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不同遮陰條件下施氮量對(duì)雪茄茄衣生理特性及品質(zhì)的影響

2024-04-30 10:45任一鶴趙松超樸晟源白建保趙銘欽
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年6期
關(guān)鍵詞:施氮量光合特性化學(xué)成分

任一鶴 趙松超 樸晟源 白建保 趙銘欽

摘要:雪茄煙是特殊的高氮類型煙草,氮素用量對(duì)其生理特性及品質(zhì)發(fā)育影響較大,氮肥施用的多少可以直接調(diào)控雪茄煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育,目前國(guó)內(nèi)外獲取雪茄茄衣的方式主要采用遮陰栽培的方法。為了探究不同遮陰條件下施氮量對(duì)德雪3號(hào)品種雪茄生長(zhǎng)過(guò)程中不同時(shí)期生理特性及品質(zhì)的影響,以四川雪茄德雪3號(hào)為試驗(yàn)材料,分析不同施氮量(120、150、180 kg/hm2)和透光率(40%、60%、80%)對(duì)雪茄煙葉不同生長(zhǎng)時(shí)期光合特性、質(zhì)體色素、根系發(fā)育、化學(xué)成分、物理特性、外觀質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,凈光合速率T9處理最佳。3個(gè)時(shí)期相比較,成熟期的蒸騰速率普遍較高;整體團(tuán)稞期和旺長(zhǎng)期的氣孔導(dǎo)度普遍高于成熟期。根系發(fā)育的干物質(zhì)積累在成熟期達(dá)到最大,根系活力指標(biāo)在高氮處理下活性最高,T6處理與其余處理差異性最顯著。化學(xué)成分含量的測(cè)定結(jié)果表明,T5處理的鉀氯比值最高,證明其燃燒性最好。雪茄質(zhì)量越優(yōu)的其化學(xué)成分指標(biāo)之一氮堿比越接近1,而T5處理最接近1;化學(xué)成分協(xié)調(diào)性、物理特性以及外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)以T5處理最優(yōu)??傮w研究表明,中氮中透光率處理最有助于雪茄茄衣生長(zhǎng)發(fā)育,且適度的遮陰條件與施氮量互作更有利于雪茄茄衣的品質(zhì)發(fā)育。

關(guān)鍵詞:施氮量;遮陰;雪茄茄衣;光合特性;根系活力;質(zhì)體色素;化學(xué)成分

中圖分類號(hào):S572.04? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1002-1302(2024)06-0111-06

收稿日期:2023-09-18

基金項(xiàng)目:四川省煙草公司專項(xiàng)(編號(hào):SCYC20210、SCYC201913)。

作者簡(jiǎn)介:任一鶴(1998—),女,河南郟縣人,碩士研究生,研究方向?yàn)闊煵莘N植與栽培。E-mail:ryh_1106@163.com。

通信作者:趙銘欽,博士,教授,主要從事煙草栽培、卷煙調(diào)香、雪茄等的開發(fā)研究。E-mail:zhaomingqin@ 126.com。

雪茄煙是一種煙草制品,由晾制干燥及經(jīng)發(fā)酵的煙草卷制而成,對(duì)氮用量要求較高,施氮量的多少直接影響雪茄煙葉的生理特性及品質(zhì)發(fā)育,雪茄煙葉的干物質(zhì)積累直接或間接來(lái)源于自身的光合作用[1]。控制氮肥施用的多少可以直接調(diào)控雪茄煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育,目前國(guó)內(nèi)外獲取的雪茄茄衣主要采用遮陰栽培的方法。遮陰栽培是通過(guò)不同的透光強(qiáng)度處理,從而影響煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育,改變其光合特性從而使煙葉根莖葉之間的生物量發(fā)生變化,其中變化最顯著的是光合作用[2]。碳氮代謝是最基本的生理代謝反應(yīng)之一,雪茄煙葉生理特性及品質(zhì)與之息息相關(guān)[3]。雪茄煙葉的碳氮代謝作用主要受溫度、光照強(qiáng)度、施氮量水平等多種因素的影響,因此通過(guò)調(diào)節(jié)施氮量的多少和遮陰程度就可以直接影響雪茄煙葉品質(zhì)的形成[4]。要確保煙葉品質(zhì)就意味著施氮量不能過(guò)多,合理的施氮水平和適度的遮陰才能保證雪茄煙葉正常良好地生長(zhǎng)發(fā)育[5]。現(xiàn)有對(duì)煙草方面的研究主要集中在烤煙[6],氮光互作對(duì)雪茄煙的影響目前沒有相關(guān)研究。本試驗(yàn)通過(guò)模擬試驗(yàn)研究不同遮陰強(qiáng)度和高、中、低施氮量及其之間的互作對(duì)不同生育期雪茄煙葉光合特性、質(zhì)體色素、根系發(fā)育、化學(xué)成分、物理特性及外觀質(zhì)量的影響,來(lái)挑選出最優(yōu)良的栽培處理方式。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)田概況

