酮含量较高,且其含量较高导致类胡萝卜素类降解产物总量在各处理中含量最高。
表2 不同种植模式对烤后烟中部叶化学成分的影响
苯丙氨酸类中性香气成分包括苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛等对烤烟的香气具有良好的影响,尤其对烤烟的果香、清香贡献较大。
表3 不同种植模式对烤烟中部叶类胡萝卜素类降解产物含量的影响 μg/g
由表4可知,不同种植模式对烤烟中部叶苯丙氨酸类降解产物含量影响显著,含量大小依次为T3>T1>CK>T2。与对照处理相比,T3处理与T1处理的烤烟中部叶苯甲醇、苯乙醛的含量显著升高。T2处理下的中部叶苯乙醇的含量相较其他处理最高,但苯甲醛与苯甲醇、苯乙醛的含量均低于其他处理,导致T2处理下苯丙氨酸类降解产物总含量相较其他处理最低。
美拉德反应是烤烟香气成分形成的重要过程之一,其反应产物可以加到各种卷烟制品中,起到掩盖杂气增强香味和提高烟气质量的作用。
由表5可知,不同种植模式条件下烤烟中部叶美拉德反应产物含量大小依次为T1>T3>T2>CK,其中T1处理与T3处理的烟叶美拉德反应产物含量均显著高于其他处理,但这两个处理间结果差异并不显著,T2处理相较对照其烤烟中部叶美拉德反应产物的含量同样差异不显著。
表4 不同种植模式对烤烟中部叶苯丙氨酸类降解产物含量的影响 μg/g
类西柏烷类降解物主要包括茄酮及其衍生物。由表6可知,不同种植模式条件下烤烟中部叶类西柏烷类降解产物的含量大小依次为CK>T1>T2>T3,且对照处理烤烟中部叶类西柏烷类降解产物的含量显著高于其他种植模式处理。
新植二烯是烤烟中性香气成分中含量最高的成分。由表6可知,不同种植模式条件下烤烟中部叶新植二烯的含量大小依次为T3>T1>CK>T2,其中T3模式与T1模式下烤烟中部叶新植二烯的含量显著高于对照处理,而T2模式下的烤烟中部叶新植二烯的含量显著低于对照处理。
表5 不同种植模式对烤烟中部叶美拉德反应产物含量的影响 μg/g
表6 不同种植模式对烤烟中部叶类西柏烷类降解产物与新植二烯含量的影响 μg/g
由表7可知,在不同种植模式下,各处理烤烟中部叶的中性香气物质总量呈现显著差异,总含量大小依次为T3>T1>CK>T2,且除新植二烯外香气物质总量保持相同高低关系。
表7 不同种植模式对烤烟中部叶中性致香物质总量的影响 μg/g
3.4 不同种植模式对植烟土壤肥力的影响
由表8可知,各处理碱解氮含量高低依次为T3>T1>T2>CK,T3处理与CK间的差异显著,T3显著高于CK;有效磷含量各处理大小依次为T3>T2>T1>CK,各处理间的差异显著;有效钾各处理大小依次为T3>T2>CK>T1,T3处理与其它处理间的差异显著;有机质各处理大小依次为T3>T2>T1>CK,T2、T3处理与其它处理差异显著;与CK相比,其他处理土壤pH略微增高,但各处理间差异不显著。由此可知,不同种植模式可显著提高烤烟根际土土壤肥力,其中以T3(烟薯套作,紫薯成熟采收后秸秆翻入田间)处理的效果最好。
表8 不同种植模式对植烟土壤肥力的影响
3.5 不同种植模式对经济性状的影响
由表9可知,与烤烟单作相比,不同烟薯种植各处理之间烤烟上等烟比例、产量、均价、产值等指标无明显差异,表明烟薯种植不影响烤烟的经济性状。但因为紫薯增加一定经济收入,因此亩均综合经济效益较对照显著提升。
表9 不同种植模式对经济性状的影响
4 讨论与结论
本试验条件下,较烤烟单作,烤烟与紫薯套作的亩均经济效益显著增加,与李明福[2]的研究结果一致。绿肥翻压是将新鲜的植物直接翻入到土壤中当作肥料来使用[13],紫薯成熟采收后秸秆翻入田间,不仅可以提高亩均经济效益和减少移除用工,更重要的是发挥其作为绿肥的土壤保育作用,在一定程度上可以在当季提高植烟土壤中的有机质含量,这与赵炯平[14]的研究结果一致,但对于试验中发现的pH值升高问题应引起注意,邓小华[15]研究发现不同绿肥翻压对pH值的土壤变化规律不明显,大多呈下降趋势,与本研究结论相反,本试验pH值升高可能与当地土壤和施肥等其他农事操作有关,需要进行下一步深入研究。
综合分析,合理烟薯套作可以改善养分供应,协调烤烟的化学成分,增加烤烟的香气物质含量,提高亩均经济效益,相较各烟薯种植模式,T3(烟薯套作,紫薯成熟采收后秸秆翻入田间)处理效果最佳,值得大面积推广应用。