多糖納米脫氯劑對烤煙氯素吸收積累及產質量的影響

李　亮，張　翔，毛家偉，司賢宗，李國平，范藝寬

（1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，鄭州 450002；2.河南省煙草公司，鄭州 450003）

多糖納米脫氯劑對烤煙氯素吸收積累及產質量的影響

李亮1，張翔1，毛家偉1，司賢宗1，李國平1，范藝寬2

（1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，鄭州 450002；2.河南省煙草公司，鄭州 450003）

采用大田試驗，研究了多糖納米脫氯劑對烤煙氯素吸收積累及產質量的影響。結果表明，5‰脫氯劑處理促進了煙株生長發育、增加煙株的干物質積累量，但10‰脫氯劑處理反而抑制了煙株生長發育，不利于煙株干物質積累。施用脫氯劑均未降低根和莖中的氯含量和積累量，卻顯著降低了中部葉和下部葉氯含量及積累量。從煙株的氯分布來看，脫氯劑施用顯著增加了根和莖中氯的分布，卻降低了葉中氯的分布。各處理植煙土壤各土層氯含量均表現為不施脫氯劑＜5‰脫氯劑＜10‰脫氯劑處理，表明脫氯劑處理抑制了煙葉對氯的吸收，使大部分氯殘留在土壤中。從烤煙的農藝性狀、經濟性狀、評吸及吸氯效果等方面綜合考慮，在烤煙生產上利用5‰多糖納米脫氯劑的處理效果較佳。

烤煙；脫氯劑；氯含量；氯積累；植煙土壤；產質量

煙草屬忌氯作物，煙葉吸氯量過多對其產質量有不良影響，但氯又是煙草生長發育必需的營養元素，適量的氯能促進煙株健壯生長，提高煙株抗干旱、抗病蟲害的能力和煙葉產量，改善煙葉品質[1-2]。一般認為，優質煙葉氯含量在0.3%～0.8%的范圍[3]。煙葉氯含量＜0.3%時，煙片易碎、油分少、彈性差、吃香味低劣；煙葉氯含量＞1.0%時，煙葉吸濕性強、燃燒性差、雜氣重[4-6]。我國南北煙區煙葉氯含量差異較大，因南方煙區降雨多土壤淋溶作用較強、游離氯含量低導致煙葉氯含量低，個別煙區還需增施氯肥以滿足優質煙葉生長的需求；而北方煙區降水量較少，土壤淋溶作用小，氯元素在土壤中難以被淋溶逐年累積，煙葉含氯量普遍較高，嚴重影響煙葉質量和工業利用價值[7]。

河南煙區作為黃淮煙區的重要組成部分和典型的濃香型產區，因受土壤、施肥和灌溉等影響，煙葉含氯量普遍較高，這已成為制約河南煙區烤煙品質進一步提高的瓶頸[8-9]?？緹熒a上在控制氯肥施用的情況下，通常以深耕深翻、科學排灌、合理輪作、改善栽培措施等農藝措施來減控煙葉氯含量，但氯是非?；顫姷幕瘜W元素，在周圍環境中廣泛存在，優質烤煙適宜的氯含量范圍又較小，故實際生產中對烤煙氯含量的控制一直是個技術性難題[10]。多糖納米脫氯劑是一種由生物工程方法合成的高分子納米級脫氯劑，其分子鏈的官能團能迅速吸附水中氯離子，形成可溶的有機大分子。該產品在鍋爐、污水處理等領域的應用取得良好的脫氯效果，但在煙草種植方面沒有進行過嘗試。本研究以多糖納米脫氯劑為試材，基于大田試驗，首次在烤煙種植方面進行嘗試，探明不同水平脫氯劑對烤煙氯吸收積累及產質量的影響，以期為煙草降氯探索可利用途徑。

