有机栽培条件下种植密度与留叶数对抗黑胫病红花大金元产质量和香气成分的影响

2024-06-03赵志豪赵园园王政韦建玉范志勇王德勋史宏志

江苏农业科学 2024年8期

赵志豪赵园园王政韦建玉范志勇王德勋史宏志

摘要：为明确有机栽培条件下不同种植密度和留叶数对抗黑胫病红花大金元产质量和香气成分的影响，发挥新品种优势，提高烟叶质量。以抗黑胫病红花大金元为材料，设置21 930株/hm2（A1）、19 845株/hm2（A2）、18 120株/hm2（A3）、16 665株/hm2（A4）4个种植密度和16张/株（B1）、18张/株（B2）、20张/株（B3）3个留叶数水平，研究有机栽培模式下不同种植密度和留叶数对抗黑胫病红花大金元农艺性状、经济性状、化学成分、香气成分及烟叶感官质量的影响。结果表明，种植密度和留叶数对抗黑胫病红花大金元的产质量和香气成分均有显著影响（P<0.05）。种植密度对红花大金元的产值、产量影响较大，留叶数对其农艺性状、上等烟比例和均价影响更大。烟叶内在品质试验结果显示，种植密度对淀粉含量、烟碱含量和糖碱比影响较大，留叶数则主要影响总糖含量；随着留叶数增加，烟叶中性致香成分总量明显下降，芳香族氨基酸降解产物、棕色化反应产物含量先下降再上升，类胡萝卜素降解产物含量上升，类西柏烷类降解产物、叶绿素降解产物含量下降。综上，种植密度18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留叶数20张/株时，抗黑胫病红花大金元烟株农艺性状、经济性状和物理性状较好，化学成分协调，中性致香物质总量较高，香气量足、香气质好、杂气和刺激性较小、烟气浓度大、余味舒适，感官质量评分最高，为本研究最佳栽培组合。

关键词：有机栽培；抗黑胫病；红花大金元；种植密度；留叶数；产值；产量；品质；香气成分

中图分类号：S572.04 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）08-0064-09

收稿日期：2023-05-18

基金项目：广西中烟工业有限公司项目（编号：2021450000340021）；中国烟草总公司云南省公司科技项目（编号：2022530000241015）。

作者简介：赵志豪（1998—），男，河南开封人，硕士研究生，研究方向为烟草栽培生理研究。E-mail：1575514841@qq.com。

通信作者：史宏志，博士，教授，研究方向为烟草栽培生理研究。E-mail：shihongzhi88@163.com。

红花大金元是云南烟区烤烟特色品种，具有典型的清香型香气风格，深受卷煙工业企业的喜爱［1］。但由于多年种植造成品种退化，与其他主栽烤烟品种K326、云烟87等相比，对黑胫病的抵抗能力较差［2］。云南省烟草农业科学研究院以红花大金元为受体、抗黑胫病种质RBST为供体，经分子标记选择技术，选育出抗黑胫病红花大金元（以下简称抗性红大）品种。抗性红大作为新品种，既保持了原品种的生物学特性和烟叶质量风格，又显著提高了烟叶的稳产性，在烟叶耐肥性、耐熟性等方面也有一定的变化，具有较大的推广前景。积极研发与新品种特性相配套的栽培技术，对充分发挥品种潜力、提升烟叶质量水平有重要意义。

