全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 2期，2008年 4月 279
氮、磷、钾肥和土壤水分对烟草烤后叶中类胡萝卜素含量的影响
陈义强 1，刘国顺 1,*，凌爱芬 1，张毅 1，王芳 1，习红昂 2
1河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州 450002；2南阳市烟草公司，河南南阳 473000
提要：在每盆施用 0~8 g纯氮、0~12 g P2O5、0~12 g K2O的肥料范围内，随着氮、磷、钾肥用量的增加，烤后烟叶中类
胡萝卜素含量增加。每盆施钾量超过 12 g K2O时，再施钾肥对增加烤后烟叶中类胡萝卜素含量的效果不显著。随着土壤
相对含水量的提高，类胡萝卜素总量表现为先增加后减少的趋势。70%左右的土壤相对含水量的烟叶中类胡萝卜素含量
最高。
关键词：烤烟；类胡萝卜素；氮肥；磷肥；钾肥；土壤水分
Effects of Nitrogen, Phosphate, Potassium Fertilizers and Soil Water on
Cartenoids Contents of Flue-cured Tobacco (Nicotiana tabacum L.) Leaves
CHEN Yi-Qiang1, LIU Guo-Shun1,*, LING Ai-Fen1, ZHANG Yi1, WANG Fang1, XI Hong-Ang2
1National Tobacco Cultivation, Physiology and Biochemistry Research Center, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002,
China; 2Tobacco Company of Nanyang City, Nanyang, Henan 473000, China
Abstract: The results showed that the increase of nitrogen, phosphate and potassium fertilizers would enhance
the cartenoids contents of flue-cured tobacco leaves when the fertilizers were less than 8 g·pot-1 N, 12 g·pot-1 P2O5,
and 12 g·pot-1 K2O. But potassium fertilizer which exceeded 12 g·pot-1 K2O had no obvious effect on cartenoids
contents. The cartenoids contents went up first and then went down with the increase of relative soil water
content, and the cartenoids contents in flue-cured tobacco leaves were highest with the treatment of about 70%
of relative soil water content.
Key words: flue-cured tobacco (Nicotiana tabacum); cartenoid; nitrogen fertilizer; phosphate fertilizer; potas-
sium fertilizer; soil water
收稿 2007-12-17 修定 2008-03-07
资助 烟草行业栽培重点实验室和国家烟草专卖局南阳优质烟
生产科技示范基地建设项目(1 1020 040 1004 )。
* 通讯作者( E -m a i l：l i u g s h @ 3 7 1 . n e t；T e l：0 3 7 1 -
6 3 5 5 8 1 2 8 )。