試驗(yàn)時(shí)間為2022—2023年,試驗(yàn)地點(diǎn)為河南省許昌市河南農(nóng)業(yè)大學(xué)許昌校區(qū)煙草栽培基地。試驗(yàn)土地質(zhì)地為沙壤土,試驗(yàn)田基礎(chǔ)養(yǎng)分:有機(jī)質(zhì)含量19.10 g/kg,堿解氮含量69.33 mg/kg,速效磷含量6.93 mg/kg,速效鉀含量99.13 mg/kg,pH值為7.30。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)品種為川煙品種德雪3號(hào),在溫室大棚進(jìn)行漂浮育苗,煙苗于2022年5月1日移栽。試驗(yàn)共設(shè)置9個(gè)處理(表1)。移栽前翻地并進(jìn)行條施基肥,各處理施氮量分別為120、150、180 kg/hm2,鉀磷肥施用量分別為430、95 kg/hm2。磷肥用磷酸鈣(含P2O512%),鉀肥用過(guò)硫酸鉀(含K2O50%),用煙草專用復(fù)合肥和高碳基肥的混合物來(lái)提供氮素營(yíng)養(yǎng)。肥料配施脛腐康消毒劑以及根脛1號(hào)菌劑,均由鄭州惠農(nóng)有害生物防治有限公司提供,預(yù)防煙葉病蟲害。

煙苗于2022年5月1日進(jìn)行大田移栽,采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),煙株種植株距40 cm、行距 120 cm,小區(qū)面積為69.5 m2,取樣重復(fù)3次。透光率是通過(guò)改變遮陰網(wǎng)的密度進(jìn)行控制,并用儀器測(cè)量精準(zhǔn)透光率。于6月1日搭棚,按試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行遮陰處理。雪茄煙生育期為90 d,分別在團(tuán)稞期、旺長(zhǎng)期、成熟期各采收1次發(fā)育良好的中部煙葉作為樣品進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)定,每次取樣的煙株留葉數(shù)盡量控制在19~20張。

1.3? 取樣方法

取樣分為3個(gè)時(shí)期,分別在移栽后的團(tuán)稞期、旺長(zhǎng)期和成熟期,每個(gè)時(shí)期9個(gè)處理分別取樣,重復(fù)3次。光合特性的測(cè)量在田間用光合儀進(jìn)行。采摘樣品為2部分,一部分采摘發(fā)育良好的中部葉(9~10葉位),下部葉要在50 d后才能采摘。每次取樣的新鮮煙葉用做過(guò)處理標(biāo)記的錫箔紙包裹,放置在-80 ℃液氮中保存用于質(zhì)體色素含量的測(cè)定。一部分為整株煙的樣品,需挑選發(fā)育良好、長(zhǎng)勢(shì)一致的整株煙株洗干凈進(jìn)行晾曬,進(jìn)行根莖葉的稱重以及根系活力的測(cè)定。

1.4? 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1? 光合特性使用便攜式光合測(cè)定儀[7]在田間測(cè)定雪茄葉片在團(tuán)稞期、旺長(zhǎng)期、成熟期的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、凈光合速率以及細(xì)胞間隙CO2濃度等光合指標(biāo)。

1.4.2? 煙株根系在每個(gè)小區(qū)中選取生長(zhǎng)狀況整齊一致且長(zhǎng)勢(shì)良好的雪茄植株15株,然后取根系尖段的嫩細(xì)小根,采用TTC法[8]測(cè)定根系活力。剩下的根系放進(jìn)烘箱中將溫度調(diào)節(jié)至105 ℃,殺青 30 min,然后溫度調(diào)至60 ℃烘干,最后稱其干重。