种植密度是重要的农业栽培措施之一，一般通过烟株不同的行间距进行设置，协调烤烟群体与个体的矛盾，促进烟株正常生长发育，平衡产量和质量关系，使产质量同时达到较高水平［3-4］。植烟密度过高和过低都会对烟叶品质造成不利影响，种植密度过高时，烟田小气候恶化，烟株个体发育异常，叶片质量下降；种植密度过低时，烟叶大多贪青晚熟、叶片肥厚、烟碱含量高、品质较差［5］。在合理范围内，种植密度增加，总糖、还原糖和总氮的含量逐渐升高，氯含量逐渐降低，氮碱比呈上升趋势，香气物质总量增大，油分减少、身份变差、香吃味变淡；种植密度减小，烤烟叶片加厚，单叶重和单叶叶面积增大，油分增加，刺激性增强［6-8］。留叶数是直接影响烟叶产量的关键因素，留叶过多或过少都会降低烟草产量和品质［9］。留叶数偏多，烟碱含量显著降低，上部叶开片受阻，化学成分比例失调，品质下降［10］。反之，留叶数偏少可能导致烟叶烟碱含量过高，叶片结构紧密，产量下降，工业可用性降低［11］。此外，留叶数通过影响田间小气候间接影响烟叶的产量和品质，随着留叶数的增加，总氮、烟碱、钾的含量递减，总糖含量增加［12-14］。目前，在抗性红大种植过程中，在种植密度、留叶数等方面尚存在一定的盲目性，往往造成烟叶营养失调，群体和个体结构不尽合理，烟叶产量和质量矛盾突出。滇西大理是红大品种最集中的产区，特别是洱源烟区作为洱海生态保护和治理区，大力发展化肥的有机替代，积极探索有机栽培模式下红大品种烟叶合理的群体结构十分必要。因此，本研究围绕洱源烟区抗性红大烟叶群体和个体结构构建，探讨种植密度与留叶数对抗黑胫病红花大金元产质量的影响，旨在确定全量施用有机肥条件下抗性红大适宜的种植密度和留叶数组合，为抗性红大优质烟叶生产提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021年在云南省大理白族自治州洱源县右所镇进行，供试烤烟品种为抗黑胫病红花大金元。试验田前作为蚕豆，土壤pH值为7.80，有机质含量为69.60 g/kg，碱解氮含量为109.15 mg/kg，有效磷含量89.10 mg/kg，速效钾含量217 mg/kg。

1.2 试验设计

试验采用双因素随机区组设计。种植密度（A）设4个水平：A1（21 930株/hm2，行距×株距为 1.2 m×0.38 m）、A2（19 845株/hm2，行距×株距为1.2 m×0.42 m）、A3（18 120株/hm2，行距×株距为1.2 m×0.46 m）、A4（16 665株/hm2，行距×株距为1.2 m×0.50 m）；留叶数（B）设3个水平：B1（16张/株）、B2（18张/株）、B3（20张/株）。共12个处理，每个处理重复3次，试验小区面积60 m2。除试验处理外，其他栽培管理措施与洱源县标准化栽培一致，采收及烘烤按照当地优质烟叶生产技术规范进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状测定

参照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》［15］，各小区选取15株代表性的烟株标记，在移栽后40 d开始，每隔5 d进行1次农艺性状测定。

1.3.2 经济性状测定

根据GB 2635—1992《烤烟》［16］对烤后烟叶进行分级，按照当地烟站收购等级和价格统计等级结构和均价，并计算单叶重、产量、产值等经济性状指标。

1.3.3 物理性状测定

对烤后烟叶采用测量法测定叶长和叶宽，采用称重法测定单叶重、含梗率和叶重；使用BHZ1-1型薄片厚度计（石家庄诚信中轻机械设备有限公司）测定叶片厚度；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；平衡含水率用平衡水分称重法测定；叶重用打孔铝盒称重法测定。

1.3.4 化学成分测定

采用AAⅢ型连续流动化学分析仪（德国BRAN+LUEBBE公司），按照YC/Z 240—2008《烟草及烟草制品标准体系》［17］测定化学成分。

1.3.5 香气成分测定

烤烟中性致香成分采用内标法测定，内标为硝基苯。前处理采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷萃取法，蒸馏萃取完成后，旋转蒸发有机相至1 mL左右，移至色谱瓶，用气质联用仪（GC/MS：Agilent 7890A-5975C，Agilent Technologies，USA）測定。

1.3.6 感官品质测定

将烤后烟切丝，卷成单料烟，由河南中烟工业有限责任公司和河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地评吸专家进行评吸打分，检测指标包括香气量、香气质、浓度、杂气、刺激性、余味、燃烧性等。

1.4 数据处理与分析方法

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 22.0进行数据处理和统计分析，用Duncans法进行多重比较（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 种植密度和留叶数对抗性红大烟叶农艺性状的影响