1　材料與方法

1.1試驗地概況與供試材料

試驗于2015年5—10月在河南省漯河市臨潁縣巨陵鎮進行，種植品種為中煙100。供試土壤耕層（0～20 cm）基礎理化性狀為：pH 7.3，有機質18.7 g/kg，堿解氮150.7 mg/kg，速效磷14.3 mg/kg，速效鉀196.8 mg/kg，氯29.3 mg/kg。試驗地肥力均勻一致，在該煙區代表性較強。肥料種類有餅肥（N 5%）、復合肥（N 10%、P2O512%、K2O 18%）、硫酸鉀（K2O 50%）、硝酸鉀（N 13%、K2O 46%）和硝銨磷（N 32%、P2O54%）。供試脫氯劑（上海嵐淼水處理科技有限公司提供，發明專利號：ZL 200910051824.0）為多糖納米脫氯劑，其制備方法是將甲苯和氯仿混合加入表面活性劑制成油相乳化液，其與可溶性陽離子淀粉水解液混合得到交聯淀粉顆粒，由三甲胺與精制木質素制成木質素季銨鹽，將交聯淀粉顆粒與木質素季銨鹽混合得到多糖納米脫氯劑。

1.2試驗設計

試驗設3個處理，分別為：T1，不施脫氯劑；T2，5‰脫氯劑；T3，10‰脫氯劑。在煙苗移栽后30 d，將脫氯劑配成不同水平的溶液，每株煙苗用3 L配制的脫氯劑溶液澆灌。小區面積72 m2，隨機區組設計，3次重復。各處理條施餅肥450 kg/hm2、復合肥337.5 kg/hm2、硫酸鉀225 kg/hm2；穴施硝銨磷45 kg/hm2、復合肥37.5 kg/hm2；追肥硫酸鉀225 kg/hm2、硝酸鉀75 kg/hm2。試驗田于4月24日施肥起壟；5月1日選取長勢健壯、大小均勻一致的煙苗進行移栽，移栽行距×株距為1.2 m×0.5 m，單株留葉20片。除試驗因素外，其他栽培措施按當地優質煙生產管理規范措施進行。

1.3樣品采集及檢測

起壟施肥前采集0～20 cm基礎土樣分析基本理化性質?？緹熗L后期測量株高、莖圍、葉片數、最大葉長和葉寬，并采集土壤和煙株樣品，取土樣時各處理取壟上株間0～20 cm和20～40 cm土層樣品，同時將煙株挖出，分根、莖、上部葉（上二棚和頂葉）、中部葉（腰葉）、下部葉（腳葉和下二棚）進行制樣。用清水將根、莖、葉沖洗干凈，樣品在105 ℃下殺青30 min，然后在70 ℃下烘干至恒重，稱重后，粉碎過40 目篩保存，測定煙株不同部位氯含量。煙葉成熟時掛牌采收、并按國家煙葉分級標準計算煙葉產量、產值、上等煙比例及中等煙比例。各處理分別挑選B2F、C3F、X2F等級煙葉2.0 kg，參考文獻[11]所述方法分析煙葉樣品的總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯等含量。由中國煙草總公司鄭州煙草研究院組織評委進行感官評吸。

1.4數據處理與分析

采用Excel 2010進行數據整理及繪制圖形，利用SPSS 17.0 進行Duncan差異顯著性分析。

2　結 果

2.1不同處理對烤煙農藝性狀的影響

由表1可以看出，5‰脫氯劑處理促進了煙株生長發育，且株高、莖圍、有效葉數、最大葉長和葉寬與不施脫氯劑對照相比提高幅度分別為3.0%、1.8%、14.3%、8.7%和14.7%；10‰脫氯劑處理反而抑制了煙株生長發育，且株高、莖圍、有效葉數、最大葉長和葉寬分別比對照降低了9.2%、5.5%、4.8%、5.7%和8.8%。

表1　不同處理對烤煙主要農藝性狀的影響Table1　Effect of different treatments on agronomic characters

2.2不同處理對烤煙干物質積累量的影響

不同處理的干物質積累量見表2。全株干物質積累量為5‰脫氯劑（408.7 g/株）＞不施脫氯劑（404.4 g/株）＞10‰脫氯劑（258.9 g/株），且不施脫氯劑、5‰與10‰脫氯劑處理均有顯著性差異。5‰脫氯劑處理促進了煙株各器官的干物重，且根、莖、上部葉和下部葉與對照相比提高幅度分別為2.2%、5.9%、9.5%和20.1%；但10‰脫氯劑處理抑制了煙株生長發育，且根、莖、上部葉、中部葉和下部葉與不施脫氯劑對照相比分別降低了31.6%、31.9%、43.1%、49.0%和3.0%。

