鄂西烟叶品质垂直变化及其与气象因子的关系研究

2016-10-19孟丹陈正洪李建平阳威何飞

湖北农业科学 2016年5期

孟丹陈正洪李建平阳威何飞

摘要：对宣恩、兴山和利川3地不同海拔处的中部烟叶进行取样，通过检测、评吸得到其化学成分含量和感官质量得分，进而分析鄂西两大代表烟区（清江源、金神农）中部烟叶品质随海拔高度的变化，以及烟叶品质与大田期关键气象因子的相关性。结果表明，宣恩海拔900 m以下烟叶化学成分得分随海拔升高而增大，海拔900 m以上烟叶化学成分得分随海拔升高而减小；利川地区烟叶化学成分得分总体表现为随海拔升高而减小；兴山烟叶化学成分得分变化无明显规律。三地烟叶感官质量得分比较接近，与海拔没有显著相关性。大田期各阶段的降雨量和旺长期、大田期的昼夜温差是影响烟叶化学成分和感官质量的主要气象因子。

关键词：烟叶品质；海拔高度；气象因子；鄂西

中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）05-1194-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.027

Study on Quality Changes of Tobacco in Vertical and Its Relationship

with Climate Factors in Western Hubei

MENG Dan1， CHEN Zheng-hong1， LI Jian-ping2， YANG Wei1， HE Fei1

（1. Hubei Meteorological Service Center， Wuhan 430205， China；2. Hubei Tobacco Institute， Wuhan 430030， China）

Abstract： Taking samples of middle tobacco leaves from different elevation in Xuanen， Xingshan and Lichuan， and then the scores of chemical composition content and sensory quality were gotten by detecting and smoking， and then the change of middle tobacco leaves quality with altitude in western Hubei tobacco-growing areas， the correlation between tobacco leaves quality and key meteorological factors were analyzed. The results showed that， the score of tobacco chemical composition increased with the increase of elevation at 900 m below in Xuanen， while 900 m above decreased with the decrease of elevation； the score of tobacco chemical composition overall decreased with the increase of elevation in Lichuan； the change of tobacco chemical composition score had no significant rule in Xingshan. Tobacco sensory quality scores were close to each other in three areas， and there was no significant correlation with elevation. Rainfall of every growth period and diurnal temperature range of vigorous and field period were major meteorological factors which affected tobacco chemical composition and sensory quality.

Key words： tobacco quality； altitute； meteorological？factor； western Hubei

近年來，由于气候变化、社会经济等诸多因素影响，鄂西烟区很多市（县）烟叶种植高度有所上移，如利川达到了1 500 m（突破了1 300 m的禁区），宣恩更是达到1 700 m。特别在鄂西南山区，烟区随地理地形和气候条件的变化呈现不同的立体分布。研究表明[1-4]，气候和土壤是制约烟草生长和决定其品质的基本因素，大范围内气候的影响更大；不同地区、不同年度间烟叶品质存在明显差异[5，6]。由于山地立体气候特征，不同海拔地区气候条件有一定差别，导致各地可能面临气象灾害的种类、程度、出现时间也各有差别。根据气候变化理论和烟叶生物学规律，这种变化存在较大的风险，并且导致了不同海拔地区产烟品质的差异。

从烟草移栽至大田到烟叶采收为100～120 d，其中烟苗移栽成活至烟叶采收这一阶段（大田期）的气象条件对烟叶品质和产量有重要影响。化学成分和感官质量是烟叶质量评价体系中的两个重要指标。本研究拟定量分析鄂西烟叶种植高度上移后，不同海拔地区烟叶化学成分和感官质量的变化，进而通过分析大田期不同阶段烟叶品质与气象因子的相关性，找出不同时期影响烟叶生长的关键气象因子，从而根据不同气候条件采取相应栽培措施，合理调整烟叶种植布局，趋利避害，保证烟叶优质高产。

1 资料来源与处理方法

1.1 气象资料

选择利川和宣恩作为鄂西“清江源”烟区的代表产地，兴山作为“金神农”烟区的代表产地，收集各样地自动站常规观测资料，包括日平均气温、最高气温、最低气温、降水量等。通过多元线性回归，利用自动站日气象资料分别计算不同海拔高度日平均气温、降水量和昼夜温差。

