李耀鑫 李靜靜 琚聯(lián)營(yíng) 王靜 許儀 云菲 徐敏 薛立新 符云鵬

關(guān)鍵詞：烤煙；鉀肥；碳氮代謝；品質(zhì)

煙草是喜鉀作物，在氮、磷、鉀三要素中，烤煙對(duì)鉀素的需求量最大。鉀與煙葉的顏色、燃燒性、香吃味及煙制品的安全性密切相關(guān)，是公認(rèn)的煙葉“品質(zhì)元素”。美國(guó)、津巴布韋等國(guó)優(yōu)質(zhì)烤煙鉀含量多在2.5%以上，我國(guó)優(yōu)質(zhì)烤煙鉀含量要求在2.0%以上。李強(qiáng)等研究報(bào)道，我國(guó)烤煙鉀含量普遍偏低，其中河南煙區(qū)90%以上的煙葉鉀含量在2.0%以下，鉀含量低已成為影響河南烤煙品質(zhì)進(jìn)一步提高的限制因子。因此，提高煙葉鉀含量成為河南煙區(qū)迫切需要解決的問(wèn)題。許多研究表明，提高鉀肥用量可以提高煙葉鉀含量，改善煙葉品質(zhì)；但也有研究認(rèn)為過(guò)多增施鉀肥對(duì)煙葉鉀含量的提升作用并不十分顯著。有研究表明，基肥加分次追肥的施鉀方法可以提高鉀肥利用率和煙葉鉀含量．但介曉磊等認(rèn)為增加鉀肥施用次數(shù)對(duì)煙葉鉀含量的提升效果有限。近年來(lái)，科研工作者開(kāi)始關(guān)注不同鉀肥品種對(duì)烤煙生理代謝及品質(zhì)影響的研究。符云鵬等研究認(rèn)為，在氮、磷、鉀用量相同情況下，硝酸鉀肥部分替代硫酸鉀，可以降低香料煙硫含量，顯著提高香料煙鉀含量和陰燃持火力，明顯改善香料煙品質(zhì)。周碩野等報(bào)道，在豫南煙區(qū)，以生物包膜緩釋鉀肥和碳酸鉀肥代替常規(guī)硫酸鉀肥能顯著提高煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和鉀含量。朱麗研究表明，在鉀用量相同的情況下，與施用硫酸鉀相比，施用適量黃腐酸鉀可以增加土壤速效鉀含量，提高煙葉鉀含量及中性香味物質(zhì)含量。張明乾等研究認(rèn)為，在氮磷鉀用量相同情況下，與追施硝酸鉀相比，追施硫酸鉀、檸檬酸鉀有利于煙葉落黃成熟，且煙葉鉀含量高于追施硝酸鉀處理，以追施檸檬酸鉀處理煙葉有機(jī)鉀含量最高。

目前，煙區(qū)常用的鉀肥主要是硫酸鉀。單純采取增施硫酸鉀用量并不能有效提高煙葉鉀含量，反而會(huì)造成鉀資源的浪費(fèi)：過(guò)度施用硫酸鉀也會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分不平衡及土壤板結(jié)等問(wèn)題：煙葉中積累過(guò)量的硫元素會(huì)使煙葉色澤暗淡、燃燒性變差，影響其質(zhì)量。而黃腐酸鉀不僅能夠調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、增強(qiáng)植株抗逆性，還具有緩解生理干旱、促根發(fā)生等優(yōu)點(diǎn)；檸檬酸鉀能夠提高煙葉還原糖、有機(jī)鉀含量，使煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。因此，本研究探討施用不同類(lèi)型鉀肥對(duì)烤煙鉀含量和品質(zhì)的影響，旨在為河南煙區(qū)合理施用鉀肥、進(jìn)一步提高煙葉品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況及材料

試驗(yàn)于2021年在河南省濟(jì)源市下冶鎮(zhèn)進(jìn)行。供試烤煙品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87。試驗(yàn)地為砂礫質(zhì)壤土，耕層土壤堿解氮含量41.65mg/kg、速效磷6.13mg/kg、速效鉀85.67mg/kg、有機(jī)質(zhì)11.35g/kg，pH值7.74。試驗(yàn)用硫酸鉀（K2050%）、黃腐酸鉀（K2012%）購(gòu)于山西雷利豐生物科技有限公司，檸檬酸鉀（K2036%）購(gòu)于大自然生物集團(tuán)有限公司。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積72m2。試驗(yàn)處理如下：CK，不施鉀肥；T1，常規(guī)施肥+追施硫酸鉀（108kg/hm2）；T2，常規(guī)施肥+追施黃腐酸鉀（450kg/hm2）；T3，常規(guī)施肥+追施檸檬酸鉀（150kg/hm2）。常規(guī)施肥無(wú)機(jī)氮用量為60kg/hm2，氮、磷、鉀比例為1：1.5：3.75，T1、T2、T3處理氮、磷、鉀用量相同；CK氮、磷用量同其他處理。

