海拔对烤烟生长和化学成分的影响

李雪芳，周必贵，谢佳伟，刘彦中，赵唯琦

(云南农业大学 烟草学院，云南 昆明 650500)

烤烟是一种环境敏感型经济作物，烤烟的品质受生态因素的影响较大。其中，海拔是影响烤烟化学成分和含量的重要生态因素之一[1]。海拔的变化，通常会导致光照强度、光照量、有效积温、昼夜温差、空气湿度和降雨量等生态因子发生显著变化[2]。因此，烤烟品质受海拔高度的影响程度远大于同一区域土壤理化性质的影响[3-4]。烤烟的质量评价体系主要包含外观质量、物理特性、化学成分、吸食品质和安全性。其中烟叶的化学成分直接影响烟叶的品质和风味特征，而这些指标都与海拔密切相关。

云南烟区处于高海拔地区，种烟地区海拔普遍处于1 400～2 200 m。昭通市是云南省主要烤烟产区之一，且是典型的高原地形地貌，其植烟土壤的海拔跨度较大。本试验测定了相同土壤基质、种植密度、施肥水平、施肥方案与农艺措施条件下，昭通的巧家、彝良2个主栽县区不同海拔的烤烟初烤烟叶(中上部)的主要化学成分，旨在研究种植海拔与其化学成分含量之间的关系，为昭通烟叶生产的择优布局和提高烟叶的工业可用性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种为云烟87，供试土壤为黄壤，前茬作物为绿肥。

1.2 处理设计

1.2.1 试验方法

试验在昭通市巧家县和彝良县同时进行。在2个烟叶产区不同海拔段选取土壤肥力均等、海拔相当、前作一致的烟田。利用GPS定位采集各试验点的海拔，共设4个处理：巧家烟区的海拔为H1(1 250 m)、H2(1 590 m)、H3(1 740 m)、H4(1 940 m)；彝良烟区海拔为H1(1 300 m)、H2(1 450 m)、H3(1 800 m)、H4(1 930 m)，每个处理分3次重复，植烟面积为667 m2。各处理互作参照，不另设对照。各处理施肥量按照当地施肥标准确定，即每667 m2施当地烟草专用复合肥38.4 kg、硝酸钾5 kg、硫酸钾15 kg，商品有机肥105.0 kg。除试验设计和试验操作的要求外，其他栽培管理均按照红塔集团与昭通市烟草公司共同制定的《云烟87生产技术实施方案》执行。

各个处理烟叶均在同一烤房进行烘烤，烤后烟叶按GB 2635—1992《烤烟》分级技术要求，在各试验点选取上部橘黄2级(B2F)、中部橘黄3级(C3F)各2.0 kg，共计16份，用以进行化学成分测定。取样时记录该样品所对应的海拔数据。

1.2.2 数据测定

主要农艺性状指标按YC/T142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》进行测量。采用SPAD-502型叶绿素测定仪测定烟株团棵期、旺长期和成熟期的叶绿素相对含量。

采集初烤烟叶上部橘黄2级(B2F)、中部橘黄3级(C3F)进行化学成分分析，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。具体测定方法按行业标准GB 2635—1992、YC/T 159—2002《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定》、YC/T 249—2008《烟草及烟草制品 蛋白质的测定 连续流动法》、YC/T 34—1996《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 光度法》、YC/T 173—2003《烟草及烟草制品 钾的测定 火焰光度法》、NY/T 1378—2007《土壤氯离子含量的测定》进行。

1.3 数据处理

采用Excel 2010、SPSS 19.0软件进行数据的处理分析。

2 结果与分析

2.1 对农艺性状的影响

由表1可知，随着海拔升高，巧家烟区的烟株株高随海拔升高逐渐下降，叶数、节距、最大叶长、最大叶宽、叶面积系数均随着海拔的升高呈现出先增加后减小的趋势，而叶数、节距、最大叶长在海拔为1 740 m时达到最大值，最大叶宽、叶面积系数则在海拔为1 590 m处达到最大值，茎围随着海拔的升高而增加；而彝良烟区的株高、叶数、最大叶长、最大叶宽、叶面积系数都随着海拔的升高呈现出先增加后减小的趋势，株高、叶数均在海拔1 450 m处达到最大值，最大叶长、最大叶宽、叶面积系数则在海拔1 800 m时达到最大值，茎围有所增加，但变化没有明显规律。整体上2个烟区烟株各个农艺性状的峰值都出现在海拔为1 450～1 800 m。相同海拔，巧家点烟株的各项指标优于彝良点，这可能是由于巧家特殊的气候环境导致的，巧家靠近金沙江，属于典型的河谷气候，烟株田间生长期间的整体气温高于彝良，减弱了由于海拔变化带来的温度变化。

