富钾饼肥对烤烟叶绿素荧光参数及烟叶内在品质的影响

郭 军，靳志丽*，梁文旭，王锡春，雷敏娟

（1湖南省烟草公司永州市公司，永州425000；2永州职业技术学院，湖南永州425000；3永州市农业科学研究所，湖南永州425100）

烤烟优良的内在品质是其经济价值的核心因素，饼肥作为一种优质的外源有机物料对提高烤烟内在品质和致香物质含量具有不可替代的作用［1］。采用自然发酵或菌种发酵等不同发酵方法对饼肥成品的养分、小分子活性物质含量等均有不同影响［2］。同时，烟草为喜钾作物，每生产1 t烤烟需吸收钾（K2O）4.6～7.34 t，是吸收氮量的2倍。每年烟田需施用大量的硫酸钾等化学钾肥来满足烤烟对钾营养的需求。硫酸钾成本高，而且长期大量使用后由于SO4

2－在土壤中的富集作用，对土壤结构和烟叶品质都将产生不良影响［3，4］。将复烤加工废料烟梗作为生物钾素源加入饼肥中通过不同发酵工艺制成富钾饼肥，用生物钾素部分替代化学钾素不失为一种有益尝试。

较高的光能利用效率是形成烤烟较高产质量的先决条件。植物叶绿素荧光作为“无损伤探针”被广泛应用于植物的光合生理研究［5］，叶绿素荧光参数与其光合特性的关系十分密切［6］。饼肥对烤烟内在品质的改善作用多有研究［1，7，8］，而饼肥对烤烟叶绿素荧光参数的影响鲜有报道。笔者将不同种类和不同发酵工艺生产的普通饼肥和富钾饼肥应用于烤烟营养调控，研究其对烤烟叶绿素荧光参数和烟叶内在品质的作用效果，在此基础上筛选优质饼肥类型，以为推动优质饼肥自主研发和应用、促进烤烟增香提质提供可靠途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为当地主栽烤烟品种‘云烟87’。试验田交通方便、地势平整、肥力均匀、排灌水便利，近3年没有进行过肥料试验。土壤基础肥力：耕作层pH5.29，全氮 1.31 g／kg，全磷 0.52 g／kg，碱解氮152.1 mg／kg，有效磷 31.7 mg／kg，速效钾 305 mg／kg。增香菌剂为河南宝融生物科技有限公司出品的“增香菌剂（油枯专用）”。该增香菌剂是由胶质芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、绿色木霉（Green trichoderma）等15种菌种复合而成。腐熟剂为河南宝融生物科技有限公司出品的“BM高效腐熟剂”。该腐熟剂主要是由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、米曲霉（Aspergillusoryzae）等3种优势菌种和其它生物酶组成。本试验所用的饼肥均为菜籽饼肥。

1.2 试验设计

试验设4个处理，每处理3次重复，共12个小区，每小区80株烟，随机区组设计。各处理设置如下：T1.不施饼肥（对照）；T2.普通饼肥（自然发酵）；T3.富钾饼肥（增香菌剂发酵）；T4.富钾饼肥（腐熟剂发酵）。

1.3 试验方法

1.3.1 饼肥发酵方法

普通饼肥采用自然堆沤发酵。

富钾饼肥采用增香菌剂发酵。饼肥和烟梗按照3∶1的比例混合，采用增香菌剂发酵，菌剂用量为饼肥总量的2‰，菌剂和发酵物充分拌匀，调节水分至55%左右。发酵过程中控制温度在38～48℃，最高温度不得超过50℃，超过时要降低堆高或翻堆。发酵过程持续15～20 d，当氨基酸含量（采用甲醛法检测）达到高点并出现拐点时，以此判断发酵结束。将发酵物晾干（含水量至30%以下）装袋。发酵过程中要避免让发酵物暴晒、风吹、雨淋及超过50℃的腐熟温度。

富钾饼肥采用腐熟剂高温发酵。饼肥和烟梗按照3∶1的比例混合，采用腐熟剂发酵，腐熟剂用量为饼肥总量的1‰，菌剂和饼肥充分拌匀，调节水分至55%左右。待发酵物温度升至50℃以上，一天搅拌一次，保持7 d达到无害化处理程度，然后自热堆沤20 d即完成后期腐熟。将发酵物晾干（含水量至30%以下）装袋。发酵过程中要避免让发酵物暴晒、风吹、雨淋。

三种不同发酵方法所生产的饼肥的养分含量见表1。

表1 三种饼肥养分含量 （g／kg）

1.3.2 施肥量及方法

肥料用量：各处理纯氮、磷、钾用量一致，纯氮用量 144 kg／hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶0.9∶2.85。各处理具体肥料种类和施肥量见表2。

