施肥量對烤煙烘烤過程中多酚氧化酶活性的影響

李建東 孫光偉 張麗 侯欣 于濤

摘要：以烤煙NC102為材料，研究不同的氮肥、磷肥和鉀肥施用量對烘烤過程中烤煙各部位煙葉多酚氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：（1）氮（N）施用量高于5 g/盆對烘烤過程中各部位煙葉PPO活性均有提高作用，低于5 g/盆能夠顯著降低烘烤過程中中下部煙葉的PPO活性，上部煙葉的PPO活性沒有顯著降低;（2）磷（P2O5）施用量低于7.5 g/盆，能夠有效降低前72 h烘烤過程中的PPO活性，高于7.5 g/盆時各處理PPO活性沒有顯著變化;（3）鉀（K2O）施用量高于15 g/盆，提高下部煙葉的PPO活性，但顯著降低烘烤過程中PPO活性的峰值;鉀用量高于20 g/盆能顯著降低中上部煙葉在變黃后期和定色前期的PPO活性。

關(guān)鍵詞：氮磷鉀肥;烤煙;多酚氧化酶

中圖分類號：S572.010.62文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2019）04-0089-05

Abstract In the study， the effects of different nitrogen，phosphate and potassium fertilizer application amounts on polyphenol oxidase（PPO） activity of flue-cured tobacco NC102 during baking were compared. The results were as follows. （1） The PPO activity of whole tobacco leaves during flue-curing improved when the nitrogen fertilizer application amount was above 5 g per pot. But that of middle and lower tobacco leaves reduced significantly when the application amount less than 5 g per pot， while the reduction of PPO activity was not significant in the upper tobacco leaves.（2） When the application amount of phosphorus （P2O5） was less than 7.5 g per pot， the activity of PPO could be effectively reduced in 72 hours after flue-curing， but had not significant change between treatments when the application amount was above 7.5 g per pot. （3） The potassium（K2O） application amount higher than 15 g per pot could increase the PPO activity of the lower tobacco leaves，but significantly reduced the peak value of PPO activity during flue-curing. The application amount of potassium fertilizer higher than 20 g per pot could significantly reduce the PPO activities of middle and upper tobacco leaves at the late of yellowing stage and pre-fixation.

Keywords Nitrogen-phosphate-potassium fertilizer; Flue-cured tobacco; Polyphenol oxidase

施肥是烤煙種植的重要措施之一。作為烤煙生長過程中的大量元素，氮磷鉀起著重要作用。隨著氮磷鉀肥施用量的增加，煙株的株高、莖圍和最大葉面積增加，并且能提高煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時煙堿和還原糖等內(nèi)含物質(zhì)均隨著不同營養(yǎng)元素施用量的變化而呈現(xiàn)不同的變化趨勢[1-3]。

煙葉成熟后的烘烤調(diào)制過程中，由多酚氧化酶 （polyphenol oxidase，PPO）介導(dǎo)的酶促棕色化反應(yīng)將煙葉中的酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為醌類化合物，導(dǎo)致煙葉顏色由黃色逐漸變棕變褐[4-6]。田間生長中的煙葉，多酚類物質(zhì)位于液泡內(nèi)，PPO位于質(zhì)體內(nèi)，兩種物質(zhì)不能大量接觸，酶促棕色化反應(yīng)不易進(jìn)行[7]。煙葉調(diào)制過程中，溫濕度等外界因素的作用破壞了煙葉的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，PPO和多酚類物質(zhì)相互接觸，為酶促棕色化反應(yīng)創(chuàng)造了條件。

影響PPO活性的因素有很多。不同部位鮮煙葉PPO活性表現(xiàn)為上部葉﹥中部葉﹥下部葉，烘烤過程中也存在著不同的變化趨勢[8]。蘭俊榮等[9]研究指出，中下部煙葉PPO活性隨著采收成熟度的增加而降低，上部葉片PPO活性則增加。武云杰等[10]研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)推遲打頂能降低煙葉烤前和烘烤過程中的PPO活性，提高煙葉的易烤性和耐烤性。施肥上，不同施鉀量和氮鉀比對煙葉不同部位的PPO活性存在不同的影響，以鉀肥用量303.75 kg/hm2的處理最能改善煙葉的烘烤特性[11]。此外，馬曉林等[12]研究指出，施鉀使馬鈴薯葉片中多酚氧化酶活性顯著提高。也有研究表明，在0～5.84 g/盆范圍內(nèi)，隨施磷量增加，煙葉氮磷鉀、多酚含量及PPO活性逐漸增加，均呈顯著正相關(guān)，磷肥過多時，抑制作用顯著[13]。

目前施肥對烤煙PPO活性影響的研究多集中在烤煙田間生長階段，烘烤過程中的研究相對匱乏。因此，開展氮磷鉀肥不同施用量處理下烤煙烘烤過程中的PPO活性變化動態(tài)研究，可為烤煙生產(chǎn)中田間施肥調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