T1處理所用肥料為煙草專(zhuān)用肥（10-12-18）600kg/hm2、重過(guò)磷酸鈣（P20545%） 40kg/hm2、硫酸鉀（K2050%） 342kg/hm2，其中全部的煙草專(zhuān)用肥、重過(guò)磷酸鈣及硫酸鉀234kg/hm2混勻做基肥，起壟時(shí)條施，剩余108kg/hm2硫酸鉀于移栽后30d溶于水后溝施人煙田，然后培土；T2、T3處理基肥種類(lèi)、用量及施用方法同T1，追肥分別用黃腐酸鉀、檸檬酸鉀替代硫酸鉀，追施方法同T1。CK氮、磷肥分別由硝酸銨鈣、重過(guò)磷酸鈣提供，全部做基肥于起壟時(shí)條施。5月20日移栽，植煙行距1.20m，株距0.55m，田間管理按規(guī)范化栽培措施進(jìn)行。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1土壤速效鉀含量

于烤煙現(xiàn)蕾期、圓頂期、成熟期（對(duì)應(yīng)上部葉葉齡10、30、50 d，下同）采集各小區(qū)0～10、10～20cm土層土樣，風(fēng)干后過(guò)20目篩，用于測(cè)定土壤速效鉀含量。土壤速效鉀采用醋酸銨法提取，火焰光度法測(cè)定。

1.3.2煙葉鉀含量

于上部葉葉齡10、30、50d時(shí)，每處理取3株代表性煙株的上部葉，105cjC殺青30min，60℃烘干至恒重，粉碎后過(guò)60目篩，用鹽酸浸提、活性炭脫色，火焰光度法測(cè)定煙葉鉀含量。

1.3.3煙葉生理指標(biāo)分別于上部葉葉齡10、30、50d時(shí)，每處理選取3株有代表性煙株，利用英國(guó)ADC公司生產(chǎn)的LC Pro-SD便攜式光合儀，于上午9：00-11：00測(cè)定各處理植株上部葉的凈光合速率。在同一位置取鮮樣，剪成大小一致的碎片，放人液氮中速凍后于-80℃冰箱保存，用于蔗糖轉(zhuǎn)化酶、谷氨酰胺合成酶活性測(cè)定。兩種酶活性均采用試劑盒法測(cè)定，所用試劑盒購(gòu)自蘇州科銘生物技術(shù)有限公司。

1.3.4烤后煙葉化學(xué)成分

分別取各處理烤后煙葉B2F樣品1.0kg，于烘箱中50℃烘干后磨碎過(guò)60目篩備用。按照YC/T161-2002、YC/T468-2013、YC/T159-2019、YC/T217-2007、YC/T162-2011標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定煙葉總氮、煙堿、總糖、還原糖、鉀和氯離子含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。采用AA3型流動(dòng)分析儀（德國(guó)BRAN+LUEBBE公司）進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5中性香味物質(zhì)采取同時(shí)蒸餾萃取（SDE）、GC/MS測(cè)定烤后上部煙葉中性香味物質(zhì)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），NIST庫(kù)檢索定性。所用儀器為氣質(zhì)聯(lián)用儀（HP5890211-5972，美國(guó)Agilent公司）

1.3.6烤后煙經(jīng)濟(jì)性狀

各小區(qū)煙葉成熟采收后掛牌編竿，同炕烘烤?？竞鬅熑~按照GB2635-92烤煙進(jìn)行分級(jí)．統(tǒng)計(jì)烤后煙葉產(chǎn)量、各等級(jí)煙葉比例，并按照當(dāng)年煙葉收購(gòu)價(jià)格計(jì)算均價(jià)和產(chǎn)值。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2010整理及作圖，使用SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較采用Duncan's法，相關(guān)性分析采用Pearson法。

