外源氨基酸和腐殖酸对K326烤烟品质的影响

2019-12-09许山河孙兴权卢平

湖南农业科学 2019年10期

许山河孙兴权卢平

摘要：为探讨外源氨基酸和腐殖酸对有机—无机配施条件下烤烟品质的影响，通过田间小区试验，以不同用量氨基酸和腐殖酸替代普通有机肥，比较对K326品种烤烟常规化学成分、外观质量和感官评吸的影响，并以这3个品质维度的评定指数为变量进行主成分分析。结果表明：45和60 kg/hm2氨基酸、45 kg/hm2腐殖酸与无机肥配施，烤烟化学成分、外观质量和感官质量评定指数与对照相比均有不同程度的提高，30 kg/hm2腐殖酸与无机肥配施对C3F烟叶感官质量有负面影响，腐殖酸用量为60 kg/hm2时，C3F化学成分协调性和烟叶外观质量有下降趋势，主成分分析结果表明，在有效用量水平相当时，添加氨基酸的处理烤烟品质综合得分高于腐殖酸。相对而言，在牟定地区烤烟施基肥时以45～60 kg/hm2氨基酸替代26.7%的无机氮肥，对烤烟综合品质的提高效果最佳。

关键词：氨基酸;腐殖酸;有机-无机肥配施;烤烟;综合品质

中图分类号：S572文献标识码：A文章编号：1006-060X（2019）10-0029-04

Abstract： In order to investigate the effects of exogenous amino acids （AAs） and humic acids （HAs） on quality of flue-cured tobacco under the condition of organic and inorganic fertilizer application， a field plot experiment by using K326 was carried out with substituting different levels AAs and HAs for conventional organic fertilizer to compare the effects on regular chemical composition， appearance quality and sensory smoking quality， furthermore， the PCA （principal component analysis） was used to evaluate the exponent of these three quality aspects of flue-cured tobacco. The results showed that the combination of 45 and 60 kg/hm2 amino acids， 45 kg/hm2 humic acid and inorganic fertilizer could improve the chemical composition， appearance quality and sensory smoking quality evaluation index of flue-cured tobacco. 30 kg/hm2 humic acid and inorganic fertilizer had a negative effect on the sensory quality of C3F tobacco. When humic acid dosage was 60 kg/hm2， the compatibility of chemical components of C3F and the appearance quality of tobacco decreased. The results of principal component analysis showed that the comprehensive quality score of flue-cured tobacco treated with amino acid was higher than that of humic acid when the effective dosage was the same. In comparison， 45-60 kg/hm2 amino acid was used to replace 26.7% inorganic nitrogen fertilizer in the base fertilizer application of flue-cured tobacco in Mouding area， which had the best effect on improving the comprehensive quality of flue-cured tobacco.

Key words： amino acid; humic acid; organic-inorganic fertilizer; flue-cured tobacco; comprehensive quality

大量研究和生产实践表明，适量的有机肥和化肥配施对植烟土壤肥力、微生物种群多样性和酶活性等有正面影响，与单施有机肥或化肥相比，能促进不同主栽烤烟品种生长发育，提高烟叶的综合品质，并在一定程度上提高种烟经济效益[1-8]。配施有机肥料能够改善烟叶品质，主要原因是其矿化分解产生了大量有机酸。一般而言，有机酸通过改善土壤及煙株根际微环境，促进烟株生理生化代谢，从而改善烟叶品质，但不同类型有机酸在土壤中和植株体内的作用有明显不同[9]。氨基酸与腐殖酸是有机物料矿化分解产生的重要有机酸[10-11]，二者均可作为植物生物刺激素，促进根系生长，加强营养吸收和提高抗逆性[12]。研究表明，氨基酸与氮肥同时补充时表现出明显的激素活性[13]，能够被植株根部直接吸收利用，可在作物生长过程中作为氮素吸收的调节信号[14];腐殖酸通过改善土壤结构和植株根构型，提高土壤肥力，对植株生理产生有利影响[15]，有学者通过直接添加的方式，比较了外源性氨基酸和柠檬酸、苹果酸、乳酸等在烤烟叶绿体色素及氮代谢方面的异同[16]，探讨腐殖酸和柠檬酸、苹果酸、油酸对烟叶总糖、还原糖、烟碱含量等方面的影响[9，17-18]，而氨基酸和腐殖酸对烤烟品质的对比研究报道较少，游离氨基酸作为促成腐殖酸分子聚合的重要前体物质[11]，二者对烤烟品质的形成必定存在某些方面的区别与联系，值得开展相关探讨。通过在烤烟移栽时直接添加不同量外源氨基酸和腐殖酸，综合评价两种有机酸对K326品种中、上部位烟叶在常规化学成分、外观质量和感官评吸3个方面的影响，以期为楚雄牟定地区优质烟叶生产提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省楚雄彝族自治州牟定县江坡镇高平村（海拔1 760.0 m，地理位置：25?26′N，101?58′E）。土壤类型为沙壤土，前茬撂荒。供试土壤基本肥力状况：pH值5.91，有机质含量23.48 g/kg，全氮1.58 g/kg，全磷1.77 g/kg，全钾6.63 g/kg，水解性氮116.39 mg/kg，有效磷34.42 mg/kg，速效钾149.58 mg/kg。

