玉溪烟区K326不同部位初烤烟叶面形态特征的识别

徐昭梅，高云才，黄云雯，邓邵文*，谢新乔，李湘伟，佟雨丫

(1．红塔烟草(集团)有限责任公司，云南玉溪 653100；2．西南财经大学天府学院，四川绵阳 621000)

烤烟是以采叶为目的的经济作物，不同部位的烟叶内在质量不同，在卷烟中所起到的作用也不同[1]，分清部位非常重要。利用在同一烤烟植株不同部位具有不同叶形的异形叶性，对烤烟叶面形态进行数字量化分析，可达到部位识别的目的，从而合理利用烟叶资源，优化卷烟工艺配方。

目前，中华人民共和国烟草行业标准[2]中对初烤烟叶面形态的描述多以感官定性描述为主，以数字量化的信息仅有“长宽比”一项指标，其他特征均为文字定性描述。随着现代感官分析技术在烟草领域的发展，仅用“长宽比”概念难以体现烟叶形状特征。因此，应建立一个合理、适用的叶面形状描述方法，进而构建起多元量化的初烤烟叶面形状指标体系，才能更加全面、客观地评价初烤烟叶面形状特征。目前，烤烟叶面形状的分析在烟叶评级领域的研究鲜有报道[3-4]。笔者通过对玉溪烟区K326不同部位初烤烟叶面形状指标进行测量分析，研究了初烤烟不同部位之间叶面形态特征的差异，以便在烟叶分级过程中准确判定烟叶部位，实现传统评级可传承和现代评级可量化。

1　材料与方法

1.1材料严格按照42级烤烟国家标准，对玉溪烟区2017年K326初烤烟进行逐片挑选，共挑选初烤烟样品15套。其中，易门县3套，元江县3套，峨山县3套，华宁县3套，江川县3套；每套样品12个等级，分别为X1F、X2F、X3F、X4F、C1F、C2F、C3F、C4F、B1F、B2F、B3F和B4F。

1.2方法每套样品每个等级抽取完整度好的10片初烤烟测量相关指标，15套样品共抽取1 800片初烤烟进行测量。参考杭悦宇等[5]、周连第等[6]、彭瑜等[7]的叶面形态指标定量分析方法，对初烤烟的以下10个指标进行测量：测量叶片长度(L)、叶片最宽处的宽度(M1)、叶最宽处至叶柄距离(L1)、叶基最宽处的宽度(M2)、叶基最宽处到叶柄距离(L2)、叶基末端宽度(M3)、叶基末端到叶柄距离(L3)、叶片2/3处的宽度(M4)、叶片前1/5处的宽度(M5)、叶片前1/5的长度(L5)(图1)。并将以上所测10个数值换算成7个特征值：全叶形态L/M1、叶基部的开片程度M2/L、叶片上端的开片程度M4/L、叶尖部的阔度M5/L、叶基宽窄的变化(M2-M3)/(L2-L3)、叶尖尖锐程度M5/L5和叶片最宽处的位置L1/L。采用SPSS21.0和SAS9.2软件进行数据统计分析。

图1　初烤烟叶面形态指标示意Fig.1　Schematic diagram of the characteristics of leaf shape of flue-cured tobacco

2　结果与分析

2.1烤烟部位与叶面形态指标的关系由表1可知，中部叶长宽比普遍在3.02左右，叶长与叶宽均达到国际型优质烟叶的标准，叶基最宽处在叶中位置，呈长椭圆形。上部叶长度达到优质烟叶标准，长宽比均在3.90左右，叶最宽处靠近叶中偏上，呈披针形。下部叶发育最差，长宽比均在2.29左右，叶基最宽处在靠近基部位置，呈卵圆形。下部叶叶基最宽宽度普遍在16.99 cm，与叶基末端宽度的差为12.91 cm，且叶基至叶基末端距离均在8.21 cm，宽度差与长度差比值在1.62左右，下部烟基部呈典型的圆钝状。中部叶基最宽宽度普遍在14.58 cm，与叶基末端宽度的差为9.16 cm，且叶基至叶基末端距离均在10.59 cm，宽度差与长度差比值在0.9左右，中部叶的基部介于楔形与近半圆形之间。上部叶基部两边的叶缘相对较平直，叶基最宽宽度普遍在12.79 cm，与叶基末端宽度的差为4.35 cm，且叶基至叶基末端距离均在9.72 cm，宽度差与长度差比值在0.44左右，呈渐狭状。下部叶尖部较钝，中部叶尖较锐，上部叶尖尖锐。各部位的测量值标准差、方差相对较大，特征值的标准差、方差相对较小，各部位叶面形状指标均存在不同程度的变异，变异范围在2.342%～28.347%，大多数指标的变异系数为中等变异(10%≤变异系数≤30%为中等变异)，原因是样品的下部包含了第1～6叶位的叶片，中部包含了第7～14叶位的叶片，上部包含了第15～22叶位的叶片，相邻叶位间的叶面形状指标有差异。因此，可以根据叶面形状指标对3个部位再进行细分。

