2022, Vol. 49文章信息
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基金项目
- 上海烟草集团低焦碱比优质烟叶开发项目（2018310001）；江西省烟草专卖局(公司) 科技项目江西烤烟提质增香栽培关键技术研究（赣烟司〔2017〕66号）
作者简介
- 王念磊（1988—），男，硕士，农艺师，研究方向为烟草栽培生理研究，E-mail：wangnianlei@139.com.
通讯作者
- 汤朝起（1972—），男，硕士，高级农艺师，研究方向为烟叶品质评价与使用技术，E-mail：zhaoqitang@sina.com.
文章历史
- 收稿日期：2022-02-21
2. 上海烟草（集团）公司，上海 200082;
3. 抚州市烟草公司黎川分公司，江西 黎川 344600
2. Shanghai Tobacco(Group)Corp., Shanghai 200082, China;
3. Lichuan Branch of Fuzhou Tobacco Company, Lichuan 344600, China
【研究意义】吸烟与健康一直是社会的焦点，其主要是烟草制品安全性的问题。烟叶作为烟草制品的初始材料，是卷烟质量的物质基础，更是卷烟有害成分的决定因素，其安全性与烟草制品的质量息息相关[1]。烟叶的安全性大体包括农药残留、重金属及烟气中有害物质3个方面。随着生产水平的提高，农残和重金属已经得到了有效控制。卷烟烟气主要有烟气烟碱、焦油、CO 3项常规组分。烟气特有有害物质主要是焦油，其释放量是目前评价烟叶原料安全性的主要指标之一[2-3]。【前人研究进展】随着“降焦减害”战略的实施，前人在工业降焦、农业降焦方面开展了很多研究。汪安云等[4]以3个烤烟品种K326、红大、云烟85为试材，采用正常打顶、见花打顶、盛花打顶下对烟草特有亚硝胺（TSNA）的影响，表明盛花期打顶能够降低K326及红大的TSNA形成积累，见花打顶能够降低云烟85的TSNA形成积累。郑新章等[5]对降焦减害技术进行综述，提出遗传育种、烟田管理、卷烟配方改善烟叶原料及卷烟加工降焦等适宜我国的降焦技术。霍晓晖等[6]、何景福[7]、金勇等[8]还对卷烟滤嘴及新型材料在降焦中的作用及效果进行研究，进一步完善了工业降焦技术。同时，国内关于单项烟气组分输出量与烟叶化学成分的关系研究也较多[9-11]。但关于卷烟烟气3项常规组分输出量的比值与烟叶化学成分的关系研究，则鲜见系统的报道。烟气烟碱量与焦油量通常呈线性正相关关系[12]，降低焦油量，烟气烟碱量亦同比下降，从而造成低焦油卷烟普遍存在的烟气劲头和生理满足感不足。国内外的反吸烟组织对低焦油卷烟产品的低危害效果也普遍持否定态度，认为低焦油是吸烟机测定的结果，不能代表实际的吸烟行为。为此，2001年，美国医学研究所提出了“潜在低暴露量烟草制品（PREPs）”的概念[13]。PREPs的主要措施是降低焦油、提高烟碱。因此，对于低焦油卷烟而言，烟气焦油量与烟碱量的比值（焦碱比）是一个重要指标。在降焦的同时，要保持相对较高的烟碱量，就需要使用焦碱比相对较低的烟叶。
【本研究切入点】江西烟区生态条件优越，在全国烟草种植区划中列入最适宜区和适宜区，所产烟叶具有典型的浓香型特色，其中“生态浓香、甘甜低焦”的质量风格特色明显。同时，江西烤烟烟碱、钾离子含量较高，总氮含量较低，为我们低焦碱比优质烟叶的开发提供了天然的优势条件。【拟解决的关键问题】本研究通过探讨不同施氮量与不同基肥施用方式对烤烟生长发育、经济性状、烟气焦碱比的影响，进一步明确完善开发低焦碱比优质烟叶的栽培技术措施，为低焦碱比优质烟叶的开发提供理论依据，旨在缓解低焦油卷烟满足感普遍不足的问题，降低烟气有害成分（以焦油为代表）暴露量，减少吸烟对健康的危害，为烟草行业走出“低焦油、非低危害”困境做出努力。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验于2018年在抚州市黎川县潭溪乡新庄村（116° 57′ E、27° 16′ N）进行。该地年平均气温18 ℃，平均日照时数1 642.8 h，无霜期287 d，年均降水量1 800.8 mm，属中亚热带湿润性季风气候区。试验地土壤类型为砂壤土，土壤pH为6.3，含有机质28.3 g/kg、全氮1.6 g/kg、碱解氮98.1 mg/kg、有效磷5.3 mg/kg、速效钾165.3 mg/kg、水溶性氯离子30.1 mg/kg，肥力均匀，地面平整，排灌便利，近两年未做过农作物肥料试验，无病虫害发生。供试烤烟品种为云烟87，包衣种湿润育苗。所用肥料包括烟草专用肥（N ︰ P2O5 ︰ K2O=10 ︰ 8 ︰ 20）、云南云叶枯饼有机肥（N ︰ P2O5 ︰ K2O=2 ︰ 1.05 ︰ 1.05），钙镁磷肥（N ︰ P2O5 ︰ K2O=0 ︰ 12 ︰ 0），硝酸钾（N ︰ P2O5 ︰ K2O=13.5 ︰ 0 ︰ 44），硫酸钾（N ︰ P2O5 ︰ K2O=0 ︰ 0 ︰ 50）。
