巫山烟区海拔高度对烤烟常规化学成分含量及其协调性的影响

凌天孝 李志鹏+张晓帆+周涵君+黄维知+赵俊杰++陈树伟+叶协锋

摘要：为探讨巫山烟区烤烟化学成分较为适宜的海拔区域，以云烟87为研究对象，比较不同海拔高度（700～1 100、1 100～1 300、1 300～1 700 m）烟叶常规化学成分含量和协调性的差异。结果表明：烤烟烟碱含量随海拔高度升高而降低，海拔700～1 100、1 100～1 300 m烟叶烟碱含量达到优质烟叶要求，海拔1 300～1 700 m烟叶烟碱含量的变异系数较大。烤烟总氮含量与海拔高度无明显规律，3个海拔区域烟叶总氮含量均低于优质烟叶标准。烤烟钾含量随海拔高度升高而升高，海拔1 100～1 300、1 300～1 700 m烟叶钾含量达到优质烟叶要求。烤烟总糖和还原糖含量与海拔高度无明显规律，且3个海拔区域烟叶2种糖含量均高于优质烟叶标准。氮碱比和糖碱比均随海拔高度升高而升高，糖碱比在3个海拔区域中均高于优质烟叶要求，而氮碱比在海拔1 300～1 700 m区域符合优质烟叶标准。

关鍵词：巫山县；烟区；海拔高度；常规化学成分；协调性；烤烟；优质烟叶标准

中图分类号： S572.04文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）05-0073-04

生态因素是烟叶品质特点和区域特色形成的基础条件，关于生态因素对烟叶品质的研究一直备受重视[1-4]，而烟叶品质的好坏与烟叶化学成分含量的高低密切相关。烟叶化学成分复杂，每一种化学成分都对烟叶的内在品质起着一定的作用[5-6]。海拔高度是影响烤烟化学成分及其含量的重要生态因子之一[7]，海拔高度对同一地域烤烟化学成分的影响程度远大于该地域土壤农化及土壤类型差异的影响程度[8]。巫山县位于重庆市东北部，地形复杂，山地面积占96%，全区海拔156～1 680 m。巫山县烤烟种植分布广泛，不同海拔高度皆有大规模种植。海拔高度的变化会导致光照度、光照时间、有效积温、空气湿度和降水量等生态因子显著变化[9]，生态环境主要由地理位置和地形决定，难以改变和模仿。因此，合理地利用生态环境、发挥区域优势、开发特色优质烟叶是当前我国烟叶工作中的重点[10]。本研究针对巫山烟区的地理特色，以烤烟化学成分及其协调性为指标，探讨海拔高度对烟叶品质的影响，旨在为巫山烤烟种植的择优布局提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验材料

于2013年在巫山县进行采样，根据巫山县地形的实际情况确定采样的海拔高度，采用GPS定位系统在同一山脉沿同一坡向选择700～1 100 m（含1 100 m）、1 100～1 300 m（含1 300 m）、1 300～1 700 m（含1 700 m）3个不同海拔区域。在每个海拔区域内，均选取多个采样点，且每2个采样点距离不得小于500 m，充分考虑每个采样点的土壤质地、土壤类型、施肥水平等因素。烟叶采样等级为中部叶（C3F）。

1.2测定项目与方法

烟叶化学成分指标主要包括总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾等含量。其中，总糖和还原糖含量按照YC/T 159—2002《烟草及烟草制品水溶性糖的测定》进行测定，其他指标分别按照YC/T 246—2008《烟草及烟草制品烟碱的测定气相色谱法》、YC/T 161—2002《烟草及烟草制品总氮的测定》、YC/T 173—2003《烟草及烟草制品中钾的测定》进行测定[11]。

