不同遮阴条件下施氮量对雪茄茄衣生理特性及品质的影响

任一鹤 赵松超 朴晟源 白建保 赵铭钦

摘要：雪茄烟是特殊的高氮类型烟草，氮素用量对其生理特性及品质发育影响较大，氮肥施用的多少可以直接调控雪茄烟叶的生长发育，目前国内外获取雪茄茄衣的方式主要采用遮阴栽培的方法。为了探究不同遮阴条件下施氮量对德雪3号品种雪茄生长过程中不同时期生理特性及品质的影响，以四川雪茄德雪3号为试验材料，分析不同施氮量（120、150、180 kg/hm²）和透光率（40%、60%、80%）对雪茄烟叶不同生长时期光合特性、质体色素、根系发育、化学成分、物理特性、外观质量的影响。结果表明，净光合速率T9处理最佳。3个时期相比较，成熟期的蒸腾速率普遍较高；整体团稞期和旺长期的气孔导度普遍高于成熟期。根系发育的干物质积累在成熟期达到最大，根系活力指标在高氮处理下活性最高，T6处理与其余处理差异性最显著。化学成分含量的测定结果表明，T5处理的钾氯比值最高，证明其燃烧性最好。雪茄质量越优的其化学成分指标之一氮碱比越接近1，而T5处理最接近1；化学成分协调性、物理特性以及外观质量评价以T5处理最优。总体研究表明，中氮中透光率处理最有助于雪茄茄衣生长发育，且适度的遮阴条件与施氮量互作更有利于雪茄茄衣的品质发育。

关键词：施氮量；遮阴；雪茄茄衣；光合特性；根系活力；质体色素；化学成分

中图分类号：S572.04  文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）06-0111-06

收稿日期：2023-09-18

基金項目：四川省烟草公司专项（编号：SCYC20210、SCYC201913）。

作者简介：任一鹤（1998—），女，河南郏县人，硕士研究生，研究方向为烟草种植与栽培。E-mail：ryh_1106@163.com。

通信作者：赵铭钦，博士，教授，主要从事烟草栽培、卷烟调香、雪茄等的开发研究。E-mail：zhaomingqin@ 126.com。

雪茄烟是一种烟草制品，由晾制干燥及经发酵的烟草卷制而成，对氮用量要求较高，施氮量的多少直接影响雪茄烟叶的生理特性及品质发育，雪茄烟叶的干物质积累直接或间接来源于自身的光合作用^[1]。控制氮肥施用的多少可以直接调控雪茄烟叶的生长发育，目前国内外获取的雪茄茄衣主要采用遮阴栽培的方法。遮阴栽培是通过不同的透光强度处理，从而影响烟叶的生长发育，改变其光合特性从而使烟叶根茎叶之间的生物量发生变化，其中变化最显著的是光合作用^[2]。碳氮代谢是最基本的生理代谢反应之一，雪茄烟叶生理特性及品质与之息息相关^[3]。雪茄烟叶的碳氮代谢作用主要受温度、光照强度、施氮量水平等多种因素的影响，因此通过调节施氮量的多少和遮阴程度就可以直接影响雪茄烟叶品质的形成^[4]。要确保烟叶品质就意味着施氮量不能过多，合理的施氮水平和适度的遮阴才能保证雪茄烟叶正常良好地生长发育^[5]。现有对烟草方面的研究主要集中在烤烟^[6]，氮光互作对雪茄烟的影响目前没有相关研究。本试验通过模拟试验研究不同遮阴强度和高、中、低施氮量及其之间的互作对不同生育期雪茄烟叶光合特性、质体色素、根系发育、化学成分、物理特性及外观质量的影响，来挑选出最优良的栽培处理方式。

1  材料与方法

1.1  试验田概况

试验时间为2022—2023年，试验地点为河南省许昌市河南农业大学许昌校区烟草栽培基地。试验土地质地为沙壤土，试验田基础养分：有机质含量19.10 g/kg，碱解氮含量69.33 mg/kg，速效磷含量6.93 mg/kg，速效钾含量99.13 mg/kg，pH值为7.30。