表1 不同海拔云烟87的农艺性状

2.2 对不同时期烟叶SPAD值的影响

由表2可知，从不同生长时期来看，巧家烟区烟叶的SPAD值在团棵期和成熟期随海拔的升高呈现下降的趋势，而在旺长期呈现出先增加后减小的趋势，峰值出现在海拔为1 740 m处；彝良烟区烟叶的SPAD值在团棵期和旺长期均随海拔的升高而先增加后减小，在海拔为1 450 m处达到最大值，到成熟期，随海拔的升高，彝良烟区烟叶的SPAD值逐渐降低。海拔对巧家烟区烟叶的SPAD值具有显著影响，而对彝良烟区的烟叶影响则不显著。

表2 不同海拔处理云烟87不同时期的烟叶SPAD值

2.3 对化学成分的影响

2.3.1 总糖和还原糖含量

由图1和图2可以看出，在海拔1 200～2 000 m，巧家、彝良2个烟区云烟87的中部叶总糖含量呈现先升高后降低趋势，海拔1 800 m左右总糖含量最高；还原糖含量和上部叶总糖含量随海拔的升高呈现逐渐增加的趋势。相同部位的烟叶在不同海拔水平下，彝良烟区的烟叶总糖和还原糖含量的变化幅度大于巧家烟区；海拔相近时，不同部位烟叶的总糖和还原糖含量变化无明显规律性，含量较为接近。总体上，高海拔烟区种植云烟87有利于提高其中上部烟叶的总糖、还原糖含量，而糖含量对烟叶的吸食品质有较大影响，所以在一定范围内，选择高海拔烟区种植有利于提升烟叶的品质。

图1 不同海拔云烟87中部叶总糖和还原糖的含量

图2 不同海拔云烟87上部叶总糖和还原糖的含量

2.3.2 含氮化合物含量

由图3可以看出，海拔1 200～2 000 m，巧家、彝良2个烟区云烟87的总氮含量均随海拔的升高呈现先增高后降低的趋势，同一部位烟叶总氮含量峰值均出现在H2处理。中部叶2个烟区的总氮含量变化幅度相对一致，2个烟区烤烟上部叶的总氮含量变化幅度差异较大。海拔相近时，两地烟叶总氮含量较为接近。

图3 不同海拔云烟87中部叶(A)和上部叶(B)的总氮含量

2.3.3 烟碱含量

由图4可知，海拔在1 200～2 000 m时，巧家、彝良2地云烟87烟叶的烟碱含量均随海拔的升高呈现逐渐降低的趋势。海拔相同时，上部叶烟碱含量高于中部叶，这是由于烟株本身的物质积累规律造成的。相同部位不同地点的烟叶烟碱含量没有明显的变化规律。

图4 不同海拔云烟87中部叶(A)和上部叶(B)的烟碱含量变化趋势

2.3.4 蛋白质含量

由图5可知，海拔1 200～2 000 m时，巧家、彝良2烟区云烟87中部叶的蛋白质含量随海拔的升高呈现出先升高后降低的趋势，上部叶蛋白质含量随海拔的升高呈现逐渐升高的趋势。海拔相同时，彝良烟区中部烟叶的蛋白质含量比巧家烟区高，上部烟叶蛋白质含量变化无明显规律。

图5 不同海拔云烟87中部叶(A)和上部叶(B)的蛋白质含量变化趋势

2.3.5 钾离子、氯离子含量

由图6可知，巧家、彝良2烟区云烟87烟叶的钾离子(K2O)含量在海拔1 200～2 000 m随着海拔的升高呈现出先降低后升高的趋势。海拔相同时，彝良烟区烟叶的钾离子含量均大于巧家烟区烟叶，中部叶、上部叶钾离子含量峰值均出现在H4处理，中部与上部叶的钾离子含量变化无明显规律。

