中国浓香型烤烟产区气候特征及其与烟叶质量风格的关系

杨军杰，史宏志，王红丽，危月辉，许东亚，张广东，赵艺多

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州450002;2.辽宁省烟草公司彰武县公司，辽宁彰武123100)

烤烟是一种对环境极为敏感的经济作物。烤烟全生育期以及生育期间各时段的生态条件与特色优质烟叶形成密切相关［1］。气候是烤烟生长最重要的生态条件之一，是决定烤烟分布的关键因素，也直接影响烟叶的产量、质量和风格特色。有研究表明，气候因素是造就优质烟叶特点的主要生态学外因［2－4］，与烟叶的内在化学成分和香气物质含量有着一定的相关性［5］。直接影响烤烟产量和质量的主要气候因素有光照、温度和降水等因子［1］。前人通过大量的试验研究分析了气候与烤烟质量的相关关系，得到了一些有意义的结果。李天福等［6］认为，与烟叶化学成分达到显著相关的气象因子为5～8月的平均气温。黎妍妍等［7］对湖南烟区的研究表明，烟碱与成熟期平均昼夜温差呈显著正相关，氮碱比随成熟期昼夜温差的升高而降低。伍哲等［8］研究表明，在烤烟的成熟期，光照时数与淀粉、氯含量正相关，与蛋白质和钾含量负相关。也有研究表明，烤烟中氯含量与5～8月降水量呈极显著负相关［9］。CAMUS 等［10］和HAROON等［11］研究发现，在整个大田生育期间烟草对夜间温度反应比对日间温度要大。但大多数研究集中在化学成分方面，而且没有针对烟草各生育阶段的气候指标开展研究。为进一步明确中国浓香型产区气候因子和烟叶质量风格特色的关系，本课题基于中国8个浓香型产区重点产烟县30 a的气候资料对浓香型产区气候特征进行了分析，并对2010—2013年烟叶全生育期和各生育时期气候指标与烟叶质量特色和常规化学成分的关系进行了研究，旨在为阐明浓香型特色优质烟叶形成的生态基础和建立浓香型烟叶生态评价模型提供依据。

1 材料与方法

1.1 基础数据来源

中国浓香型产区气候指标的基础数据来源于国家气象局(1981—2013年)，包括河南、安徽、陕西、广东、湖南、江西、广西和山东，共8个省(区)57个重点产烟县，主要为以候划分记录的平均气温、平均最高温度、平均最低温度、日照时数、平均0 cm地表温度、平均相对湿度、降水量等气象基本数据。各浓香型产区生育阶段划分界限均按当地推荐的最佳移栽期和正常年份烟草生长发育动态进行确定，具体数据由当地烟草公司提供。

1.2 数据分析

利用Excel办公软件对基本气象数据进行多次整理，然后结合当地烟草公司提供的生育期，确定了不同产区烟草生长各生育阶段和全生育期32个气象指标的分布，包括烟草还苗伸根期平均温度、旺长期平均温度、成熟期平均温度、全生育期平均温度、还苗伸根期降雨量、旺长期降雨量、成熟期降雨量、全生育期降雨量、还苗伸根期平均昼夜温差、旺长期平均昼夜温差、成熟期平均昼夜温差、全生育期＞10℃积温、全生育期光照时数和全生育期平均相对湿度等。最后运用DPS数据处理软件对烟叶质量特色指标和各个生育阶段的气候指标进行相关分析。

1.3 化学分析

选取8个浓香型产区重点产烟县2010—2013年的等级一致的适量中部烟叶，去梗后50℃烘干粉碎，过60目筛，采用近红外光谱分析法测定烟叶中的总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯含量［12］。

1.4 感官评价

分别将不同产区的中部叶去梗后进行切丝卷制单料烟，由河南中烟工业公司技术中心与河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地进行评吸鉴定。按照特色优质烟叶开发重大专项的烟叶质量风格特色感官评价方法，采用0～5等距标度评分。

2 结果与分析

2.1 浓香型产区气候指标的总体特征

从表1可以看出，日均温、昼夜温差、地表日均温和平均相对湿度的各个生育阶段变异系数较小，其中成熟期平均相对湿度的变异系数最小，为2.5%;而其他指标的变异系数几乎均偏大，其中伸根期＞20℃积温的变异系数异常大，为107.2%，伸根期降雨量的变异系数为65.2%。同时可以看出，除了＞10℃积温和＞20℃积温，其他气候指标伸根期变异性大，其次是旺长期，成熟期变异较小，表明在浓香型产区内伸根期气候特征差异较大，成熟期较为一致，即成熟期温度等变化小这一气候特征，是浓香型产区的共同特征。

