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温度对成熟期烤烟化学成分协调性指标的影响
摘要:为了研究温度对成熟期优质烤烟品质形成的影响,本研究采用人工气候培养箱以烤烟K326为材料进行了盆栽实验,在控制条件下进行了单因子温度对成熟期烤烟化学成分协调性指标影响的系统试验,检测结果显示:1.随着温度梯度的升高,烟叶糖碱比和施木克值呈下降趋势;而氮碱比和钾氯比趋于一致,无显著差异;2.在适宜温度下,烟叶施木克值适中,是优质烤烟形成的必要条件;3.在特定烤烟种植区参考温度因素是评价烟叶内在质量的重要方面之一。
关键词:烤烟;单因子温度;化学成分协调性指标
Abstract:In order to study the effect of temperature on the formation of high-quality flue-cured tobacco quality at maturity,this study used artificial climate incubator to carry out potting experiments using flue-cured tobacco K326 as material,and a systematic test was carried out under controlled conditions on the influence of single-factor temperature on the coordination index of chemical composition of flue-cured tobacco at ripening stage. The test results show that:1. With the increase of temperature gradient,the sugar base ratio and schmuk value of tobacco leaves show a downward trend;while the nitrogen-base ratio and potassium-chlorine ratio tend to be consistent,and there is no significant difference;2. At the appropriate temperature,the smuck value of tobacco leaves is moderate,which is a necessary condition for the formation of high-quality flue-cured tobacco;3. The reference temperature factor in a specific flue-cured tobacco planting area is one of the important aspects to evaluate the intrinsic quality of tobacco leaves.
Keywords:flue-cured tobacco;Single factor temperature;Chemical composition harmonization index
烟草作为一种嗜好品己成为世界上种植最广泛的作物之一,也是一种特殊的经济作物,在文明世界传播已有500多年的历史[1]。我国烤烟分布广,产区自然气候条件差异大,这些不同的气候条件造就了全国烟区烤烟风格的不同和品质的差异[2]。
烤烟品质是遗传因素、生态因素和栽培技术共同作用的结果[3-6],其中,烤烟烟叶化学成分及香吃味受生态因子的影响较大,在影响畑叶质量风格中起着重要作用[7-8],而在气象和土壤这两大生态因素中,气象因素目前还难以人为调控,所以要生产优质的烤烟,考虑烤烟生长所需的温度条件就显得尤为重要。有研究表明,温度与烟株发育及烟叶品质形成密切相关,在烟叶生长过程中,不同发育时期烟草对温度的需求不一致。金云峰等[9]的研究表明,与其他生育期相比,成熟期温度对烟叶光合速率、质体色素含量的影响最大,因此对烟叶品质风格的影响至关重要。统计显示,成熟期日均温度在20℃~28℃时,烟叶的内在品质随着平均温度升高而提高[10]。烟叶生产上将采收期气温稳定在 20℃以上,持续天数70 d以上,作为烟叶充分成熟的必要条件,也有学者将成熟期温度大于24℃持续30d作为优质烟叶生产的必要条件[11]。
