海拔对烤烟品种NC102和NC297物理特性和化学成分的影响

王育军，周冀衡*，张一扬，李 强，陈丽鹃，柳 立，蒋士东，陈 初

海拔对烤烟品种NC102和NC297物理特性和化学成分的影响

王育军1，周冀衡1*，张一扬1，李 强1，陈丽鹃1，柳 立1，蒋士东1，陈 初2

［1.湖南农业大学烟草研究院，长沙 410128；2.红云红河烟草（集团）有限责任公司原料部，昆明 650202］

为探讨昆明烟区美引烤烟新品种NC102、NC297的海拔适应性，在栽培措施一致的前提下，分别在安宁县和嵩明县的2个植烟乡镇，以每100 m为海拔梯度，从海拔1700～2200 m共布置10个试验点，研究了种植海拔对两品种烤烟物理性状和化学成分含量的影响。结果表明：①烟叶化学成分和物理性状对种植海拔的敏感性表现为化学成分＞物理性状；②在1700～2200 m的研究范围内，烟叶单叶重、开片度、总氮、钾、绿原酸和芸香苷与海拔高度呈显著或极显著负相关，含梗率、总糖和还原糖与海拔呈显著或极显著正相关。综合烟叶常规化学成分、多酚和香气物质含量认为，昆明烟区美引烤烟新品种NC102和NC297均更适宜种植在1700～1900 m的海拔区间，且烟叶品质表现为NC102＞NC297。

烤烟；品种；海拔高度；物理特性；化学成分；昆明

目前，国内烟叶生产面临着推广品种单一，品种退化等现象［1］，引进国外优良品种是解决上述问题的有效途径，也是适应卷烟工业企业对品牌导向型原料需求的重要举措［2］。为此，2005年云南烟草“工商”联动，开始了对美引烤烟品种的引育工作，并通过多年的实践，从7个抗病性较强的杂交种中筛选出了NC102和NC297两个最为优质的品种。烟叶质量风格的形成是多种环境因素共同作用的结果，光、温、水、肥、气、热等都是影响烟叶品质的重要生态因子，而这些因子往往随海拔高度的变化而相应发生改变。因此，海拔高度不是单一的因子，而是一个综合性的生态指标［3］。罗华元等［4］通过大田试验研究了美引烤烟品种对海拔高度的敏感性，发现品种对海拔的敏感性不完全相同；徐益群等［5］对NC297在不同海拔的生态适应性进行了研究，结果表明NC297是适宜在中海拔区域种植和推广的良种。昆明市地处云南省中部，常年植烟面积在4.3×104hm2以上，海拔1500～2200 m，生态条件复杂多样，立体气候明显，境内关于新品种烤烟适宜种植海拔段的研究还是空白。鉴此，笔者通过连续2年的多点试验，分析了海拔高度对昆明烟区NC102和NC297物理性状和化学成分含量的影响，探索了两品种的适宜种植海拔区间，以期加快昆明烟区对新引进烤烟品种的推广和利用进程。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 NC102品种 美国F. W. Rickard种子公司登记注册的F1代杂交种，由美国金叶种子公司经销，2001年通过美国最低标准程序试验，2002—2004年通过北卡州官方品种试验，2004年由北卡州官方推荐试种［6］。

1.1.2 NC297品种 1988年由美国金叶种子公司育成的杂交F1代品种，具有抗黑胫病、青枯病和南方根结线虫，易烘烤，香气质好等特点，2000年通过北卡州官方品种试验，2001年由北卡州官方推荐试种，2005年由云南中烟公司从美国引进［6］。

1.2 试验设计与样品采集

采用GPS定位技术，在昆明市安宁县和嵩明县的2个种烟乡镇，按照100 m的海拔梯度在1700～2200 m内共布置10个取样点，并于2012—2013年连续2年在取样点种植规划的主栽品种，其中安宁县八街镇布置NC102，嵩明县滇源镇布置NC297，每个试验品种在海拔高度为1750、1850、1950、2050、2150 m的5个海拔点布置取样点，试验点的土壤类型均为红壤，坡度和朝向等条件基本保持一致，海拔高度根据实际情况可以上下浮动10 m，10个取样点每年各取10个重复样品。对试验田正常生长的烟株进行挂牌标记，严格成熟采收，并在当地烤房按照三段式烘烤工艺进行烘烤调制，烤后烟叶由专职人员按照国家标准《烤烟》（GB 2635—92）采集C3F等级样品共计200份，每份2 kg，具体烟叶生产措施均按昆明市优质烟叶生产标准进行。