供試材料為烤煙NC102。供試氮肥為NH4NO3，磷肥為Ca（H2PO4）2，鉀肥為K2SO4。盆栽試驗于2017、2018年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草試驗田進(jìn)行。陶盆規(guī)格：高45 cm，盆口直徑36 cm。每盆裝土25 kg，取自該試驗田0～40 cm土層。其有機(jī)質(zhì)含量為21.0 g/kg、堿解氮42.0 mg/kg、速效磷72.9 mg/kg、速效鉀232.3 mg/kg，土壤pH值6.47。

1.2 試驗設(shè)計

具體盆栽各試驗處理設(shè)計見表1。其中N1、N2、N3、N4和N5為氮肥（施氮量）試驗處理，P1、P2、P3、P4和P5為磷肥（施磷量）試驗處理，K1、K2、K3、K4和K5為鉀肥（施鉀量）試驗處理。80%的肥料作為基肥在移栽時施用，20%作為追肥于栽后30 d施用。

1.3 測定方法

當(dāng)下、中、上部有代表性的烤煙葉片達(dá)到適熟時，進(jìn)行采收烘烤。烘烤過程中每隔24 h取樣一次，部位為葉中部1/3區(qū)域，并去除主脈和較大的支脈，測定PPO活性。PPO活性采用鄰苯二酚氧化法[14]測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對烘烤過程中煙葉PPO活性的影響

由圖1可知，各處理下部煙葉烘烤過程中PPO活性的變化趨勢整體呈拋物線型，烘烤48 h左右（變黃后期）達(dá)到最大值。N4和N5處理烘烤過程中的PPO活性均高于其它3個處理，N1處理的PPO活性低于其它處理。

由圖2可知，烘烤過程中各氮肥處理中部煙葉PPO活性的變化趨勢整體呈拋物線型。烘烤48 h左右（變黃后期）達(dá)到最大值;72 h左右（定色前期）開始急劇下降;96 h之前，各處理之間的PPO活性均表現(xiàn)為N1

由圖3可知，烘烤過程中各氮肥處理上部煙葉PPO活性的變化整體呈先下降后升高再下降的趨勢。72 h內(nèi)N1、N2和N3處理之間差異不顯著，但顯著低于N4和N5處理;72 h之后，各處理PPO活性快速下降。

2.2 不同磷肥處理對烘烤過程中煙葉PPO活性的影響

由圖4可知，烘烤過程中各磷肥處理下部煙葉PPO活性的變化趨勢整體呈拋物線型。烘烤48 h左右（變黃后期）達(dá)到最大值，其變化規(guī)律與氮肥處理相似。在PPO活性的峰值階段，P3、P4和P5處理間無明顯差異，但均顯著高于P2、P1。由此可見，高磷處理對烘烤過程中PPO活性峰值沒有明顯提高作用，低磷處理則有明顯降低作用。

由圖5可知，烘烤過程中各磷肥處理中部煙葉PPO活性的變化趨勢同樣整體呈拋物線型。烘烤的前48 h，P1、P2、P3與P4、P5的PPO活性存在差異，隨著烘烤的進(jìn)行，從72 h開始各處理之間PPO活性無明顯差異。

由圖6可知，烘烤過程中各磷肥處理上部煙葉PPO活性的變化整體呈先下降后升高再下降的趨勢。72 h之前，P1處理PPO活性顯著低于其它處理，P2、P3、P4和P5之間無明顯差異。P5處理在烘烤的前72 h內(nèi)PPO活性的變化幅度小于其它處理，可見高磷處理下PPO活性的變化相對較小。

2.3 不同鉀肥處理對烘烤過程中煙葉PPO活性的影響

由圖7可知，烘烤過程中各鉀肥處理下部煙葉PPO活性的變化趨勢整體呈拋物線型，其變化規(guī)律同氮磷肥處理相似。整個烘烤過程中，K1處理PPO活性均低于其它處理;K4和K5的PPO活性高于其它處理?？梢?，高鉀處理提高PPO活性，但并未提高48 h時PPO活性，且PPO活性變化幅度較小。

由圖8可知，K4和K5處理中部煙葉烘烤過程中的PPO活性顯著低于K1和K2，烘烤48 h（變黃后期）時顯著低于K3，并且K4和K5處理之間幾乎沒有差異?？梢娞岣哜浄视昧磕軌蚪档椭胁咳~烘烤過程中的PPO活性，使PPO活性變化更為平緩。

由圖9可知，不同鉀肥處理上部葉PPO活性整體呈先下降后升高再下降的趨勢。烘烤過程中K4和K5處理的PPO活性均低于K1、K2和K3，且在變黃后期（48 h）和定色前期（72 h）達(dá)到顯著水平。可見增施鉀能夠顯著降低上部葉變黃后期和定色前期的PPO活性。