1.4.3? 質(zhì)體色素含量用分光光度計(jì)測(cè)定雪茄新鮮葉片在不同波長(zhǎng)下葉綠素和類胡蘿卜素的吸光度[9]情況。

1.4.4? 化學(xué)成分用流動(dòng)分析法[10]測(cè)定各種化學(xué)成分以及它們之間的比值。

1.4.5? 物理特性葉質(zhì)重:用天平稱重。含梗率:使用稱重法測(cè)定。厚度:選取10張煙葉,將葉片水分平衡至含量在(16.5±0.5)%,用厚度計(jì)測(cè)量并計(jì)算平均值。拉力:將葉片裁剪成小長(zhǎng)條,規(guī)格為長(zhǎng)15 cm、寬1.5 cm,環(huán)境溫度控制在22 ℃,相對(duì)濕度控制在65%左右,然后放置2~3 d,用薄片抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測(cè)定拉力并計(jì)算平均值。平衡含水率:稱重法測(cè)定[11]。

1.4.6? 茄衣外觀質(zhì)量測(cè)定具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2[12]。

1.5? 統(tǒng)計(jì)分析

用Excel 2019作圖,用SPSS 27.0進(jìn)行交互作用檢驗(yàn)以及數(shù)據(jù)顯著差異性分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同處理對(duì)雪茄茄衣光合特性的影響

雪茄煙葉的光合作用是物質(zhì)合成和獲得能量的基礎(chǔ),更是煙草重要的碳素同化作用。由于是2因素3水平全因子組合設(shè)計(jì),考慮到2個(gè)因素之間或許存在交互作用效應(yīng),因此利用SPSS 27.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,得出凈光合速率和胞間CO2濃度P<0.05(表3),交互作用效應(yīng)顯著,因此結(jié)論只看處理組合的效應(yīng)。由圖1可知,T9處理的凈光合速率在不同時(shí)期均最高,說(shuō)明高施氮量有助于葉片光合作用的增強(qiáng)。隨著生育期的變化,葉片細(xì)胞會(huì)消耗大量CO2導(dǎo)致細(xì)胞間CO2濃度降低,碳代謝活性增強(qiáng)[13],所以旺長(zhǎng)期胞間CO2濃度普遍低于團(tuán)稞期,其中T9處理碳氮代謝活性最強(qiáng),且與其余各處理相比普遍具有顯著性差異。而蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度交互作用效應(yīng)不顯著,只考慮2個(gè)因素間的主效應(yīng)。各個(gè)時(shí)期相比較,蒸騰速率主效應(yīng)因素是透光率,伴隨透光率的增加蒸騰速率呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì),雪茄葉片蒸騰速率高說(shuō)明代謝旺盛,適量增加透光率可以提高葉片的蒸騰速率[14]。煙葉在生長(zhǎng)發(fā)育旺期光合碳代謝能力逐漸增強(qiáng),隨著施氮量增加,凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、葉片蒸騰速率均呈升高趨勢(shì)。在低氮和中氮處理下低透光率組光合作用受到抑制最強(qiáng),高氮處理下光照對(duì)處理組的影響相對(duì)較小。

2.2? 不同處理對(duì)雪茄煙株發(fā)育的影響

2.2.1? 干物質(zhì)積累量

由圖2可知,雪茄在成熟期干物質(zhì)積累量最高,團(tuán)稞期變化趨勢(shì)不明顯,旺長(zhǎng)期、成熟期呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì),說(shuō)明高氮用量有助于根系積累干物重,且在透光率為80%時(shí)達(dá)到了頂峰。說(shuō)明T6處理是最有利于干物質(zhì)積累的處理。

2.2.2? 根系活力

根系活力是煙株地上部分的生長(zhǎng)基礎(chǔ)[15],是判斷煙葉生長(zhǎng)發(fā)育是否良好的重要生理指標(biāo),煙株根系對(duì)養(yǎng)分水分的吸收狀況都與根系活力息息相關(guān)[16]。從圖3可以看出,2因素處理都對(duì)根系活力有顯著性影響。不同處理下的雪茄煙煙株系活力在團(tuán)稞期和旺長(zhǎng)時(shí)期均為T6處理最優(yōu),且與其余處理的差異均達(dá)到了顯著水平,說(shuō)明中氮高透光率最有利于根系的發(fā)育。而成熟期增加氮用量也顯著增加了根系活力,但中高氮組之間