烟叶中类胡萝卜素含量与烟叶品质密切相
关，它是烟草中大马酮、β - 环柠檬醛、二氢猕
核桃内酯、β-紫罗兰酮、β-二氢大马酮和巨豆三
烯酮等致香物质的重要前体物，对烟叶香味品质
的形成具有一定的作用(史宏志和刘国顺1998；王
瑞新2003)。有关烟草中类胡萝卜素的研究已有一
些报告。Weybrew (1957)、韦凤杰等(2005)的研
究表明，类胡萝卜素含量随着烟草成熟的推进而
逐渐下降。Burton和Kasperbauer (1985)的研究表
明，白肋烟中类胡萝卜素含量在烟叶打顶后呈下
降趋势，但下降幅度低于烤烟。Forrest和Vilcins
(1979)的研究表明，类胡萝卜素含量在调制期间
降解加速。韦凤杰等(2006)的研究表明，腐熟的
芝麻饼肥显著促进类胡萝卜素积累。已有的烟草
中类胡萝卜素的研究主要集中在烟叶成熟、调制
和陈化过程中的变化规律，而有关氮磷钾肥和水
分因子对烟叶中类胡萝卜素的影响尚未见报道。
为此，本文用盆栽试验对此进行了研究，探讨提
高我国烟叶香气质和香气量的途径，为优质高香
气烟叶的生产提供参考。
材料与方法
采用盆栽试验，分氮、磷、钾、水分 4 个
因素，每个因素各设 3个水平。按单因子试验进
行，研究氮肥因子时，3 个施氮水平分别为 0、
4、8 g纯氮，磷肥固定为每盆 6 g P2O5，钾肥
固定为每盆 12 g K2O，土壤相对含水量固定为
70%；研究磷肥因子时，3个施磷水平分别为 0、
6、12 g P2O5，氮肥固定为每盆 4 g纯氮，钾肥
固定为每盆 12 g K2O，土壤相对含水量固定为
70%；研究钾肥因子时，3个施钾水平分别为 0、
植物生理学通讯 第 44卷 第 2期，2008年 4月280
12、24 g K2O，氮肥固定为每盆 4 g 纯氮，磷
肥固定为每盆 6 g P2O5，土壤相对含水量固定为
70%；研究水分因子时，3个土壤相对含水量分
别为 40%、70%、100%，氮肥固定为每盆 4 g
纯氮，磷肥固定为每盆 6 g P2O5，钾肥固定为每
盆 12 g K2O。水分以每天土壤相对含水量的平均
值表示，控制在 ±2% 的波动范围，具体处理见
表 1 。
(4.6 mm×150 mm，5 µm) ；流动相为甲醇和异
丙醇，梯度洗脱；流速为 1.0 mL·min-1；柱温为
30 ℃；进样量为 5 mL；紫外检测波长为 445 nm。
配制一定浓度的各物质的标准溶液，并稀释成不
同浓度梯度，分别进行HPLC分析，制作 β-胡萝
卜素、叶黄素、新黄质和紫黄质的标准曲线，采
用外标法进行定量。经过反复试验，取流动相配
比合适的最佳梯度范围，进行进样试验。
烤后中部烟叶于 40 ℃下烘干，粉碎后过 80
目筛，称取 1.000 g样品，加入 40 mL 90%丙酮
研磨(干烟叶避光放置 24 h)后，再振荡萃取 30
min，过滤，滤渣再用 40 mL 90%丙酮洗涤 2~3
次，至滤渣为白色，合并滤液，定容至 100 mL。
移取 1 mL滤液于 1.5 mL离心塑料管中，于 4 ℃
下以 6 600×g离心 5 min，取 0.5 mL上清液，用
0.45 mm微孔过滤器过滤至进样瓶，用外标法进
行 HPLC分析。
全氮用 FOSS Kjeltec 2300全自动定氮仪测
定，回收率为 99.27%；全磷、全钾用美国瓦里
安(VARIAN)的VISTA-MPX CCD Simultaneous ICP-
OES (全谱直读等离子体发射光谱)测定。水解性
氮用碱解扩散法测定，速效磷用 NaHCO 3法测
定，速效钾用乙酸铵提取法测定，有机质用重铬
酸钾容量法 -稀释热法测定， pH值用电位法测
定，土壤含水量用环刀法测定(鲍士旦 2000)。
用 Excel、SPSS软件进行数据的统计与分
析。
实验结果
1 烤后烟叶中类胡萝卜素各组分的含量
从图 1可以看出，烤后烟叶中的类胡萝卜素
表 1 实验处理
Table 1 The treatments in the experiment
编号 施纯氮量 / 施 P2O5量 / 施K2O量 / 土壤相对含