1.2 试验设计试验设基肥施肥方式、施氮量两因素组合处理，其中基肥施肥设穴施、条施2种方式，总施氮量设纯氮施用量150、135、120、105 kg/hm2 4个水平，不设重复，小区面积不小于667 m2，以黎川当地常规生产作对照。基追肥比例统一为6 ∶ 4，有机肥、钙镁磷肥全部做基肥，烟草专用肥部分作基肥，硝酸钾、硫酸钾全部做追肥。各处理肥料用量除纯氮施用量外，纯磷、纯钾用量均一致，为磷135 kg/hm2、钾405 kg/hm2，其他肥料用量与常规施氮水平（135 kg/hm2）保持一致。
本试验采用“早打顶、少留叶、晚采收”的栽培技术，8个处理的种植密度统一为植烟行株距1.2 m×0.5 m，留叶数统一为12片/ 株（少于当地常规留叶数16~17片/ 株）；现蕾前打顶（早于当地常规50% 中心花开放打顶）：打顶前1~2 d先打掉长度≤ 45 cm的底脚叶（4片左右），打顶时打掉长度≤ 10 cm的顶部烟叶，打顶后保留在烟株上的上部叶长度都在10 cm以上；采收次数4~5次（与当地常规相同），各处理上部叶推迟采收、下部叶按当地常规要求采收（无需推迟），其中中部叶推迟5~10 d采收、上部叶推迟10~20 d采收。其他栽培管理措施参照当地常规要求操作。
1.3 测定项目及方法1.3.1 试验田土壤基础肥力 烟田整地后施用农家肥前，采取5点取样法用土钻取0~20 cm耕层土壤，混匀后风干、去杂、磨细、过筛（分别过孔径2 mm、0.25 mm的筛）、混匀，装瓶保存和登记后保存备用。参照文献[14-16]的方法测定土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、水溶性氯离子含量和pH。
1.3.2 烟株主要生育期植物学性状 对各处理生长一致的烟株进行标记，在下部叶达到成熟标准后，分别记录各部位烟叶的农艺性状，包括株高、茎围及下、中、上部叶最大叶长、叶宽。每个处理调查15株[17]。
1.3.3 烟叶样品采集及测定 各处理按照采收标准单独采收、烘烤、分级计产，统计各处理烟叶产量、产值、上等烟比例、上中等烟比例及均价等经济性状。各处理取B2F、B3F、C2F、C3F各3 kg，参照文献[18-23]的方法测定烟碱、总氮、总糖、还原糖、钾、氯、淀粉等指标。
1.3.4 感官质量评吸 将各处理烟叶切丝后采用行业标准方法卷制单料烟，由上海烟草集团有限责任公司组织专家采用暗码编号的方式进行吸食品质评价，按单料烟“标度值”标准统一进行感官质量评吸鉴定，采用“九分制”标准打分。香气质、香气量、杂气、刺激性、余味5项的最高分值为9分，这5项分值之和为感官质量总分；劲头、烟气浓度2项分值不计入感官质量总分；质量分为5个档次：0~1分为差，2~3分为较差，4~5分为一般，6~7分为较好，8~9分为好。
试验数据利用SPSS 20.0处理系统进行统计分析，用Excel 2013做表。
2 结果与分析 2.1 施氮量与基肥施用方式对烤烟成熟期农艺性状的影响由表 1可知，基肥施用方式仅对下部叶最大叶长、最大叶宽有极显著的影响，施氮量对中部叶和上部叶最大叶宽的影响差异不显著，对其他农艺性状的影响均极显著；基肥施用方式与施氮量的互作效应仅对上部叶最大叶长有显著的影响。整体来看，施氮量对烟株农艺性状各指标的影响最大，占总变异的53.4%~98.1%；基肥施用方式对烟株农艺性状的贡献率较小，占总变异的0.4%~40.2%；基肥施用方式与施氮量互作效应对烟株农艺性状的贡献率也较小，占总变异的1.5%~34.9%。
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2.2 施氮量与基肥施用方式对初烤烟叶经济性状的影响
