我国初烤烟叶钾含量现状与变化趋势分析

闫 宁，刘新民，杜咏梅，张伟峰，顾毓敏，高 远，卢晓华，唐 宇，蔡宪杰，程 森*

(1.中国农业科学院 烟草研究所，山东 青岛 266101；2.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082)

钾是烤烟生长发育的必需元素，同时也是公认的品质元素，其含量的高低是评价烟叶燃烧性和吸食品质的重要依据之一[1-3]。钾是烟草吸收的所有矿质元素中需求最多的元素，钾含量不仅对烟叶燃烧性有重要影响，而且与烟叶香吃味和卷烟制品安全性密切相关；较高的钾含量能够显著提高烟叶的燃烧性，改善烟叶身份颜色和降低烟叶焦油产生量，对提高烟叶的可用性发挥重要作用[4]。烟叶钾含量是评价烟草品质最直接的指标之一，优质烟叶钾含量一般不低于3%，巴西、津巴布韦和美国等优质烟叶生产国的烟叶钾含量高达4%～6%，而我国烟叶钾含量平均值仅为1.93%；与国际优质烟叶相比，我国烟叶钾含量相对较低[5-6]。目前，关于烤烟钾含量的研究主要集中在其与香气物质、评吸品质和烟叶物理性状等的关系方面[7-9]，而不同地区烤烟钾含量的研究仅仅限定在某一区域(凉山[10]、黔西南[11]、曲靖[12]和湘西[13])，尤其是针对我国不同省份烟叶钾含量变化趋势的研究就更少。

为明确我国不同省份烟叶钾含量现状及其变化趋势，选取2002～2016年16个烤烟生产省(直辖市)代表产地烟叶样品86361份，系统分析了全国和不同省份2012～2016年烟叶钾含量现状，研究了2002～2016年全国和不同省份烟叶钾含量变化趋势，以期为烟草科技工作者有针对性地解决烟叶产区钾含量低的问题奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

烟叶样品：选择安徽(704份)、福建(9378份)、贵州(18064份)、河南(11661份)、黑龙江(2625份)、湖北(682份)、湖南(1867份)、吉林(3111份)、江西(759份)、辽宁(1539份)、内蒙古(191份)、山东(6175份)、陕西(1813份)、四川(8038份)、云南(15419份)和重庆(1936份)等地2002～2016年初烤烟叶样品，15年共选择86361份烟叶样品；烟叶样品均为中部烟叶，等级包括C1F、C2F、C3F、C4F、C1L、C2L、C3L、C4L(C代表中部；F、L分别代表橘黄和柠檬黄；1、2、3、4代表级别)。使用的仪器为VERCTOR 22/N型傅里叶变换近红外光谱仪(德国BRUKER光谱仪器公司)。

1.2 检测指标及方法

采用近红外光谱(NIR)定量分析技术[14]对烟叶样品的钾含量进行分析，使用积分球漫反射检测器，镀金漫反射体作背景。首先将烤烟烟叶样品在60 ℃条件下恒温2 h烘干，研磨成粉末，粒度为40目。取烟叶样品粉末50 g置于石英测量杯中，按下述实验条件进行光谱扫描：分辨率8 cm-1；扫描次数64次；谱区范围4000～8000 cm-1；室温24 ℃，湿度60%。

1.3 数据分析方法

对代表样钾含量品的平均值、中位数、标准差、方差、变异系数、最小值、最大值、极差、95%范围和频次分布等基本数据特征进行计算，并进行方差分析。使用DPS 7.05 数据处理软件进行数据计算。

2 结果与分析

2.1 全国2012～2016年烟叶钾含量现状分析

为能准确反映近年来我国不同省份烟叶钾含量现状，选取2012～2016年16个烤烟生产省(直辖市)代表产地烟叶样品25383份，研究了全国和不同省份2012～2016年烟叶钾含量现状(表1、2、3)。从表1中可以看出，全国16个省2012～2016年烟叶钾含量平均值为1.91%，中位数为1.86%，变异系数为32.29%，最小值为0.02%(河南许昌)，最大值为5.88%(湖南郴州)，极差为5.86%，95%烟叶钾含量范围在0.83%～3.30%；烟叶钾含量小于1.5%的样品占23.75%，钾含量在1.5%～2.0%范围的样品占36.73%，钾含量在2.0%～2.5%范围内的样品占24.20%，钾含量大于2.5%的样品占15.33%，具体频次分布情况见表2。综上可见，全国16个省2012～2016年烤烟中部叶钾含量整体偏低。

表1全国16个省2012～2016年烟叶钾含量基本数据特征%

平均值中位数标准差方差变异系数最小值最大值极差1.911.860.620.3832.290.025.885.8695%K范围K<1.5%占比1.5%2.5%占比0.83～3.3023.7536.7324.2015.33

表2 全国16个省2012～2016年烟叶钾含量样本数据频次分布

2.2 不同省份2012～2016年烟叶钾含量状况分析

根据2012～2016年不同省份烟叶钾含量数据分析结果(表3)，烟叶钾含量较低的省份为内蒙古、黑龙江、河南，其平均值分别为0.85%、1.23%、1.27%；山东、吉林、陕西烟叶钾含量属于中等偏低水平，其平均值分别为1.59%、1.61%、1.64%；云南、重庆、四川、湖北、贵州、辽宁、安徽烟叶钾含量属于中等水平，其平均值分别为1.80%、1.90%、1.98%、2.02%、2.04%、2.10%、2.12%；湖南、江西、福建烟叶钾含量相对较高，其平均值分别为2.48%、2.69%、2.95%。

