恩施烟区主要气候因子与烤烟烟叶化学成分的关系

时 鹏，申国明，向德恩，陈明辉，王正旭，向必坤，孟贵星，张 琳，曹学鸿

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.湖北省烟草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000；4.湖北省烟草公司利川分公司，湖北 利川 445403）

烟草是适应性较强的经济作物，从北纬 60°到南纬 45°均有其分布，但烟草又是一种对气候条件表现很敏感的作物。气候条件的变化，不仅影响到烟株的生长发育，更重要的是影响烤后烟叶内在化学成分含量及其协调性，而且在不同的烟区，气候条件不同对烟叶化学成分的影响程度也不同[1-4]。关于气候因子与烟叶产质量的关系，已是很多烟草工作者所关注的问题[5-8]。

恩施州位于川中与江汉两大凹陷盆地之间的突起部分，是云贵高原的一部分[9]。而恩施州主要植烟区地处清江流域，属于我国西南部烟区的湘西丘陵贵州高原烤烟晒晾烟区，年种植面积大约2.67万公顷，约占湖北省烤烟种植面积的60%。烟区地形地貌复杂，海拔高度跨度较大，土壤类型、气候条件多样。笔者收集了恩施烟区主要气候和初烤烟叶化学成分的数据，分析了恩施烟区大田期主要气候因子与烟叶化学成分的关系，以期为该烟区烤烟生产布局和充分利用气候资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 数据收集

收集2008—2009年恩施州巴东、建始、利川、咸丰、恩施、鹤峰、来凤、宣恩8个县（市）植烟区初烤烟叶C3F等级共84份，品种为当地主栽品种云烟87。

烟区大田期的温度、光照、降水等气候数据（2001—2009年）均来源于恩施州气象局，并根据当地移栽时间和终烤时间将大田期划分为团棵期（4月下旬—6月上旬）、旺长期（6月中旬—7月中旬）和成熟期（7月下旬—9月上旬），与所收集烟样品相对应的年份气候数据作为主要研究对象。

1.2 化学成分测定方法

烟叶化学成分由农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心进行分析测定。测定指标包括总糖、还原糖、总氮、总植物碱、钾和氯。总糖和还原糖采用铁氰化钾比色法[10]；总氮、总植物碱、钾、氯含量的测定参照文献[11-14]。推算出钾氯比、糖碱比、两糖比和氮碱比。

1.3 数据处理方法

数据运用SAS 9.1进行统计分析。

2 结 果

2.1 恩施烟区中部叶（C3F）主要化学成分含量

从表1可以看出，恩施烟区烤烟中部叶还原糖和总糖含量均值分别为27.56%和33.57%，氯的含量相对较低，平均含量仅为0.15%，其余化学成分均在适宜范围之内。烟叶中氯含量的变异和变化范围均较大，最大值为最小值的6.29倍，变异系数为36.52%。总糖的变异系数最小，为8.05%。除氯外，其余5种化学成分的偏度和峰度系数的绝对值均比较小，说明这5种化学成分在8个县市中部烟叶中含量比较均匀，数据分布比较对称，接近正态分布，而氯属于右偏的偏态分布。

表1 恩施烟区中部烟叶（C3F）化学成分含量 %Table1 The contents of chemical components of middle tobacco leaves in Enshi tobacco area

2.2 恩施烟区2001—2009年主要气候因子分析

由表2可以看出，恩施州烟区2001—2009年大田期平均温度在19.68～26.01 ℃，基本处于烟草生长发育适宜温度范围之内，总体呈现先升后降的趋势，旺长期达到最高。各时期平均温度变异系数均较小，表明年度间各时期温度变化幅度较小；大田期总降雨量在358.57～1526.90 mm，变化范围较大，年度间降雨分布较不均匀，旺长期降雨量最大值为最小值9.16倍，变异系数最大，其次为成熟期降雨量，变异系数为 40.46%；大田期日照时数在436.60～1184.10 h，光照充足，团棵期日照时数变化范围较大，最大值与最小值之间相差5.60倍；大田期积温在4126.36～3594.32 ℃，最大值与最小值之间相差 830.98 ℃，变化范围较大，并且旺长期积温＞成熟期积温＞团棵期积温，各时期积温变异系数较小，与平均温度相似。2001—2009年平均温度和积温变化幅度最小，降雨量变化幅度最大。总体来看，恩施烟区近9年主要气候因子变化幅度为降雨量＞日照时数＞平均温度、积温。