由表 2可知，同一施氮量水平下，与穴施相比，基肥条施处理烤烟产量降低幅度分别为4.9%、5.5%、6.4%、6.5%，产值降幅分别为4.4%、4.6%、6.6%、8.4%，基肥条施处理均价增加幅度分别为0.1、0.2、0.0、-0.4元/kg。施氮量105 kg/hm2处理上等烟比例下降2%，其他3个施氮量处理上等烟比例增幅分别为1.3%、1.1%、1.2%；施氮量105 kg/hm2处理上中等烟比例下降0.3%，其他3个施氮量处理上中等烟比例增幅均为0.2%；4个施氮量水平条施处理上部烟比例降幅分别为0.9%、2.3%、0.2%、4.1%，中部烟比例增幅分别为0.3%、0.83%、-0.1%、1.3%。同一基肥施用方式下，随着施氮量的降低，烟株产量、产值、中等烟比例、上部烟比例呈现逐渐降低的趋势，上等烟比例、均价随施氮量降低呈现先增后降趋势。综合经济性状各指标来看，不同基肥施用方式之间差异不明显，以施氮量135 kg/hm2表现最好，其次为施氮量120 kg/hm2处理。
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2.3 施氮量与基肥施用方式对初烤烟叶主要化学成分的影响
低焦碱比优质烟叶开发对化学成分的要求是“一提三控”，即提高烟碱含量，控制总氮、蛋白质、氯离子含量。由表 3可知，与常规生产对照烟叶相比，各处理中部、上部烟叶的烟碱含量提升明显，分别为4.15%、5.25%，明显高于常规生产的2.44%、3.88%；总氮含量也略有提升，中、上部叶比常规生产分别高0.26、0.31个百分点；总糖、还原糖含量明显降低，钾离子含量明显提升，氯离子含量均在0.3%~0.7% 的适宜范围内。
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由表 4可知，中、上部烟叶化学成分变化规律基本一致，与基肥穴施相比，条施处理中、上部叶烟碱含量分别提高0.29%、0.17%，总氮含量分别提高0.04%、0.09%，总糖、还原糖含量略有下降，钾离子含量分别提升0.02%、0.07%，氯离子含量略有降低但均在适宜范围内。
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由表 5可知，4个施氮量处理烤烟中部叶（C）烟碱含量均较高、变幅为3.88%~4.29%，总氮含量变幅为2.08%~2.22%，总糖、还原糖含量均总体在适宜范围内，钾离子、氯离子含量无明显变化规律，均在适宜范围内；上部叶（B）烟碱含量亦均较高、变幅为5.09%~5.49%，总氮含量均总体在适宜范围内、变幅为2.54%~2.76%，总糖、还原糖总体呈现逐渐增加的趋势，钾离子、氯离子含量无明显变化规律，均在适宜范围内。
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2.4 施氮量与基肥施用方式对单料烟烟气常规指标的影响
烟气焦碱比是烟气焦油量与烟气烟碱量的比值，通常情况下国产烤烟中部烟叶的烟气焦碱比约为12.0（均值），上部烟叶则约为8.3。由表 6可知，基肥穴施、条施处理上部烟叶焦碱比均值分别为6.6、6.4，中部烟叶焦碱比均值分别为8.8、8.4，中、上部烟叶均表现为基肥条施处理略低于基肥穴施处理，且各处理焦碱比均值都远低于通常值，达到了低焦碱比的预期目标。
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由表 7可知，随着施氮量的降低各施氮量处理上部烟叶焦碱比均值分别为6.2、6.2、6.9、6.7，中部烟叶焦碱比均值分别为8.6、8.1、8.6、9.2，各施氮量处理间没有明显规律，且各处理焦碱比均值都远低于通常值，达到了低焦碱比的预期目标。
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2.5 施氮量与基肥施用方式对各处理单料烟吸食品质的影响
由表 8可知，基肥条施处理上部叶感官质量总分24.4分，比基肥穴施处理低1分，主要表现在香气质、香气量、杂气、刺激性指标得分较低，但质量档次得分均在4~5分区间，档次均为“一般”；中部叶感官质量总分27.5分，比基肥穴施处理低0.2分，主要表现在刺激性、余味指标得分分别少0.2、0.1分，质量档次得分大多在4~5分区间，档次均为“一般”。