表2 各处理施肥种类和施肥量 （kg／hm2）

使用方法：提苗肥在移栽时和移栽后7 d分两次对水浇施，第一次和第二次用量分别为每公顷30 kg和45 kg。基肥（饼肥、过磷酸钙、专用基肥）按照101施肥法：整地起垄后，在烟垄上按50 cm株距开穴，移栽前在种植穴内施入基肥总量的20%，基肥和土壤充分混匀为“0”肥；烤烟移栽后，种植穴中间垂直烟垄方向开长15 cm、深15 cm的施肥带，施入基肥总量的80%为“1”肥。

1.3.3 大田管理

晚稻收割后立即翻耕，移栽前一个月起垄，垄距1.2 m，垄高35 cm以上，开好围沟和腰沟，及时排水，做到雨停沟干，务必保持田间干爽。试验田移栽期为3月20日，移栽株距0.5 m。各部位叶适熟采收，上部叶以上部倒2叶成熟为采摘标准，待充分成熟后，上部5～6片叶一次性采烤。其它未涉及到的田间管理方法按常规执行，保持各小区农事操作的一致性，最大限度降低人为因素带来的试验误差。

1.4 调查指标及方法

1.4.1 叶绿素含量测定

在烤烟圆顶期（打顶后15 d，下同），每个小区选2株有代表性的烟株作为取样株，取功能叶（从顶部向下数叶长大于15 cm的第3片叶），测定叶片的叶绿素含量。叶绿素含量采用丙酮提取、分光光度法测定［9］。

1.4.2 叶绿素荧光参数测定

测定时间：烤烟圆顶期。

测定项目：最大荧光F m；最小荧光F o；原初光能转化效率F v／F m（PSII最大光化学效率）；PSII实际光能利用率Y（II）；调节性能量耗散的量子产量Y（NPQ）；非调节性能量耗散的量子产量Y（NO）；光化学淬灭NPQ；非光化学淬灭qL。

测定方法：用 Imaging－PAM叶绿素荧光成像系统（德国walz，蓝光版）测定供试材料功能叶的叶绿素荧光参数。于7：00～8：00选有代表性的烟株，暗适应30 min后，用双层黑色塑料袋套住仪器探头及样品，调用叶绿素荧光慢速动力学曲线程序测定功能叶的各叶绿素荧光参数。每小区3次重复。开启检测光（光照度0.1μmol／（m2·s）），得到叶绿素荧光参数初始荧光（F o），再由饱和脉冲光 （光照度6000μmol／（m2·s），光照时间0.8 s）测得最大荧光（F m）。根据F o、F m和光化光计算以下荧光参数（光化光的光照度为 75μmol／（m2·s），F、F o＇、F m＇分别为植物稳态下的光下实时荧光、光下最小荧光和光下最大荧光）。

1.4.3 农艺性状调查

在各小区中间行选取有代表性的烟株10株作为定点株，在圆顶期分别调查以下农艺性状：株高、叶数、茎围、田间整齐度、下部最大叶面积、中部最大叶面积、上部最大叶面积（叶面积 ＝长 ×宽 ×0.6345）、烟叶分层落黄情况。按照田间试验调查标准（Q／RAKN 16－2016）进行。

1.4.4 经济性状调查

各小区单独采收、单独挂牌编杆，烘烤后按照国家烤烟分级标准GB 2635－1992进行分级，同时调查各处理烤烟产量、产值、上等烟率、上中等烟率等经济性状。

1.4.5 烟叶内在品质测定

取各处理烤后C3F、B2F烟叶各5 kg，进行烟叶常规化学成分检测和感官质量评价。还原糖含量采用YC／T159－2002测定，烟碱含量采用YC／T160－2002测定，总氮含量采用YC／T161－2002测定；钾含量采用 YC／T173－2003测定；氯含量采用 YC／T162－2002测定。烟叶感官质量评价按照 YC／T138－1998进行。

2 结果与分析

2.1 烟叶色素含量

从表3可知，3个处理叶绿素a含量均高于对照，其中T3最高，其次为T4。统计分析表明，T3、T4和T1、T2叶绿素a含量差异达到了显著水平；各处理叶绿素b含量较低且各处理之间差异不显著；各处理叶绿素总量和叶绿素a规律一致；各处理类胡萝卜素含量均高于对照，仍以T3最高，T4次之，但各处理之间差异未达显著水平。叶绿素含量反映植物营养水平，与烤烟光合作用强弱密切相关［10，11］，T3处理较高的叶绿素含量为烟叶光合作用奠定了有利的物质基础。