因此,研究烤烟成熟期温度变化对形成优质烤烟能形成重要线性指导作用,在尊重气候条件的变化规律下,采取有利的措施,积极发挥人的主观能动性,最大限度的利用自然界的光、温、水等资源,为烤烟的生长发育创造一个适宜的生存环境。本试验通过人工气候培养箱进行单因子温度调节,在控制条件下研究单因子温度对烤烟化学成分协调性指标的影响,并形成线性规律来指导实践。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂和仪器
试验以烤烟K326为供试品种,由云南农业大学烟草学院提供。以丙林智能人工气候培养箱ZRG系列为气候培育室,以盆高40cm,盆底直径30cm的白色塑料盆为种植器皿。
1.2.1 实验方法
实验采用温室盆栽实验,试验于2017年1月28日在温室进行育苗和移栽。育苗方式为漂浮育苗,期间进行了三次剪叶,并于移栽前3-4天进行了断水、断肥、揭膜炼苗,促使烟苗达到壮苗标准。于4月4日选取长势均一的壮苗进行移栽,并按照优质烟叶生产标准进行栽培。试验所用土壤PH为5.9,土壤由1/2红壤土,1/4砂土,1/4腐殖土,三者充分混合均匀(混合土壤送检结果与正常植烟地各化学成分相差不大),并在阳光下暴晒半个月,杜绝土传病菌,消除了不同处理间土壤带来的差异。装盆时将均混土壤等量装入各圆盆,用水浇透盆内土壤,放置一天。移栽后,由于盆栽土体毛细管结构的特殊性会导致肥料流失量加大,因此试验肥料用量株施纯氮9g左右,N:P2O5:K2O=1:1:3,按基肥:追肥=1:2的比例分别于移栽当日和移栽后20天内分施。病虫害防治主要以黑胫病、炭疽病、白粉病、赤星病、烟青虫和烟蚜为主。待烟株达到成熟前期时于盛花期进行手工打顶和抹杈,同时留叶21片。试验于2021年7月28日选取控制条件下经温室培育长势均一的K326烟株,放入人工气候培养箱进行单因子温度控制,其他所有栽培措施(施肥、浇水等)保持一致。结合近年来的气候资料将单因子温度控制区间设置为19℃~27℃,每个处理为10株盆栽烟株。气候培养箱温度设置每日分为4个时段进行管理(表1)。
气候培养箱温度控制的四个阶段,每个阶段的温度缓慢增加或下降直至稳定。
1.2.2样品采集
利用逐叶采收的方式分三次同时采收烟叶,于初烤后将三个部位的烟叶分别粉碎成烟末(共27个样品),样品以烘干样重计,每个样品混匀后进行化学成分分析。
1.2.3数据处理
样品水溶性总糖的测定:依照YC/T 159-2002行业标准,用连续流动法测定其含量。
样品蛋白质的测定:依照YC/T 249-2008行业标准,用连续流动法测定。
样品总氮含量的测定:依照GB/T 5009.9-2003行业标准,用连续流动法测定。
样品总植物碱的测定:依照YC/T 468-2013行业标准,用连续流动法测定其含量。
样品钾含量的测定:依照YC/T 173-2003行业标准测定。
样品氯含量的测定:依照YC162-2011行业标准,用连续流动法测定其含量。
样品淀粉含量的测定:依照YC/T 216-2013行业标准,用连续流动法测定其含量。
样品蛋白质含量的测定:蛋白质含量(%)=[总氮(%)-烟碱(%)*0.1727]*6.25;氮换算为蛋白质的系数。蛋白质中所含有N含量一般为15~17.5%,乘以6.25即为蛋白质含量(如依照16%)。
所有实验数据采用Excel进行数据整理与分析。
2 结果与讨论
2.1温度对成熟期烤烟下部叶化学成分协调性指标的影响
控制条件下对成熟期的烟株进行温度单因子处理后,其下部叶化学成分协调性指标的变化趋势如图1所示。
从图1A可知,成熟期烟叶的施木克值随着日均温的上升呈下降趋势,并且R2大于0.5,方程拟合性好,其施木克值随日均温升高呈显著降低趋势,其中,施木克值波峰出现在19℃,波谷出现在26℃;由图1B可以看出,成熟期下部叶的糖碱比随着日均温的升高呈下降趋势,并且R2大于0.5,方程拟合性好,其糖碱比随日均温升高呈显著降低趋势,其中,波峰出现在19℃,波谷出现在26℃;由1C可知,烟叶氮碱比随着温度的升高呈上升趋势,但R2趋于0,方程拟合性太差,氮碱比的升高趋势没有有显著性,其中,波峰出现在25℃,波谷出现在24℃;从图1D可以看出,成熟期下部烟叶钾氯比随着日均温的升高呈下降趋势,并R2大于0.5,直线拟合性好,烟叶钾氯比随着日均温的升高而呈显著下降趋势,其中,波峰出现在日均温20℃处,波谷出现在26℃。