1.3数据分析

采用Excel 2003和SPSS 22.0进行数据处理和统计分析。

2结果与分析

2.1海拔高度对中部叶化学成分含量的影响

2.1.1海拔高度对中部叶烟碱含量的影响

烟碱为烟草的特征物质，其含量不仅是评价和影响烟叶品质的重要指标，同时也是烟草制品产生生理强度的主要物质[12]。烟碱含量过低，烟草劲头小，吃味平淡；过高，则刺激性大，味苦，烟味辛辣[13]。适宜的烟碱含量是优质烟叶的必备条件。由表1可知，海拔700～1 100、1 100～1 300 m烟叶烟碱含量平均值分别为2.28%、2.04%，处于优质烟叶2.0%～2.8%[14]的适宜范围内；海拔1 300～1 700 m的烟碱含量为1.86%，低于优质烟叶适宜范围。烟碱含量平均值表现为海拔700～1 100 m>海拔1 100～1 300 m>海拔1 300～1 700 m，在3个海拔区域间差异达到显著水平。海拔由700～1 100 m区域上升到 1 100～1 300 m区域，烟碱含量的平均值下降1053%；海拔由1 100～1 300 m区域上升到1 300～1 700 m区域，烟碱含量的平均值下降8.82%。由变异系数可以看出，海拔 1 300～1 700 m烟碱含量的变异系数最大（2701%），说明此海拔区域烟碱含量存在较大变异；海拔700～1 100、1 100～1 300 m 烟碱含量的变异系数分别为1182%、18.06%，相对较小。海拔700～1 100 m烟叶烟碱含量的偏度系数小于0，为负向偏态峰；其余海拔区域烟碱含量的偏度系数大于0，为正向偏态峰。海拔700～1 100、1 100～1 300 m烟碱含量的峰度系数均为负值，它们的数据分布呈平阔峰，比较分散；2.1.2海拔高度对中部叶总氮含量的影响

总氮是烟叶常规分析中主要的化学成分之一，其含量也是评价和影响烤烟品质的重要依据。总氮含量与烟叶燃吸时的香吃味密切相关。总氮含量低，则吃味平淡；总氮含量高，则产生浓烈辛辣的烟气，刺激性较大[13]。由表2可知，3个海拔区域C3F等级烤烟的总氮含量平均值分别为1.59%、1.52%、1.70%，均低于优质烟叶最适范围[15]。总氮含量平均值表现为海拔 1 300～1 700 m>海拔700～1 100 m>海拔1 100～1 300 m，在3个海拔区域间差异不显著。海拔由700～1 100 m区域上升到 1 100～1 300 m区域，总氮含量的平均值下降440%；海拔由1 100～1 300 m区域上升到1 300～1 700 m区域，总氮含量的平均值增加11.84%。总氮含量在3个海拔区域中均出表现相对稳定的趋势，变异系数分别为921%、10.71%、13.64%。3个海拔区域总氮含量的偏度系数和峰度系数均大于0，为正向偏态峰，且数据分布大多集中在平均数附近，呈尖峭峰。

2.1.3海拔高度对中部叶钾含量的影响

烟草是喜钾作物，钾是烟草生长所必需的营养元素。烟叶中钾含量不仅影响卷烟燃烧性和焦油释放量，而且对提高香气含量、改善烟叶香吃味以及烟叶外观和内在品质均有明显的影响[16]，可见烟叶钾含量是衡量烟叶品质的重要指标之一。由表3可知，海拔700～1 100 m钾含量的平均值为1.47%，略低于优质烟叶15%[17]的标准；海拔1 100～1 300、1 300～1 700 m钾含量平均值分别为1.86%、2.16%，较为适宜，但仍然与美国烟叶钾含量4%～6%[18]、巴西烟叶钾含量3%～4%[19]差距较大。3个海拔区域间钾含量差异显著，其中海拔1 300～1 700 m区域烟叶钾含量显著高于另外2个海拔区域钾含量。海拔由700～1 100 m区域上升到1 100～1 300 m区域，钾含量增加14.97%，海拔由1 100～1 300 m區域上升到1 300～1 700 m区域，钾含量增加27.81%。钾含量的变异系数表现为海拔 1 300～1 700 m>海拔1 100～1 300 m>海拔700～1 100 m，分别为20.31%、19.84%、18.52%，相对比较稳定。海拔 700～1 100 m钾含量的偏度系数小于0，为负向偏态峰；另外2个海拔区域钾含量的偏度系数大于0，为正向偏态峰。海拔1 100～1 300、1 3002.1.4海拔高度对中部叶还原糖和总糖含量的影响