1.3 样品的测定

烟叶样品统一由湖南农业大学烟草研究院进行物理性状和化学成分含量的检测，其中物理性状测定指标有：单叶重、开片度、含梗率、叶片厚度和含水率，测定方法均参照邓小华等［7］研究方法；常规化学成分检测指标有：总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯，钾的测定采用火焰光度计［8］，其余指标的测定采用连续流动分析法［9］；烟叶绿原酸、芸香苷和莨菪亭的测定采用高效液相色谱法［10］，新植二烯等香气物质含量的测定采用气质联用仪进行内标法（硝基苯）测定［11］。

1.4 数据处理与分析

烟叶化学成分可用性指数（Chemical Components Usability Index， CCUI）根据隶属度函数模型指数和方法确定［12］，计算公式为：

式中Nij和Wij分别表示第i个样品的第j个化学成分指标的隶属度值和对应的权重系数（0＜Nij≤1，0≤Wij≤1）。根据主成分分析方法来确定各烟叶化学成分指标的权重，利用SPSS 19.0统计软件进行数据统计分析。

2 结 果

2.1 烟叶物理性状和化学成分含量的描述性统计

由表1可知，品种间烟碱和绿原酸含量差异极显著（P＜0.01），还原糖和香气物质总量差异显著（P＜0.05），其余指标差异均不显著；从变异系数来看，两品种烤烟的常规化学成分、多酚和香气物质含量的变异系数较大，而物理指标的变异系数较小；其中物理指标除NC102的开片度和NC297的含梗率外，其余指标的变异系数基本控制在15%以内，而化学成分指标的变异系数最高可达74.28%。说明海拔高度对烟叶化学成分含量影响较大，而对物理性状的影响较小。

2.2 烤后烟叶物理性状和化学成分含量与海拔高度的相关性

由表2可知，两美引品种的化学成分与海拔高度相关性达显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）水平的指标较物理性状的指标多。具体来讲，NC102的开片度与海拔呈极显著（P＜0.01）负相关，NC297的单叶重与海拔呈极显著（P＜0.01）负相关，含梗率与海拔呈显著（P＜0.05）正相关，说明物理性状中的单叶重、开片度和含梗率受海拔的影响较大。NC102的总糖与海拔呈显著（P＜0.05）正相关，总氮、绿原酸和钾与海拔分别呈极显著（P＜0.01）和显著（P＜0.05）负相关；NC297的总糖和还原糖与海拔呈极显著（P＜0.01）正相关，总氮、钾、绿原酸和芸香苷与海拔呈极显著（P＜0.01）负相关，说明大多烟叶化学成分指标受海拔的影响均较大。

2.3 不同海拔烟叶化学成分含量的方差分析

方差齐次性检验结果表明，两烤烟品种化学成分指标的P值均大于0.05，说明该处理的总体方差相等，满足方差分析的前提条件。进一步进行方差分析发现，海拔高度对NC102总糖、总氮、钾和绿原酸含量有显著影响（P＜0.05）；对NC297总糖、还原糖、总氮、钾、绿原酸和芸香苷含量有显著影响（P＜0.05）。由此可知，海拔高度确能显著影响两品种烤烟的化学成分含量。

2.4 烟叶化学成分可用性综合评价

选取总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯含量以及钾氯比、糖碱比和氮碱比共9项指标，作为评价烟叶化学成分可用性的因子。按照模糊数学理论，根据隶属函数公式可以将各烟叶化学成分指标的原始数值转化为0～1分布的、无量纲差异的隶属度值。常用于综合评价的隶属函数类型主要有S型、反S型和抛物线型3种，其中烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱和氯含量，以及糖碱比和钾氯比的函数类型均为抛物线型，钾含量和钾氯比的函数类型均为S型，函数表达式分别为（1）和（2）。

表1 烟叶物理性状和化学成分含量的描述性统计Table1 Statistics of physical property and chemical component contents of flue-cured tobacco leaves

