漫灌条件下增施腐殖酸对烤烟产质量的影响

孙兴权，黄鹤鸣，刘 宏，许山河，刘羿男，卢 平，袁修堂，郑 武，王柱石

（1云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明 650106；2福建中烟工业有限责任公司，福建厦门 361012；3云南省烟草公司楚雄州公司，云南楚雄 675500）

0 引言

灌溉与施肥是调控烤烟生长发育的关键农事措施，两者相互协同和制约影响烟叶产、质量的形成[1]。受限于穴灌或喷、滴灌等技术设备较高的实施成本[2-3]，以及烟区劳动力日益短缺等因素，简便、经济的漫灌栽培模式在部分水利基础设施较好的烟区仍被普遍采用，因此，研究漫灌配套施肥技术在现阶段烟叶生产中具有重要的现实意义。腐殖酸是一种来源天然、绿色环保的高分子有机肥原料，可通过激发土壤和肥料中的养分转化，固持与活化营养元素使之不易随水淋洗，从而促进肥料的有效性和缓释性能，提高其利用率[4]。薛超群等[5]在化肥和饼肥配施的基础上增施腐殖酸，‘云烟87’烤烟产量、产值随投入量的增加而提高，烤烟化学成分的协调性和抽吸品质得到改善；李志鹏等[6]认为增施腐殖酸能提高‘云烟97’烟叶的钾、氯离子和烟碱含量；黄元炯等[7]将饼肥与腐殖酸配施，提高了总糖、烟碱和钾离子含量；叶协锋等[8]则认为增施腐殖酸可极显著降低‘中烟100’的烟碱含量。研究表明，增施腐殖酸可进一步提高种烟收益、改善烟叶品质，但漫灌栽培条件下，增施腐殖酸对烤烟产质量的影响和适宜用量的研究鲜有报道。在漫灌栽培条件下，通过增施不同用量腐殖酸，考察其对烤烟种植效益、化学成分、致香物质和感官质量的影响，以期为探索漫灌栽培模式配套施肥技术、保障优质烟叶原料生产能力提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点和供试材料

试验地位于云南省楚雄彝族自治州牟定县江坡镇高平村龙川江灌区（海拔1760 m，25º26′N，101º58′E）。地块为玉米和烤烟隔年轮作，前茬撂荒。土壤类型为紫色土，pH 5.33，有机质17.58 g/kg，全氮1.00 g/kg，全磷0.59 g/kg，全钾6.22 g/kg，碱解氮85.63 mg/kg，有效磷48.92 mg/kg，速效钾170.48 mg/kg，氯离子43.62 mg/kg。

供试烤烟品种为‘K326’。供试肥料包括烤烟专用复合肥(N:P2O5:K2O=15:15:18)、钙镁磷肥(P2O5≥15.0%)、普通商品有机肥（有机质59.68%、N:P2O5:K2O=1.21:2.45:1.36、游离腐殖酸3.79%）、农用硝酸钾(N:P2O5:K2O=13.5:0:44.5)、腐殖酸（干基计水溶性腐殖酸≥70.0%，N:P2O5:K2O=0.05:0.06:0.15）。

1.2 试验设计

试验共设7 个处理。H0为常规对照(CK)，总纯氮用量按113 kg/hm2计，总氮磷钾比例约为1:1:2，其中基肥按纯氮用量68 kg/hm2计算，以有机无机肥配施方式，施用专用复合肥255 kg/hm2，商品有机肥2475 kg/hm2，钙镁磷105 kg/hm2，硝酸钾330 kg/hm2。H1为H0+225 kg/hm2（H0基础上增施水溶性腐殖酸225 kg/hm2，下 同），H2为H0+450 kg/hm2，H3为H0+675 kg/hm2，H4为H0+900 kg/hm2，H5为H0+1125 kg/hm2，H6为H0+1350 kg/hm2。每个小区面积65.0 m2，每小区植烟90 株，株行距0.6 m×1.2 m，垄高0.4 m，小区之间以保护行隔开，每处理3次重复，随机区组排列。2020 年5 月1 日移栽，将复合肥、钙镁磷肥、商品有机肥和腐殖酸充分混匀后作为基肥打大塘一次性穴施。按当地农户习惯，栽烟覆膜后开沟引水顺垄浇灌，逐垄堵住沟尾灌水至垄高1/2处停止，在还苗期、团棵期以同样方法各浇灌1次。还苗期、团棵期灌水后分别追施农用硝酸钾150、180 kg/hm2。田间管理按当地优质烟叶生产技术规范实施，烟叶烘烤采用密集型烤房进行三段式调制。