糖类在烟草植物体中的含量可达干质量的25%～50%，不仅是合成蛋白质、核酸等物质的原料，还为烟草生长发育过程提供能量，是影响烟叶品质的重要物质之一[20]。糖含量是影响烟气醇和度与吃味的主要因素，含量过高或过低都会使叶片化学成分失衡，过低则产生刺呛感，过高则吃味平淡[13]。由表4可知，3个海拔区域C3F等级烤烟的总糖含量平均值分别为40.31%、44.75%、42.69%，均高于优质烟叶18%～22%[21]的范围。海拔700～1 100 m总糖含量显著低于海拔1 100～1 300、1 300～1 700 m，海拔1 100～1 300 m与海拔1 300～1 700 m 总糖含量差异不显著。海拔由700～1 100 m区域上升到1 100～1 300 m区域，总糖含量的平均值增加6.35%；海拔由1 100～1 300 m区域上升到1 300～1 700 m区域，总糖含量的平均值下降0.42%。3个海拔区域C3F等级烤烟的还原糖含量平均值分别为29.70%、34.45%、32.79%，均高于优质烟叶16%～20%[21]的范围。海拔1 300～1 700 m还原糖含量与海拔700～1 100、1 100～1 300 m还原糖含量差异达到显著水平。海拔由700～1 100 m区域上升到 1 100～1 300 m区域，还原糖含量的平均值增加15.99%；海拔由1 100～1 300 m区域上升到1 300～1 700 m区域，还原糖含量的平均值下降4.82%。由变异系数可以看出，不同海拔高度总糖和还原糖含量的变异系数均在9.15%～13.40%之间，比较稳定。海拔700～1 100、1 100～1 300 m总糖含量的峰度系数小于0，数据分布呈平阔峰，比较分散；其他数据的分布呈尖峭峰，相对集中。海拔700～1 100 m总糖含量、700～1 100、1 100～1 300 m还原糖含量的偏度系数均为正值，为正向偏态峰，其余都为负向偏态峰。

2.2.1海拔高度对中部叶糖碱比的影响

烟叶糖碱比是分析烟叶碳氮化合物和吃味酸碱平衡最常用的一个指标，主要用于评价吃味。若比值过高，虽烟味温和，但劲头小，烟味平淡；若比值过低，则烟味强烈，刺激性大，并有苦味。优质烤烟烟叶糖碱比的值通常在8～10之间[21]。由表5可知，海拔 1 300～1 700 m糖碱比的平均值最大，为18.79；海拔1 100～1 300 m次之，为16.57；海拔700～1 100 m最小，为13.03，可见糖碱比随海拔升高而增大，且3个海拔区域间差异达到显著水平。3个海拔区域糖碱比的平均值均高于优质烟叶范围。由海拔700～1 100 m区域上升到海拔1 100～1 300 m区域，糖碱比的平均值增加27.17%；由海拔1 100～1 300 m区域上升到海拔1 300～1 700 m区域，糖碱比的平均值增加13.40%。海拔1 100～1 300、1 300～1 700 m糖碱比存在较大的变异，变异系数分别为23.23%、27.43%，海拔700～1 100 m 糖碱比的变异系数为8.32%，相对比较稳定。3个海拔区域糖碱比的偏度系数均大于0，为正向偏态峰。海拔 1 100～1 2.2.2海拔高度对中部叶氮碱比的影响

