譚永浩　向東　劉勇軍　符昌武　王振華　汪薇　全益華　劉欣瑤　時向東

摘要：為探明不同氮效應對武陵山區(qū)雪茄煙生長發(fā)育及品質特征的影響，設置180 kg/hm2（N1）、210 kg/hm2（N2）、240 kg/hm2（N3）3個不同施氮水平，測定分析雪茄煙生長發(fā)育過程中農藝性狀、碳氮代謝以及調制發(fā)酵后煙葉的中性致香物質及感官質量評價指標。結果表明，從田間表現(xiàn)來看，N3處理下生長前期煙株的株高、莖圍、節(jié)距等生長指標均顯著高于低氮水平的煙株。從煙株田間物質積累來看，各處理總糖、還原糖隨生長時間逐漸增多，但煙株轉入生殖生長后略有減少，總氮含量在移栽后45 d達到峰值，各處理間含量差異顯著，隨后逐漸減少；N3處理煙葉調制發(fā)酵后含梗率最高，但葉厚、單葉重要低于N2處理；總糖、還原糖、鉀、氯含量則以N2處理最高，N3處理煙堿含量和總氮含量最高；N1處理的類胡蘿卜素降解產物、葉綠素降解產物以及中性致香物質總量高于其他2個處理，棕色化反應產物和西柏烷類降解產物均以N2處理含量最高。從感官質量評價結果來看，N2處理的總分較高，N1處理次之，N3處理略低。經綜合評價初步確定湖南張家界在施純氮210 kg/hm2時較有利于生產出高產量、高質量雪茄煙葉。

關鍵詞：雪茄煙葉；氮效應；碳氮平衡；生長發(fā)育；農藝性狀；物理特性；化學成分；感官評價

中圖分類號：S572.06 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）09-0112-08

雪茄傳入我國已經有120余年的歷史。近年來，國內雪茄煙市場不斷趨于成熟，雪茄煙作為煙草行業(yè)提質優(yōu)化的重要組成部分，多個煙草公司和工業(yè)企業(yè)都紛紛采取相關舉措來打造當?shù)靥厣┣褵熯M而豐富中式雪茄煙原料庫。但由于國內大部分雪茄煙葉原料產區(qū)均處于萌芽或初具規(guī)模的狀態(tài)，高品質的國產原料供應十分緊缺。

雪茄煙屬于高氮型煙草，氮素營養(yǎng)水平與煙葉產質量密切相關［1-3］。張嘉雯等通過探究不同施氮量對雪茄煙葉生長發(fā)育過程中碳氮代謝和煙葉品質的影響，結果發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內增加施氮量，煙葉淀粉酶和中性轉化酶等碳氮代謝關鍵酶的活性提高，煙葉碳氮代謝之間的轉化更加協(xié)調，但超過一定范圍則不利于煙葉正常成熟落黃［4］。張銳新等研究結果表明，不同施氮量對雪茄煙株田間生長發(fā)育、煙葉內在化學成分及中性致香物質均有較為明顯的影響［2］。此外，氮肥的施用量應當與種植時施用的基肥相協(xié)調才能生產出優(yōu)質的雪茄煙葉。鄒宇航等關于氮肥基追比對雪茄生長發(fā)育及品質的影響研究結果表明，在氮肥基追比例為5 ∶5時更有利于雪茄煙葉品質的形成［5-6］。

湖南省地處亞熱帶季風氣候區(qū)，其光照、雨水等條件較為適宜雪茄煙的種植［7-8］，向東等于2020年通過采收成熟度試驗，初步確定湖南省種植雪茄煙的可行性［9］，但并未明確在此生態(tài)、土壤條件下，適宜優(yōu)質雪茄煙栽培的氮素營養(yǎng)水平。本試驗通過調節(jié)煙株所處土壤的氮素營養(yǎng)水平，以探究不同氮素營養(yǎng)水平對田間煙株的生長發(fā)育情況以及發(fā)酵后煙葉的常規(guī)化學成分、物理特性、感官評吸質量的影響，進而為湖南優(yōu)質雪茄煙葉生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為古巴7號，選用其中大田管理規(guī)范、鮮煙素質基本一致的煙株中間部位煙葉為試驗材料。試驗肥料：煙草專用復合肥（8% N、14% P2O5、8% K2O）、提苗肥、菜籽餅肥、鈣鎂磷肥、硫酸鉀、硝酸鉀。