表2 恩施烟区2001—2009年烤烟各时期主要气候因子Table2 The conditions of main climatic factors from the year of 2001-2009 in Enshi tobacco area

2.3 大田期主要气候因子与初烤烟叶（C3F）化学成分的关系

2.3.1 大田期主要气候因子与中部烟叶（C3F）化学成分的相关性分析 表3结果表明，烟叶中化学成分除钾氯比与气候因子没有显著相关性外，其余化学成分及比值均与气候因子有显著的相关性。还原糖和总氮与团棵期积温呈极显著负相关；总糖与团棵期均温具有显著相关性，与其他时期的降雨量、日照时数、平均温度和团棵期积温均有极显著相关性；总植物碱与各时期日照时数和平均温度均有显著相关性，并且与日照时数和团棵期积温有负相关性，与平均温度呈显著正相关性；烟叶中氯只与团棵期、成熟期和整个大田期降雨量呈显著正相关性，与其他气候因子没有显著相关性；氮碱比只与团棵期和成熟期积温呈显著负相关；糖碱比与各时期的降雨量和日照时数有显著正相关关系，而与各时期的平均温度和团棵期积温有显著的负相关性；各时期的日照时数和旺长期平均温度对两糖差均有显著的负相关影响，烟叶中其他化学成分与气候因子没有显著相关性。

相关性分析表明，在一定范围内，降雨量、日照时数和积温的增加有利于烟叶中总糖的积累，但不利于烟叶中含氮化合物的积累；各时期的降雨量对烟叶中氯的含量均具有较大的影响，在一定范围内，降雨量的增多会增加烟叶中氯的含量。

2.3.2 大田期主要气候因子与中部烟叶（C3F）化学成分的逐步回归分析 以气候因子作为自变量，烟叶中主要化学成分作因变量，在P=0.05条件下做逐步回归分析，得到回归方程：

Y总糖=29.35+0.00267X大田期日照时数+0.00102X团棵期积温

Y总植物碱=2.97-0.00089X旺长期日照时数

Y氯=－0.035+0.0005X团棵期降雨量

Y糖碱比=8.76+0.0017X大田期日照时数

逐步回归分析表明，大田期总日照时数和团棵期均温与烟叶中总糖存在正相关关系，作为单一变量引入方程；旺长期日照时数与烟叶总植物碱含量存在负相关关系，作为引入变量建立了极显著回归方程；大田期日照时数与糖碱比呈正相关，建立了极显著回归方程；烟叶中氯受团棵期降雨量影响较大，两者之间具有正相关关系，其他化学成分受气候因子的影响相对较小。

表3 各时期气候因子与初烤烟叶（C3F）主要化学成分的相关性分析Table3 The correlations between climatic factors and chemical components in middle tobacco leaves

3 讨 论

本研究表明，烤后烟叶中还原糖、总糖、总植物碱、总氮、钾、氯及氮碱比、糖碱比和两糖差均与气候因子有显著相关性。降雨量、日照时数、平均温度和积温对烟叶总糖影响较大，在一定范围内，降雨量、日照时数和积温的增加有利于烟叶中总糖的积累；烟叶中总植物碱的含量与日照时数呈显著的负相关性，表明在一定范围内，日照的增多也不有利于烟叶中含氮化合物的积累，这与丁根胜等[15]对南平气候因子与烟叶化学成分的关系研究结果相一致；各时期的降雨量对烟叶中氯也具有较大的影响，在一定范围内，降雨量的增多会增加烟叶中氯的含量，与其呈正相关性；糖碱比和气候因子的相关性与总糖和气候因子的相关性一致，受降雨量、日照时数的影响均较大。大田期气候因子与中部烟叶中化学成分回归分析结果与相关性分析结果基本一致。

