采收次数对上部烟叶碳氮代谢及产质量的影响

孙光伟 陈振国 赵环宇 宋洪昌 于涛 孙敬国 覃光炯 李建平

摘 要：为明确烤烟中下部叶采收次数对上部叶碳氮代谢、衰老进程及产质量的影响，以云烟87为试验材料，设置4种中下部叶采收次数处理，对上部叶碳氮代谢关键酶及部分产物、抗衰老指标及相关酶、伤流液烟碱含量以及烤后烟叶经济性状、常规化学成分及感官质量进行分析，结果表明，随着中下部叶采收次数增加上部叶硝酸还原酶（NR）活性降低，氮同化代谢下降，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性降低，丙二醛（MDA）含量增加，叶片氧化衰老加剧，烟碱含量上升；中下部叶采收4次处理上部叶氮同化代谢较低，碳同化代谢较旺盛，烤后烟叶还原糖含量较高，糖碱比协调，感官质量评价及经济性状较其他处理好。

关键词：采收次数；碳氮代谢；抗氧化酶；烟碱

中图分类号：TS44+1 文章编号：1007-5119（2018）06-0058-08 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.009

烤烟是一种以收获叶片为主的经济作物，打顶后叶片自下而上依次成熟、采收，一般每次采收1～3片，上部4～6片成熟一次采收，整株收获结束采烤次数可达5～7次。采摘叶片对烟株是一种伤害胁迫[1-3]，引起烟株代谢改变，在自下而上收获叶片过程中，不同的采收次数对烟株造成的伤害刺激不同，从而影响上部叶的质量。烟叶碳氮代谢是烟叶生长发育和产量、品质形成过程中最基本的代谢过程，与烟叶品质关系密切[4-5]。研究表明减少采收次数可提高工效、增加产值，降低上部烟叶的烟碱含量[6-8]，但采收次数对上部叶生长代谢的影响未见相关报道。本文通过设置4个中下部叶采收次数，研究采收损伤对上部叶片碳氮代谢、氧化胁迫的影响，探讨采收损伤与上部叶衰老及烤后质量的关系，以期为烤烟合理采收、提升烟叶品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年在恩施州利川市柏杨镇进行，供试品种为云烟87，土壤为砂壤土，有机质2.39%，pH为5.91，速效氮91.00 mg/kg，有效磷49.34 mg/kg，速效钾158.00 mg/kg。施肥量纯氮90 kg/hm2，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.5∶2.5，行距1.2 m，株距0.55 m。其他技术措施和田间管理按优质烟生产技术措施实施。

1.2 试验设计

移栽后70 d打顶同时进行底部不适用烟叶处理，各处理留叶数均为16片，其他田间操作保持一致，尽量避免其他机械损伤。设置中下部叶采收3次（T1）、4次（T2）、5次（T3）、6次（T4）4个处理，之后上部4片叶一次性采收（表1）。3次重复，共12个小区，随机排列，每小区4行，每行20株。

1.3 测定项目及方法

上部叶采收前（移栽后120 d）各小区随机选取3株将顶部两片叶片采回，用蒸馏水洗净，擦干，去除主脉，沿主脉将叶片剪为两部分，一半用于生理指标测定，转化酶（invertase，INV）、吲哚乙酸氧化酶（indoleacetic acid oxidase，IAAO）采用上海索桥生物科技有限公司试剂盒测定，硝酸还原酶

（nitrate reductase，NR）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）等酶活性及过氧化氢（H2O2）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量采用南京建成生物工程研究所试剂盒测定；另一部分于105 ℃杀青，80 ℃烘干至恒质量并研磨粉碎过250 μm筛，制成杀青样品，采用美国API公司生产的305D型连续流动分析仪测定还原糖、总糖、烟碱、总氮含量，测定方法参照行业标准[9-11]进行。

伤流液收集：上部叶采收当天下午用刀将根部以上10 cm左右的茎部割断，用经过洗涤烘干处理的脱脂棉包住茎的断面以吸收流出的伤流液，并用保鲜膜将脱脂棉包裹，用皮筋固定在烟茎上，第2天下午将脱脂棉取出后用注射器将伤流液挤入离心管中，低温保存，测定烟碱含量。