1.2 試驗地點

試驗于湖南省張家界市桑植縣龍?zhí)镀烘?zhèn)白竹坪村進行。供試土壤質地類型為粉沙質黏土，試驗地前茬作物為烤煙，土壤基礎肥力：pH值為5.87，有機質含量29.7 g/kg、全氮含量1.45 g/kg、全磷含量 1.15 g/kg、全鉀含量13.12 g/kg、水解性氮含量104 mg/kg、有效磷含量69.6 mg/kg、速效鉀含量286.2 mg/kg。

1.3 試驗設計

本試驗設3個處理，通過改變施入氮素肥料施用量改變煙株所處環(huán)境的氮素營養(yǎng)水平，即為施純氮180 kg/hm2（N1）、210 kg/hm2（N2）、240 kg/hm2（N3），各處理設置3次重復，共計9個小區(qū)，植煙密度為120 cm×40 cm，不同小區(qū)隨機區(qū)組排列。各處理的氮素由煙草專用復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為4%、7%、4%）提供，磷、鉀不足部分分別由鈣鎂磷肥、硫酸鉀補充，控制氮磷鉀用量之比為1 ∶1.5 ∶2，有機肥施用量一致。全部有機肥、磷肥和50%的氮肥、鉀肥在煙田起壟時作為基肥開溝條施，50%的氮肥和鉀肥作為追肥，追肥分2次施入。煙株初花打頂，同時抹去下部4張底腳葉，各項農事操作保證及時一致。移栽后50 d左右開始采用摘葉方式采收，采取時各小區(qū)單采收單分級單記錄，采用統(tǒng)一晾房進行晾制。

各試驗處理采用摘葉方式采收，采取時各小區(qū)單采收單分級單記錄，采用統(tǒng)一晾房進行晾制。

根據(jù)優(yōu)質雪茄煙調制需求，預設晾制工藝為凋萎期：濕度85%～90%，溫度25～28 ℃，時間 3～5 d；變黃期：濕度80%～85%，溫度28～30 ℃，時間 4～7 d；變褐期：濕度75%～80%，溫度30～35 ℃，時間 7～10 d；定色期：濕度60%～70%，溫度30～35 ℃，時間 3～5 d；干筋期：濕度40%～50%，溫度35～40 ℃，時間 5～6 d。

1.4 測定指標和方法

1.4.1 農藝性狀

對移栽滿25 d的煙株進行定株，在每個試驗處理的小區(qū)中選擇能代表本小區(qū)生長趨勢的煙株10株進行掛牌標記，分別于移栽后35、45 d以及現(xiàn)蕾、初花、打頂后依照YC/T 142—2010［10］標準測定各處理煙株農藝性狀。

1.4.2 大田期碳氮代謝相關酶與產物的測定

分別于移栽后35、45 d以及現(xiàn)蕾、初花、打頂后進行取樣，每個處理選取20張鮮葉，部分煙葉迅速用錫箔紙包裹后置于液氮中保存，用于相關酶活性的測定，部分煙葉去除主脈殺青烘干后用于淀粉、總糖、總氮含量的測定。取樣完成后，于河南農業(yè)大學煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室，分別按照試劑盒（蘇州科銘生物技術有限公司）測定活性?？偺恰⒌矸?、總氮含量的測定分別參照YC/T 216—2013［11］、YC/T 159—2019［12］、YC/T 161—2002［13］。