图6 不同海拔云烟87中部叶(A)和上部叶(B)的钾离子(K2O)含量

由图7可知，海拔为1 200～2 000 m时，巧家、彝良2烟区云烟87烟叶的氯离子含量随着海拔的升高没有呈现出明显一致的变化趋势。相同部位烟叶巧家烟区烟叶的氯离子含量变化幅度大于彝良烟区。海拔相同时，除了H1处理的中部叶外，巧家烟区烟叶的氯离子含量大于彝良烟区。

图7 不同海拔云烟87中部叶(A)和上部叶(B)氯离子含量变化趋势

2.4 对化学成分协调性的影响

烟叶的两糖差可以代表烤后烟叶糊精(水溶性淀粉)的含量，施木克值代表了烟叶的酸碱平衡和碳氮平衡关系，糖碱比反映烟叶的劲头与醇和性，氮碱比与香气量、刺激性和风味有关，钾氯比影响着烟叶的燃烧性。据云南省烤烟地方标准要求，烤后烟叶的两糖差一般为2.0%～7.9%，施木克值适宜范围为2～3，糖碱比2～12，接近10时最佳；氮碱比0.7～1.0；钾氯比4～10。由表3可知，随着海拔的升高，2个烟区中部叶的两糖差均呈现先增加后减小的趋势，上部叶则呈现出不同的变化趋势；糖碱比、施木克值逐渐增加，氮碱比、钾氯比则无明显的变化趋势。由于烤后烟叶糖含量升高，致使各处理烟叶两糖差高于5%，施木克值高于3；而氮碱比均小于1，钾氯比部分处理大于10。根据云南省烤烟地方标准来评价其协调性，结果表明，巧家烟区和彝良烟区H2处理的中部烟叶相对较好，巧家烟区H2处理上部烟叶较好，彝良烟区H4处理上部烟叶较好。因此，昭通烟区云烟87种植的适宜海拔为1 450～1 800 m，此时其中上部烟叶化学成分相对协调，品质较好。

表3 不同海拔处理烤后烟叶化学成分协调性

3 小结与讨论

巧家烟区的烟株株高随着海拔的上升逐渐下降，这与王廷贤等[5-6]的研究一致；而彝良烟区的株高则在海拔为1 450 m时达到最大，之后随着海拔的上升株高逐渐下降。当海拔在1 250～1 800 m时，2个烟区的叶数、节距、最大叶长、最大叶宽、叶面积系数均随着海拔的升高而逐渐升高，在海拔超过1 800 m后，整体上呈现下降的趋势。2地的烤烟茎围均随海拔的升高而逐渐加粗，这与许东亚等[7-8]的研究一致。整体上，2个烟区的农艺性状都在H2处理中相对较好。SPAD值随海拔升高大体上呈现逐渐下降的趋势，巧家烟区烟叶SPAD值在H3处达到峰值，彝良烟区烟叶的SPAD值则在H2处达到峰值。前人研究表明，烟叶中还原糖和总糖的含量随海拔的升高而增加[9-13]，本试验结果与此一致。含氮化合物中，总氮、蛋白质含量随海拔升高先增加后减少，烟碱含量逐渐减少，这与王世英等[14]的结果一致。钾离子含量先降低后升高，氯离子含量则没有呈现出明显一致的变化趋势，这可能是由于选取的试验地土壤氯离子含量存在一定差异而导致的。2个烟区的糖碱比、施木克值都随着海拔的增加而增加，这与马剑雄等[15]的研究一致。

海拔低于1 800 m时，烤烟除茎围外，其他农艺性状均随海拔的升高而升高，海拔高于1 800 m后，烤烟生长相对缓慢。H2处理的总糖和还原糖含量接近云南省优质烤烟要求，同时蛋白质含量也达到云南省优质烟叶要求(8%～12%)，烟碱含量则是随着海拔的升高而降低。从整体协调性来看，2个地点均是H2处理相对较好。因此，昭通烟区海拔在1 400～1 600 m时化学成分相对协调，品质较好。烤烟是环境敏感型经济作物，而海拔引起的可变因素还很多，各种因素对烤烟其他方面的生长指标或生理生化指标等的影响还有待进一步研究。