1.2 试验设计

于2013年在宣恩、利川、兴山三地按200 m左右的间距，对不同海拔高度中部烟叶进行取样，取样点共16个，每个等级取样1 kg。具体见表1。

1.3 样品检测

烟叶样品检测委托湖北省烟草产品质量监督检验站进行，主要包括化学成分检测和感官质量评吸。其中，化学成分检测项目包括烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾、氯的含量。根据化学成分对烟叶质量的影响[7-11]，选择烟碱、总糖、总氮、钾4项作为烟叶化学成分评价指标，同时将化学成分协调性指标糖碱比、氮碱比和钾氯比也纳入评价体系。氯对烟叶品质也存在显著影响[1]，但只作为一项控制指标不参与评价，其含量以不超过1%为宜，通常以钾氯比作为参评指标。

烟叶的化学成分评价采用定量评价，各项指标在最适宜范围内分值为100分，超出和低于最适宜范围依次降低分值。根據各指标对烟叶质量的影响确定其相应权重，计算烟叶综合化学成分得分。参考《湖北金神农烟叶质量白皮书》中化学成分指标权重及赋值。

可以计算，产县单一样品烟叶化学成分得分=∑（第i个指标得分×第i个指标权重）（i为=烟碱、总糖、总氮、钾、糖碱比、氮碱比、钾氯比）。

感官质量评价标准参照湖北中烟技术研发中心单料烟感官质量标准，烟叶的感官质量指标包括香气质（18分）、香气量（16分）、杂气（16分）、刺激性（20分）、余味（22分）、燃烧性（4分）和灰色（4分），浓度和劲头为描述性指标，不计入总分。感官质量得分以各项指标得分的平均分计。

2 鄂西烟叶品质垂直变化特征分析

2.1 烟叶化学成分评价指标的垂直变化

根据《湖北金神农烟叶质量白皮书》中化学成分赋值方法，依据宣恩、利川、兴山三地16个中部烟叶样本的化学成分含量，判定中部烟叶各样本的化学成分品质得分，分析主要化学成分含量及其打分值与海拔高度的关系。

2.1.1 烟碱含量随海拔高度的变化从图1可以看出，除海拔900 m外，宣恩烟碱含量随海拔高度的变化不明显。因为烟碱在高温（≥35 ℃）条件和雨水配合下能更高地积累[7]，温度随着海拔逐渐降低，高温日数逐渐减少，但降雨量随海拔逐渐增加，所以不同海拔地区烟碱含量并无明显差异。900 m罗川样地当年出现了暴雨和高温热害，这反而有利于烟碱的积累，导致此处烟碱含量最大。利川样地海拔1 100～1 300 m，烟碱含量变化趋势明显，随海拔的升高而降低。兴山样地海拔也较高（1 100 m以上），烟碱含量（除1 281 m处）随海拔的变化先增加后减少，1 281 m和平样地由于当年温度较低、降雨量偏少，烟碱含量明显偏低。

根据烟叶化学成分评分方法，烟碱含量为3.1%～3.4%质量最优（如图1所示的虚线区间）。兴山的烟碱得分明显高于宣恩、利川，由此可见金神农（兴山）在同一剖面烟碱得分要高于清江源（宣恩、利川）。

2.1.2 总氮含量随海拔高度的变化由图2可知，宣恩样地烟叶总氮含量随海拔变化波动不大，利川样地总氮含量随海拔升高逐渐降低，兴山样地除（1 281 m处）总氮含量也随海拔升高呈减小趋势。黄中艳等[12]的研究表明，平均温度与总氮含量呈正相关。宣恩样地各生育期平均温度随海拔波动，但无明显变化趋势；利川样地各生育期平均温度随海拔升高而降低；兴山1 281 m和平样地各生育期平均温度都比周围不同剖面低，1 281 m处总氮含量也最低，这与黄中艳等[12]的结论一致。中部烟叶总氮含量最适宜范围是2.1%～2.4%，3个地区总氮含量都偏低，兴山、利川烟叶总氮得分高于宣恩地区。

2.1.3 总糖含量随海拔高度的变化图3为宣恩、利川、兴山3地总糖含量与海拔的关系。由图3可知，宣恩烟叶总糖含量在1 200 m以下变化不明显，超过1 200 m后总糖含量随海拔升高迅速增加；利川烟叶总糖含量随海拔升高总体呈增加趋势；兴山烟叶总糖含量随海拔的升高而减少。兴山1 424 m仁圣样地平均温度比临近海拔地区都高，而平均温度与总糖含量呈负相关[13]，所以该样地总糖含量最低。图中虚线部分为总糖最适宜含量27%～29%，利川1 115 m汪营样地烟叶总糖得分最高，其他样地总糖含量都偏高。高海拔处，总糖得分下降趋势明显。