1.2  试验设计

试验品种为川烟品种德雪3号，在温室大棚进行漂浮育苗，烟苗于2022年5月1日移栽。试验共设置9个处理（表1）。移栽前翻地并进行条施基肥，各处理施氮量分别为120、150、180 kg/hm²，钾磷肥施用量分别为430、95 kg/hm²。磷肥用磷酸钙（含P₂O₅12%），钾肥用过硫酸钾（含K₂O₅0%），用烟草专用复合肥和高碳基肥的混合物来提供氮素营养。肥料配施胫腐康消毒剂以及根胫1号菌剂，均由郑州惠农有害生物防治有限公司提供，预防烟叶病虫害。

烟苗于2022年5月1日进行大田移栽，采用随机区组试验设计，烟株种植株距40 cm、行距 120 cm，小区面积为69.5 m²，取样重复3次。透光率是通过改变遮阴网的密度进行控制，并用仪器测量精准透光率。于6月1日搭棚，按试验设计进行遮阴处理。雪茄烟生育期为90 d，分别在团稞期、旺长期、成熟期各采收1次发育良好的中部烟叶作为样品进行各指标测定，每次取样的烟株留叶数尽量控制在19～20张。

1.3  取样方法

取样分为3个时期，分别在移栽后的团稞期、旺长期和成熟期，每个时期9个处理分别取样，重复3次。光合特性的测量在田间用光合仪进行。采摘样品为2部分，一部分采摘发育良好的中部叶（9～10叶位），下部叶要在50 d后才能采摘。每次取样的新鲜烟叶用做过处理标记的锡箔纸包裹，放置在-80 ℃液氮中保存用于质体色素含量的测定。一部分为整株烟的样品，需挑选发育良好、长势一致的整株烟株洗干净进行晾晒，进行根茎叶的称重以及根系活力的测定。

1.4  测定项目及方法

1.4.1  光合特性使用便携式光合测定仪^[7]在田间测定雪茄叶片在团稞期、旺长期、成熟期的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率以及细胞间隙CO₂浓度等光合指标。

1.4.2  烟株根系在每个小区中选取生长状况整齐一致且长势良好的雪茄植株15株，然后取根系尖段的嫩细小根，采用TTC法^[8]测定根系活力。剩下的根系放进烘箱中将温度调节至105 ℃，杀青 30 min，然后温度调至60 ℃烘干，最后称其干重。

1.4.3  质体色素含量用分光光度计测定雪茄新鲜叶片在不同波长下叶绿素和类胡萝卜素的吸光度^[9]情况。

1.4.4  化学成分用流动分析法^[10]测定各种化学成分以及它们之间的比值。

1.4.5  物理特性叶质重：用天平称重。含梗率：使用称重法测定。厚度：选取10张烟叶，将叶片水分平衡至含量在（16.5±0.5）%，用厚度计测量并计算平均值。拉力：将叶片裁剪成小长条，规格为长15 cm、宽1.5 cm，环境温度控制在22 ℃，相对湿度控制在65%左右，然后放置2～3 d，用薄片抗张强度试验机测定拉力并计算平均值。平衡含水率：称重法测定^[11]。

1.4.6  茄衣外观质量测定具体评分标准见表2^[12]。

1.5  统计分析

用Excel 2019作图，用SPSS 27.0进行交互作用检验以及数据显著差异性分析。

2  结果与分析

2.1  不同处理对雪茄茄衣光合特性的影响

雪茄烟叶的光合作用是物质合成和获得能量的基础，更是烟草重要的碳素同化作用。由于是2因素3水平全因子组合设计，考虑到2个因素之间或许存在交互作用效应，因此利用SPSS 27.0进行数据统计分析，得出净光合速率和胞间CO₂浓度P<0.05（表3），交互作用效应显著，因此结论只看处理组合的效应。由图1可知，T9处理的净光合速率在不同时期均最高，说明高施氮量有助于叶片光合作用的增强。随着生育期的变化，叶片细胞会消耗大量CO₂导致细胞间CO₂浓度降低，碳代谢活性增强^[13]，所以旺长期胞间CO₂浓度普遍低于团稞期，其中T9处理碳氮代谢活性最强，且与其余各处理相比普遍具有显著性差异。而蒸腾速率和气孔导度交互作用效应不显著，只考虑2个因素间的主效应。各个时期相比较，蒸腾速率主效应因素是透光率，伴隨透光率的增加蒸腾速率呈现逐渐升高的趋势，雪茄叶片蒸腾速率高说明代谢旺盛，适量增加透光率可以提高叶片的蒸腾速率^[14]。烟叶在生长发育旺期光合碳代谢能力逐渐增强，随着施氮量增加，净光合速率、气孔导度、叶片蒸腾速率均呈升高趋势。在低氮和中氮处理下低透光率组光合作用受到抑制最强，高氮处理下光照对处理组的影响相对较小。