表3 圆顶期烟叶主要光合色素含量 （%）

2.2 叶绿素荧光参数

从表4可见，各处理的叶绿素荧光参数F m、F v／F m、Y（II）、Y（NPQ）和 qL规律一致，均以 T3最高，T4次之，对照T1最低，表明T3光能利用效率较高、光保护和光合作用活性也相对较强，T4次之，对照T1最差。F o表示光系统Ⅱ处于完全开放时的荧光产量，为最小荧光，与叶片叶绿素浓度有关［12，13］。T2、T3处理的F o相对较小，T1、T4处理的F o相对较高，两者差异较小。Y（NO）和NPQ分别表示非调节性能量耗散的量子产量和非光化学猝灭，数值越高，表明植物通过耗散过剩光能为热能的比例提高，植物光能利用率下降［14］。T1的 Y（NO）和 NPQ最高，T3最低，表明T1光能利用率最低，T3最高。

表4 烤烟圆顶期主要叶绿素荧光参数

2.3 烤烟农艺性状

从表5看，株高、叶数和茎围各处理间差异不显著，各部位最大叶面积各处理之间差异显著。株高以T4最高，T3次之；叶数、茎围和各部位最大叶面积以T3最高，T4次之。综合来看，T3优势最为明显，T4次之，对照圆顶期农艺性状表现较差。各处理农艺性状的表现与光合作用效率的规律性表现相一致。

表5 烤烟圆顶期农艺性状

2.4 烤烟经济性状

方差分析表明，各处理之间产量、均价和上中等烟率未达到显著差异水平，而产值和上等烟率差异达到了显著水平（表6）。3个处理的经济性状各项指标普遍高于对照，产值和上等烟率与对照达到了显著差异水平。各处理之间比较，T3经济性状各项指标普遍高于其它处理，T4经济性状各项指标处于第二位，对照经济性状表现最差。

表6 烤烟经济性状比较

2.5 烤烟化学成分

从表7来看，还原糖、烟碱、钾含量处理间差异均达到了显著水平，而总氮和氯含量各处理间差异不明显。T4还原糖含量比其它处理相对较为适宜，其它处理偏高；T3、T4烟碱含量较为适宜，T1、T2烟碱含量偏低；总氮和烟碱含量趋势一致；T3、T4钾含量显著高于T1、T2；各处理氯含量均在适宜范围内；T3、T4糖碱比相对较为适宜，T1、T2糖碱比偏高。总体来看，T3、T4烟叶主要化学成分含量适宜性和协调性优于 T1、T2，T3一定程度优于 T4，T2优于T1。

表7 烟叶化学成分分析结果（C3F）

2.6 烤烟评吸质量

各处理烟叶评吸结果表明，3个饼肥处理的烤烟感官评吸质量均优于对照，主要在香气质、香气量、余味上存在一定优势，饼肥增加烟叶香气量方面的优势明显（表8）。T3评吸结果总体最好，T4的香气量比T3略差，T2评吸质量总体稍低于T4。

表8 烟叶感官质量评吸结果

3 结论

3个处理叶绿素a、总叶绿素含量、光能利用效率均高于对照，其中以T3最高，其次为T4。T3处理较高的叶绿素含量和较强的光能利用效率，有利于促进烤烟良好生长和产质量的提高。

各处理烟株农艺性状和经济性状均不同程度优于对照，以T3优势最为明显。T3各部位最大叶面积、产值和上等烟率均显著高于对照，T4的农艺性状和经济性状表现比T3略差，但明显优于对照。

T3、T4烟碱含量和糖碱比较为适宜，钾含量显著高于T1、T2，T3化学成分适宜性和协调性一定程度优于T4。3个饼肥处理烤烟香气质、香气量、余味具有一定优势，烟叶香气量增加的优势明显。T3评吸质量总体最好，质量处于较好档次。

4 讨论

施用饼肥能够提高烟叶叶绿素a含量水平，而对叶绿素b含量影响不大［15］。

各饼肥处理烟叶 F m、F v／F m、Y（II）、Y（NPQ）和qL等与烟叶光能利用率显著正相关的叶绿素荧光参数均比对照普遍提高，这表明施用饼肥等有机肥，有利于增强烤烟光合性能［16］。

施用饼肥能够促进烤烟农艺性状和经济性状的提高，特别对烤烟叶面积的开片及产值、上等烟率等重要的外观质量指标和经济性状有显著的提高［17］。

两种富钾饼肥处理烟叶主要化学成分适宜性和协调性有明显提高，钾含量显著增加。这可能是由于富钾饼肥中的生物钾成分发挥了重要作用［18］。

饼肥有利于提高烟叶的香气质、香气量和余味等重要的感官评吸质量指标，特别有利于提高烟叶的香气量［1］。

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