1.4.3 調制發(fā)酵后煙葉物理特性

將煙葉于溫度22 ℃、相對濕度60%條件放置在恒溫恒濕箱（Binder KBF 240）中平衡水分7 d，隨機抽取50片煙葉制備鑒定樣品煙葉葉長、葉寬、葉厚、拉力、單葉重、葉質重、平衡含水率、含梗率以及煙灰白度，其中煙灰白度測量方法參見標準GB/T 3979—2008［14］。

1.4.4 調制發(fā)酵后煙葉常規(guī)化學成分

采用連續(xù)流動分析儀（型號AA3-HR）參照YC/T 159—2019［12］、YC/T 161—2002［13］、YC/T 468—2021［15］、YC/T 217—2007［16］、YC/T 162—2011［17］標準測定煙葉調制后樣品水溶性總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯含量。

1.4.5 調制發(fā)酵后中性致香物質測定

采用同時蒸餾萃取法濃縮提取煙葉中的致香成分，通過氣質聯(lián)用儀進行鑒定和NIST庫檢索定性。GC/MS分析條件參照于建軍等的測定方法［18］，使用內標法定量，依據(jù)史宏志等的分類方法［19］進行分類。

1.4.6 煙葉感官質量評價

雪茄煙葉的感官質量評價指標有如下8項，分別為香氣質、香氣量、余味、雜氣、甜潤感、刺激性、燃燒性、灰色。相關評吸指標的評分細則、加權比例和總分計算如表1所示。

T=∑（X-iPi）×100/9。（1）

式中：T為感官質量評價總分；Pi為i單項指標權重（香氣質18%、香氣量16%、余味16%、雜氣10%、甜感10%、刺激性12%、燃燒性10%、灰色8%）；X-i為i單項指標平均得分。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2021和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)整理與分析，采用Graphpad prism 8和Origin 2021軟件進行圖表的繪制。

2 結果與分析

2.1 不同氮效應下田間雪茄煙樣的農藝性狀

分別于移栽后35、45、50（現(xiàn)蕾）、58（初花）、60 d （打頂后）測量各處理農藝性狀，結果如圖1所示。煙株的株高、葉數(shù)、節(jié)距在現(xiàn)蕾之前均隨時間延長逐漸增大，進入成熟期后各處理株高、節(jié)距稍有增加，但增加量較小，葉數(shù)未發(fā)生明顯變化。旺長期各處理間存在一定的差異，在移栽后45 d各處理的株高和節(jié)距均表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，且處理間差異顯著；葉數(shù)表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，但處理間差異不顯著；莖圍則表現(xiàn)為N2＞N3＞N1，處理間差異不顯著；最大葉長表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，N1、N3處理間差異顯著；最大葉寬表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，N1，N2與N3處理間差異顯著?，F(xiàn)蕾期后各處理主要發(fā)生變化的是最大葉長、最大葉寬這2個指標，N1、N2、N3這3個處理最大葉長增幅分別為7.5%、9.5%、5.0%，最大葉寬增幅分別為11.0%、7.0%、5.9%?？梢姷獙熤晟L的前期影響較大，而對煙株生長后期影響較小，僅有N1處理的莖圍、最大葉寬與N2、N3之間差異顯著。

2.2 不同氮效應對雪茄煙葉碳氮代謝的影響

2.2.1 不同氮效應對雪茄煙葉碳氮代謝產物含量的影響

葉片內水溶性總糖、淀粉和總氮含量是其碳氮代謝強弱的反映。圖2顯示，雪茄煙在生長發(fā)育過程中水溶性總糖和淀粉含量在煙株初花之前隨生育期的推進而逐漸增加，成熟期煙株由營養(yǎng)生長轉為生殖生長，葉片內糖類物質含量明顯下降，移栽后35 d N3處理的總糖含量稍高于N1、N2處理，而N2與N1、N3之間淀粉含量無顯著差異；各處理糖類物質積累均在移栽后58 d達到峰值，但N3、N2處理的總糖含量峰值顯著高于N1處理，而N2處理總糖含量的增幅最大，增幅為214.2%，其次為N1處理，增幅為180.8%，最后為N3處理，增幅為152.6%；N1、N2、N3淀粉含量增幅分別為292.5%、281.0%、272.5%。煙葉內總氮含量在煙株大田期呈單峰變化趨勢，氮素積累在45 d達到峰值，之后隨移栽后天數(shù)的增加而減少。各處理煙株葉片內總氮含量始終保持N3＞N2＞N1，移栽后 45～60 d內各處理總氮含量降幅分別為32.1%、34.5%、35.7%。