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由表 9可知，随着施氮量的降低，中部叶感官质量总得分分别为27.1、27.6、27.8、27.8，总体呈现增加趋势，其中施氮量120 kg/hm2处理烤烟香气质、香气量、杂气、刺激性等指标均表现较好，质量档次得分范围为5.0~5.2，均在“一般”档次；上部叶感官质量总得分分别为24.8、24.7、24.9、25.1，总体呈现增加趋势，质量档次得分范围为4.3~4.6，质量档次分值随着施氮量的降低逐渐增加，但均在“一般”档次，其中施氮量水平较低的两个处理烤烟上部叶香气质、杂气、余味得分均提高0.1分，总体表现较好。整体来看，中部烟叶吸食品质主要表现为有劲头，生理强度较大，但鼻腔有较强的尖刺感，香气延续性较短；上部烟叶吸食品质主要表现为劲头过大（造成喉部刺激），枯焦气过重（造成杂气凸现），烟气带苦（造成余味不干净）；基肥条施处理与穴施处理烤烟感官评吸质量差异不明显，施氮量以120 kg/hm2处理感官评吸质量较好，各处理质量档次均在“一般”。
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3 讨论
施氮量对烟株的生长发育及其产质量的形成关系密切[24-26]，施氮量过多、多少都会对烟株的形态建成带来影响。烟叶原料开发的目标是优质适产，品质、产量的形成都通过烟株体内主要代谢完成的，其中碳氮代谢最为重要，适量的氮素供应烟株才有协调的代谢，所产烤烟主要化学成分协调性才更好，感官评吸质量更优[27-28]。本研究结果显示，在“早打顶、少留叶、中上部叶适当推迟采收”技术措施下，施氮量对烤烟农艺性状各指标贡献率较高，随着施氮量的降低，烤烟产量、产值逐渐降低，烟碱、总氮等含氮化合物总体呈现降低趋势。试验各处理烟碱含量明显高于常规生产，主要原因是本试验栽培操作为足叶打顶、打顶较早、留叶数也较少，这与沈晗等[29]、赵会纳[30-31]等的研究结果基本一致。本研究认为，施氮量135 kg/hm2处理烤烟经济性状综合表现最好，施氮量120 kg/hm2处理感官质量最优，主要原因是适宜的施氮量是烤烟优质丰产的基础，本试验中烤烟打顶较早、留叶较少，相同产质量下需要较少的施氮量，同时也更易获得较高的烟碱含量，这也是烟气焦碱比较低的原因。不同的肥料施用方式能够影响养分在土壤中的迁移及分布，进而决定着植株对养分的利用效率[32-33]。本研究中，与基肥条施处理相比，基肥穴施处理烤烟更易获得较高的产量、产值，而烤烟均价、上等烟比例较低，烤烟的烟碱、总氮等含氮化合物较低，感官质量得分也较低，但差异不明显，这与刘润生等[34]的观点基本一致，即基肥宽带条施法对烟株的前期生长、产量、品质的的形成最有利，其次为基肥穴底环施方法，但此方法施肥成本高、难于推广。本研究认为开发低焦碱比烟叶原料，基肥条施更适用于生产实际，原因主要是烟株对肥料的利用与施肥量、供肥方式、栽培措施等高度相关，条施虽没穴施更易获得较高的产量，但品质更好，即在一定的施肥量下，条施也能获得优质适产，配合打顶早、留叶少栽培措施，烤烟烟气焦碱比也更低，感官质量也达到目标档次。陈亚茹等[35]研究认为拌塘施肥比条施和环施的方式更有利于烟株形态建成及烟株干物质积累，更有利于提高烤烟的产质量，与本研究结果不太一致，原因可能是不同的产区生态条件存在差异，给施肥实际效果带来一定的影响。
本研究的重点是探索在降焦减害的同时，保持生理满足感的烟叶原料的栽培模式。前人针对降焦减害在育种、栽培、调制等方面开展了很多研究[36-38]，但更多的是在降焦上，对于可能带来的低焦油非低危害没有关注。本研究创新性的分析了对烟气焦碱比的影响，结果显示，试验栽培措施下烤烟中上部叶的焦碱比均明显低于常规值，且感官评吸质量也达到了“一般”档次。本研究在开发低焦碱比优质原料方面取得了一定进展，所生产的原料感官评吸质量达到了目标档次，接下来将会在满足目标的基础上开展深入研究，进一步提升烟叶的感官评吸质量。
4 结论在“低施氮、早打顶、少留叶、晚采收”技术措施基础上，本研究对开发低焦碱比优质烟叶适宜的施氮量、基肥施用方式进行了探索，结果表明：施氮量120 kg/hm2处理烤烟中、上部烟叶烟气焦碱比分别为8.6、6.9，感官评吸质量档次均达到了“一般”；基肥条施处理烤烟中、上部烟叶烟气焦碱比分别为8.8、6.4，感官评吸质量档次均达到了“一般”。因此，在江西多雨烟区，一定的栽培措施下，开发低焦碱比优质烟叶的适宜施氮量为120 kg/hm2，基肥施用方式为条施。
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（责任编辑 邹移光）