g·盆 -1 g·盆 -1 g·盆 -1 水量 / %
1 0 6 1 2 7 0
2 8 6 1 2 7 0
3 4 0 1 2 7 0
4 4 1 2 1 2 7 0
5 4 6 0 7 0
6 4 6 2 4 7 0
7 4 6 1 2 4 0
8 4 6 1 2 100
9 4 6 1 2 7 0
试验于2006年在河南省方城县金叶园的遮雨
蓬内进行，5月 22日移栽烟苗。烟草(Nicotiana
tabacum L.)品种为‘云烟 87’，土壤为黄褐土，
pH值为 7.09±0.08，有机质为(12.07±1.42) g·kg-1，
全氮为(791.2±54.8) mg·kg-1，全磷为(494.3±66.6)
mg·kg-1，全钾为(26.81±3.36) g·kg-1，碱解氮为
(76.16±4.16) mg·kg-1，速效磷为(33.12±2.06)
mg·kg-1，速效钾为(76.03±4.50) mg·kg-1。盆钵高
40 cm，盆口直径 50 cm，盆底直径 45 cm。每
个盆钵装土 35 kg，移栽 1棵烟苗，每个处理 4
盆，共种植 36盆。施用的肥料有KNO3 (分析纯)、
K 2 S O 4 ( 分析纯 ) 、K H 2 P O 4 ( 分析纯 ) 、
NaH2PO4·2H2O (分析纯)、硝酸铵(含氮 30%)，其
中 70% 作为基肥施用，30% 作为追肥。
类胡萝卜素采用反相高效液相色谱法测定(刘
国顺等 2006)。仪器为HP1100高效液相色谱仪、
Agilent可变波长紫外检测器、Agilent自动进样
器、Sigma 高速离心机。β - 胡萝卜素标准品由
Sigma公司生产(纯度>99%)，叶黄素、紫黄质、
新黄质植物色素标准品由日本WAKO公司生产，
异丙醇和甲醇为色谱纯。色谱柱为 Zorbax C18柱
图 1 不同处理的烤后烟叶中类胡萝卜素各组分含量变化
Fig.1 Changes of cartenoids component contents in flue-
cured tobacco leaves with different treatments
植物生理学通讯 第 44卷 第 2期，2008年 4月 281
基本上只剩下叶黄素和 β-胡萝卜素，其含量分布
区间为 70~130 µg·g-1 (DW)，叶黄素含量略高于
β-胡萝卜素含量。在 9个处理中只有 4个处理检
测到新黄质，其含量都小于 5 µg·g-1 (DW)，而紫
黄质在 9 个处理中都没检测到。各处理的新黄
质、叶黄素和 β-胡萝卜素三者含量相加后的类胡
萝卜素总量都小于 250 µg·g-1(DW)。
2 氮肥对烤后烟叶中类胡萝卜素含量的影响
在盆栽条件下，当施氮量为每盆 0~8 g纯氮
范围内，随着施氮量的增加，烤后烟叶中叶黄
素、β-胡萝卜素和类胡萝卜素总量都增加。多重
比较结果表明，叶黄素、β-胡萝卜素和类胡萝卜
素含量在 3个施氮水平间的差异都显著(P<0.05)。
说明增加氮肥可以促进烤后烟叶中叶黄素、β-胡
萝卜素含量和类胡萝卜素总量的增加。
较结果表明，β-胡萝卜素含量和类胡萝卜素总量
在 3 个施磷水平间的差异都显著。说明在每盆
0~12 g P2O5的施磷量范围内，增施磷肥可以促进
烟叶中 β-胡萝卜素的积累。施磷肥的叶黄素含量
与不施磷肥的差异显著，但每盆施 12 g P2O5与 6 g
P2O5之间的差异不显著。
4 钾肥对烤后烟叶中类胡萝卜素含量的影响
从图 4可以看出，每盆施 12和 24 g K2O的
烤后烟叶中叶黄素含量、β-胡萝卜素含量和类胡
萝卜素总量都高于不施钾肥的。多重比较结果表
明，施钾肥的叶黄素、β-胡萝卜素含量和类胡萝
卜素总量与不施钾肥的之间差异显著；而施 24 g
K2O的略高于施 12 g K2O的，但差异不显著。
3 磷肥对烤后烟叶类胡萝卜素含量的影响
从图 3可以看出，在施磷量为每盆 0~12 g
P2O5范围内，随着施磷量的增加，烤后烟叶中 β-
胡萝卜素含量和类胡萝卜素总量都增加。多重比
5 土壤相对含水量对烤后烟叶中类胡萝卜素含量
的影响
从图 5可以看出，不同土壤相对含水量对烤