产值计算：各小区烟叶经三段五步式烘烤工艺进行烘烤后经回潮，按GB/T2635—1992要求进行烤烟分级，计算产值。

常规化学成分检测：每小区烤后随机选取C3F、B2F叶片20片剔除主脈和较粗的支脉，粉碎过250 μm筛，用于常规化学成分测定。

感官品质鉴定：各处理随机选取B2F叶片20片用于感官品质鉴定，由湖北中烟工业有限责任公司技术研发中心进行评价。具体评分标准见表2。

1.4 数据处理

所有试验数据均通过Microsoft Office Excel 2016和SPSS 19.0软件进行方差分析，显著性分析采用Ducan法，相关分析采用Pearson简单相关分析。

2 结 果

2.1 采收次数对上部叶碳氮代谢的影响

2.1.1 对碳氮代谢关键酶活性的影响 NR是植株氮代谢的关键酶，反映了氮代谢水平。由图1可以看出，随着中下部叶采收次数的增加，上部烟叶NR活性呈下降的趋势，中下部叶采收6次与采收3次相比NR活性降低76.98%，可见增加中下部叶采收次数可降低上部叶氮代谢运转速度，减少氮的同化，采收次数超过3次NR活性显著降低。从图2可知，INV活性随着中下部叶采收次数的增加呈先上升后下降的趋势，采收6次上部叶INV活性显著降低。说明适当的中下部叶采收次数有利于上部叶光合产物蔗糖的转化积累，以4次左右为宜。

2.1.2 对部分碳水化合物、含氮化合物含量的影响 对上部叶杀青样部分化学成分进行分析（表3）可知，增加中下部叶采收次数，还原糖、总糖等部分碳水化合物含量呈下降趋势；总氮含量呈逐渐降低的趋势，烟碱含量增幅较大。当中下部叶采收3次，上部叶总糖、还原糖含量较高，烟碱含量较低，化学成分较协调；采收6次时，上部叶还原糖含量显著降低，烟碱含量显著增加，不利于上部叶质量的形成。

2.2 采收次数对上部叶氧化胁迫及抗氧化酶活性的影响

从表4可知，随着中下部叶采收次数的增加，

上部叶SOD、POD、CAT活性均呈下降的趋势，H2O2、MDA含量增加。中下部叶采收超过3次，上部叶POD活性显著降低，MDA含量显著增加；超过4次时，上部叶SOD、CAT活性显著降低，H2O2、MDA含量进一步增加，遭受的氧化胁迫加重，上部叶启动膜脂过氧化反应，促进衰老。

2.3 采收次数对上部叶IAAO活性的影响

由图3可知，随着中下部叶采收次数的增加，上部叶吲哚乙酸氧化酶活性呈上升的趋势；中下部叶采收次数为6次时，上部叶吲哚乙酸氧化酶活性增加显著，增幅可达两倍以上，可见增加中下部叶采收次数可降低上部叶IAA含量，抑制上部叶生长发育。

2.4 采收次数与上部叶碳氮代谢生理指标的相关性

从表5相关分析中可以看出，中下部叶采收次数与NR、SOD、POD、CAT等酶活性呈极显著负相关关系，与MDA含量、IAAO活性呈极显著正相关，与INV活性呈负相关但不显著。NR活性与抗氧化酶SOD活性呈显著正相关，与POD、CAT活性呈极显著正相关，与MDA含量呈极显著负相关，可见氧化胁迫对烟株氮同化代谢影响较大。MDA含量与IAAO活性呈显著正相关，相关系数为0.612。

2.5 采收次数对伤流液中烟碱含量的影响

对根系伤流液中烟碱含量进行测定（图4）可以看出，随着采收次数的增加，伤流液中烟碱含量呈上升的趋势，整株采收次数为7次时，伤流液中烟碱含量增加显著，整株采收7次与4次相比伤流液中烟碱含量增幅达27.01%。在整株采收4～7次采收范围内，烟株根系伤流液中烟碱含量随采收次数增加呈指数增长（y=212.56e0.0784x，R?=0.988 3）。

2.6 采收次数对烤后烟叶经济性状的影响

由表6可知，采收次数对烤后烟叶经济性状影响较大，增加采收次数上等烟比例、均价呈先增加后降低的趋势，T2处理整株采收5次上等烟比例、均价、产值较高；T1、T4处理上等烟比例较低，采收次数过多或过少均不利于上等烟比例的提高，T1整株采收4次产量最高，T4整株采收7次产量最低，可见多次采收不利于干物质的积累。