2.2 浓香型产区质量风格的总体特征

2.2.1 浓香型产区感官质量特征分析 从表2可以看出，中国浓香型产区烟叶感官质量评价的风格特征指标中焦甜香、焦香和正甜香的变异系数较大，其中正甜香指标的变异系数最大，为36.0%;焦甜香指标的极差和方差均最大，分别为2.5和0.40;从品质特征来看，各指标变异系数均较小，其中余味的变异系数最小，为4.4%。

2.2.2 浓香型产区化学成分特征分析 从表3可以看出，中国有些浓香型产区的还原糖和总糖含量不符合优质烟叶的标准，其范围分别为1.66～2.93 g·kg－1和 1.76 ～ 3.15 g·kg－1;烟叶氯含量的差异性比较大，其变异系数为30.4%，烟碱含量变异系数最小，为9.5%。

表1 浓香型产区主要气候指标的总体特征Table 1 General characteristics of climate index of flue-cured tobacco planting regions

2.3 气候因素与烟叶质量风格的相关关系

2.3.1 浓香型产区气候与感官质量的关系 由表4可以看出，烟叶浓香型显示度与成熟期日均温呈极显著的正相关关系，而与成熟期昼夜温差达到显著的负相关关系;烟气沉溢度与成熟期日均温呈极显著的正相关关系;焦甜香特征与伸根期日均温、各个时期的昼夜温差和全生育期光照时数均达到极显著的负相关关系，与各个时期降雨量呈极显著的正相关关系;焦香与旺长期和成熟期日均温有显著的正相关关系，且达到了极显著水平;正甜香与成熟期日均温呈极显著的负相关关系，与各个时期昼夜温差均呈极显著的正相关关系。烟气浓度与旺长期、全生育期日均温，伸根期、旺长期昼夜温差和全生育期＞10℃积温达到极显著的正相关关系;与伸根期日均温、全生育期降水量和全生育期光照时数达到显著水平的正相关关系。劲头与成熟期均温和成熟期地表温度相关性相对较大。

为进一步描述中国浓香型产区气候因素与烟叶感官质量相关关系，对其中相关系数较大的几个指标进行散点图的绘制，如图1～图6所示，可以看出烟气沉溢度、浓香型显示度、香气量和正甜香与成熟期日均温的多项式关系分别为y=－0.018 5 x2+1.077 3 x －12.013(R2=0.566 7)，y= － 0.008 x2+0.562 2 x － 5.624 5(R2=0.533 6)，y=0.008 4 x2－0.339 3 x+6.679(R2=0.421 5)，y=0.013 5 x2－0.920 5 x+15.94(R2=0.655 8);焦甜香与全生育期光照时数和全生育期降雨量的关系式分别为 y=5.613 6 e－0.001 x(R2=0.628 1)和 y= －3E －06 x2+0.006 4 x－0.512 2(R2=0.630 9)。

表2 浓香型产区烟叶感官质量指标的总体特征Table 2 General characteristics of tobacco sensory quality index of flue-cured tobacco planting regions

表3 浓香型产区烟叶化学成分的总体特征Table 3 General characteristics of tobacco leaf chemical components of flue-cured tobacco planting regions

表4 浓香型烟叶风格特征与气候条件的相关系数Table 4 The correlation coefficient of tobacco style characteristic and climate conditions of flue-cured tobacco planting regions

续表Continuing table

表5 浓香型烟叶品质特征与气候条件的相关系数Table 5 The correlation coefficient of tobacco quality characteristics and climate conditions of flue-cured tobacco planting regions

续表Continuing table

图1 烟叶烟气沉溢度与成熟期日均温的关系Fig.1 The relationship between tobacco smoke sink overflow and the average daily temperature in mature

图2 烟叶浓香型显示度与成熟期日均温的关系Fig.2 The relationship between tobacco full flavor style degree and the average daily temperature in mature

图3 烟叶香气量与成熟期日均温的关系Fig.3 The relationship between tobacco aroma quantity and the average daily temperature in mature

图4 烟叶正甜香与成熟期日均温的关系Fig.4 The relationship between tobacco sweet smell and the average daily temperature in mature

图5 烟叶焦甜香与全生育期光照时数的关系Fig.5 The relationship between tobacco burnt-sweetness and light hours in the whole stages

图6 烟叶焦甜香与全生育期降雨量的关系Fig.6 The relationship between tobacco burnt-sweetness and the rainfall in the whole stages

图7 烟叶钾含量与成熟期降雨量的关系Fig.7 The relationship between tobacco leaf potassium content with the rainfall in mature

图8 烟叶钾含量与全生育期降雨量的关系Fig.8 The relationship between tobacco leaf potassium content with the rainfall in the whole stages.