2.2.2 不同氮效應對雪茄煙葉碳氮代謝關鍵酶活性的影響

淀粉酶（AL）與中性轉化酶（NI）活性的高低與煙株碳代謝強弱以及葉片內碳固定、轉化、運輸密切相關。由圖3-A可見，各處理煙株在打頂前AL活性隨生育期的推進而呈持續(xù)升高的趨勢，移栽后58 d達到峰值，說明煙株進入旺長期后，葉片內碳代謝能力持續(xù)增強，進入成熟期后，煙株對于頂部生殖器官的碳運輸、供應優(yōu)先級高于葉片。移栽后35 d各處理間AL活性差異不大，打頂前N1、N2、N3處理AL活性增幅分別為67.2%、73.5%、74.1%。由圖3-B可知，各處理在采收前NI活性均呈先升高后降低的單峰變化趨勢，但達到峰值的時間稍有不同，N1、N2處理在移栽后50 d達到峰值，而N3處理則在58 d達到峰值。隨氮效應的改變，NI活性均有所不同，移栽后50 d與移栽后35 d相比，N1、N2、N3處理NI活性增幅分別為166.7%、143.9%、148.1%；而移栽后58 d與移栽后35 d相比，增幅分別為150.4%、140.5%、159.2%，整生育期內各處理NI活性增幅分別為97.6%、103.3%、114.6%。

硝酸還原酶（NR）是氮代謝過程中的重要守門酶，谷氨酰胺合成酶（GS）是構成氮代謝過程GS/GOGAT偶聯(lián)循環(huán)的關鍵成員酶，兩者相輔相成，與煙葉氮代謝水平密切相關。由圖3-C和圖3-D可知，在整個生育期內，煙葉NR和GS活性隨生育期的推進呈先上升后下降的單峰變化趨勢， 各處理均在移栽后50 d達到峰值，隨后又以較高的速率下降，50～60 d內各處理NR活性的降幅分別為45.2%、45.3%、47.8%，GS活性降幅分別為57.9%、59.0%、61.1%。由此可以看出，在生長發(fā)育前期，煙株對于氮素吸收同化能力較強，進入成熟期后，葉片形態(tài)結構基本確定，故而對于氮素的吸收能力下降。

2.3 不同氮效應對雪茄煙葉物理特性的影響

由圖4可知，不同氮效應對雪茄煙物理特性影響明顯。葉長、葉寬和葉厚隨氮效應的提升，均呈先升高后下降趨勢，N2處理上述3個指標均高于N1、N3處理，葉長方面N1與N2之間、葉寬N1與N3之間、葉厚N2與N3之間差異不顯著，其余均顯著；在抗張拉力這個指標上，各處理間排序為N3=N2＞N1，N2、N3與N1處理間差異顯著；煙葉葉質重則隨著氮效應的提升總體呈增加的趨勢，說明氮素的增加有利于提升煙葉內含物的量，增加煙葉單位面積的質量；在高氮效應下下，N3處理的含梗率顯著高于N1和N2處理。由此可見，高氮素水平下，增加的不僅是煙葉內含物的量，同時葉片的主脈、支脈等木質部質量也有所增加。