1.2 试验材料

供试烤烟品种为K326;供试肥料为烤烟专用复合肥（N-P2O5-K2O=15∶15∶18）、钙镁磷肥（P2O5≥15.0%）、商品有机肥（总养分≥6.0%）、农用硝酸钾（N-P2O5-K2O=13.5∶0∶44.5）、腐殖酸钠（水溶性腐殖酸≥40.0%）、水溶性氨基酸（总氨基酸含量≥15.4%）。

1.3 试验设计

腐殖酸组（H）设3个水平，分别为H1：纯水溶性腐殖酸30 kg/hm2，H2：45 kg/hm2，H3：60 kg/hm2;氨基酸組（A）设3个水平，分别为A1：总氨基酸用量30 kg/hm2，A2：45 kg/hm2，A3：60 kg/hm2;以商品有机肥与无机肥配施为对照（CK）。共7个处理，3次重复，每小区植烟90株，随机区组排列，于2018年5月1日以常规方式移栽，种植株行距0.6 m×1.2 m。CK施纯氮量为112.5 kg/hm2，有机氮替代量约为26.7%，其中基肥按纯氮用量67.5 kg/hm2计算，环施烤烟专用复合肥250 kg/hm2、钙镁磷肥300 kg/hm2和商品有机肥2 250 kg/hm2，移栽后40 d按纯氮用量45 kg/hm2浇施农用硝酸钾。H组和A组处理除不施商品有机肥外，其余施肥措施与CK一致。按当地优质烟叶生产技术规范进行大田管理和成熟采烤。

1.4 测定项目及方法

各小区初烤烟叶回潮后按照GB 2635—1992进行分级，选取C3F（中桔三）、B2F（上桔二）烟叶样品各1.5 kg，依据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（总糖、还原糖、总氮、总植物碱、钾离子及氯离子含量）。参考蔡宪杰等[19]的方法对烟叶外观质量的6项指标（颜色、成熟度、组织结构、身份、油分和色度）进行评分。依据YC/T138—1998标准，以9分制法[8]对烟叶样品5项感官质量指标（香气质、香气量、余味、刺激性和杂气）进行评分。

1.5 数据分析

以协调性指数评价烟叶常规化学成分的协调性[20]，以赋值权重指数和法对烟叶外观质量和感官质量进行评价[21]，对各处理不同部位的常规化学成分协调性得分和外观质量、感官评吸指数和得分进行主成分分析，并计算综合主成分值[22]。数据整理、分析由Excel 2010和SPSS 18.0完成，多重比较采用Duncan's新复极差法（α=0.05），因子旋转采用最大方差法。

2 结果及分析

2.1 烤烟常规化学成分

如表1所示，与CK相比，各处理C3F等级中A1、A2和A3处理的总糖含量以及A3还原糖、H3烟碱含量显著降低（P<0.05），A3烟碱含量以及H2、A1、A2和A3的钾离子含量显著升高。B2F等级中H1、H2、H3、A2和A3的总糖含量和A3还原糖含量显著降低，H3总氮含量、A3烟碱含量、A2和A3的钾离子含量以及A3氯离子含量显著升高。由表1可知，C3F等级烟叶协调性指数可分为两个层次，第一层次是CK和H组，综合指数范围在0.58～0.64，处于“中”水平;第二层次是A组3个处理，综合指数为0.66～0.72，达到了“较高”水平，且A1、A2和A3均显著高于CK，其中最高为A2=0.72。B2F等级烟叶协调性指数同样为两个层次，即CK、H1、H3和A1处于0.68～0.73，为“较高”水平;H2、A2和A3在0.75以上，达到了“高”水平，3个处理均显著高于CK，其中最高为A3=0.82。

2.2 烟叶外观质量

由表2可知，各处理C3F等级外观质量指数和H2>A1>A2>A3>H1>CK>H3，烟叶样品颜色均为桔黄色，厚薄适中，各处理外观质量的差异主要表现为：H1、H2、A1和A2处理的成熟度较好，H3成熟度稍差;H2、H3和A1的叶片更显疏松（叶面组织结构）;H3处理油分稍显不足;各处理色度均强于CK。B2F等级外观质量综合指数表现为H2>A2>A3>A1>H1>CK>H3，烟叶样品颜色均为桔黄色，叶片稍厚，各处理差异主要表现在：H2烟叶颜色均匀度更佳;CK、H3和A1处理的成熟度稍差;A1、A2和A3处理的叶面更显疏松;A2叶片相对较薄;CK、A1、A2和A3油分较多;A1色度稍弱。