表2　不同處理對烤煙干物質積累量的影響 g/株Table2　Effect of different treatments on dry matter accumulation

2.3不同處理對煙株氯含量的影響

圖1表明，全株氯含量為不施脫氯劑（0.94%）＞5‰脫氯劑（0.78%）＞10‰脫氯劑（0.57%），且各處理間均達到顯著性差異。從煙株不同部位看，氯含量為莖（1.09%～1.16%）＞葉（0.22%～1.54%）＞根（0.31%～0.47%）。下部葉（0.61%～1.54%）＞中部葉（0.30%～1.42%）＞上部葉（0.22%～0.46%）。其中，各處理根中氯含量差異不顯著，而莖、上、中和下部葉中脫氯處理與對照處理均達到顯著性差異。與對照相比，5‰脫氯劑處理上部葉、中部葉和下部葉中的氯含量分別降低了25.9%、38.5%和45.9%；10‰脫氯劑處理中部葉和下部葉中的氯含量分別降低了79.0%和60.4%，但其上部葉卻增加了53.5%。

圖1　不同處理對煙株氯含量的影響Fig. 1　Effect of different treatments on tobacco chlorine content

2.4不同處理對煙株氯積累量的影響

從圖2看出，全株氯積累量為不施脫氯劑（3781.67 mg/株）＞5‰脫氯劑（3186.90 mg/株）＞10‰脫氯劑（1470.63 mg/株）。從煙株不同部位看，氯積累量為葉（620.1～2453.3 mg/株）＞莖（887.9～1221.9 mg/株）＞根(125.7～193.8 mg/株)。中部葉（170.3～1591.8 mg/株）＞下部葉（237.9～619.1 mg/株）＞上部葉（211.8～242.4 mg/株）。各處理莖、中部葉和下部葉中氯積累量均達到顯著性差異。與不施脫氯劑對照相比，5‰脫氯劑處理上、中和下部葉的氯積累分別降低了18.9%、49.1%和34.9%；10‰脫氯劑處理上、中和下部葉中的氯積累量分別比對照降低了12.6%、89.3%和61.6%。

2.5不同處理對煙株氯分布的影響

如圖3所示，不施脫氯劑對照處理有41.1%的氯分布在中部葉，其次為莖和下部葉，分別占31.6%和16.0%，而上部葉和根中氯的分布最少。較對照處理，5‰脫氯劑處理煙株莖中氯含量所占比例增加為51.3%，但中部葉和下部葉氯所占比例下降為23.3%和11.6%，上部葉所占比例變化不顯著。10‰脫氯劑處理同樣是莖和根中氯分布比例增加，中部葉氯所占比例下降到10.4%，下部葉變化不顯著，但上部葉所占比例增加為13.0%。脫氯劑處理顯著增加了根和莖中氯的分布，卻降低了煙葉尤其是中部葉中氯的分布。

2.6不同處理對烤后煙葉化學成分的影響

煙葉主要化學成分含量很大程度上決定了煙葉及其制品的品質和香型風格特征[12-13]。從表3可以看出，各處理上部葉B2F的總糖、還原糖、總氮和鉀含量均在適宜范圍，且5‰和10‰脫氯劑處理有效降低了上部葉B2F煙堿和氯含量。脫氯劑處理降低了中部葉C3F總糖和還原糖含量，卻有效增加了鉀含量，5‰脫氯劑處理有效降低了煙堿使其含量在適中范圍。各處理下部葉X2F的總糖、還原糖和煙堿均在適宜范圍，但總氮含量較低，5‰和10‰脫氯劑處理有效降低了下部葉X2F氯含量。

2.7不同處理對烤煙經濟性狀的影響

圖2　不同處理對煙株氯積累量的影響Fig. 2　Effect of different treatments on tobacco chlorine accumulation