表2 烤后烟叶物理性状和化学成分含量与海拔高度的相关系数Table2 Correlation coefficients between altitude and physical properties， chemical contents of flue-cured tobacco leaves

式中x为各化学成分指标的实际测量值，x4和x1表示各指标的上、下临界值，x3和x2表示各指标的上、下限最优值。参照以往研究［13］，确定各烟叶化学成分指标的隶属函数类型及阈值（表3）。将烟叶样品各化学成分指标的实测值代入公式（1）、公式（2），计算各参评指标的隶属度值，并基于转化后的隶属度值进行主成分分析，求出各烟叶化学成分指标的权重。由表3可知，糖碱比的权重最大，钾含量的权重最小。

参照以往研究［13］，按化学成可用性指数分值≥0.9、0.75～0.9、0.60～0.75和≤0.6，将烟叶化学成分可用性情况分为好、较好、中等和稍差4个档次。由表4可知，整体上看，NC102的化学成分可用性指数要高于NC297。具体来讲，NC102在1700～2000 m海拔段的烟叶化学成分可用性均处于“较好”水平，其中1700～1800 m海拔段的烟叶质量最好，CCUI得分高于1800～2000 m，显著（P＜0.05）高于2000～2200 m海拔段烟叶；NC297在1700～1900 m海拔段的烟叶化学成分可用性同样处在“较好”水平，好于1900～2000 m海拔段烟叶，显著（P＜0.05）好于2000～2200 m海拔段烟叶，且随海拔的升高，烟叶化学成分可用性指数表现出逐渐降低的趋势。

2.5 海拔高度对不同品种烤烟多酚含量的影响

由表5可知，除1800～1900 m和2100～2200 m海拔段烟叶的莨菪亭含量表现为NC297＞NC102外，其余海拔段的各烟叶多酚含量均呈现出NC102＞NC297的趋势；且除NC102的芸香苷、莨菪亭和NC297的莨菪亭含量外，两品种烤烟的其余多酚含量均随海拔升高而逐渐降低。根据钟庆辉［14］的研究，多酚含量与烟叶等级呈正相关，多酚含量越高，烟叶及卷烟品质越好。因此，NC102品种的烟叶质量整体上要好于NC297，且在1700～2200 m的研究范围内，1700～1800 m海拔段的烟叶多酚含量最高，烟叶品质最好。

表3 昆明市烟叶化学成分指标的隶属函数类型、阈值及权重Table3 Function types， inflection points and weights of chemical components indices of tobacco leaves in Kunming

表4 不同种植海拔烤烟的烟叶化学成分可用性指数Table4 Usability index of chemical components of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

2.6 海拔高度对不同品种烤烟质体色素降解产物香气物质的影响

由表6可知，新植二烯和质体色素降解产物香气物质总量在1700～2200 m的各海拔段均表现为NC102＞NC297，且含量随海拔升高呈现先增高后降低的规律，两品种的新植二烯和香气物质总量均表现出1800～1900 m＞1700～1800 m＞1900～2000 m＞2000～2100 m＞2100～2200 m的趋势。质体色素降解产物香气物质以β-大马酮、法尼基丙酮、β-二氢大马酮和巨豆三烯酮-类的含量较高，以β-紫罗兰酮和6-甲基-5-庚烯-2-醇的含量较低。色素降解产物香气物质中除NC102的巨豆三烯酮-B、氧化异佛尔酮、二氢猕猴桃内酯和3-羟基-β-二氢大马酮以及NC297的巨豆三烯酮-A、巨豆三烯酮-B、氧化异佛尔酮和二氢猕猴桃内酯外，其他降解产物均以1800～1900 m海拔段烟叶含量最高。

3 讨 论

烟叶质量由外在物理特性和外观质量、内在化学成分和感官评吸质量以及安全性等组成［15］。本研究表明，不同美引烤烟品种间化学成分差异较大，而物理性状差异较小，这可能与试验品种的生长环境以及烤烟品种间的遗传基础不同有关。另外，海拔高度对美引烤烟品种物理性状和化学成分含量的影响也有所不同，影响程度表现为化学成分＞物理性状；在1700～2200 m的研究范围内，烟叶单叶重、开片度、总氮、钾、绿原酸和芸香苷与海拔高度呈显著或极显著负相关，含梗率、总糖和还原糖与海拔呈显著或极显著正相关，这与以往的研究结论基本一致［16-17］。