2.3 烤烟感官质量

从评吸总分来看（表3），C3F等级A2>H2>A3>A1>H3>CK>H1，各处理间的差异主要表现在：H3柔和细腻性稍欠，生、青杂气相对较重;H2、A1、A2和A3处理的香气量相对较足，烟气透发性、成团性较好;H2、H3、A1、A2和A3的刺激性较小;H1、H2、H3和A1的余味较舒适。B2F等级A2>A3>H2>H3>A1>H1=CK，各处理香气质均显细腻、甜润，差异主要表现在：H2、H3和A3处理的香气量较足;CK、H1和H2的刺激性相对较小;A1和A2的余味辛辣感较轻、舒适性更好;CK、H1、A2和A3的枯焦气相对较轻。

2.4 烤烟品质主成分分析及综合评价

以不同部位常规化学成分、外观质量和感官评吸评定指数为变量进行主成分分析，相关矩阵KMO=0.78，Bartlett球形度检验相伴概率为0.00，以特征值λ>0.6为标准将隶属于不同维度的品质指数压缩为2个主成分，主成分1（PC1）的方差贡献率为69.65%，主成分2（PC2）方差贡献率为16.04%，对试验处理烤烟品质的累积解释量为85.69%，适合进行主成分分析[22]。主成分综合得分排名如下：A2（0.98）>A3（0.87）>H2（0.10）>H3（-0.28）>A1（-0.42）>CK（-0.61）>H1（-0.64），除H1外各处理得分均高于CK，A组中A2和A3较优，H组中H2处理表现相对较好，同一用量水平下，A组各处理综合得分均高于H组。

3 讨论

结果表明，与常规有机—无机肥配施相比，氨基酸和腐殖酸均能引起烟叶总糖、还原糖、烟碱和钾离子含量的变化（P<0.05），这些变化表现在不同部位和用量水平上，一致之处在于，对总糖、还原糖含量的影响均为降低，对钾离子含量表现出的影响均为升高，差异之处在于对烟碱含量的影响上，施用氨基酸表现为升高（A3处理下的C3F及B2F），腐殖酸则表现为降低（H3处理下的C3F）;各处理的化学成分、外观质量和感官质量综合指数方面，添加30 kg/hm2腐殖酸使C3F烟叶感官质量有下降趋势，腐殖酸用量达60 kg/hm2时，C3F化学成分协调性和烟叶总体外观质量有下降趋势，这些趋势与某些研究结论有所差异[23-24]，其原因有待开展进一步验证，45和60 kg/hm2氨基酸、45 kg/hm2腐殖酸处理不同部位烤烟三个维度的评定指数均有不同程度的提高。结合楚雄K326品种烟叶糖含量高、钾离子偏低等特点[25]，试验结果说明了适量氨基酸或腐殖酸与化肥配施，對烟叶成熟期间同化物的降解转化有一定的调节效应，使烟叶的内在品质更加协调及醇和[26-27]。值得指出的是，二者对烟碱含量的不同影响可能是氨基酸本身就具有营养作用，可作为直接氮源供烟株吸收利用，且能够促进烤烟对硝态氮的吸收和转化，直接或间接参与烟碱的合成[16]，而腐殖酸聚合体中虽然含有一定的氮素，但由于难以在土壤中分解释放，在施氮量减少的情况下，会造成生长后期氮营养供应不足，影响烤烟生长和植物碱的合成与转化[28]。

由于烤烟化学成分、外观质量和感官评吸3个方面综合指数计算模型不同，且不同叶位间内在和外在品质差异较大[29]，难以比较，采用主成分分析方法压缩不同维度的品质要素，能够全面、客观的评价烤烟品质。总体而言，添加30、45和60 kg/hm2氨基酸以及45和60 kg/hm2腐殖酸，主成分综合得分均高于常规有机—无机肥配施，相对而言，在有效含量添加水平相当的情况下，氨基酸各处理得分均高于腐殖酸，其中氨基酸添加量为45和60 kg/hm2时，烤烟品质综合得分较高，说明在供试条件下，45～60 kg/hm2氨基酸与无机肥配施，对K326品种烤烟品质的提高效果最佳。

综上所述，在有机-无机肥配施条件下，直接添加外源性氨基酸对烟叶综合品质的提高作用优于同等用量水平的腐殖酸，在烤烟移栽时以氨基酸45～60 kg/hm2替代26.7%无机氮，对牟定K326品种烤烟综合品质的提高效果最优。

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