1.3 样品检测和数据分析方法

各小区初烤烟叶自然回潮后按GB 2635—1992分级、测产，价格依据为2019 年二价区‘K326’品种烤烟收购价格。

选取C3F（中桔三）样品1.5 kg，按照YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 161—2002、YC/T 162—2002和YC/T 173—2003等标准，测定烟叶常规化学成分（总氮、烟碱、总糖、还原糖、钾离子及氯离子含量），并计算派生指标糖碱比（总糖与烟碱含量之比）、氮碱比（总氮与烟碱）、钾氯比（钾与氯）。依据各项指标对应的隶属函数类型及相应参数范围值（表1），按S 型[式(1)]、抛物线形[式(2)]、协调性指数[式(3)]公式，计算协调性指数(I)以表征常规化学成分的综合协调性[9]。

表1 烟叶化学成分指标隶属函数类型、拐点值与权重值

式中，Ni和Wi分别为第i种指标隶属度值与权重值。I值越大表示烟叶化学成分协调性越好。

烟叶致香成分检测依据为TCJC—ZY—014012《烟草及烟草制品致香成分的测定同时蒸馏萃取—气相色谱质谱联用法》，按不同官能团将检测到的65 种致香物质分为酮类、醇类、酯（内酯）类、酸类、醛类、酚类、杂环类和新植二烯[10]，并计算新植二烯与其他类别致香物质含量的比值。

参照YC/T 138—1998 制备单料烟试样，组织7 名评吸专家进行感官评吸，以9分制法对样品7项感官指标（香气质、香气量、余味、刺激性、杂气、浓度和燃烧性）进行赋值量化，计算香气质、香气量、刺激性、余味和杂气的加权指数和以表征烟叶感官质量综合得分，5项指标权重依次为0.30、0.30、0.08、0.15和0.17[11]。

数据整理、分析采用Excel 2010和SPSS 21.0完成。

2 结果与分析

2.1 增施腐殖酸对烤烟经济效益的影响

由表2可知，与常规施肥相比(H0)，除处理H1（增施225 kg/hm2）外，在漫灌条件下增施腐殖酸能够显著提高烤烟产量(P=0.000)，其中处理H4（增施900 kg/hm2）产量最高，为2688.0 kg/hm2，较处理H0(CK)增产295.5 kg/hm2，产量提高12.35%。

表2 不同处理的烤烟经济指标

产值与产量相同，除H1外，其他处理与H0(CK)存在显著差异。净效益除处理H1和H6（增施225 kg/hm2和1350 kg/hm2）外较H0(CK)显著提高，但各处理间净效益差异不显著(P=0.496)，其中处理H4最高，产值较H0(CK)提高9049.93元/hm2，提高17.16%，净效益较H0(CK)提高4909.92 元/hm2，提高9.31%。说明在一定范围内增施腐殖酸对烤烟产量和收益的效应遵循一定规律。

由表3 可知，典型一元二次模型能够拟合腐殖酸增施量与烤烟产量、产值和增施净效益的关系(P<0.01)，烤烟产量、产值和增施净效益对应的最优增施量分别为924.56、935.94、706.46 kg/hm2，表明漫灌条件下增施706.46～935.94 kg/hm2腐殖酸可获得较高的烤烟单产和种植收益。

