叶面喷施聚谷氨酸对红花大金元烟叶质量的影响

谢冰悦，冯烨君，王宏年，杨彦明，王 政

（1.广西中烟工业有限责任公司，广西 南宁 530001；2.云南省烟草公司 大理州公司洱源县分公司，云南 大理 671200）

聚谷氨酸（polyglutamicacid，PGA）是一种高分子聚合物，具有生物降解性、强吸水性和良好吸附性且无毒，在农业领域具有广阔的使用价值[1]。在以往的研究报道中，聚谷氨酸多作为土壤改良剂、土壤保水剂，广泛用于土壤改良和节水保肥[2-3]。随着对其理化性质认识的加深，聚谷氨酸在农业其他方面的应用研究受到了学者们的广泛关注，尤其在果树、玉米、辣椒等作物上研究较多。刘成敏等[4]、李映龙等[5]研究认为，枣树初花期喷施聚谷氨酸可提高大枣中转化酶、蔗糖合酶等活性，提高果实糖含量和产量。巩雪峰等[9]研究表明，叶面喷施聚谷氨酸可显著提高辣椒结果数量。有学者研究发现，氮肥减施条件下喷施聚谷氨酸有利于提高作物产量，促进干物质积累。如陈东义[6]等报道了聚谷氨酸配施生物炭可减氮增加玉米产量。张静静等[7]研究发现，减氮喷施聚谷氨酸可提高玉米养分积累和干物质积累，增加穗粒数，但并非是聚谷氨酸降解的谷氨酸起主要作用。黄天悦等[8]将微生物发酵产物聚谷氨酸与尿素混合制备叶面肥对辣椒进行喷施，辣椒产量显著增加。由此可见，施用聚谷氨酸提高作物产量和品质是一种有效的农业措施。

烤烟作为一种叶用经济作物，提高产量和品质是保障烟农经济效益和卷烟原料市场供应的重要前提。烟叶优质适产一直是烟叶生产所追求的主要目标。近年来，聚谷氨酸在烤烟上应用以及作用效果多见于对根系调控以提升烟叶品质的研究报道[10-13]，但叶面喷施对烟叶品质的影响，尤其对烤烟特色品种红花大金元烟叶品质的影响鲜见报道。因此，该研究以烤烟特色品种红大为研究对象，研究了聚谷氨酸不同施用量对烟叶品质的影响，为聚谷氨酸在烟草以及农作物上的使用提供借鉴和参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2022—2023 年在云南省大理市洱源县凤羽乡进行。试验田地势平坦、排灌方便，前茬作物为玉米。土壤类型为砂壤土，基础理化性质：pH 值6.07，有机质30.14 g·kg-1，碱解氮111.45 mg·kg-1，有效磷22.83 mg·kg-1，速效钾221.34 mg·kg-1，土壤中等肥力。供试烤烟品种为红花大金元。

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，设置5 个处理，每个处理设3 次重复，共计15 个小区，分别为CK（对照），喷施清水；T1，0.05 g·L-1聚谷氨酸；T2，0.1 g·L-1聚谷氨酸；T3，0.2 g·L-1聚谷氨酸；T4，0.4 g·L-1聚谷氨酸。施肥分2 次进行，分别在烟株团棵期（移栽后35 d）和旺长期（移栽后50 d）进行。试验烟苗于3 月15 日进行漂浮育苗，5 月2 日进行膜下小苗移栽，株行距为50 cm×120 cm。

1.3 测定项目与方法

烟株封顶后用标识牌标记10～12 叶位，调制结束后随机选取中桔三（C3F）等级烟叶进行测定烟叶物理外观及化学成分检测和感官质量评价。

1.3.1 物理性状 采用称重法测定烤后烟叶的单叶质量、含梗率和叶面密度，使用ZKW-3 烟草薄片抗张试验机（广州润湖仪器有限公司）测定叶片拉力。

1.3.2 外观质量 烟叶外观质量按照文献蔡宪杰等[14]的方法由7 位烟叶评级技师进行打分，包括了烤后烟叶的颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度6 项指标。按照中国烟草种植区划[15]外观指标权重划分标准，外观质量各指标的权重依次为0.30、0.25、0.15、0.12、0.10、0.08 烤烟外观质量综合评分，公式如下：