2結(jié)果與分析

2.1不同鉀肥處理對(duì)烤煙生長(zhǎng)后期土壤速效鉀含量的影響

由表1可以看出，隨著烤煙生育期的推進(jìn)，各處理土壤速效鉀含量均呈下降趨勢(shì)，除現(xiàn)蕾期對(duì)照外，0～10cm土層土壤速效鉀含量均高于10～20cm土層，CK土壤速效鉀含量顯著低于其他處理?，F(xiàn)蕾期、圓頂期0～10cm土層土壤速效鉀含量均表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1，且處理間差異顯著；成熟期T3處理0～10cm土層土壤速效鉀含量顯著高于T2和T1。3個(gè)測(cè)定時(shí)期10～20cm土層土壤速效鉀含量均表現(xiàn)為T(mén)3 >T2>T1，其中T3顯著高于T1。說(shuō)明黃腐酸鉀能顯著提高現(xiàn)蕾期至圓頂期0～10cm土層土壤速效鉀含量，檸檬酸鉀對(duì)烤煙生長(zhǎng)后期0～20cm土層土壤速效鉀含量提高效果最好。

2.2不同鉀肥處理對(duì)不同生育時(shí)期上部葉鉀含量的影響

由圖1可知，隨生育期進(jìn)程，各處理煙株上部葉鉀含量逐漸降低。各測(cè)定時(shí)期，烤煙上部葉鉀含量均表現(xiàn)為T(mén)3 >T2>T1>CK，其中追施檸檬酸鉀的T3處理顯著高于其他處理，追施黃腐酸鉀的T2處理與常規(guī)追施硫酸鉀的T1處理差異不顯著，但顯著高于CK，T1與CK差異不顯著。說(shuō)明追施檸檬酸鉀有利于提高烤煙上部葉鉀含量。

2.3土壤速效鉀含量與葉片鉀含量相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)各測(cè)定時(shí)期土壤速效鉀含量與葉片鉀含量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（表2），烤煙各生育時(shí)期0～10、10～20cm土壤速效鉀含量與葉片鉀含量均呈極顯著正相關(guān)．0～10cm土層土壤速效鉀含量與上部葉鉀含量的相關(guān)系數(shù)均大于10～20cm土層。說(shuō)明0～10、10～20cm土層土壤速效鉀含量均對(duì)上部葉鉀含量有顯著影響，且受0～10cm土層速效鉀含量的影響更大。

2.4不同鉀肥處理對(duì)煙株生理特性的影響

2.4.1凈光合速率（Pn）

隨著生育期的推進(jìn)，CK、T1、T2處理上部葉Pn表現(xiàn)為先升高后降低趨勢(shì)：T3處理在葉齡10d時(shí)上部葉Pn最高，之后隨生育進(jìn)程呈持續(xù)降低趨勢(shì)?？緹煾魃龝r(shí)期CK上部葉Pn均顯著低于各施鉀處理。葉齡10～30d．各施鉀處理上部葉Pn表現(xiàn)為T(mén)3 >T2>T1，且處理間差異顯著：葉齡50d各施鉀處理上部葉Pn差異不顯著。

2.4.2蔗糖轉(zhuǎn)化酶（INV）活性

由圖3可以看出，CK煙葉INV活性呈持續(xù)降低趨勢(shì)，各施鉀處理的煙葉INV活性表現(xiàn)為先上升后下降趨勢(shì)。葉齡30、50d各處理均表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1>CK，且處理間差異顯著。說(shuō)明不施鉀會(huì)造成葉片INV活性降低，施用黃腐酸鉀或檸檬酸鉀都能顯著提高葉片生長(zhǎng)后期的INV活性。

2.4.3谷氨酰胺合成酶（GS）活性

由圖4看出，葉齡10d之后，隨生育進(jìn)程，各處理煙株葉片GS活性均表現(xiàn)為逐漸降低趨勢(shì)。各測(cè)定時(shí)期，GS活性均表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1>CK，其中葉齡10d和30d各處理間GS活性差異顯著，葉齡50d各處理間GS活性差異不顯著。

2.5不同鉀肥處理對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分含量的影響

由表3看出，烤后煙葉總糖、還原糖和鉀含量均表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1>CK，處理間差異顯著，其中T2、T3處理上部葉鉀含量較T1分別提高12.39%、20.35%。與T1相比，T2、T3處理上部葉總氮及煙堿含量顯著下降。說(shuō)明施用黃腐酸鉀或檸檬酸鉀可以提高烤后煙葉總糖、還原糖及鉀離子含量，降低總氮、煙堿含量。CK煙葉氯離子含量顯著高于T1、T2、T3，說(shuō)明不施鉀肥會(huì)造成烤后煙葉氯離子含量增高。