圖3　不同處理對煙株氯分布的影響Fig. 3　Effect of different treatments on chlorine distribution

表3　不同處理對煙葉化學成分的影響 %Table3　Effect of different treatments on chemical components

各處理烤煙經濟性狀見表4。從產量上分析，與對照相比，5‰脫氯劑處理能使產量增加5.8%，但10‰脫氯劑處理反而使產量降低8.2%。產值由高到低的順序為5‰脫氯劑（58779.6元/hm2）＞不施脫氯劑（52400.4元/hm2）＞10‰脫氯劑（41432.1元/hm2）。各處理均價相比，以5‰脫氯劑處理最高，達27.9元/kg；上等煙比例以對照和5‰脫氯劑處理較高，10‰脫氯劑處理下等煙比例最高，為38.6%。

2.8 不同處理對烤煙感官評吸質量的影響

由表5可知，5‰脫氯劑處理煙葉的香氣質、香氣量、濃度、勁頭、余味、燃燒性和灰色的得分與對照相比提高幅度較大，而雜氣和刺激性卻較對照減小，表明5‰脫氯劑處理的感官評吸效果較對照更佳。

2.9不同處理對植煙土壤氯含量的影響

表6顯示，各處理均表現為0～20 cm土層氯含量大于20～40 cm土層，且不施脫氯劑、5‰和10‰脫氯劑處理上層較下層土壤氯含量分別提高了15.1%、51.4%和57.9%。在0～20 cm土層，5‰和10‰脫氯劑處理土壤氯含量分別較對照提高了52.2%和98.5%，且各處理間均達到顯著性差異；在20～40 cm土層，5‰和10‰脫氯劑處理土壤氯含量分別較對照提高了15.8%和44.8%，但兩處理間差異不顯著。

表4　不同處理對烤煙經濟性狀的影響Table4　Effect of different treatments on economic characteristics

表5　不同處理對烤煙感官評吸質量的影響（C3F）Table5　Effect of different treatments on the inner quality

表6　不同處理對土壤氯含量的影響 mg/kgTable6　Effect of different treatments on soil chlorine content

3　討 論

煙葉含氯與土壤氯含量呈正相關，煙草極易吸收土壤中的氯而在煙葉中過量積累，影響煙葉燃燒性和香吃味[14]。土壤中的氯含量主要與含氯肥料、含氯灌溉水、含氯農藥及降雨有關，且與土壤自身性狀、種植制度、土壤水分運移等有一定關聯[15]。一般認為，土壤中水溶性氯含量小于30 mg/kg植煙較為適宜[16]。研究區植煙土壤水溶性氯含量平均為29.3 mg/kg，由于氯的化學性質很活潑，隨水遷移性極強，造成土壤氯含量變幅很大，近年來河南煙區煙葉氯含量在0.8%以上為數較多，而氯的吸收積累高峰出現在旺長期[17-18]。本研究在煙苗生長的團棵期以不同水平多糖納米脫氯劑澆灌煙株，旺長后期采樣分析不同水平脫氯劑的脫氯效果。各處理植煙土壤各土層氯含量均表現為不施脫氯劑＜5‰脫氯劑＜10‰脫氯劑，即施用脫氯劑的處理土壤氯的含量顯著高于不施脫氯劑處理，表明脫氯劑處理后抑制了煙葉對氯的吸收，大部分氯被吸附殘留在土壤中，這與煙株的吸氯量不施脫氯劑＞5‰脫氯劑＞10‰脫氯劑相一致。

本研究5‰脫氯劑處理促進了煙株生長發育、增加煙株的干物質重，但10‰高濃度脫氯劑處理反而抑制了煙株生長發育，不利用煙株干物質的積累，究其原因，可能是高濃度10‰脫氯劑處理施入土壤后，沒被土壤稀釋到足夠小的濃度而對煙株生長產生抑制作用，由于植煙土壤的異質性及不同的環境決定了對不同的植煙土壤需要試驗確定脫氯劑的施用量，故確定脫氯劑的施用劑量是其降氯技術的關鍵所在，否則，過少的施入不能保證其脫氯效果，施用量較大會適得其反，反而抑制煙株的生長發育。