氮碱比即为总氮含量与烟碱含量的比值，其大小与烟叶成熟过程中氮素转化为烟碱氮的程度有关，可在一定程度上反映烟叶的成熟状况[22]。由表6可知，氮碱比随海拔升高而增大，海拔1 300～1 700 m氮碱比的平均值最大，为0.96，显著高于海拔700～1 100、1 300～1 700 m糖碱比的平均值。优质烤烟氮碱比以1或略小于1为宜[21]。海拔700～1 100、1 100～1 300 m氮碱比的平均值分别为0.71、0.84，均未达到优质烤烟标准。海拔1 300～1 700 m氮碱比符合优质烟叶标准，这是由于此海拔区域烟碱含量略低造成的。从变异系数可以看出，海拔1 300～1 700 m氮碱比的变异系数达23.19%，而海拔700～1 100、1 100～1 300 m氮碱比则相对稳定，变异系数分别为16.03%、13.71%。海拔1 100～1 300 m氮碱比的偏度系数小于0，为负向偏态峰；其他海拔的则为正向偏态峰。海拔 1 300～1 700 m氮碱比的峰度系数大于0，呈尖峭峰，相对集中；而其他海拔的则为平阔峰，比较分散。

3讨论

大量研究表明，烟碱是由烟株根系合成后运送至烟叶储存的，合成烟碱的生化反应在数种酶的催化下进行[23-25]，植烟土壤的氮素水平、施氮量与烟碱合成量呈正相关[26]。本研究结果表明，3个海拔区域烟碱含量均达到优质烟叶标准，且烟碱含量随海拔升高而降低，这与许汝冰等研究结果[12，27]一致。导致这种结果的原因很可能是海拔升高使温度产生差异，进而使烟碱合成酶活性下降，根系合成烟碱的速度减慢，烟叶中烟碱含量降低。

查宏波等研究认为，烟叶总糖和还原糖含量随海拔升高而增加[28]，与本研究结果不完全一致。导致本结果的原因可能有以下几方面：总糖和还原糖含量与烤烟大田期5—8月的平均气温均呈显著的负相关[29]，海拔的升高导致平均气温降低，这有利于总糖和还原糖的积累。对分布于山区和丘陵地带的烟区来说，烟草所需要的水分主要来自降水，降水就成为影响烟草化学成分的主要因素[30]。在一定范围内，降水的增加有利于烟叶中总糖的积累[31]。海拔由700～1 100 m区域上升到1 100～1 300 m区域，平均气温降低、降水量增加，导致总糖含量增加。海拔由1 100～1 300 m区域上升到 1 300～1 700 m 区域，由于降水量随着海拔的继续升高而减少，总糖含量减少。另有研究认为，日照总时数与烟叶还原糖积累量呈显著负相关关系，即日照时数过多对还原糖积累不利[32]。在海拔1 300～1 700 m烟区，烟株获得的日照时数可能过长，导致还原糖含量下降。因而，总糖和还原糖含量随海拔升高表现出先增加后减少的趋势。

4结论

烟碱含量随海拔升高而降低，烟碱含量在海拔700～1 100、1 100～1 300 m区域达到优质烟叶要求；钾含量、糖碱比、氮碱比随海拔升高而增加，钾含量在海拔1 100～1 300、1 300～1 700 m区域达到优质烟叶要求，氮碱比在海拔 1 300～1 700 m区域达到优质烟叶要求，糖碱比在3个海拔区域中均高于优质烟叶要求。总氮、总糖、还原糖含量均与海拔高度无明显关系；总糖与还原糖含量在3个海拔区域中均高于优质烟叶要求；总氮含量在3个海拔区域中均低于优质烟叶要求。

参考文献：

[1]许自成，刘国顺，刘金海，等. 铜山烟区生态因素和烟叶质量特点[J]. 生态学报，2005，25（7）：1748-1753.

[2]黎妍妍，许自成，肖汉乾，等. 湖南省主要植烟区土壤肥力状况综合评价[J]. 西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，34（11）：179-183.

[3]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.

[4]程昌新，卢秀萍，许自成，等. 基因型和生态因素对烟草香气物质含量的影响[J]. 中国农学通报，2005，21（11）：137-139，182.

[5]王瑞新.煙草化学[M]. 北京：中国农业出版社，2003：165-167.

[6]陈学平，张良，郭家明，等. 多个化学成分指标烟叶样品的聚类分析研究[J]. 中国烟草学报，2002，8（4）：21-26.