2.2温度对成熟期烤烟中部叶化学成分协调性指标的影响
控制条件下对成熟期的烟株进行温度单因子处理后,其中部叶化学成分协调性指标的变化趋势如图2所示。
从图2A可知,成熟期烟叶的施木克值随着日均温的上升呈下降趋势,并且R2大于0.5,方程拟合性好,其施木克值随日均温升高呈显著降低趋势,其中,施木克值波峰出现在19℃,波谷出现在26℃;由图2B可以看出,成熟期中部叶的糖碱比随着日均温的升高呈下降趋势,并且R2大于0.5,方程拟合性好,其糖碱比随日均温升高呈显著降低趋势,其中,波峰出现在19℃,波谷出现在23℃;由2C可知,烟叶氮碱比随着温度的升高呈下降趋势,但R2趋于0,方程拟合性太差,氮碱比的下降趋势没有显著性,其中,波峰出现在19℃,波谷出现在20℃和24℃;从图2D可以看出,成熟期下部烟叶钾氯比随着日均温的升高呈下降趋势,但R2小于0.5,直线拟合性不好,烟叶钾氯比随着日均温的升高而下降的趋势不显著,其中,波峰出现在日均温25℃处,波谷出现在26℃。
2.3温度对成熟期烤烟上部叶化学成分协调性指标的影响
控制条件下对成熟期的烟株进行温度单因子处理后,其上部叶化学成分协调性指标的变化趋势如图3所示。
从图3A可知,成熟期烟叶的施木克值随着日均温的上升呈下降趋势,但R2小于0.5,方程拟合性不好,其施木克值的降低趋势不显著,其中,波峰出现在19℃,波谷出现在27℃;由图3B可以看出,成熟期中部叶的糖碱比随着日均温的升高呈下降趋势,但R2小于0.5,方程拟合性不好,其糖碱比的降低趋势不显著,其中,波峰出现在19℃,波谷出现在27℃;由3C可知,烟叶氮碱比随着温度的升高呈下降趋势,但R2趋于0,直线拟合性太差,氮碱比的下降趋势没有显著性,其中,波峰出现在21℃,波谷出现在24℃;从图3D可以看出,成熟期下部烟叶钾氯比随着日均温的升高呈下降趋势,但R2小于0.5,直线拟合性不好,烟叶钾氯比随着日均温的升高而下降的趋势不显著,其中,波峰出现在日均温23℃处,波谷出现在24℃。
综合烟株三个部位来看,糖碱比随着成熟期日均温的升高而降低,说明成熟期烟叶低温处理趋于贮藏性成分积累多,生长性成分积累少;氮碱比指标两个处理无显著差异,说明成熟期烟叶同一处理的生长性物质的积累差异不显著;施木克值指标随着成熟期日均温的升高而降低,说明对于成熟期烟叶高温处理趋于贮藏性成分积累少,生长性物质积累多;钾氯比指标几个处理之间无明显差异。
3 结论
通过控制条件下对成熟期的烟株进行温度单因子处理后,从糖碱比指标来看,随着温度梯度的升高,烟叶糖碱比呈下降趋势,可能是因为高温倾向于烟叶结构性物质的积累,同时大量消耗贮藏性物质,而低温贮藏性物质积累较多,从而呈现出“糖高碱低”的趋势,导致了比值的显著差异。同时,本实验糖碱比偏低,可能是因为盆栽试验施肥较多,导致烟叶烟碱含量较高,从而致使糖碱比值低的情况。从氮碱比指标看,两个处理无显著差异,可能是由于在相同环境中,同类物质积累的倾向相同,虽然高温处理下总氮和烟碱含量更高,但整体比值趋于一致。从施木克值看,随着温度梯度的升高,烟叶施木克值呈下降趋势,可能是因为在成熟期低温促进烟叶贮藏性物质的积累,水溶性总糖含量高,从而施木克值高,而高温促进结构性物质的积累,粗蛋白含量高,从而导致施木克值低。本实验烟叶施木克值偏低,可能是因为实验是在气候培养箱内进行,培养箱采用钠灯作为光源,并且培养箱空间有限,可能导致部分烟叶采光不足,从而光合作用弱,总糖含量积累低,从而致使施木克值偏低。从钾氯比看,不同温度处理下无显著差异,可能是因为施肥量及所有栽培方式一致,从而钾氯比差异不大。
本试验分析结果证明:在特定烤烟种植区参考温度因素是评价烟叶内在质量的重要方面之一。在适温条件下,烟叶化学指标上施木克值适中,是优质烤烟形成的必要条件。
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作者简介:温明,男,汉族,1985年12月17日出生,籍贯:辽宁省瓦房店市,学历:大学本科,职称:工程师,研究方向:环境监测
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