由表1可知，中部叶、上部叶完全展开后测量烟株的农艺性状，各指标范围分别为：株高98.65～135.59 cm，茎围10.23～11.09 cm，节距6.01～6.93 cm，腰叶长64.61～71.48 cm，腰叶宽27.75～32.17 cm，顶叶长59.47～66.01 cm，顶叶宽 18.93～25.54 cm。由表1还可以看出，留叶数相同时，随着种植密度增加，株高增加，茎围减小，节距增加，腰叶的长、宽呈减小的趋势，顶叶有变窄的趋势。种植密度相同时，各留叶数处理株高、茎围、节距和腰叶长、宽的变化规律不明显。双因素方差分析表明，种植密度对茎围影响达到显著水平（P<0.05），对其余性状均达到极显著水平（P<0.01）；留叶数对农艺性状的影响均达到极显著水平；种植密度和留叶数互作对株高、节距和顶叶宽的影响达到极显著水平，对茎围、腰叶长、腰叶宽和顶叶长的影响达到显著水平。

2.2 种植密度和留叶数对抗性红大烟叶经济性状的影响

由表2可知，留叶数相同时，随着种植密度的增加，烟叶产量和产值总体呈上升趋势，均价的变化规律不一致。高种植密度水平（A1、A2处理）下，产量和产值随留叶数增加总体呈升高趋势；而低种植密度水平（A3、A4处理）下，产量随留叶数增加表现为先上升再下降。双因素方差分析可以看出，种植密度、留叶数及其互作效应对烟叶各项经济性状的影响均达极显著水平。整体看来，种植密度19 845株/hm2（1.2 m×0.42 m）、留叶20张/株处理的烟叶经济性状最好。从各项经济性状指标可以看出，种植密度过小会影响当地烟叶质量，留叶数过少则会影响烟叶产量和质量，该地区适合较高的种植密度，并适当多留叶。

2.3 种植密度和留叶数对抗性红大烟叶物理特性的影响

由表3可知，随着种植密度增加，留叶数为18、20张/株时，中部叶的叶面积和单叶重总体呈减小趋势。种植密度较大（A1、A2处理）时，随着留叶数增加，叶长、叶宽和叶面积先减小后增大，单叶重逐渐减小；种植密度较小（A3、A4处理）时，随着留叶数增加，叶长和单叶重呈增加趋势。双因素方差分析可以看出，种植密度对中部叶叶长的影响不显著，对叶宽影响显著，对其他烟叶物理性状的影响达极显著水平；留叶数对中部叶叶宽的影响不显著，对其他烟叶物理性状均达到极显著水平；互作效应对叶宽的影响不显著，对其他烟叶物理性状的影响达极显著水平。

由表4可知，烤后上部叶各物理性状指标范围为：叶长56.79～63.47 cm，叶宽17.23～20.42 cm，叶面积617.79～811.02 cm2，叶片厚度0.084～0.106 mm，叶重97.77～146.19 g/m2，含梗率 21.06～28.26%，拉力0.68～1.70 N，平衡含水率17.20%～36.55%，单叶重10.71～14.54 g。随着留叶数增加，A1种植密度处理上部叶的叶长、叶宽和叶面积呈先减小后增大的趋势，叶重呈上升趋势，含梗率呈先上升再下降的趋势。双因素方差分析表明，种植密度对叶长和叶宽影响不显著，对其他烟叶物理性状的影响达极显著水平；留叶数对叶长影响不显著，对其他烟叶物理性状的影响达极显著水平；互作效应对上部叶物理性状的影响均达到极显著水平。

2.4 种植密度和留叶数对抗性红大烟叶化学成分的影响

由表5可知，不同种植密度和留叶数处理下，中部叶化学成分含量没有明显的变化规律。双因素方差分析表明，种植密度对钾含量影响显著，对其他烟叶化学成分含量影响极显著；留叶数对钾含量影响不显著，对其他烟叶化学成分含量影响极显著；互作效应对钾含量影响显著，对其他烟叶化学成分含量影响极显著。

由表6可知，淀粉含量较高的是A1B2、A1B3处理，烟碱含量较高的是A2B1、A3B2、A4B1处理，总氮含量较高的是A2B3、A3B1、A3B2、A3B3、A4B1、A4B3处理，总糖含量较高的是A1B2、A1B3、A2B2、A2B3处理。双因素方差分析表明，种植密度和互作效应对钾含量影响不显著，对其他化学成分含量影响均达到极显著水平；留叶数对钾含量、氮碱比影响不显著，对其他化学成分含量影响极显著。