式中，W 为烤烟外观质量综合评分；Ci为第i 个外观指标的量化分值；Pi为第i 个外观指标的相对权重。

1.3.3 常规化学成分 烟叶调制后，混合10～12 叶位标记烟叶，按照烟草行业标准[16]制备样品，按烟草行业标准[17-22]方法测定总糖、还原糖、总植物碱、总氮、淀粉、钾和氯含量。糖碱比、氮碱比、钾氯比公式如下：

参照文献[15]对总植物碱、总氮、还原糖、钾、淀粉含量、糖碱比、氮碱比、钾氯比进行赋值，然后乘以对应权重（分别为0.17、0.09、0.14、0.08、0.07、0.25、0.11、0.09），以指数和法确定化学成分协调性状况。

1.3.4 感官质量 将烤后烟切丝后卷成单料烟，由广西中烟工业有限责任公司7 位评吸专家进行评吸打分，取平均值，感官评价方法参照烟草行业标准[23]采用9 分值标准对香气质、香气量、杂气、刺激性、余味打分，然后按照中国烟草种植区划[15]方法，乘对应权重（分别为0.30、0.30、0.08、0.15、0.17），以指数和法评价烟叶感官质量总体状况。烤烟感官质量综合评分公式如下：

式中，P 为烤烟感官质量综合评分；Ci为第i 个感官指标的量化分值；Pi为第i 个感官指标的相对权重。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 22.0 进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度聚谷氨酸对烤后烟叶物理性状的影响

由图1 可知，与CK 相比，喷施聚谷氨酸后的烟叶单叶质量、叶面密度和拉力均有提高，单叶质量、叶面密度和平衡含水率随着聚谷氨酸喷施浓度的增加呈现上升趋势，而含梗率随着聚谷氨酸喷施浓度的增加呈下降趋势，拉力则随着聚谷氨酸喷施浓度的增加先上升后下降。T1、T2、T3、T4 处理间烟叶单叶质量差异不显著，但均显著高于CK；叶面密度表现为各个处理高于CK 并都达到显著水平，且各个处理之间差异明显；含梗率表现为T3、T4 烟叶低于CK 且达到显著水平，拉力表现为T1、T2、T3、T4 高于CK 且差异显著；平衡含水率变现为T2、T3、T4 和CK 差异明显。从综合评分来看，T3 处理烟叶物理性状指标整体较优。

图1 不同浓度聚谷氨酸对初烤烟物理性状的影响

2.2 不同浓度聚谷氨酸对烤后烟叶外观质量的影响

由表1 可以看出，相较于CK，随着聚谷氨酸喷施浓度的增加，各处理的外观质量指标均有一定程度上升。其中，T2、T3、T4 烟叶颜色分值显著（P＜0.05）高于CK；T1、T3、T4 成熟度显著（P＜0.05）高于CK，叶片结构、油分、色度均达显著水平；T1、T2、T3 身份显著高于CK，烟叶颜色、身份、油分均表现为抛物线变化趋势，烟叶叶片结构呈下降趋势，色度呈上升趋势，烟叶成熟度和聚谷氨酸喷施浓度关系变化规律不明显，这可能与烟叶采收及烘烤有一定关系。烤后烟叶的评价总分顺序为：T3>T2>T4>T1>CK。

表1 不同浓度聚谷氨酸对初烤烟外观质量的影响

2.3 不同浓度聚谷氨酸对烤后烟叶化学成分的影响

由表2 知，喷施聚谷氨酸后，烟叶总糖、还原糖、糖碱比含量有不同程度的增加，原因可能是聚谷氨酸施用有助于提高烟叶光合能力，从而促进碳水化合物积累。一般认为，我国优质烟叶总糖含量的适宜范围为19%～28%，还原糖含量的适宜范围为16%～24%，说明试验烟叶总糖和还原糖含量总体偏高，这与云南的气候条件有关[24-26]。同时，整体上喷施聚谷氨酸后烟叶钾含量有增加趋势，尤其T2 和T3 处理的钾含量增加。烟碱、总氮，以及淀粉含量随着聚谷氨酸浓度的提高呈上升趋势。氯含量和钾氯比变化规律不明显，但均在适宜范围。淀粉含量有增加趋势，均在适宜范围。两糖比均比对照高，说明喷施聚谷氨酸有助于两糖比向适宜方向转化，但均略低。从综合指数可以看出，T1 处理最高，T4 处理稍低，T2、T3 处理均低于CK，说明T1 和T4 处理烟叶化学成分协调性状况整体较优。整体来看，喷施聚谷氨酸后，提升了烟叶总糖、还原糖和钾含量，但是各个处理的糖碱比均偏高，这可能与当地气候特征有关。