表1　烟叶各部位的叶面形状指标统计

由表2、3可知，各部位间的叶长、叶最宽处至叶柄距离、叶基最宽度、叶基末端宽度、叶片长宽比、叶基部开片程度、叶片上端的开片程度、叶尖部的阔度、叶基宽窄的变化、叶尖尖锐程度和叶片最宽处的位置11项指标的差异达到显著水平。各部位间的叶基最宽度、叶基末端宽度、叶片长宽比、叶片上端的开片程度、叶尖部的阔度、叶基宽窄的变化、叶尖尖锐程度和叶片最宽处的位置8项指标的差异达到极显著水平。其中，叶基最宽度是下部>中部>上部，叶基末端宽度是下部<中部<上部，叶基宽窄的变化为下部>中部>上部，说明下部烟基部呈典型的圆钝状，中部叶的基部呈楔形，上部叶基部两边的叶缘相对较平直，呈渐狭状。烟叶长宽比为下部<中部<上部，叶片上端的开片程度是下部>中部>上部，叶尖尖锐程度为下部<中部<上部，下部叶最宽处靠近基部，中部叶最宽处在中部，上部叶最宽处在叶中偏上，说明下部叶叶形大多是卵圆形，叶尖较钝；中部叶叶形大多是长椭圆形，叶尖较短而尖锐，呈急尖状；上部叶叶形大多是披针形，叶尖较长且逐渐尖锐，呈渐尖状。综上可见，叶基最宽度、叶基末端宽度、叶片长宽比、叶片上端的开片程度、叶尖部的阔度、叶基宽窄的变化、叶尖尖锐程度和叶片最宽处的位置8项叶面形状指标能确定为判定部位的依据，并根据这8项指标对烤烟临界部位进行方差分析。

临界部位的判定是烟叶分级的一个难点[8]，其中C3F与X1F，C4F与X2F，B1F与C1F、C2F的部位判定容易混淆。由表4可知，C3F与X1F、C4F与X2F、B1F与C2F在叶基最宽度存在极显著差异，表现趋势为叶基最宽度X1F>C3F，X2F>C4F，B1F>C2F。B1F与C1F、C2F在叶基末端宽度存在极显著差异，表现趋势为叶基末端宽度B1F>C1F>C2F。C3F与X1F，C4F与X2F，B1F与C1F、C2F在叶片长宽比存在极显著差异，形态特征表现为长宽比C3F>X1F，C4F>X2F，B1F>C2F>C1F。C3F与X1F、C4F与X2F在叶片上端的开片程度存在极显著差异，表现趋势为叶片上端的开片程度X1F>C3F，X2F>C4F。C3F与X1F、C4F与X2F在叶尖部的阔度存在极显著差异，形态特征表现为叶尖部的阔度X1F>C3F，X2F>C4F。C3F与X1F，C4F与X2F，B1F与C1F、C2F在叶基宽窄的变化存在极显著差异，表现趋势为叶基宽窄的变化X1F>C3F，X2F>C4F，C1F≈C2F>B1F。C3F与X1F、C4F与X2F在叶尖尖锐程度存在极显著差异，形态特征表现为叶尖尖锐程度X1F>C3F，X2F>C4F。C3F与X1F、C4F与X2F、B1F与C1F在叶片最宽处的位置存在极显著差异，形态特征表现为下部叶最宽处靠近叶基部，中部叶最宽处靠近叶中位置，上部叶最宽处靠近叶中偏上位置。可见，中下部交界叶能从叶基最宽度、叶片长宽比、叶片上端的开片程度、叶尖部的阔度、叶基宽窄的变化、叶尖尖锐程度和叶片最宽处的位置7项指标进行识别。中上部交界叶能从叶基末端宽度、叶片长宽比、叶基宽窄的变化和叶片最宽处的位置4项指标进行识别。综上所述，叶片长宽比、叶基宽窄的变化和叶片最宽处的位置3项叶面形状指标能作为临界部位识别的依据。