2.1.4 钾含量随海拔高度的变化从图4可以看出，宣恩样地烟叶钾含量随海拔升高总体呈增大趋势，在1 100 m和1 250 m样地钾含量最高；利川样地烟叶钾含量随海拔呈明显的递减趋势；兴山样地烟叶钾含量随海拔升高整体呈减小趋势。图中虚线以右部分，即钾含量≥2.5%最适宜，三地的钾含量得分为宣恩>利川>兴山。

2.1.5 钾氯比得分随海拔高度的变化由图5可知，除兴山火石岭样地外，各样点烟叶的钾氯比得分都是满分，说明三地烟叶的钾氯比大多处于最适范围。

2.1.6 糖碱比得分随海拔高度的变化各地区糖碱比得分变化如图6所示，宣恩烟叶糖碱比（除900 m外）随海拔升高逐渐减小；利川烟叶糖碱比得分总体表现出随海拔升高而减小的趋势；兴山和平样地（海拔1 281 m）糖碱比得分较低，其他几个海拔剖面得分差距不大。从图6还可以看出，相同海拔高度下，宣恩、利川、兴山植烟区烟叶的糖碱比得分大多表现为兴山>利川>宣恩。

2.1.7 氮碱比得分随海拔高度的变化从图7可以看出，相同海拔高度下，宣恩、利川、兴山植烟区烟叶的氮碱比得分表现为利川>宣恩>兴山；此外，宣恩烟叶氮碱比得分变化为减小-增大-减小-增大趋势，利川烟叶氮碱比得分总体表现出随海拔升高而减小的趋势，兴山烟叶氮碱比得分变化为增大-减小-增大趋势。

2.2 烟叶品质得分的垂直变化

图8和图9分别为3个地区烟叶化学成分得分和感官质量得分随海拔高度的变化。总体看来，兴山烟叶的化学成分得分高于宣恩和利川；利川和宣恩低海拔处烟叶化学成分得分高于高海拔地区。3个地区烟叶感官质量并无大的差别，得分均在82～86范围内。大体看来，同等海拔高度下，宣恩烟叶感官质量略优于兴山和利川。其中宣恩的罗川样点（海拔900 m）感官质量得分最高，分值为85.5，海拔最高的宣恩裴家垭样点（海拔1 700 m）感官质量得分最低，分值为82。

3 鄂西烟叶品质与生育期气象条件相关性分析

海拔高度是影响烟叶质量的重要因素。随着海拔高度增加，日平均气温下降，积温有效性增强，降水量增大，相对湿度增大，日照率上升[14]。文献资料和烟区考察结果表明，种植高度上移后，温度和降水是限制鄂西山区烟叶单产和品质变化的主要因素，故收集各样地自动站的气温和降水资料与烟叶品质资料进行相关分析。

文中将烟苗移栽成活后的大田期分为伸根期、旺长期、成熟期三个阶段，选取烟叶生育期的关键气象因子，对自动站观测数据进行高度订正后，分析伸根期、旺长期、成熟期的日均温、降水量和昼夜温差与中部烟叶品质的相关性。

3.1 鄂西烟叶化学成分含量与生育期气象条件的相关性

由表3可知，中部烟叶烟碱含量与旺长期降水量、大田期降水量极显著负相关；总氮含量与伸根期日均温显著正相关，与大田期降水量显著负相关；总糖含量与伸根期降水量显著正相关，与旺长期温差极显著负相关；钾含量与旺长期降水量、大田期降水量极显著正相关；还原糖和氯含量与气象因子无显著相关性。

3.2 鄂西烟叶品质得分与生育期气象条件的相关性

由表4可知，中部烟叶烟碱得分和感官质量得分与气象因子均无显著相关性；总氮得分与伸根期日均温显著正相关，与旺长期降水量、大田期降水量显著负相关；总糖得分与伸根期降水量极显著负相关，与旺长期温差极显著正相关，与成熟期日均温、大田期日均温、大田期温差显著正相关；钾得分与旺长期降水量显著正相关，与大田期降水量极显著正相关；糖碱比得分与伸根期降水量显著负相关，与旺长期降水量、大田期降水量极显著负相关与大田期温差显著正相关；氮碱比得分与旺长期日均温显著正相关，与旺长期降水量极显著正相关；化学成分综合得分与伸根期降水量显著负相关，与旺长期温差、大田期温差极显著正相关。鄂西烟区大田期温差越大，伸根期降水量越小，中部烟叶的化学品质得分越高。