表2 不同浓度聚谷氨酸对初烤烟化学成分的影响

2.4 不同浓度聚谷氨酸对烤后烟感官质量的影响

如表3 所示，随着聚谷氨酸喷施浓度的增加，烟叶的香气质和香气量明显改善，但到一定峰值后开始降低，表现为：T3＞T1＞T2=T4＞CK；杂气表现为：T3＞T1＞T2＞CK＞T4，即随着喷施聚谷氨酸浓度的上升，烟叶杂气逐渐减弱，当浓度超过T3 水平后，杂气增加，得分降低；刺激性表现为：T2=T3＞T1＞CK＞T4；余味表现为：T3＞T1＞T2＞CK＞T4，与杂气变化规律一致。喷施聚谷氨酸后，浓度和劲头均呈上升趋势。综合来看，感官品质综合指数表现为：T3＞T2＞T1＞T4＞CK，随着聚谷氨酸喷施浓度的增加，评吸综合指数值提高，但当浓度达到T4 水平时，评吸得分逐渐下降，但优于CK，以喷施0.2 g·L-1聚谷氨酸感官质量表现最佳。

表3 不同浓度聚谷氨酸对初烤烟感官质量的影响

3 讨论与结论

烟叶质量是反映和体现烟叶必要性状均衡情况的综合性概念，包括外观质量、物理特性、化学成分和感官质量。烟叶外观质量在一定程度上可以反映其内在品质和使用价值。张延军等[27]研究认为，烟叶颜色与身份影响烟叶感官评吸质量。沈利臣等[28]研究报道，烟叶油分是影响烟叶香气量和透发性的最大外观质量指标。本研究中，喷施聚谷氨酸可显著提高烟叶颜色、身份和油分分值，以喷施0.2 g·L-1聚谷氨酸处理（T3）的烟叶颜色、身份、油分和色度明显高于喷施0.05、0.1、0.4 g·L-1聚谷氨酸处理，其烟叶颜色橘黄为主，身份好，油分多，光泽强，外观得分较高。

烟叶物理特性直接影响烟叶品质、烟叶产量和卷烟制造过程中产品成本等，其中烟叶含梗率直接关系到烟草工业企业的经济效益。研究表明，单叶质量、烟叶密度与叶片厚度反映烟叶干物质积累，有利于提高烟叶产量[29]。烟叶平衡含水率与细胞间隙和疏松度以及细胞内可溶性糖、淀粉等亲水性化合物密切相关[30]。本研究中，喷施聚谷氨酸可显著提高烟叶单叶质量、叶面密度、叶长、叶宽和厚度，有效促进干物质积累和烟叶产量，但稍提高烟叶含梗率，需进一步深入研究探讨聚谷氨酸对烟叶加工性能的影响。

烟叶化学成分含量及其协调性是决定内在品质及可用性的重要基础。孙新等[31]研究报道含钾量高的烟叶香气质和香气量足，有利于提高石油醚提取物和醛类物质含量，吸味好。胡国松等[32]发现，烟叶钾含量高，烟叶富有弹性和韧性，填充性强，燃烧性好。本研究中，喷施聚谷氨酸对烟叶钾含量稍有利，但是烟叶糖碱比整体偏高，这可能与喷施聚谷氨酸后提高了烟叶光合效率，进而促进了糖类物质积累有关。

烟叶感官质量是烟叶外观质量、物理特性、化学成分特征的综合体现，喷施聚谷氨酸对烟叶感官质量的影响与对前3 个品质影响研究较一致，即喷施浓度为0.2 g·L-1聚谷氨酸处理（T3）可显著提高烟叶香气质、香气量和余味，降低烟叶杂气和刺激性，提高了烟叶综合品质。

总体来看，在烤烟团棵期和旺长期叶面喷施适宜浓度的聚谷氨酸对烟叶物理性状、外观质量、化学成分、感官质量均产生不同程度的影响，整体以喷施0.2 g·L-1聚谷氨酸（T3）处理烟叶的外观、内在品质较佳。关于喷施聚谷氨酸改善烟叶品质机理需结合光合生理及代谢进一步深入研究与分析，研究结果对促进聚谷氨酸在烤烟提质增效上的广泛应用具有重要的实践意义。