2.4 不同氮效應對雪茄煙葉常規(guī)化學成分的影響

常規(guī)化學成分含量的多少從一定程度上可以反映出煙葉內在品質的優(yōu)劣。由圖5可知，各處理間常規(guī)化學成分差異相對明顯，其中N2處理的總糖、還原糖含量最高，N1處理次之，N3處理含量最少，各處理間差異顯著；煙堿含量排序則為N3＞N1＞N2，處理間差異顯著；總氮含量也以N3處理含量最高。由此可以看出，高氮效應下下，煙株氮代謝較強，轉化、合成的有機氮、無機氮較多；而與之相反的是，總糖、還原糖含量較低，說明了氮代謝較強時會抑制碳代謝；低氮水平下，煙株生長發(fā)育受抑制，氮代謝和碳代謝強度均較低，故而其水溶性糖類和總氮含量均偏低。鉀和氯含量各處理則均表現(xiàn)為N2＞N1＞N3，N2與N1、N3均差異顯著，N1與N3之間差異不顯著。

2.5 不同氮效應對雪茄煙葉中性致香物質的影響

將不同的氮效應下的處理雪茄煙葉進行晾制后，取晾制樣品用于測定中性致香物質的含量，通過定性定量共計檢測出6類32種性致香物質。由

圖6可知，N2處理的苯丙氨酸類降解產物顯著低于N1和N3處理；而各處理間棕色化反應產物、西柏烷類降解產物含量均為N2＞N1＞N3，其中N3處理的西柏烷類降解產物含量顯著低于N1、N2處理。類胡蘿卜素降解產物含量表現(xiàn)為N1>N2=N3。葉綠素降解產物含量由大到小排序為N1＞N2＞N3，N1、N2之間差異不顯著但均顯著高于N3。其他類中性致香物質含量則以N2處理含量最低，N3處理含量最高。

2.6 不同氮效應對雪茄煙葉感官質量評價的影響

感官評吸質量又稱為煙葉吸食質量，即將吸食的煙葉點燃，評吸者對煙葉燃燒釋放的香氣、雜氣等物質進行綜合感受，是反映煙葉內在品質的另一項重要指標。由圖7可知，在不同氮效應下，各試驗處理間存在一定的差異。其中N2處理的香氣質、香氣量得分均稍高于N1、N3；雜氣、余味和甜潤感以N1和N2相對較好，N3次之；燃燒性和灰色上N3與N1相對稍好，N2處理得分相對較低。從通過賦權得到的總分（表2）來看，N2處理的總分較高，N1處理次之，N3處理略低。

3 討論

氮素是植物體內不可或缺的營養(yǎng)元素之一，對于雪茄煙來說更是如此，但由于需要對其品質嚴格把控，導致雪茄煙對于氮素的需求閾值較窄，氮素營養(yǎng)水平過高或過低都會導致煙葉品質的下降［20-23］。在本試驗中綜合分析煙株的農藝性狀與碳氮代謝發(fā)現(xiàn)，當?shù)貭I養(yǎng)水平較低時，煙株對于銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收與同化較少，碳氮代謝酶活性較低，煙株的正常生長發(fā)育受影響，故而煙株較小，葉數(shù)偏少；在一定范圍內提高氮素營養(yǎng)水平可以增加煙葉內部NR和GS活性，加快無機氮的固定、同化以及有機氮的轉化、合成，同時為碳代謝提供了大量的酶蛋白和光合色素，進而促進碳氮代謝的產物積累轉化［24］；但高氮素營養(yǎng)水平會影響碳氮代謝的動態(tài)平衡， 氮代謝能力持續(xù)增強， NI活性峰值推遲，造成煙葉內部葉綠素等含氮化合物積累過多，煙葉貪青晚熟，不利于煙葉的正常成熟落黃［4］。另外，本試驗研究發(fā)現(xiàn)在不同氮素營養(yǎng)水平下，煙葉物理特性有明顯的不同，其中在煙葉的葉長、葉寬、葉厚和單葉重上總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，這種變化趨勢可能是由于在煙株大田生長過程中，隨著氮素營養(yǎng)水平的增加，煙葉的柵欄組織海綿組織逐漸增厚，進而導致煙葉厚度增加，葉片大于正常葉片但身份較薄，腋芽生長量增加［25］。在絕對拉力和葉質重上隨氮素營養(yǎng)水平的提升而增大，內含物質的豐富程度以及葉肉細胞密度決定了煙葉的葉質重，本研究中N3處理煙葉的葉質重較大，這與劉繼坤等人對烤煙葉片組織結構的研究［26］相符。