2.2  不同处理对雪茄烟株发育的影响

2.2.1  干物质积累量

由图2可知，雪茄在成熟期干物质积累量最高，团稞期变化趋势不明显，旺长期、成熟期呈现逐渐升高趋势，说明高氮用量有助于根系积累干物重，且在透光率为80%时达到了顶峰。说明T6处理是最有利于干物质积累的处理。

2.2.2  根系活力

根系活力是烟株地上部分的生长基础^[15]，是判断烟叶生长发育是否良好的重要生理指标，烟株根系对养分水分的吸收状况都与根系活力息息相关^[16]。从图3可以看出，2因素处理都对根系活力有显著性影响。不同处理下的雪茄烟烟株系活力在团稞期和旺长时期均为T6处理最优，且与其余处理的差异均达到了显著水平，说明中氮高透光率最有利于根系的发育。而成熟期增加氮用量也显著增加了根系活力，但中高氮组之间

无显著性差异，说明透光率对结果影响不大。

2.3  不同处理对质体色素含量的影响

由表4可知，各个时期T9处理叶绿素含量相对较高，且与其他处理有显著性差异，说明80%高氮透光最有助于叶绿素合成，高氮处理有利于雪茄叶绿素含量的积累^[17]。成熟期雪茄叶片中的叶绿素a会逐渐分解^[18]，比旺长期含量相比会降低，要想保证烟叶能够正常地成熟落黄就不能过量施用氮素^[19]，而相关研究表明低施氮量确实能够有效阻止烟叶“贪青晚熟”现象发生^[20]。类胡萝卜素成分是烟叶香气前体物质形成的基础成分^[21]，在旺长期T4处理类胡萝卜素含量最高且与大部分处理之间有显著性差异。在烟叶生长前期和中期，中施氮量能保证叶绿素积累，在生长后期低中施氮量也能使叶绿素充分降解，可以有效提高烟叶香气物质含量^[22]。

2.4  不同处理对化学成分含量的影响

从表5可以看出，随着施氮量增加，总糖及还原糖含量先升高再下降，T3与T5、T7处理之间存在显著性差异，T5处理糖含量是最高的，说明适当增加施氮量有助于糖含量的积累^[23]。而随着透光率的增加，糖含量逐渐增高，当透光率达到80%时糖分含量显著下降，结果表明60%透光率最有利于糖含量物质积累，已有研究也表明雪茄不能遮阴过度^[24]。总氮和烟碱含量随着施氮量和透光率的增加先升高再下降，同一施氮水平下，低氮组T1、T2、T3之间和高氮组T7、T8、T9之间都有显著性差异，说明透光率对总氮含量影响较大。烟碱含量高氮组T7、T8、T9与其余各处理之间有明显差异，说明只有在施氮量过多时透光率才会影响其含量值。研究表明施氮量对烟叶中氯钾含量的影响相对其他化学成分弱^[25]，各组之间没有明显的差异。质量越优的雪茄其化学成分指标之一氮碱比就会越接近1^[26]，T5处理比值最接近1。而钾氯比比值高说明叶片燃烧性相对较好^[27]，T5处理的钾含量值和钾氯比值最高，且与其他各组处理之间存在显著性差异。研究表明T5处理下烟叶的化学成分协调性最优。

2.5  不同处理对雪茄烟叶物理特性的影响

施氮量过高会导致叶片含梗率较低。从表6可以看出，含梗率大小为低氮>高氮>中氮，而同一施氮水平不同光照强度之间含梗率差異不显著，适度施氮能有效防止黑暴烟的形成。高氮水平处理下雪茄烟叶的平均叶重和叶厚度最高，拉力和平衡含水率大小表现为中氮>高氮>低氮，且透光率60%的值最高，且有显著性差异。综合研究结果表明T5处理下叶片的物理特性总体较好，烟叶的品质较高。