由鉀肥處理下各部位煙葉烘烤過程中PPO活性的動態(tài)變化可知，該結(jié)果與實際生產(chǎn)中高鉀含量煙葉更易于烘烤的特性相一致。

3 討論與結(jié)論

烘烤過程中，根據(jù)PPO參與催化的酶促棕色化反應(yīng)程度大小，煙葉會發(fā)生不同程度的褐變，甚至造成嚴(yán)重的品質(zhì)下降[15]。王傳義等[16]對NC89、中煙100等烤煙品種PPO活性的研究表明，煙葉PPO活性的變化趨勢呈拋物線型，在48 h左右達(dá)到峰值。韓孟材等[11]研究發(fā)現(xiàn)，隨著鉀肥用量的增加下部葉PPO活性先升后降，中上部煙葉先降后升。本研究為盆栽試驗，煙株品種及生長環(huán)境與前人試驗均不同，烘烤過程中所測得的PPO活性相對略高，且鉀肥處理下PPO活性變化更多樣，但整體變化趨勢與王傳義、韓孟材等的研究基本一致?；糸_玲等[17]指出，葉片肥大、呈深綠色、主脈較粗的煙葉，其烘烤時變黃緩慢不均勻，顏色難以固定。翟優(yōu)雅等[13]試驗表明，隨磷肥用量的增加，煙葉PPO活性先升高后降低。本試驗結(jié)果與之基本一致。

本試驗結(jié)果表明：氮（N）施用量高于5 g/盆對烘烤過程中各部位煙葉PPO活性均有提高作用，低于5 g/盆能夠顯著降低烘烤過程中中下部煙葉的PPO活性，而對上部煙葉的PPO活性降低作用不明顯;磷（P2O5）施用量低于7.5 g/盆，能夠有效降低前72 h烘烤過程中的PPO活性，高于7.5 g/盆時各處理PPO活性沒有顯著變化;鉀（K2O）施用量高于15 g/盆，提高下部煙葉的PPO活性，但顯著降低烘烤過程中PPO活性的峰值，若高于20 g/盆則能顯著降低中上部煙葉在變黃后期和定色前期的PPO活性。

綜合看，以保證煙株生長需求為前提，氮（N）施用量低于5 g/盆、磷（P2O5）施用量低于7.5 g/盆、鉀（K2O）施用量高于20 g/盆能保證烘烤過程中較低的PPO活性。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 傅雪平. 施氮量及氮鉀比對茶陵煙區(qū)主栽烤煙品種產(chǎn)質(zhì)量的影響[D]. 長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[2] 謝瑞，易忠經(jīng)，申修賢，等. 不同磷肥施用量對植煙土壤磷有效性及煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2017，36（6）：38-43.

[3] 舒海燕，楊鐵釗，曹剛強(qiáng)，等. 煙葉鉀含量與煙株農(nóng)藝性狀和煙堿含量的相關(guān)分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2007，23（2）：275-278.

[4] 李玉娥，尹啟生，宋紀(jì)真，等. 煙草酶促棕色化反應(yīng)及調(diào)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國煙草科學(xué)，2008，29（6）：71-77.

[5] 雷東鋒，馮怡，梅建生，等. 煙草中多酚氧化酶的特征分析及應(yīng)用展望[J].中國煙草科學(xué)，2003，24（2）：2-5.

[6] 宮長榮，王愛華，王松峰. 煙葉烘烤過程中多酚類物質(zhì)的變化及與化學(xué)成分的相關(guān)分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38（11）：2316-2320.

[7] 王曼玲，胡中立，周明全，等. 植物多酚氧化酶的研究進(jìn)展[J]. 植物學(xué)通報，2005，22（2）：215-222.

[8] 劉凱，劉朋，苑亞汝，等. 烤煙NC55不同部位葉片在烘烤過程中多酚氧化酶活性變化動態(tài)研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，50（4）：25-28.

[9] 蘭俊榮，靖軍領(lǐng)，黃一蘭，等. 不同成熟度煙葉烘烤過程中多酚氧化酶活性變化[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（23）：54-57.

[10]武云杰，楊鐵釗，張小全，等. 打頂時期對不同烤煙品種烘烤特性的影響[J]. 中國煙草科學(xué)，2013，34（6）：30-37.

[11]韓孟材，朱英華，徐增漢，等. 種植密度與鉀肥互作對烤煙成熟期多酚氧化酶及色素的影響[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（17）：19-22，26.

[12]馬曉林，白雪，李惠君，等. 施鉀與蚜害處理后馬鈴薯葉片中多酚氧化酶活性的變化[J]. 昆蟲學(xué)報，2013，56（12）：1413-1417.

[13]翟優(yōu)雅，張立新，高梅，等. 施用磷肥對烤煙煙葉氮磷鉀養(yǎng)分以及酸性磷酸酶和多酚氧化酶活性的影響[J]. 中國土壤與肥料，2014（2）：53-57.

[14]朱廣廉，鐘文海，張愛琴. 植物生理學(xué)實驗[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，1991：37-40.

[15]呂作新，劉好寶，劉彩萍. 煙葉烘烤過程中的酶促棕色化反應(yīng)及其調(diào)控途徑[J]. 中國煙草科學(xué)，1997（2）：19-21.

[16]王傳義，呂國新，朱啟法，等. 烤煙烘烤特性與煙草多酚氧化酶活性相關(guān)性研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，55（6）：1495-1499，1503.

[17]霍開玲，江凱，賀帆，等. 鮮煙葉烘烤特性影響因素研究進(jìn)展[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49（5）：1225-1228.