表3 腐殖酸增施量与烤烟经济指标的回归分析

2.2 增施腐殖酸对烟叶常规化学成分的影响

由表4可知，相较于处理H0(CK)，增施腐殖酸提高了烟叶总氮含量，其中处理H4、处理H5和处理H6与处理H0(CK)存在显著差异，较处理H0(CK)分别提高17.47%、22.89%、16.27%；提高烟叶的总糖含量，处理H1、处理H2和处理H3与处理H0(CK)存在显著差异，分别提高13.34%、14.05%和15.42%；显著提高烟叶烟碱含量，各处理与处理H0(CK)存在显著差异，提高21.53%～43.06%；除处理H6外，各处理烟叶钾氯比均显著提高。相较于处理H0(CK)，增施腐殖酸显著降低烟叶的氯离子含量，降低24.80%～55.20%；降低烟叶的糖碱比，其中处理H4、处理H5和处理H6与处理H0(CK)存在显著差异；显著降低各处理氮碱比。增施腐殖酸各处理烟叶还原糖和钾离子含量与处理H0(CK)均无显著差异。增施腐殖酸各处理烟叶化学成分的协调性指数(I)均显著高于处理H0(CK)。说明在漫灌栽培条件下，增施腐殖酸可不同程度提高烤烟总氮、总糖和烟碱含量，降低氯离子含量，从而提高钾氯比，降低糖碱比、氮碱比，显著改善烟叶化学成分的协调性。

表4 不同处理的初烤烟叶常规化学成分

2.3 增施腐殖酸对烟叶致香物质的影响

2.3.1 烟叶不同类别致香物质含量 由表5 可知，与处理H0(CK)相比，增施不同量的腐殖酸，可提高烟叶酮类致香物质含量，其中处理H6与处理H0(CK)存在显著差异；除处理H1外，各处理均显著提高了醇类致香物质含量；处理H5和处理H6显著提高烟叶酯（内酯）类致香物质含量，分别提高55.80%和49.79%；处理H4、处理H5和处理H6显著提高酸类致香物质含量，分别提高79.70%、117.74%和195.12%；处理H1、处理H2和处理H3显著提高新植二烯含量；除处理H1外，其他处理均显著提高了不同类别致香物质总含量（除新植二烯），其中最高为处理H6；处理H1、处理H2、处理H3和处理H6烟叶的总致香物质含量显著高于处理H0(CK)。增施腐殖酸对烟叶醛类、酚类和杂环类致香物质含量没有显著影响。

表5 不同处理的烟叶致香物质含量 μg/g

2.3.2 烟叶新植二烯和不同类别致香物质含量的比值由表6 可知，相较于处理H0(CK)，处理H2、处理H4、处理H5和处理H6新植二烯与醇类致香物质的比值显著降低；处理H3、处理H4、处理H5和处理H6新植二烯和酸类物质比值显著下降；处理H5和处理H6新植二烯和酯类（内酯类）、其他物质总量（除新植二烯）的比值均显著降低。增施腐殖酸对烤烟新植二烯与酮类、醛类、酚类和杂环类致香物质比值的影响均不显著。

表6 不同处理烟叶新植二烯与各类致香物质的比值

2.4 增施腐殖酸对单料烟感官质量的影响

不同处理单料烟试样的感官评价结果（表7）表明，处理H1除香气量较足外与处理H0(CK)整体相当；处理H2和处理H3表现为清甜香辅以焦香，香气量、杂气、浓度和燃烧性均优于处理H0(CK)；处理H4为清甜香带焦香，香气量、浓度和燃烧性优于处理H0(CK)，但余味甜感稍差、略有残留；处理H5和处理H6清甜香带焦香、干草香，香气量和燃烧性优于处理H0(CK)，但香气质感稍粗糙，其中处理H5处理甜感稍差、有残留，处理H6杂气稍重、刺激和残留均较明显。从感官评吸综合得分看，处理H1、处理H2、处理H3和处理H4不同程度优于处理H0(CK)，但差异不显著，处理H5和处理H6低于处理H0(CK)，其中处理H6与处理H0(CK)存在显著差异。

表7 不同处理单料烟的感官质量

3 结论

漫灌栽培条件下增施腐殖酸能提高烤烟的产量和产值，促进化学成分协调并增加致香物质含量，在提升香气量和丰富性的同时可能对烟叶香吃味产生负面影响。综合而言，以基肥的形式添加706～900 kg/hm2的水溶性腐殖酸，具有较好的增产提质价值，有利于提高农户种烟积极性，保障优质烟叶的有效供给。