2.6不同鉀肥處理對(duì)烤后煙葉中性香味物質(zhì)含量的影響

由表4可知，不同處理烤后煙葉中性香味物質(zhì)總量表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1>CK，T2、T3較T1分別增加2.23%、25.49%，CK較T1減少7.51%。色素降解產(chǎn)物包括類(lèi)胡蘿卜素和葉綠素降解產(chǎn)物，其中含量最高的新植二烯為葉綠素降解產(chǎn)物。色素降解產(chǎn)物以T3處理最高，為1132.80g/g，CK最低，為800.44g/g。說(shuō)明檸檬酸鉀可以明顯提高煙葉色素降解產(chǎn)物含量。煙葉非酶棕色化降解產(chǎn)物、苯丙氨酸類(lèi)降解產(chǎn)物均以T2處理最高，說(shuō)明施黃腐酸鉀對(duì)這兩類(lèi)物質(zhì)含量的影響較大。

2.7不同鉀肥處理對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表5可以看出，與CK相比，施鉀顯著提高烤煙的產(chǎn)量、上等煙比例、均價(jià)和產(chǎn)值。不同類(lèi)型鉀肥處理比較，T3產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例較T1分別顯著提高5.19%、5.31%和13.64%；T2產(chǎn)量、產(chǎn)值較T1分別顯著提高4.17%、3.92%。說(shuō)明追施檸檬酸鉀更有利于提高烤煙種植的經(jīng)濟(jì)效益。

3討論與結(jié)論

3.1不同類(lèi)型鉀肥對(duì)土壤速效鉀和煙葉鉀含量的影響

一般而言，煙葉鉀含量與土壤速效鉀含量密切相關(guān)。本研究在鉀肥用量相同的情況下，施用不同類(lèi)型鉀肥，土壤速效鉀含量和煙葉鉀含量明顯不同，施用黃腐酸鉀和檸檬酸鉀處理土壤速效鉀含量均高于施用硫酸鉀。這可能與黃腐酸鉀和檸檬酸鉀對(duì)鉀素的絡(luò)合作用有關(guān)，該過(guò)程減少了土壤對(duì)鉀素的固定，同時(shí)有機(jī)酸對(duì)土壤中礦物鉀起到活化作用，進(jìn)而提高土壤速效鉀含量。另一方面，武恒燕、張小全等均發(fā)現(xiàn)富鉀烤煙品種農(nóng)大202根系具有分泌有機(jī)酸總量較大的特點(diǎn)，能夠持續(xù)活化土壤礦質(zhì)鉀，這導(dǎo)致土壤中非交換性鉀含量減少，根際速效鉀含量增加，其機(jī)制可能為有機(jī)酸主要通過(guò)增加可變電荷土壤表面的凈負(fù)電荷來(lái)增加土壤對(duì)K+的吸附量，這與本研究中增加土壤有機(jī)酸鉀導(dǎo)致有機(jī)酸陰離子含量增加，進(jìn)而使土壤速效鉀含量增加的結(jié)果相似。本研究還發(fā)現(xiàn)，施用檸檬酸鉀處理的煙葉鉀離子含量較黃腐酸鉀處理的更高，可能是兩者相伴陰離子不同，對(duì)肥料鉀的絡(luò)合能力及對(duì)土壤礦物鉀的活化能力不同所致。郇威威等的研究表明，土壤速效鉀含量與煙葉鉀含量呈較好的線性相關(guān)，土壤速效鉀含量每增加100mg/kg，可以使上、中和下部煙葉鉀含量分別提升2.2、2.0g/kg和2.7g/kg。本研究結(jié)果也表明，大田生長(zhǎng)后期煙葉鉀含量與土壤速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)。