2.3.2 浓香型产区气候与化学成分含量的关系从表6中可以看出，烟叶化学成分中钾含量和氯含量与气候因素相关性比较大。其中钾含量与多个温度指标呈极显著的负相关关系，其中与旺长期日均温的相关系数最大，为－0.756，与各个时期降雨量呈极显著的正相关关系;氯含量与各个时期的降雨量呈极显著的负相关关系。同时可以看出，旺长期的日均温、＞20℃积温、平均地表日均温和平均相对湿度与钾含量的相关系数较大，分别为－0.756，－0.733，－0.742 和0.667。从图 7 和图8可以看出，钾含量与成熟期降雨量、钾含量与全生育期降雨量均呈负相关关系。

表6 浓香型烟叶化学成分与气候特征的相关系数Table 6 The correlation coefficient tobacco chemical composition and climate conditions of flue-cured tobacco planting regions

3 结论与讨论

中国浓香型产区的气候因素中，各个时期日均温、昼夜温差、地表日均温和平均相对湿度差异较小，而各个时期降雨量、光照时数和积温的差异是比较大的;成熟期气候特征差异小是中国浓香型产区的共同特征，其中成熟期日均温变异小，且高于中间香型和清香型，是决定浓香型形成的关键指标。烟叶感官质量评价指标中焦甜香、焦香和正甜香3个指标的差异较大，烟气浓度和余味的差异较小。烟叶化学成分中，烟叶氯含量的差异性比较大，烟碱含量差异最小。

烤烟成熟期温度对烟叶质量极为重要，在20～28℃时，烟叶内在质量呈现随着成熟期日均温升高而升高的趋势，当成熟期日均温低于18℃时，叶绿素的分解和类胡萝卜素的降解明显受阻，而浓香型烤烟可能的特征香气成分巨豆三烯酮，二氢猕猴桃内酯，二氢大马酮苯甲醇等主要是类胡萝卜素的降解产物;成熟期温度较高时，可能制造和积累了较多的质体色素，且在成熟过程中色素可以充分转化，最终生成了较多的类胡萝卜素降解物。总之，浓香型显示度和烟气沉溢度均与成熟期日均温呈极显著的正相关关系，即成熟期较高的平均温度是中国浓香型产区所共有的气候特征，是烤烟浓香型风格形成的重要生态条件之一。

焦甜香特征与伸根期日均温、各个时期的昼夜温差和全生育期光照时数均达到极显著的负相关关系，与各个时期降雨量呈极显著的正相关关系。需要指出的是，有研究表明，在皖南特定的气候条件下，土壤因素对焦甜香风格烟叶的形成起关键作用［13］。李志等［14］认为，沙壤土烟叶评吸的感官质量优良，焦甜香突出。这是因为沙壤土，有利于减少后期氮素供应，促进成熟期烟叶成熟和物质降解转化。降雨量与焦甜香呈正比，表明充足的降雨有利于实现沙壤土烟叶在后期的氮素调亏，有利于烟叶焦甜香风格的彰显。

焦香与旺长期和成熟期日均温有显著的正相关关系，且达到了极显著水平;正甜香与成熟期日均温呈极显著的负相关关系，与各个时期昼夜温差均呈极显著的正相关关系。烟气浓度与旺长期日均温，旺长期昼夜温差和全生育期＞10℃积温等气候指标呈极显著的正相关关系;与伸根期日均温、全生育期降水量和全生育期光照时数呈显著水平的正相关关系。烟叶评吸结果的劲头与成熟期日均温和成熟期地表温度相关性较大。钾含量、氯含量与气候因素的相关性比较大，其中多个气候指标与钾含量和氯含量的相关性达到极显著水平。

最后需指出的是，烟叶的品质和风格是由多种因素共同决定的，气象因素只是对其生长发育影响较大的外因之一，同时还应注意土壤条件等其他外因和品种基因型等内因的选择。

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