[7]胡国松，杨林波. 海拔高度、品种和某些栽培措施对烤烟香吃味的影响[J]. 中国烟草科学，2003，21（3）：9-13.

[8]穆彪，杨健松，李明海.黔北大娄山区海拔高度与烤烟烟叶香吃味的关系研究[J]. 中国生态农业学报，2003，11（4）：148-151.

[9]钱车. 普洱烟区不同海拔高度烤烟的产量和品质比较[J]. 作物研究，2012，26（3）：226-232.[ZK）]

[10]王瑞，刘国顺，向必坤. 恩施州不同海拔下烤烟产量和质量及香型风格的差异性分析[J]. 中国烟草科学，2012，33（1）：27-31.[JP][HJ1.7mm]

[11]宗胜杰，典瑞丽，于晓娜，等. 重庆植烟土壤改良及其对烤烟产质量的影响[J]. 河南农业科学，2015，44（6）：72-75.

[12]许汝冰，谢志坚，李进平，等. 海拔高度和移栽期对烤烟烟碱含量及其氮素来源的影响[J]. 安徽农业科学，2011，39（17）：10256-10259，10336.

[13]宫长荣，于建军. 烟草原料初加工[M]. 北京：中国轻工业出版社，1993：53.

[14]史宏志，张建勋. 烟草生物碱[M]. 北京：中国农业出版社，2004：38-39.

[15]王彦亭，谢剑平，李志宏.中国烟草种植区划[M]. 北京：科学出版社，2010.

[16]王程栋，王树声，刘新民，等. 曲靖烟区土壤化学性状及海拔对烟叶钾含量的影响[J]. 中国烟草科学，2013，34（4）：25-29.

[17]杨超，王红锋，马浩，等. 重庆市巫山烟叶化学成分及其协调性年份变异特征分析[J]. 江西农业学报，2012，24（4）：135-137.

[18]曹志洪，周秀如，李仲林，等. 我国烟叶含钾状况及其与植烟土壤环境条件的关系[J]. 中国烟草科学，1990（3）：6-13.

[19]曹文藻，王钊.钾肥不同施用时期对烤烟产量，品质影响的试验[J]. 耕作与栽培，1992（6）：32-33.

[20]韩富根.烟草化学[M]. 北京：中国农业出版社，2010：26.

[21]刘国顺.烟草栽培学[M]. 北京：中国农业出版社，2003：72-74.

[22]黄平俊，欧阳花，易建华，等. 浏阳烟区不同年份烤烟主要化学成分的变异分析[J]. 作物杂志，2008（6）：30-33.

[23]Nestor R. 烟碱和烟草生理学[J]. 孙希芳，译. 中国烟草科学，1984（2）：45-46. [HJ1.74mm]

[24]Dawson R F，Solt M L. Estimated contributions of root and shoot to the nicotine content of the tobacco plant[J]. Plant Physiology，1959，34（6）：656-661.

[25]Mizusaki S，Tanabe Y，Noguchi M，et al. Changes in the activities of ornithine decarboxylase，putrescine N-methyltransferase and N-methylputrescine oxidase in tobacco roots in relation to nicotine biosynthesis[J]. Plant & Cell Physiology，1973，14（1）：103-110.

[26]陈顺辉，李文卿，江荣风，等. 施氮量對烤烟产量和品质的影响[J]. 中国烟草学报，2003，9（增刊1）：36-40.

[27]简永兴，杨磊，谢龙杰. 湘西北海拔高度对烤烟常规化学成分含量的影响[J]. 生命科学研究，2005，9（1）：63-67.

[28]查宏波，黄韡，胡启贤，等. 昭通烟区不同海拔高度烟叶糖含量的变化特征[J]. 浙江农业科学，2011（4）：802-804.

[29]韦成才，马英明，艾绥龙，等. 陕南烤烟质量与气候关系研究[J]. 中国烟草科学，2004，25（3）：38-41.

[30]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.

[31]时鹏，申国明，向德恩，等. 恩施烟区主要气候因子与烤烟烟叶化学成分的关系[J]. 中国烟草科学，2012，33（4）：13-16.

[32]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（1）：27-34.