绿肥掩青对烤烟土壤及烟叶致香成分的影响

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摘要 研究了绿肥掩青对烤烟土壤酶活性、微生物数量和烟叶致香成分含量的影响。结果表明，绿肥掩青能够提高土壤酶活性，提高土壤微生物数量，显著提高土壤的根系活力，提高烟叶香气成分的含量。因此，绿肥掩青能够很好地改良土壤，改善烟叶质量。

关键词 烤烟；绿肥掩青；土壤酶；微生物；根系活力；致香成分

中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0011-03

Abstract The effects of green-fertilizer covered on the soil enzyme activity，microbial quantity and the content of aroma components of flue-cured tobacco were studied. The results showed that green-fertilizer covered increased soil enzyme activity and the number of microorganisms，significantly improved the root activity of soil，and improved the content of aroma components in tobacco leaves. So green-fertilizer covered could modify soil and improve the quality of tobacco leaf.

Key words flue-cured tobacco；green-fertilizer covered；soil enzyme；microorganisms；root activity；aroma content components

近年来，随着化肥施用量的增加，烟区土壤复种指数居高不下，加之缺乏良好的培肥地力措施，土壤营养供应不均衡，土壤环境比较恶劣[1-3]。土壤是植物赖以生长的基础，土壤环境的变差势必会影响烤烟的生长发育和烟叶质量的形成。只有创造一个好的土壤环境，才能均衡土壤对烟株的营养供应[4]。种植绿肥不仅可以充分利用冬季休闲的烟田，还有利于将烟草种植与牧业发展相结合，从而提高单位土地面积的经济效益。绿肥生长过程中通过根系穿插、根系分泌物和细胞脱落等可以增加微生物活性，能够改良土壤结构和增加土壤有机质含量[5-7]。本研究从烤烟土壤的酶活性、土壤微生物数量和对烟叶致香成分含量的影响入手，研究绿肥掩青对土壤的改良效果和烟叶质量的影响，以期为植烟土壤改良提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验概况

供试烤烟品种为豫烟10号。试验于2014年在漯河市临颍县固厢乡沙河金叶现代烟草农业示范园区内进行。试验地土壤类型为潮土，有机质0.92%，速效氮52.90 mg/kg，速效钾97.50 mg/kg，氯27.10 mg/kg，全氮0.06%，pH值7.90，肥力中等，土壤质地中等稍轻，灌溉条件良好。

1.2 试验设计

试验共设2个处理，分别为T1：不种植绿肥；T2：种植大麦掩青作绿肥。采取大区试验，每个大区0.2 hm2左右，不设重复。

1.3 试验实施

2013年10月25日将大麦种子以撒施方式播种，播种量112.5 kg/hm2；2014年4月15日开始掩青，掩青量3.1 kg/m2。掩青时先用旋耕耙把大麦打碎，然后深翻耙磨。要求2个大区的基础肥力等环境条件相对一致，5月1日移栽，移栽密度行株距120 cm×50 cm。条施烟草肥（15-15-15）225 kg/hm2、饼肥300 kg/hm2、硫酸钾112.5 kg/hm2，穴施烟草肥75 kg/hm2，6月7日追施硫酸钾112.5 kg/hm2、硝酸钾75 kg/hm2，6月28日追施硝酸钾75 kg/hm2。试验栽培管理的其他技术措施，按照当地指定的规范化技术方案执行。对各处理的成熟特征、烘烤特性进行观察，加强病虫害防治，采收时坚持成熟采收、不成熟不采收的原则。

1.4 试验方法

1.4.1 土壤样品的采集及处理。在烤烟生长的团棵期（移栽后30 d）、旺长期（移栽后60 d）和成熟期（移栽后90 d），采集距表层5～20 cm深土层的土，混匀后，过10目筛，用4 ℃冰盒带回实验室，置于4 ℃冰箱中冷藏待测。

1.4.2 烟样采集及处理。分别取各处理烟田的10～12叶位的成熟烟叶在同一烤房内进行烘烤，取烤后外观质量较好的烟叶作为试验样品进行香气物质测定。每个样品取3.0 kg，一部分烘干后磨成过0.25 mm孔径筛的粉末，用于化学成分分析和香气物质测定。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 土壤酶活性和微生物数。移栽后第30天起每隔15 d进行取样，共取样7次。取样时，采用五点取样法在每个小区取5～20 cm根际及田间土层土样，剔除新鲜土样中石栎及植物残茬等杂物，用来测定各处理在不同时期根际土壤的酶活性和微生物数量。

采用苯酚―次氯酸钠比色法对土壤中脲酶的活性进行测定，以1 d后土壤中NH3-N的量表示，单位为mg/g[8]；采用容量法对土壤中过氧化氢酶的活性进行测定，以20 min后土壤消耗的0.1 mol/L KMnO4的量表示，单位为mL/g。用固体平板法对土壤中的微生物数量进行分离鉴定。细菌、真菌、放线菌分别用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、马丁氏培养基和改良高氏1号培养基[9]。

1.5.2 烟株根系活力。移栽后第30天起每隔15 d进行测定，测定时小心挖取烟株根系，采用TTC法测定根系活力。

1.5.3 烟叶香气物质成分含量的测定[10]。称取20 g粉碎后的烟样，用水蒸汽同步蒸馏装置对烟叶中的香气成分进行提取，再用二氯甲烷进行萃取浓缩，然后取浓缩样2.0 μL进样分析。分析仪器为：Auto system XL GC配FID检测器和自动进样器（美国PE公司生产），Turbo Mass色质联用仪（美国PE公司生产）。