总体来看，主要气候因子对恩施中部烟叶化学成分的影响，日照时数影响程度最大，降雨量次之，平均温度和积温最弱，这与石俊雄等[16]研究结果相类似，影响较大的气候因子是日照时数，其次为降水量和平均温度，陈伟等[17]也认为，在南方烟区影响烟叶化学成分的主导因子是日照时数和降水量；而汪孝国等[18]通过气候因子对豫西烟叶的影响研究结果表明，对烤烟化学成分的影响依次是平均温度＞日照＞降水，周翔等[19]通过研究气候因子对山东烟区烟叶质量的影响表明，降雨量是山东烟叶质量的限制因子。这些研究结果不尽相同，可能与区域不同气候因子的变化规律不同，导致主要气候因子对烟叶质量的影响程度不同有关。

[1]李进平，髙友珍.湖北省烤烟生产的分侯区[J].中国农业气象，2005，26（4）：250-255.

[2]戴冕.我国主产烟区若干气象因素与烟叶化学成分关系的研究[J].中国烟草学报，2000，6（1）：27-34.

[3]张国，朱列书，陈新联，等.湖南烤烟部分化学成分与气象因素关系的研究[J].安徽农业科学，2007，5（3）：748-750.

[4]黎妍妍，许自成，王金平，等.湖南烟区气候因素分析及对烟叶化学成分的影响[J].中国农业气象，2007，28（3）：308-311.

[5]扈英磊，常保强，严玉彬，等.气候条件对烟草生长的影响分析[J].现代农业科技，2009（4）：204-206.

[6]靳小秋，刘玉平，刘谦，等.气候条件对烤烟生长发育的影响[J].现代农业科技，2009（4）：135-137.

[7]黎妍妍，丁伟，李传玉，等.贵州烟区生态条件及烤烟质量状况分析[J].安全与环境学报，2007，7（2）：96-100.

[8]彭新辉，易建华，周清明.气候对烤烟内在质量的影响研究进展[J].中国烟草科学，2009，30（1）：68-72.

[9]李锡宏，林国平，黎妍妍，等.恩施州烤烟种植气候适生性与土壤适宜性研究[J].中国烟草科学，2008，29（5）：18-2l.

[10]肖协忠.烟草化学[M].北京：中国农业出版社，1997：56-61.

[11]国家烟草专卖局.YC/T 33—1996 烟草及烟草制品总氮的测定 克达尔法[S].

[12]国家烟草专卖局.YC/T 34—1996 烟草及烟草制品总植物碱的测定 光度法[S].

[13]国家烟草专卖局.YC/T 173—2003 烟草及烟草制品钾的测定 火焰光度法[S].北京：中国标准出版社，2003.

[14]国家烟草专卖局.YC/T 153—2001 烟草及烟草制品氯含量的测定 电位滴定法[S].北京：中国标准出版社，2001.

[15]丁根胜，王允白，陈朝阳，等.南平烟区主要气候因子与烟叶化学成分的关系[J].中国烟草科学，2009，30（4）：26-30.

[16]石俊雄，陈雪，雷璐.生态因子对贵州烟叶主要化学成分的影响[J].中国烟草科学，2008，29（2）：18-22.

[17]陈伟，王三根，唐远驹，等.不同烟区烤烟化学成分的主导气候影响因子分析[J].植物营养与肥料学报，2008，14（1）：144-150.

[18]汪孝国，王小东，范建立，等.豫西烟区气候因子与烤烟化学品质关系研究[J].西南农业学报，2008，21（4）：989-992.

[19]周翔.山东烟区生态因子与烟叶品质的关系[D].北京：中国农业科学院，2007.