2.7 采收次数对烤后烟叶常规化学成分的影响

从表7为各处理烤后烟叶常规化学成分比较中可以看出，随着中下部叶采收次数的增加上部叶烟碱含量呈增加的趋势，采收3次和4次上部叶烟碱含量差异不大，采收6次烟碱含量增加显著；还原糖、总糖含量呈先升高后降低的趋势，采收4次含量较高，糖碱比增加显著；上部叶化学质量以中下部叶采收4次处理较好，烟碱含量较低、总糖、还原糖含量较高，糖碱比、氮碱比、两糖比较协调。中部叶烟碱含量随采收次数的增加呈上升的趋势，还原糖含量呈下降的趋势，但差异不显著，以T2处理中部叶化学质量较好，糖碱比、氮碱比、两糖比较适宜。

2.8 采收次数对烤后烟叶感官质量的影响

从表8上部叶烤后感官质量比较中可以看出，随着中下部叶采收次数的增加，上部叶感官质量呈先增加后降低的趋势；T2处理中下部叶采收4次上部叶感官质量较好，香气质中等，香气量较充足，杂气较轻，刺激性较小，余味較舒适，浓度较浓；T3处理采收5次次之，香气质中等，香气量较充足；T1处理采收3次处理较差，香气稍显浑浊，杂气稍重；T4采收6次处理上部叶感官质量最差，香气稍显浑浊，杂气稍重，刺激性偏大。

3 讨 论

采收是烤烟收获的重要途径，烟农在采烤过程中通常采取“成熟一片采收一片，上部叶一次成熟采收”的采收策略，采收次数波动较大，采收次数对上部叶生长发育及质量的影响被忽视，本研究结果表明，采收次数与碳氮代谢相关酶NR、INV及抗氧化相关酶SOD、POD、CAT活性、烟碱的积累密切相关，采收次数过多或过少均不利于产量、产值、化学和感官质量的提高。合理采收对提高上部叶可用性具有重要意义。

中下部叶采收次数增加，上部叶NR活性显著降低，氮同化能力减弱，总氮含量降低；与碳代谢相关的酶INV活性先升高后降低，INV不可逆地催化蔗糖转化为葡萄糖和果糖，与植物生长和器官建成密切相关[12-13]，因此控制中下部叶采收次数可调控上部叶生长发育，调节上部叶还原糖含量，平衡上部叶化学成分的协调性。王健等[14]研究发现下部叶采收次数越少越有利于中部叶碳水化合物的转化和利用，本研究表明中下部叶4次采收有利于上部叶INV活性维持较高水平，上部叶还原糖含量较高。

采收过程对烟株生长是一种伤害胁迫，损伤激活了烟株抗氧化防御系统[15]，随着损伤次数的增加，上部叶SOD、POD、CAT等抗氧化系统酶活性降低，对烟株造成的伤害胁迫打破了活性氧产生和清除的动态平衡，H2O2含量增加，氧化胁迫加重，NR活性下降，影响氮的同化代谢。当中下部叶采收损伤次数达到6次，上部叶膜脂过氧化的主要产物MDA含量显著增加；同时催化降解吲哚乙酸的酶IAAO活性显著升高[16-17]，加速了上部叶的衰老，不利于上部叶的生长发育。上部叶开片差、烟碱含量高等问题制约了上部叶的可用性[18]，上部叶采收应以充分发育后促进成熟落黄为主，因此前期应尽量降低田间损伤，减少采收次数，促进上部叶生长发育；中下部叶采收次数达到4次NR活性显著降低，氮同化代谢减弱，有利于上部叶成熟落黄。

烟株受损伤刺激可产生次生代谢产物烟碱[19]，在本试验整株4～7次采收次数范围内，烟株根系伤流液中烟碱含量随采收次数增加呈指数增长，可见采收损伤刺激对烟株根系烟碱合成具有累积效应，采收次数越多烤后上部叶烟碱含量增幅越大，感官评吸刺激性增强。增加采收次数烟株氮同化代谢降低，但叶片烟碱含量增加，与叶片成熟衰老后氮素的利用转向烟碱合成有关[20-21]。

4 结 论

通过控制中下部叶采收次数可以调节上部叶衰老进程，协调碳氮代谢，促进上部叶的生长发育。中下部叶采收次数为4次时，SOD、POD、CAT等抗氧化系统酶活性较高，H2O2、MDA含量较低，维持了细胞膜的稳定性，利于上部叶的生长发育； NR活性降低，INV活性较高，氮同化代谢降低，碳同化代谢较旺盛，烤后上部叶化学质量较好，烟碱含量较适宜，糖碱比协调，感官评吸杂气较轻，刺激性较小，余味较舒适，经济性状较好，上等烟比例、均价、产值均较高，中部叶化学成分较协调，整体质量最佳。

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