4 讨论

前人研究表明，以基肥的形式增施腐殖酸，可积极影响土壤微生物区系，提高相关酶活性，改善根系构型，促进烟株生长或地上部分的干物质积累，从而提高烤烟产量和产值[7,12-13]。本研究结果也表明，在漫灌条件下添加450 kg/hm2以上的水溶性腐殖酸，对烤烟的产量和产值有显著提高作用。但增施量超过900 kg/hm2烤烟产量开始下降，增施量超过1125 kg/hm2产值开始下降，增施量超过900 kg/hm2增施净效益开始下降，增施量较高时不仅增加成本，腐殖酸具有不易被淋洗的特性，可能会在根系周围形成“保护层”，不利于根系和土壤环境间物质的顺畅交换[14]，限制产量和产值的提高。通过二次相关关系分析，最高产量、产值和增施净效益对应的最优增施量分别为924.56、935.94、706.46 kg/hm2。

试验结果显示，增施腐殖酸显著影响初烤烟叶的总糖、总氮、烟碱和氯离子含量，相对较低的增施水平(225～675 kg/hm2)提高了总糖含量，过量则没有影响，说明腐殖酸的处理浓度可能对烤烟碳水化合物的利用和转换产生不同作用[15]，或对可溶性总糖含量表现出浓度特异性[16]；较高的增施水平(900～1350 kg/hm2)使烟叶总氮含量提高，不同增施水平均能提高烟碱含量、降低氯离子含量，在漫灌栽培条件下，氮素的淋溶流失以及蒸腾作用引起的合成代谢减弱等原因[17-18]，可能对烟株生理生化代谢产生复杂的不利影响，同时供试土壤的氯离子含量较高[19]，导致常规施肥烤烟总氮、烟碱和氯离子含量不符合适宜范围要求[11]，而腐殖酸通过干预有机碳营养吸收提高烟株对氮素的利用效率，明显强化氮素的合成代谢[20-21]，在土壤氯含量较高时，可能通过激发Na+或磷酸盐的交换、吸附作用，阻滞烟叶对土壤氯化物的过量吸收[22]。增施腐殖酸对烟叶还原糖和钾离子含量的影响不大，这与类似研究的结论有差异[6-7]，原因可能是腐殖酸在促进漫灌体系烟株生长和干物质积累的同时，还原糖的消耗以及钾元素的“稀释效应”增强[23]，因此烟叶还原糖和钾离子含量维持在与常规施肥相当的水平。通过一系列的影响效应，增施腐殖酸表现出不同程度降低烟叶糖碱比、氮碱比和提高钾氯比的作用，显著改善烤烟化学成分协调性，佐证了腐殖酸在烤烟化学成分调控方面的优越性[24]。

试验显示增施腐殖酸不同程度提高了初烤烟叶的酮类、醇类、酯（内酯）类、酸类和总致香物质含量，用量超过450 kg/hm2时其他类别致香物质的含量显著提高，新植二烯含量则表现为较低增施水平下的提高效应(225～675 kg/hm2)，增施量超过900 kg/hm2，对新植二烯含量的影响较小，甚至出现下降趋势。敖金成等[25]的研究也有类似结果，说明腐殖酸对氮代谢较强的激发效应，也会引起漫灌体系烟株碳、氮代谢失调，从而抑制新植二烯的降解[26]。试验结果表明，增施腐殖酸一定程度上提高了单料烟的香气量和香气丰富性，原因可归结为腐殖酸对烟叶酮、醇、酯（内酯）、酸类致香物质含量的提高作用[26]，在增施量不超过900 kg/hm2时，香气的协调性和质感细腻性尚能保持，但较高的增施量下(1125、1350 kg/hm2)，含氮化合物的提高加重了单料烟杂气和刺激性，使余味舒适度下降[27-28]，而酸类致香物质的增加也可能对烤烟香韵和口感特征产生负面影响[29-30]，新植二烯与其他类别致香物质含量的比例显著降低，或导致清香型烤烟新植二烯与各类致香物质组分的配伍性和协调性不佳[31-32]，降低了单料烟的感官评吸质量。

种植烤烟是烟区主要经济收入，增加净效益是解决烟区农民脱贫脱困的有效途径之一。通过二次相关关系分析，烤烟最高产量、产值和增施净效益对应的最优增施量分别为924.56、935.94、706.46 kg/hm2，三者最优增施量不同，有待研究探索出产量、产值、增施净效益以及品质都能实现最优的增施量。