氮素是影響煙葉化學成分的重要元素之一。本試驗研究結果表明，煙葉中總氮含量隨氮素營養(yǎng)水平的提升而增加?？偟靠梢苑从碂熑~內含物的量，氮素的增加促進了煙葉生長過程中的蛋白質、酶以及葉綠素等大分子物質的合成，這些物質在晾制及發(fā)酵過程中進一步降解為小分子物質，致使煙葉內含物的量有所增加。煙株在生長過程中的碳氮代謝需達到一個平衡的狀態(tài)，煙葉才更容易朝高品質發(fā)展。隨著氮素的增加，煙株氮代謝增強，煙草生長旺盛，需要更多的能量和碳源［27-28］。蔗糖作為光合作用的產物之一，在此過程中大量降解為還原糖，為氮代謝提供ATP，從而導致淀粉的積累代謝減弱，調制過后的煙葉水溶性總糖以及還原糖含量與達到碳氮平衡狀態(tài)時生產出的含量相比相對較少。徐剛等的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥施用量的增加，煙葉的總糖和還原糖含量呈先升高后降低的趨勢［29］。本試驗也證實了這一點，N2處理的煙葉總糖、還原糖含量最高，N3處理的煙葉總糖、還原糖水平則處于一個較低的水平。

感官評價是煙葉原料綜合質量最直觀的體現(xiàn)。各處理煙葉感官評價得分隨氮素營養(yǎng)水平的提升而先升高后降低，N2處理得分最高。產生這樣的原因可能是氮素水平的提高促進了美拉德反應和棕色化反應等前體物的形成，調整了煙葉內部各類中性致香物質所占的比例，進而提高了煙葉的感官質量水平［30-32］。當?shù)毓蛔銜r，煙葉中的總氮含量較低，煙葉內含物質相對較少，香氣質、香氣量得分較低；同時由于氮代謝減弱，煙葉的糖堿比失衡，總糖、還原糖含量相對較高，導致該處理的煙葉刺激

性得分較低。葉綠素降解產物具有清香氣且刺激性較強的特點［33］，而高氮處理的煙葉中的葉綠素降解產物較高，過量的葉綠素降解產物的清香氣轉化為青雜氣、生雜氣，并使煙葉刺激性、強度增大，香吃味變差，故而其雜氣、刺激性、余味以及甜潤感得分偏低。

4 結論

通過試驗發(fā)現(xiàn)，不同氮素營養(yǎng)水平對煙株影響不同，在氮素肥料施用量為210 kg/hm2時煙株的煙葉常規(guī)化學成分含量比較協(xié)調，最有利于煙株的生長和品質的形成，并且在此氮素條件下煙葉感官質量評價最高。在張家界產區(qū)的生態(tài)條件下，與土壤氣候相匹配的氮素營養(yǎng)水平對雪茄煙生產至關重要。合適的氮肥施用量有利于雪茄煙品質的提高，經過綜合評價初步確定，在張家界產區(qū)在氮素肥料施用量為210 kg/hm2，較有利于生產出高產量、高質量雪茄煙。

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收稿日期：2022-05-29

基金項目：中國煙草總公司湖南省公司雪茄煙葉開發(fā)重大專項（編號：HN2020KJ09）；國家自然科學基金（編號：32101851）。

作者簡介：譚永浩（1998—），男，河南洛陽人，碩士研究生，主要從事雪茄煙栽培與調制方面的研究。E-mail：tyh410324@163.com。

通信作者：時向東，博士，教授，碩士生導師，主要從事煙草栽培生理研究工作。E-mail：yancaoshixd@163.com。