無(wú)顯著性差異,說(shuō)明透光率對(duì)結(jié)果影響不大。

2.3? 不同處理對(duì)質(zhì)體色素含量的影響

由表4可知,各個(gè)時(shí)期T9處理葉綠素含量相對(duì)較高,且與其他處理有顯著性差異,說(shuō)明80%高氮透光最有助于葉綠素合成,高氮處理有利于雪茄葉綠素含量的積累[17]。成熟期雪茄葉片中的葉綠素a會(huì)逐漸分解[18],比旺長(zhǎng)期含量相比會(huì)降低,要想保證煙葉能夠正常地成熟落黃就不能過(guò)量施用氮素[19],而相關(guān)研究表明低施氮量確實(shí)能夠有效阻止煙葉“貪青晚熟”現(xiàn)象發(fā)生[20]。類胡蘿卜素成分是煙葉香氣前體物質(zhì)形成的基礎(chǔ)成分[21],在旺長(zhǎng)期T4處理類胡蘿卜素含量最高且與大部分處理之間有顯著性差異。在煙葉生長(zhǎng)前期和中期,中施氮量能保證葉綠素積累,在生長(zhǎng)后期低中施氮量也能使葉綠素充分降解,可以有效提高煙葉香氣物質(zhì)含量[22]。

2.4? 不同處理對(duì)化學(xué)成分含量的影響

從表5可以看出,隨著施氮量增加,總糖及還原糖含量先升高再下降,T3與T5、T7處理之間存在顯著性差異,T5處理糖含量是最高的,說(shuō)明適當(dāng)增加施氮量有助于糖含量的積累[23]。而隨著透光率的增加,糖含量逐漸增高,當(dāng)透光率達(dá)到80%時(shí)糖分含量顯著下降,結(jié)果表明60%透光率最有利于糖含量物質(zhì)積累,已有研究也表明雪茄不能遮陰過(guò)度[24]。總氮和煙堿含量隨著施氮量和透光率的增加先升高再下降,同一施氮水平下,低氮組T1、T2、T3之間和高氮組T7、T8、T9之間都有顯著性差異,說(shuō)明透光率對(duì)總氮含量影響較大。煙堿含量高氮組T7、T8、T9與其余各處理之間有明顯差異,說(shuō)明只有在施氮量過(guò)多時(shí)透光率才會(huì)影響其含量值。研究表明施氮量對(duì)煙葉中氯鉀含量的影響相對(duì)其他化學(xué)成分弱[25],各組之間沒有明顯的差異。質(zhì)量越優(yōu)的雪茄其化學(xué)成分指標(biāo)之一氮堿比就會(huì)越接近1[26],T5處理比值最接近1。而鉀氯比比值高說(shuō)明葉片燃燒性相對(duì)較好[27],T5處理的鉀含量值和鉀氯比值最高,且與其他各組處理之間存在顯著性差異。研究表明T5處理下煙葉的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最優(yōu)。

2.5? 不同處理對(duì)雪茄煙葉物理特性的影響

施氮量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致葉片含梗率較低。從表6可以看出,含梗率大小為低氮>高氮>中氮,而同一施氮水平不同光照強(qiáng)度之間含梗率差異不顯著,適度施氮能有效防止黑暴煙的形成。高氮水平處理下雪茄煙葉的平均葉重和葉厚度最高,拉力和平衡含水率大小表現(xiàn)為中氮>高氮>低氮,且透光率60%的值最高,且有顯著性差異。綜合研究結(jié)果表明T5處理下葉片的物理特性總體較好,煙葉的品質(zhì)較高。

2.6? 不同處理對(duì)雪茄茄衣外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響

雪茄葉的顏色越深,抽起來(lái)味道就越甜越濃郁,茄衣的油脂和糖分就越高。由表7可以看出,優(yōu)質(zhì)的雪茄茄衣外觀質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)在8~10分的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),通過(guò)分析數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論,雖然雪茄是高氮型煙草,但施氮量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)密從而不利于茄衣發(fā)育,T5處理的雪茄煙葉茄衣的外觀質(zhì)量最好;施氮量高有利于油分的積累,60%透光率有利于茄衣葉片結(jié)構(gòu)的發(fā)育。綜合來(lái)看,中氮60%透光率的T5處理最有利于提高雪茄茄衣的外觀質(zhì)量。