曾睿等[19]研究表明，從煙葉部位來看，各處理下部葉含氯量最高、中部葉次之、上部葉最低。許永鋒等[20]研究表明，葉中氯含量和積累量普遍最高，其次為莖，根的最低，葉片中的氯主要分布在上部葉中。崔權仁等[21]研究發現，在整個生育期，干物質積累量始終為葉＞莖＞根；在80 d前，氯含量為莖＞葉＞根，生長80 d后，氯含量為葉＞莖＞根。譚仲夏[22]則認為，煙株體內氯元素的分布從煙株的上部到下部，沒有明顯的規律性。而本研究煙株各部位氯含量為莖＞葉＞根，下部葉＞中部葉＞上部葉。各處理煙株各部位氯積累量為葉＞莖＞根，中部葉＞下部葉＞上部葉。這主要可能與烤煙種植品種及采樣時間不同有關。施用脫氯劑未顯著降低根、莖和上部葉氯積累量，但顯著降低了中部葉和下部葉的氯積累量。從煙株氯的分布來看，脫氯劑處理顯著增加了根和莖中氯的分布，顯著降低了葉中氯的分布。

從烤后煙葉的化學成分分析來看，各處理氯含量均在適宜的范圍，這是因為在試驗年份烤煙生產季降雨量較大，土壤中氯容易流失，未在土壤耕層積累導致煙株對氯的奢侈吸收。鄧小華等[23]的研究表明，氯對評吸質量的影響依次為刺激性＞雜氣＞灰色＞燃燒性＞余味＞勁頭＞香氣質＞香氣量＞濃度。竇玉青等[24]研究認為，在遼蒙煙區氯離子含量影響煙葉香氣質、香氣量、雜氣和余味的得分，本研究利用5‰脫氯劑處理后煙葉香氣質、香氣量、濃度、勁頭、余味、燃燒性和灰色的得分比對照得分要高。5‰低濃度脫氯劑的施用有較好的經濟性狀，故在研究區的烤煙生產上以5‰低濃度脫氯劑來降低煙葉中的氯含量具有可行性。