2.6  不同处理对雪茄茄衣外观质量评价的影响

雪茄叶的颜色越深，抽起来味道就越甜越浓郁，茄衣的油脂和糖分就越高。由表7可以看出，优质的雪茄茄衣外观质量的各项指标都应在8～10分的标准范围内，通过分析数据可以得出结论，虽然雪茄是高氮型烟草，但施氮量过多会导致叶片结构密从而不利于茄衣发育，T5处理的雪茄烟叶茄衣的外观质量最好；施氮量高有利于油分的积累，60%透光率有利于茄衣叶片结构的发育。综合来看，中氮60%透光率的T5处理最有利于提高雪茄茄衣的外观质量。

3  讨论

氮是雪茄烟进行碳氮代谢的物质基础，同时又参与多种化合物的形成^[28]，施氮量和光照对烟叶的发育和生长速度以及整体产量品质紧密相连^[29]。在雪茄烟叶的生长前期，充分的氮素可以保证烟叶叶片的光泽度。已有的研究表明如果氮素不足或光照不足则会抑制光合作用，光合被抑制后烟株的碳代谢强度就会有所下降。合理的施氮量和适度的遮阴不仅有利于雪茄烟叶的碳氮代谢，还可以提高卷制后雪茄烟叶的外观质量^[30]。本试验结果表明增施氮肥和适度遮阴可提高雪茄烟叶的品质。质体色素含量的变化是反映叶片光合性能强弱的标准^[31]，叶绿素和类胡萝卜素含量会影响雪茄叶片的外观颜色以及各种化学香气物质的合成，研究结果表明叶片中的质体色素含量会随着施氮量的增加而增加，烟叶的光合作用也会随之增强，3组低氮处理的烟叶碳代谢强度较低，过量施用氮肥会导致叶绿素在生长后期不容易得到充分有效的降解，导致叶片成熟期不能够正常成熟落黄。氮素对根系生长至关重要，充足的氮会保证雪茄的根系生长旺盛。

雪茄烟的品质与各化学成分含量有很大关系^[32]，烟气质和香味取决于其中的糖含量高低，糖含量不能过低也不能过高，否则会降低烟叶的燃烧性和品质。过高的烟碱含量会导致点燃的烟气具有强烈的辛辣刺激性，影响其感官品质。因为雪茄属于晾晒烟，晾制时间为2～3个月，耗时较长，过程中充分接触氧气进行大量的呼吸作用从而消耗大量的糖类物质，这就造成比烤烟糖含量低很多。已有对白肋烟的研究结果表明，适度增加氮用量，经调制后的烟叶各化学成分之间更加平衡协调，但是过多的氮素反而会使雪茄烟叶的品质下降。本试验结果表明，随着施氮量和透光率的增加，总糖和还原糖含量呈现下降趋势，烟碱和总氮含量呈现逐渐升高的趋势。品质越好的烟叶其氮碱比越接近1，值过低会导致在吸食烟叶时感受到强烈的刺激性。高品质雪茄烟叶的钾氯比应≥4，钾氯比越高说明雪茄烟叶的燃烧性越好，光泽度也越好。本试验结果显示，9组处理烟叶氮碱比值均大于1，说明各处理均达到合格品质，T5处理的化学成分最协调，雪茄烟叶香气味和燃烧性最好。

4  结论

本研究结果表明，最有利于光合特性的处理是高氮80%透光处理。最有利于雪茄根系发育的时期是成熟期，最有利于根系活力的处理是高氮处理。晾后烟叶9组处理烟叶的常规化学成分都满足合适范围，其中对比其他处理，两糖比、钾氯比以及氮碱比最适宜且化学成分平衡性最佳的是中氮60%透光处理组。雪茄的物理特性是鉴定其品质好坏的标准之一，T5处理下的含梗率最低，弹性及抗拉强度最优；茄衣应当是适度遮阴，较强的光照不利于组织结构疏松，过多的施氮量也会导致干物质积累量过多从而不利于茄衣的光合速率提高。本试验最终结果表明，施氮量150 kg/hm²、透光率为60%时雪茄茄衣品质最优。

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