3? 討論

氮是雪茄煙進(jìn)行碳氮代謝的物質(zhì)基礎(chǔ),同時(shí)又參與多種化合物的形成[28],施氮量和光照對(duì)煙葉的發(fā)育和生長(zhǎng)速度以及整體產(chǎn)量品質(zhì)緊密相連[29]。在雪茄煙葉的生長(zhǎng)前期,充分的氮素可以保證煙葉葉片的光澤度。已有的研究表明如果氮素不足或光照不足則會(huì)抑制光合作用,光合被抑制后煙株的碳代謝強(qiáng)度就會(huì)有所下降。合理的施氮量和適度的遮陰不僅有利于雪茄煙葉的碳氮代謝,還可以提高卷制后雪茄煙葉的外觀質(zhì)量[30]。本試驗(yàn)結(jié)果表明增施氮肥和適度遮陰可提高雪茄煙葉的品質(zhì)。質(zhì)體色素含量的變化是反映葉片光合性能強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)[31],葉綠素和類胡蘿卜素含量會(huì)影響雪茄葉片的外觀顏色以及各種化學(xué)香氣物質(zhì)的合成,研究結(jié)果表明葉片中的質(zhì)體色素含量會(huì)隨著施氮量的增加而增加,煙葉的光合作用也會(huì)隨之增強(qiáng),3組低氮處理的煙葉碳代謝強(qiáng)度較低,過(guò)量施用氮肥會(huì)導(dǎo)致葉綠素在生長(zhǎng)后期不容易得到充分有效的降解,導(dǎo)致葉片成熟期不能夠正常成熟落黃。氮素對(duì)根系生長(zhǎng)至關(guān)重要,充足的氮會(huì)保證雪茄的根系生長(zhǎng)旺盛。

雪茄煙的品質(zhì)與各化學(xué)成分含量有很大關(guān)系[32],煙氣質(zhì)和香味取決于其中的糖含量高低,糖含量不能過(guò)低也不能過(guò)高,否則會(huì)降低煙葉的燃燒性和品質(zhì)。過(guò)高的煙堿含量會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)燃的煙氣具有強(qiáng)烈的辛辣刺激性,影響其感官品質(zhì)。因?yàn)檠┣褜儆诹罆駸?,晾制時(shí)間為2~3個(gè)月,耗時(shí)較長(zhǎng),過(guò)程中充分接觸氧氣進(jìn)行大量的呼吸作用從而消耗大量的糖類物質(zhì),這就造成比烤煙糖含量低很多。已有對(duì)白肋煙的研究結(jié)果表明,適度增加氮用量,經(jīng)調(diào)制后的煙葉各化學(xué)成分之間更加平衡協(xié)調(diào),但是過(guò)多的氮素反而會(huì)使雪茄煙葉的品質(zhì)下降。本試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著施氮量和透光率的增加,總糖和還原糖含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì),煙堿和總氮含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)。品質(zhì)越好的煙葉其氮堿比越接近1,值過(guò)低會(huì)導(dǎo)致在吸食煙葉時(shí)感受到強(qiáng)烈的刺激性。高品質(zhì)雪茄煙葉的鉀氯比應(yīng)≥4,鉀氯比越高說(shuō)明雪茄煙葉的燃燒性越好,光澤度也越好。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,9組處理煙葉氮堿比值均大于1,說(shuō)明各處理均達(dá)到合格品質(zhì),T5處理的化學(xué)成分最協(xié)調(diào),雪茄煙葉香氣味和燃燒性最好。

4? 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,最有利于光合特性的處理是高氮80%透光處理。最有利于雪茄根系發(fā)育的時(shí)期是成熟期,最有利于根系活力的處理是高氮處理。晾后煙葉9組處理煙葉的常規(guī)化學(xué)成分都滿足合適范圍,其中對(duì)比其他處理,兩糖比、鉀氯比以及氮堿比最適宜且化學(xué)成分平衡性最佳的是中氮60%透光處理組。雪茄的物理特性是鑒定其品質(zhì)好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一,T5處理下的含梗率最低,彈性及抗拉強(qiáng)度最優(yōu);茄衣應(yīng)當(dāng)是適度遮陰,較強(qiáng)的光照不利于組織結(jié)構(gòu)疏松,過(guò)多的施氮量也會(huì)導(dǎo)致干物質(zhì)積累量過(guò)多從而不利于茄衣的光合速率提高。本試驗(yàn)最終結(jié)果表明,施氮量150 kg/hm2、透光率為60%時(shí)雪茄茄衣品質(zhì)最優(yōu)。

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