后烟叶中叶黄素、β-胡萝卜素含量和类胡萝卜素
总量的促进效应依次为 70%>100%>40%。多重比
较结果表明，烤后烟叶中叶黄素含量和 β-胡萝卜
图 2 施氮量对烤后烟叶类胡萝卜素含量的影响
Fig.2 Effects of nitrogen fertilization on cartenoids
contents in flue-cured tobacco leaves
不同字母表示 0 . 0 5 水平上的差异显著性。下图同此。
图 3 施磷量对烤后烟叶类胡萝卜素含量的影响
Fig.3 Effects of P2O5 fertilization on cartenoids
contents in flue-cured tobacco leaves
图 4 施钾量对烤后烟叶类胡萝卜素含量的影响
Fig.4 Effects of K2O fertilization on cartenoids
contents in flue-cured tobacco leaves
图 5 土壤相对含水量对烤后烟叶类胡萝卜素含量的影响
Fig.5 Effects of the relative soil water content on cartenoids
contents in flue-cured tobacco leaves
植物生理学通讯 第 44卷 第 2期，2008年 4月282
素含量在 40%和70%两个土壤相对含水量间以及
40%和 100%之间差异均显著，但 70%和 100%
之间差异不显著。类胡萝卜素总量在 3个土壤相
对含水量处理之间差异都显著。说明 70%左右的
土壤相对含水量比较有利于烤后烟叶中叶黄素、
β-胡萝卜素和新黄质的积累。
讨 论
新鲜烟叶中类胡萝卜素类色素主要有叶黄
素、新黄质、紫黄质和β-胡萝卜素(左天觉1993)。
在调制期间高度氧化的新黄质和紫黄质等几乎全部
分解(史宏志和刘国顺 1998)，烤后烟叶中类胡萝
卜素基本上只剩下叶黄素和 β-胡萝卜素。本文结
果表明，烤后烟叶中类胡萝卜素以叶黄素和 β-胡
萝卜素为主要成分，也有少量的新黄质，但其含
量都小于 5 µg·g-1 (DW)，而紫黄质则未检测到。
这与前人结果基本上一致。
烤后烟叶中的类胡萝卜素含量以 300~400
µg·g-1 (DW)左右为宜(史宏志和刘国顺 1998；王瑞
新2003)，而我国烤后烟叶中类胡萝卜素含量很少
有超过 200 µg·g-1 (DW)的(杨虹琦等 2004，2005)，
因此提高烟叶中类胡萝卜素含量是提高我国烟草香
气质而量的途径之一。影响烟叶中类胡萝卜素合
成的因素很多，除了光照、海拔和大气中氧等环
境和生态因素以外，遗传基础和营养条件对类胡
萝卜素的生物合成也有明显影响，如增加碳源和
氮源的供给量均可提高类胡萝卜素生物合成的产量
(韩锦峰等 1993；史宏志和刘国顺 1998；惠伯棣
2005)。所以，人们试图用育种、转基因技术、
改善栽培措施、调制方法等各种途径提高烟叶中
的类胡萝卜素含量，以达到提高烟叶的香气量。
李雪君等(2006)的研究表明，法呢基焦磷酸合酶
(fps)转基因烟草株系中大马酮和巨豆三烯酮等类胡
萝卜素降解产物的含量都有不同程度的提高。刘
国顺等(2004)的研究表明，钾肥可提高烟叶的类
胡萝卜素类中性致香物质含量。韦凤杰等(2006)
的工作表明，施用饼肥可显著促进烟叶中叶黄素
和 β-胡萝卜素的积累。本文结果也表明，在每盆
施用 0~8 g纯氮、0~12 g P2O5、0~12 g K2O的肥料
范围内，随着氮、磷、钾肥施用量的增加，烤
后烟叶中类胡萝卜素含量增加。而当每株施钾量
超过 12 g K2O时，再施钾肥对增加烤后烟叶中类
胡萝卜素含量的效果不明显。随着土壤相对含水
量的提高，类胡萝卜素总量表现为先增加后减少
的趋势，70%左右的土壤相对含水量下种植的烟
叶中类胡萝卜素的积累量最大。这些对生产优质
烟叶都有一定的参考价值，至于其中的机制尚待
进一步探讨。
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