[1]劉洪斌，毛知耘．氯和鉀營養對烤煙產量和品質的影響[J]．植物營養與肥料學報，1995，1（1）：57-60．

[2]許自成，李丹丹，畢慶文，等．烤煙氯含量與揮發性香氣物質及感官質量的關系研究[J]．中國煙草學報，2008，14（5）：27-32．

[3]劉國順．煙草栽培學[M]．北京：中國農業出版社，2003：72-74．

[4]李永忠，羅鵬濤．氯在煙草體內的生理代謝功能及其應用[J]．云南農業大學學報，1995（10）：57-61．

[5]石孝均，霍沁建，關博謙，等．重慶市烤煙氯素營養研究[J]．西南大學學報：自然科學版，2007，29（3）：74-80．

[6]林白森，高華軍，黃瑾，等．廣西百色煙區土壤含氯狀況及煙葉氯素特征研究[J]．南方農業學報，2011，42（1）：65-68．

[7]張清壯，屠乃美，付小紅，等．氯對烤煙的影響及植煙土壤氯現狀[J]．作物研究，2015，29（2）：215-220．

[8]張翔，黃元炯，范藝寬．河南植煙土壤烤煙營養[M]．北京：中國農業科學技術出版社，2009：1-53．

[9]趙競英，劉國順，介曉磊．河南主要植煙土壤養分狀況與施肥對策[J]．土壤通報，2001，32（6）：270-272．

[10]張陽，屠乃美，康健，等．烤煙氯營養研究進展[J]．湖南農業科學，2015（3）：139-143．

[11]王瑞新，韓富根．煙草化學品質分析[M]．北京：中國農業出版社，2003：66-186．

[12]李勇，逄濤，師君麗，等．國內外主產煙區烤煙化學成分分析[J]．中國煙草科學，2013，34（1）：12-16．

[13]毛家偉，張翔，司賢宗，等．不同碳肥水平對土壤肥力及烤煙養分吸收和產質量的影響[J]．中國煙草科學，2015，36（2）：13-48．

[14]曾睿，董文漢，何忠俊，等．不同施氯水平對云南烤煙生長、產量和品質的影響[J]．中國農學通報，2009，25（21）：212-216．

[15]劉鵬，朱金峰，郭利，等．烤煙氯離子來源及控制措施研究進展[J]．江西農業學報，2013，25（3）：74-77．

[16]毛知耘．肥料科學[M]．北京：中國農業科技出版社，1997：184-191．

[17]劉巧真，郭芳陽，李柏杰，等．豫中煙區烤煙氯積累規律及土壤氯素平衡研究[J]．河南農業科學，2012，41（1）：62-72．

[18]徐安傳，李佛琳，王超，等．氯素對烤煙生長發育和品質的影響研究進展[J]．中國煙草科學，2007，28（2）：6-9．

[19]曾睿，陳春，何忠俊，等．不同供氯水平對烤煙生長發育和養分吸收的影響[J]．中國土壤與肥料，2010（2）：55-62．

[20]許永鋒，陳順輝，李文卿，等．不同施氯量對烤煙氯含量和產質量的影響[J]．中國煙草科學，2008，29（5）：27-31．

[21]崔權仁，王世濟，劉小平，等．皖南煙區煙葉氯的動態變化與氯化鉀用量范圍研究[J]．安徽農業科學，2005，33（3）：460-462．

[22]譚仲夏．氯和硫元素在煙株體內的分布[J]．中國農學通報，2006，22（10）：192-194．

[23]鄧小華，周冀衡，陳冬林，等．湖南煙葉氯含量狀況及其對評吸質量的影響[J]．煙草科技，2008（2）：8-12，16．

[24]竇玉青，湯朝起，王平，等．北方烤煙鉀氯含量及其與吸食品質的關系研究[J]．中國農學通報，2010，26（17）：86-92．

Effects of Polysaccharide Nano-antichlor on Chlorine Absorption and Accumulation, Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

LI Liang1, ZHANG Xiang1, MAO Jiawei1, SI Xianzong1, LI Guoping1, FAN Yikuan2
(1. Institute of Plant Nutrition Agricultural Resources and Environmental Science, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China; 2. Tobacco Company of Henan, Zhengzhou 450003, China)

A field experiment was conducted to study the effects of antichor on chlorine absorption and accumulation, yield and quality of flue-cured tobacco. The results indicated that the addition of 5‰ antichor could promote growth and development, and increase dry matter accumulation of tobacco. However, the addition of 10‰ antichor was not beneficial to tobacco growth and dry matter accumulation. Application of antichor did not reduce chlorine content and accumulation in root and stem, but significantly reduced the chlorine content and accumulation in the middle and lower tobacco leaves. The antichor addition significantly increased the distribution of chlorine in root and stem, but significantly reduced the distribution of chlorine in leaf. The soil chlorine content could be ranked as no anticho < 5‰ antichor < 10‰ antichor treatments. Applying antichor could inhibit tobacco leaf chlorine absorption, but might result in large amount of chlorine residual in the soil. Comprehensive studies showed that the antichor application should be kept at about 5 ‰ to maintain agronomic traits, economic characters, smoking quality and chlorine reduction of flue-cured tobacco.

flue-cured tobacco; antichor; chlorine content; chlorine accumulation; tobacco planting soils; yield and quality

S572.01

1007-5119（2016）05-0010-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.003

河南省煙草專賣局科技項目“煙葉提鉀降氯與煙田土壤保育關鍵技術研究應用”(HYKJZD201503)；駐馬店市煙草公司科技項目“駐馬店煙葉提質降氯土肥調控關鍵技術研究與示范”(ZMDKJ201501)；中國煙草總公司科技項目“煙田提鉀降氯關鍵技術研究與應用”(110201502013)

李 亮，女，博士，助理研究員，從事經濟作物施肥研究。E-mail：joyce121@163.com

2016-01-30

2016-08-06