从表3中还可以看出，不同省份烟叶钾含量的变异系数在18.04%～45.98%的范围内，全国烟叶钾含量的变异系数为32.29%。具体来看，湖北、江西、福建、湖南烟叶钾含量的变异系数较低，其变异系数分别为18.04%、19.77%、20.69%、20.85%；重庆、安徽、四川、贵州、辽宁、云南、黑龙江、山东、陕西烟叶钾含量的变异系数处于中等水平，其变异系数分别为22.33%、22.65%、23.28%、23.87%、24.44%、24.69%、26.39%、28.28%、29.28%；河南、吉林、内蒙古烟叶钾含量的变异系数相对较高，其变异系数分别为33.72%、40.55%、45.98%。

表3 2012～2016年不同省份烟叶钾含量基本数据特征

2.3 2002～2016年全国烟叶钾含量变化趋势分析

由表4可以看出，2002～2012年全国烟叶钾含量在波动中缓慢上升，2003年全国烟叶钾含量(1.19%)为历年最低，2012年全国烟叶钾含量(2.16%)为历年最高；2012年以后全国烟叶钾含量趋于平稳，2015年全国烟叶钾含量(2.00%)相对较高。

表4 2002～2016年全国烤烟中部叶钾含量

2.4 2002～2016年不同省份烟叶钾含量变化趋势分析

由表5可以看出，2002～2016年不同省份烟叶钾含量变化情况大致分为以下4类：①2002～2016年烟叶钾含量波动中缓慢上升，且一直处于较高水平，如福建、江西、湖南、湖北；②2002～2016年烟叶钾含量先缓慢上升，在2012～2013年以后出现下降趋势，但整体是上升的，如河南、山东、贵州、四川；③2002～2016年烟叶钾含量出现不同幅度的波动，但总体变化趋势不明显，如黑龙江、辽宁、吉林、陕西、云南；④2009～2016年安徽烟叶钾含量出现波动中缓慢下降趋势。

3 讨论

钾元素不仅是烤烟生长必需的营养元素，而且是烤烟重要的品质元素，对烟叶燃烧性和吸食品质有重要影响，因此提高烤烟钾含量一直是我国烟草科技工作者重点关注的课题[1-5]。钾是烟草中含量最高的元素之一，烟叶钾含量大致在1.5%～6.0%的范围内[15]。本研究表明，全国烟叶钾含量整体偏低，2012～2016年烟叶钾含量平均值为1.91%，最大值为5.88%，最小值为0.02%，烟叶钾含量小于1.50%的样品占23.75%(表1)；内蒙古(0.85%)、黑龙江(1.23%)、河南(1.27%)、山东(1.59%)、吉林(1.61%)、陕西(1.64%)烟叶钾含量处于较低或中等偏低水平(表3)，需引起重点关注。前人研究表明，我国烤烟钾含量存在着南高北低的趋势，云南、贵州烟叶钾含量多在2%以上，福建三明烟叶钾含量可达3%～4%，而黄淮烟区钾含量一般在1.5%左右[6]。需要指出的是，烟叶钾含量受烟草品种、植烟土壤、肥料施用和栽培技术等因素的影响[3-5]，要想提高烟叶钾含量需要从烟草品种、植烟区域选择、肥料施用以及栽培技术优化等方面着手。

烟叶钾含量存在年份间的差异，2002～2012年全国烟叶钾含量在波动中缓慢上升，在2012年达到最高(2.16%)，2012年以后趋于平稳(表4)。具体来看，2002～2016年福建、江西、湖南、湖北烟叶钾含量波动中缓慢上升，并处于较高水平；河南、山东、贵州、四川烟叶钾含量先缓慢上升后下降，但整体是上升的；黑龙江、辽宁、吉林、陕西、云南出现不同幅度的波动，但总体变化趋势不明显；2009～2016年安徽烟叶钾含量出现波动中缓慢下降的趋势，需引起重点关注(表5)。李卫等[15]研究发现，2003～2005年云南烟叶钾含量明显升高，2005～2007年有缓慢下降的趋势，与我们的研究结果有较大不同，这可能与样品选择有关；李强等[16]研究发现，我国东北烟区、黄淮烟区、西南烟区烟叶钾含量随年份变异程度较大，而东南烟区钾含量稳定性较好、变异程度较小，与我们的研究结果基本一致。

表5 2002～2016年不同省份烟叶钾含量变化趋势

除钾含量外，烟叶中氯[17-20]、硫[21-24]、钙和镁[25]等元素含量都对烟叶燃烧性有重要影响。针对部分产区烟叶原料出现燃烧性变差(主要是钾低氯高)的问题，可以系统评价不同产区烟叶燃烧性主要障碍因素(钾、氯、硫、钙和镁含量)，全面分析土壤、肥料、灌溉水等外源物质和对应烟叶中制约燃烧性的主要因素，明确烟叶燃烧性障碍生产因素及其主要来源，提出调控烟叶燃烧性的生产技术措施(烟草品种和植烟区域选择、科学施肥、合理灌溉等)，并且在烟叶产区进行示范和推广，解决部分产区烟叶燃烧性变差的问题，有效提升烟叶原料的质量水平。

4 结论

本研究表明，全国烟叶钾含量整体偏低，其平均值仅为1.91%，烟叶钾含量小于1.5%的样品占23.75%，尤其是内蒙古、黑龙江、河南、山东、吉林、陕西烟叶钾含量低的问题较为突出；相比之下，云南、重庆、四川、湖北、贵州、辽宁、安徽烟叶钾含量处于中等水平，湖南、江西、福建烟叶钾含量相对较高。同时，2002～2012年全国烟叶钾含量在波动中缓慢上升，2012年后趋于平稳，但是安徽烟叶钾含量出现波动中缓慢下降趋势，需引起重点关注。

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