气相色谱（GC）条件：色谱柱型号DB-5，30 m×0.25 mm×0.25 μm。初温40 ℃，恒温2 min后以4 ℃/min升至250 ℃，保持10 min；进样口250 ℃，FID 250 ℃；分流比为30∶1；H2为载气，压力为10 kPa；进样量为2.0 μL。

GC-MS 条件：色谱柱型号DB-5，30 m ×0.25 mm×0.25 μm。载气为He；柱头压10 kPa，溶剂延迟3.5 min；传输线温度250℃，离子源温度170℃；EI 能量70 eV，扫描范围为35～350 amu，其余色谱条件同GC。

2 结果与分析

2.1 土壤酶活性

土壤酶是土壤的组成成分之一，是土壤中各种酶类的总称。它主要来源于土壤中动物、植物根系和微生物的细胞分泌物以及残体的分解物[11]。脲酶和过氧化氢酶是2种重要的土壤酶。前者在土壤中广泛存在，土壤脲酶的酶促反应产物可作为一种氮源提供给植物利用[12]。

由图1可知，随着生育期的延长，2种酶活性均呈现单峰曲线，在6月29日达到最大值后呈下降趋势。2个处理相比，处理T2在各取样时间的脲酶活性均大于处理T1；过氧化氢酶活性遵循同样的变化规律。以上结果说明，大麦绿肥有利于土壤酶活性的提高，不仅有利于氮素形态转化，而且能更好地改善土壤营养状况。

2.2 土壤微生物数量

土壤中的细菌、真菌和放线菌不仅是土壤有机质转化的执行者，又是植物营养元素的活性库[13-17]。由图2可知，随着生育时期的延长，各处理土壤中的细菌数量逐渐下降，在团棵期达到最大。在取样时间内，处理T2大于处理T1，这说明绿肥掩青可有效地促使土壤细菌种群数量的增加。

由图2可知，随着生育期的延长，2个处理土壤中的真菌数量先上升再下降，6月29日左右达最大。处理T2均大于处理T1，说明施用绿肥可有效增加土壤中的真菌数量，对烟田内的营养状况进行改善。

由图2可知，随着生育期的推进，2个处理的放线菌逐渐增加，最大值在成熟期。处理各个时期处理T2均大于处理T1，且后期增长幅度较大，说明绿肥掩青能促进土壤有机化合物的分解和土壤腐殖质的合成。

2.3 根系活力

作物根系的生长情况和活力水平直接影响地上部的生长、营养状况及产量水平，因此测定作物根系活力能为植物营养研究提供依据。图3是各处理的根系活力随生育期的变化情况。分析发现，2个处理烟株的根系活力在整个生育期都呈现先升后降的单峰曲线，在6月29日前后达到最大值。比较处理T1、T2烟株的根系活力发现，处理T2在各测量时间内的根系活力都大于处理T1，尤其二者在6月14日测量值，相差81.9 μg/g FW・h。这一结果说明绿肥掩青能显著提高烤烟的根系活力，为烟株获得充足的养分提供基础。

2.4 香气物质

烟叶的香气是评价烟叶内在质量的重要指标之一[18-20]，根际代谢反应的产物不同可以将烟叶中致香物质分为胡萝卜素类降解产物、苯丙氨酸类降解产物等[21-22]。由表1可知，各种类胡萝卜素分解产物含量均以处理T2高于处理T1，其中β-大马酮、二氢猕猴桃内酯和巨豆三烯酮Ⅱ等3种成分含量的增加幅度较大。

烟草中苯丙氨酸的代谢转化是影响烟草香味的重要过程之一，其代谢产物如苯甲醇、苯乙醇都是烟草中的重要致香成分，可使烟草增加类似花香的香味[23]。由表1可知，增施绿肥对烟叶中芳香族氨基酸降解产物有一定影响，处理T2的苯甲醛、苯乙醇含量均有所升高，而苯乙醛含量则与处理T1相比有不同程度的下降。但从整体上来看，处理T2烟叶芳香族氨基酸降解产物总含量比处理T1增加了15.76%，表明绿肥掩青有利于提高烟叶芳香族氨基酸降解产物的含量。

美拉德反应是烟叶调制、陈化、加工和燃吸过程中发生的一类重要反应，该反应生成的许多致香成分可有效改善卷烟的吃味、增加香气、降低刺激性[24]。从表1可以看出，处理T2烟叶美拉德反应产物如糠醛、糠醇、2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛、2-乙酰基吡咯等分别较处理T1增加了1.90、0.53、0.11、0.10和0.20 μg/g。其他香味成分也均较处理T1有所增加。

3 结论与讨论

胡颖梅[25]研究了种植不同的绿肥品种对土壤的改良和烟叶质量的提升效果也不尽相同，其中紫花苜蓿处理土壤的pH值下降最大，有机质含量增加最多，土壤微生物更活跃，烟叶中含碳化合物最高。闫洪洋等[26]研究发现，绿肥掩青、中期揭膜减轻了大田期病害的发生，烟田黑胫病和赤星病的病情指数均呈降低的趋势。李春松[27]研究发现，采用合理的绿肥掩青对烟叶的产量、质量和减轻烟草病虫害都有一定的积极作用。

本研究条件下，绿肥掩青能够提高土壤脲酶和过氧化氢酶活性，增加土壤微生物数量，显著提高烤烟根系活力，提高烟叶中类胡萝卜素产物、芳香族氨基酸降解产物和美拉德反应产物的含量，改善烟叶的品质。因此绿肥掩青能够改善烟田土壤物理结构，均衡烟田土壤养分供应，提高土壤酶的活性和土壤微生物的数量，促进了土壤有机质的分解。有效改善烟株营养，促进烟株对营养元素的吸收，提高烟叶质量，改善烟叶品质，适合沙河金叶浓香型优质烟叶开发中推广应用。

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