本研究认为，在1700～2200 m的研究范围内，烟叶化学成分可用性指数和多酚含量均随海拔升高而逐渐降低，质体色素降解产物香气物质含量随海拔升高表现为先升高后降低的规律。具体来讲，NC102和NC297的烟叶化学成分可用性指数和多酚含量均在1700～1800 m海拔段最高，质体色素降解产物香气物质含量在1800～1900 m海拔段最高。综合烟叶常规化学成分、多酚和香气物质含量认为，昆明烟区美引烤烟新品种NC102和NC297均更适宜种植在1700～1900 m的海拔区间，这与杨洪雄等［6］的研究结论基本一致。近年的实践情况也表明，在昆明烟区某些烤烟品种的种植逐步在向海拔较低、热量较足的区域转移。根据李向阳等［18］的研究，云南地区立体气候明显、不同海拔段的气象因子差异较大，海拔高于1706.60 m后气温偏低；而多数品种烤烟都不耐寒，烟叶的种植对热量要求较高［19］。由此分析，低温可能是限制昆明高海拔烟区NC102和NC297烟叶品质的主要生态因子，具体原因还有待进行深入研究。

表5 不同种植海拔烤烟的多酚含量Table5 Polyphenols contents of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

表6 不同种植海拔烤烟的香气物质含量Table6 Aroma substances of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

本研究就NC102、NC297在昆明不同海拔烟区的生态适应性进行了初步探讨，研究结果对于指导新引烤烟品种的立体优化布局具有一定的理论意义。但由于受到样本来源和数量的限制，该研究具有一定的地域相对性，且同一品种烤烟在相同海拔条件下对土壤类型和地形条件等生态环境的响应规律还有待进一步研究。

4 结 论

在1700～2200 m的研究范围内，NC102、NC297的化学成分指标对海拔高度的敏感性大于物理性状；其中化学成分可用性指数、多酚含量在1700～1800 m海拔段最高，质体色素降解产物香气物质含量在1800～1900 m海拔段最高；综合分析认为，NC102、NC297的烟叶品质在1700～1900 m海拔段最好，且品种间表现为NC102＞NC297。

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Effect of Latitude on Physical Properties and Chemical Component of Flue-cured Tobacco Varieties NC102 and NC297 in Kunming

WANG Yujun1， ZHOU Jiheng1*， ZHANG Yiyang1， LI Qiang1，CHEN Lijuan1， LIU Li1， JIANG Shidong1， CHEN Chu2
（1. Institute of Tobacco， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China；2. Hongyun Honghe Tobacco （Group） Co.， Ltd.， Kunming 650202， China）

Altitude adaptability of tobacco varieties of NC102 and NC297 were determined in two main tobacco growing townships in Anning and Songming county， Kunming. Data were collected in experiments conducted at 10 sites at every 100 m in the altitude range of 1700-2200 m， where cultivation practices were largely consistent. The effects of altitude on physical properties and chemical components of flue-cured tobacco were determined. The result indicated that: （1） The chemical components of leaves were more sensitive to altitude than the physical properties. （2） In the 1700-2200 m altitude range， altitude was significantly negatively correlated with leaf weight， opening degree， content of total nitrogen， potassium， chlorogenic acid and rutin. Also in the 1700-2200 m altitude range， altitude was significantly positively correlated with stem ratio， total sugar and reducing sugar content. In summary，Leaf chemical components， polyphenol content and aroma properties of NC102 and NC297 were optimum at altitude range of 1700-1900 m in Kunming， and the tobacco leaf quality decreased as follows: NC102＞NC297.

flue-cured tobacco； variety； altitude； physical property； chemical component； Kunming

S572.03

1007-5119（2015）01-0042-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2015.01.009

红云红河烟草（集团）有限责任公司项目“云南基地烤烟品种立体优化布局研究”（HYHH2012YL03）

王育军，男，在读硕士研究生，主要从事烟草栽培与生理生化研究。E-mail：375319438@qq.com。*通信作者，E-mail：jhzhou2005@163.com

2014-09-24 修回日期：2014-12-05