表2　不同部位烤烟叶面形状测量值的差异分析

注：同列数据后不同大、小写字母分别表示不同处理间在0.01、0.05水平差异显著

Note:The capital letters and lowercase letters in the same column indicated significant differences at 0.01 and 0.05 level, respectively

表3　不同部位烤烟叶面形状特征值的差异分析

注：同列数据后不同大、小写字母分别表示不同处理间在0.01、0.05水平差异显著

Note:The capital letters and lowercase letters in the same column indicated significant differences at 0.01 and 0.05 level, respectively

2.2聚类分析根据叶面形状指标与临界部位相关分析结果，选出与部位极显著相关的叶片长宽比、叶基宽窄的变化和叶片最宽处3个指标，对各等级所在的部位进行聚类分析。根据图2结果，可将三大部位再细分为9类。第一类为脚叶(叶位1～3)，包括X3F和X4F，形态特征为叶长是叶宽的2.19～2.36倍，叶基形态呈截形，叶片最宽处位置靠近叶片基部，叶片呈卵圆形。第二类为下二棚(叶位4～5)，包括X2F，叶长是叶宽的2.29倍，叶基形状呈圆钝状，叶片最宽处位置靠近叶片基部，叶片呈长卵圆形。第三类为下偏中交界叶(叶位6～7)，包括X1F，叶长是叶宽的2.34倍，叶基形态呈半圆状，叶片最宽处位置靠近叶片基部，叶片呈长卵圆形。第四类为下腰叶(叶位8～9)，包括C4F，叶长是叶宽的2.29倍，叶基呈低楔形，叶片最宽处位置靠近叶片中部，叶片呈宽椭圆形。第五类为腰叶(叶位10～13)，包括C2F和C3F，叶长是叶宽的2.92～3.13倍，叶基呈低楔形，叶片最宽处位置靠近叶片中部，叶片呈椭圆形。第六类为上腰叶(叶位14～15)，包括C1F，叶长是叶宽的2.92倍，叶基呈高楔形，叶片最宽处位置靠近叶片中部，叶片呈椭圆形。第七类为上二棚(叶位16～18)，包括B1F与B2F，叶长是叶宽的3.32～3.47倍，叶基渐狭状明显，呈宽披针形。第八类为下顶叶(叶位19～20)，包括B3F，叶长是叶宽的4.21倍，叶基渐狭状明显，呈披针形。第九类为上顶叶(叶位21～22)，包括B4F，叶长是叶宽的4.58倍，形态特征为叶片狭长，叶基最宽处与叶宽差异较小，叶尖较长且逐渐尖锐，呈披针形。

表4　临界部位烤烟叶面形状指标差异分析

注：同列数据后不同大、小写字母分别表示不同处理间在0.01、0.05水平差异显著

Note:The capital letters and lowercase letters in the same column indicated significant difference at 0.01 and 0.05 level, respectively

图2　叶面形状聚类分析Fig.2　Cluster analysis chart of characteristics of leaf shape

3　结论与讨论

烤烟不同部位的叶片在生长发育过程中，常因遗传特性、生态环境、栽培措施、激素以及生长调节剂的使用而出现不同的叶形，在植物学上被称为异形叶性。该研究根据烤烟叶面形状特点，对测量出的10个以数字量化的叶面形状进行描述，并换算成7个相对特征值，更全面地揭示了烟叶着生部位的叶面形状多样性和差异性，为烤烟部位识别提供了数据支撑。其中，叶基最宽度、叶基末端宽度、叶片长宽比、叶片上端的开片程度、叶尖部的阔度、叶基宽窄的变化、叶尖尖锐程度和叶片最宽处的位置8项叶面形状描述指标能确定为烤烟部位识别的依据。在烤烟临界部位的判定中，以叶片长宽比、叶基宽窄的变化和叶片最宽处的位置3项叶面形状描述指标能确定为临界部位识别的依据，从而能提高临界部位识别的准确性。

根据叶面形状描述指标与部位识别的相关分析结果进行聚类分析，将烤烟部位清晰地划分为9类，这与烟叶分级领域中烤烟部位划分的发展趋势基本相同，说明量化的叶面形状描述指标具有合理性。可见，叶片长宽比、叶基宽窄的变化和叶片最宽处的位置3项叶面形状描述指标可以较好地反映初烤烟的部位特征，可作为初烤烟部位识别的叶面形态特征。

该研究所采用的叶面形状描述方法系统地分析了叶面形状与部位之间的联系，较全面、准确地反映了烤烟叶面形状特征，有助于提高烟叶部位判定的准确性，在烤烟叶面形状描述研究的领域有较高的参考价值，但仍需进一步研究和完善。

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