3.3 鄂西烟叶感官质量得分与生育期气象条件的相关性

由表5可知，中部烟叶，香气质与伸根期降水量显著负相关，与旺长期温差、大田期温差显著正相关；杂气与旺长期降水量显著负相关；浓度与伸根期降水量显著负相关，与旺长期温差显著正相关；香气量、余味、劲头和感官质量总分与气象因子之间没有显著相关性。由于16个样地中部烟叶刺激性、燃烧性和灰色3种指标得分全部一致，所以未与生育期气象因子作相关分析。

4 小结与讨论

宣恩烟区，900 m以下地区烟叶化学成分得分随海拔的升高而增大，海拔超过900 m后，化学成分得分随海拔的升高而减小；利川烟叶化学成分得分总体表现为随海拔升高而减小；兴山烟叶化学成分得分变化无明显规律。三地烟叶感官质量得分比较接近，与海拔无明显的趋势变化。烟叶不同生育期气象条件与烟叶品质的相关分析结果表明，伸根期、旺长期、成熟期的降雨量和旺长期、大田期的昼夜温差是影响烟叶化学成分和感官质量的主要因子。

气候要素值及时段分布和匹配对烟叶品质都有极其重要的影响。例如降水，整个大田期降水分布均匀，3个生育期大体为少-多-少的分配比较合理。2013年兴山、利川伸根期降水比较适宜，集中在100～150 mm，宣恩的高海拔（1 550、1 700 m）样地伸根期降水过多，其他4个样地均处于适宜范围。旺长期宣恩和利川各样地降水比较充沛，兴山普遍偏少。成熟期三地降水都过多，这是影响烟叶成熟、品质的关键因素。旺长期到成熟期阶段，若长时间无降水，烟叶在干旱胁迫下烟碱和总氮含量升高，而总糖、还原糖和香气均降低，使得烟叶品质下降。2013年宣恩和利川都发生了干旱，尤其宣恩大山和利川青山分别连续25、28 d未降水，肥料难被吸收，而一旦发生降水，烟叶吸水吸肥猛长，身份薄，这两个地方的烟叶品质是该烟区同一海拔剖面的最低值。此外9月初一次持续的低温阴雨过程，椿木营等高海拔烟区气温降到10 ℃以下，此时田间仍有较多上部烟叶未采收；兴山降水分布均匀，未受旱灾影响，各项品质得分较高。

烟草虽有广泛的适应性，但对环境的敏感性决定了必须根据当地的气候资源，合理调整移栽期和生产技术措施，以实现优质烟叶生产。本研究受限于自动站观测要素的限制，缺少光照对烟叶品质影响的资料，今后需进一步探讨气象、土壤等要素对烟叶品质的综合影响，以期实现不同生育期各关键因子的完美匹配。

参考文献：

[1] 肖协忠.烟草化学[M].北京：中国农业科学技术出版社，1997.

[2] 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.

[3] 左天觉.烟草的生产、生理与生物化学[M].上海：上海远东出版社，1993.

[4] 刘国顺，王彦亭，王耀富，等.烟草栽培学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[5] 周翔，赵传良，梁洪波，等.湖北烤烟主要化学成分年度间稳定性分析[J].中国烟草科学，2011，32（6）：21-25.

[6] 王欣，趙云飞，闫铁军，等.湖北烟区烤烟感官质量评价及与津巴布韦烤烟的相似性分析[J].烟草科技，2010（11）：5-8.

[7] 贺长华，任纬.烤烟气象[M].昆明：云南科技出版社，2001.

[8] 王彪，李天福.气象因子与烟叶化学成分关联度分析[J].云南农业大学学报，2005，20（5）：742-745.

[9] 李冰凌，唐香玉，代杰.烟叶中的糖类与烟叶质量[J].黑龙江烟叶，1997（11）：19-24.

[10] 王欣，许自成，毕庆文，等.生态因素对烤烟还原糖、总糖含量影响之研究进展[J].中国农学通报，2007，23（8）：225-228.