3.2不同類(lèi)型鉀肥對(duì)烤煙碳氮代謝及化學(xué)成分的影響

鉀作為品質(zhì)因素對(duì)協(xié)調(diào)煙葉碳氮代謝和改善品質(zhì)有重要作用。與硫酸鉀處理相比，施用黃腐酸鉀與檸檬酸鉀提高了烤后煙總糖、還原糖等含碳化合物的含量，這可能與黃腐酸鉀與檸檬酸鉀促進(jìn)葉片生長(zhǎng)前期的光合作用和提高葉片INV活性有關(guān)。無(wú)機(jī)碳在葉綠體中通過(guò)光合作用的卡爾文循環(huán)固定成有機(jī)碳，INV將蔗糖轉(zhuǎn)化為單糖，促進(jìn)葉綠體內(nèi)磷酸丙糖向外轉(zhuǎn)運(yùn)，產(chǎn)生能量進(jìn)一步使光合碳固定加強(qiáng)。碳的固定和轉(zhuǎn)化在葉片生長(zhǎng)盛期最強(qiáng)，之后逐漸減弱，所以葉片生長(zhǎng)盛期是決定烤后煙含碳化合物含量的關(guān)鍵時(shí)期。本研究中施用檸檬酸鉀處理的葉片光合作用在葉齡10～30d時(shí)較早達(dá)到較高水平，且INV具有較強(qiáng)活性，含碳化合物積累較多，因此烤后煙總糖、還原糖含量較高。而還原糖為美拉德反應(yīng)提供底物，且與評(píng)吸質(zhì)量呈正相關(guān)，故而施用檸檬酸鉀的烤后煙品質(zhì)較好。GS可將植物吸收的無(wú)機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)變成有機(jī)態(tài)的谷氨酰胺和谷氨酸，是處于氮代謝中心的多功能酶。本試驗(yàn)條件下，施用黃腐酸鉀與檸檬酸鉀處理提高了葉片生長(zhǎng)前期的谷氨酰胺合成酶活性，有利于氮素的同化，而后期酶活性降低，促進(jìn)了葉片由氮代謝為主向碳代謝為主的轉(zhuǎn)變。施用檸檬酸鉀處理的烤后煙總氮、煙堿含量顯著降低，有利于上部葉品質(zhì)的提升，這與沈方科等的研究結(jié)果一致。

3.3不同類(lèi)型鉀肥對(duì)煙葉中性香味物質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性狀的影響

鉀素參與烤煙葉片光合作用、呼吸作用以及糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝等多種生理代謝活動(dòng)，故與煙葉的香味物質(zhì)形成關(guān)系密切。代曉燕等研究表明，與不施有機(jī)酸對(duì)照相比，鉀肥配施有機(jī)酸提高了烤煙中性香味物質(zhì)含量，提高效果依次為檸檬酸>黃腐酸>乳酸。本研究表明，施用黃腐酸鉀和檸檬酸鉀均能明顯提高烤煙中性香味物質(zhì)總量，且以施用檸檬酸鉀提高效果最好，這與代曉燕等的研究結(jié)果相似。本研究中施用檸檬酸鉀較大幅度提高了新植二烯的含量，原因是施用檸檬酸鉀可以增加煙草葉片葉綠素含量，而新植二烯是葉綠素的降解產(chǎn)物。另外，代曉燕等的研究表明，鉀肥配施檸檬酸相比配施黃腐酸鉀，各類(lèi)致香物質(zhì)含量均以前者最高，與本研究中施用檸檬酸鉀對(duì)色素降解產(chǎn)物、西柏烷類(lèi)降解產(chǎn)物含量提高幅度較大，而黃腐酸鉀對(duì)非酶棕色化降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物含量提高較多略有不同，產(chǎn)生差異的原因可能是品種與施肥方法的不同。

施用黃腐酸鉀或檸檬酸鉀相比硫酸鉀處理，通過(guò)增強(qiáng)上部葉片生長(zhǎng)前期光合作用，使葉片內(nèi)含物質(zhì)增加，因此提高了煙葉產(chǎn)量：有機(jī)酸根陰離子和鉀離子通過(guò)協(xié)調(diào)煙葉的碳氮代謝使煙葉香味物質(zhì)含量豐富、化學(xué)成分協(xié)調(diào)，故而烤后煙品質(zhì)較優(yōu)，上等煙比例增加，產(chǎn)值隨之增加，這與劉世亮等研究結(jié)果一致。

綜上所述，與施用硫酸鉀相比，施用黃腐酸鉀或檸檬酸鉀通過(guò)增加0～10、10～20cm土層土壤速效鉀含量，促進(jìn)了煙株對(duì)鉀的吸收，使烤后煙葉鉀含量有所提升：通過(guò)提高上部煙葉生長(zhǎng)盛期的Pn和INV活性，增強(qiáng)碳固定，增加葉片中含碳化合物的積累，因此烤后煙糖含量有所提升，葉片生長(zhǎng)后期氮代謝適時(shí)減弱，總氮和煙堿含量有所降低，使烤后煙化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。黃腐酸鉀有利于中性香味物質(zhì)中非酶棕色化降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物含量的增加，檸檬酸鉀對(duì)新植二烯含量提高較多，提高了烤后煙香氣質(zhì)量。另外，光合碳固定和碳轉(zhuǎn)化的增強(qiáng)豐富了葉片內(nèi)含物質(zhì)，外在表現(xiàn)為產(chǎn)量的增加，內(nèi)在化學(xué)成分較好促進(jìn)了外觀質(zhì)量的提升，因此產(chǎn)量、產(chǎn)值均有增加。整體來(lái)看，施用檸檬酸鉀對(duì)煙葉品質(zhì)提升最佳。