2.5 种植密度和留叶数对抗性红大烟叶中性香气物质的影响

由表7可知，种植密度相同时，随着留叶数增加，烟叶中性致香成分总量明显下降，说明留叶数越多，每张叶片分配到的营养物质相对越少，烟叶中性致香成分含量就会相对下降。芳香族氨基酸降解产物、棕色化反应产物含量随留叶数增加先下降再上升，类胡萝卜素降解产物含量随留叶数增加而略微上升，类西柏烷类降解产物、叶绿素降解产物含量随留叶数增加而不断下降。而种植密度对中性致香成分总量和5类中性致香成分含量的影响并不明显。

2.6 种植密度和留叶数对抗性红大烟叶感官品质的影响

由表8可知，香气质、香气量、余味等感官评分及其总分均较高的处理为A3B2、A3B3、A4B2、A4B3处理。可见，适当多留叶并减小种植密度会提高香气量，增强香气质，同时余味更加舒适。中部叶感官评吸总分最高的处理组合为A3B3处理，即种植密度 18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留葉20张/株，得分为67.3。

由表9可知，香气质、香气量、余味等感官评分及其总分均较高的处理为A2B2、A2B3、A3B2、A3B3处理。种植密度19 845株/hm2（1.2 m×0.42 m）、留叶数20张/株和种植密度18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留叶数20张/株2个处理上部叶感官评吸总分最高，均为67.1，且这2个处理风格特征明显，香气质好，香气量足，余味舒适。

3 讨论

有机肥替代化肥能提高土壤有机质含量和烤烟质量，优化烤烟等级结构，进而增加烤烟产值［18-19］。由于有机肥肥效释放缓慢，因此烟草生长前期可能生长缓慢，后期烟草生长被推迟，养分无法完全供给烟草生长过程，从而限制了烟叶的生长［20］。在洱源烟区全量施用有机肥的栽培模式下，应注意调整施肥时间、施肥量及烟叶的群体结构。作为选育出来的新品种，抗黑胫病红花大金元与红花大金元相比其种植密度略有增加，株高相对较低，茎围较小，可采叶片数目增加，烟叶采收时落黄更为均匀，烘烤周期变短，对黑胫病抵抗能力更强，耐肥性增强。

大田生长中任何一个因素的大幅度变化均会影响烤烟的株型和农艺性状，从而影响其生长发育［21］。本试验结果显示，在相同种植密度下，随着留叶数的增加，烟株逐渐增高，顶叶变窄、变小。留叶数越多，打顶时间相对推迟，打顶高度增加，烟株相对较高，但是留叶数多不利于顶叶干物质积累，开片较差。研究表明，随着种植密度的增加，烤烟产量提高，叶片变小、变轻，品质下降［22］。种植密度明显影响抗性红大烟叶产值和产量，即种植密度增加，烟叶产量明显提升，产值也相对提高；留叶数多，烟叶产量就高，产值也会有所增加，但烟叶品质会变差，适当的留叶数，烟叶均价和上等烟比例较高，品质好。留叶数的变化会影响烟株营养物质的分配，种植密度影响烟叶的光合作用，从而影响烤后烟叶片大小；上部叶位于烟株顶部，种植密度对其物理性状的影响远远小于中部叶。适宜的留叶数使烟株生理代谢合理，烟叶化学成分协调，品质更接近优质烟叶标准［23］。在本试验中，留叶数比种植密度对中部叶化学成分的影响更大，留叶数和种植密度对上部叶淀粉含量、烟碱含量、总糖含量、总氮含量和还原糖含量影响显著，对于抗性红大来说，适当多留叶、增加种植密度可以使烟叶化学成分更协调。郑昕等的研究表明，随着留叶数增加，新植二烯含量和香气总量呈降低的趋势［24］。本试验结果显示，少留叶有利于提高烟叶茄酮、新植二烯含量和香气总量，多留叶有利于增加类胡萝卜素降解产物。种植密度与留叶数对化学成分和香气成分的影响，在感官上的反映是多留叶和适当的种植密度有利于香气质量的提升，烟气浓郁、舒适。综合多项数据分析，可以找出有机栽培模式下，抗性红大最优种植密度与留叶数组合。

4 结论

综合考虑烟叶质量和烟农经济效益，本试验结果显示，在有机栽培条件下，抗性红大适宜的种植结构为种植密度18 120株/hm2（1.2 m×0.46 m）、留叶20张/株，其表现为烟株大田长势较好，烟叶产值较高，烟叶叶片较大、厚薄适中，单叶质量符合云南优质烟叶标准，化学成分更为协调，中性致香物质总量较高，感官质量评分最高，工业利用价值较好。

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