气候因子对湘东茶陵烟区烤烟氯、钾含量的影响

张 阳，屠乃美，陈舜尧，谢会雅，傅雪平，李瑾洁，何 伟

（1.湖南农业大学农学院，长沙 410128；2.湖南省烟草公司株洲市公司，湖南 株洲 412002；3.湖南省烟草公司茶陵县公司，湖南 株洲 412400）

氯元素和钾元素均是影响烤烟质量的重要化学成分[1]，氯、钾含量及其比值与烟叶内在质量和外观品质相关，尤其对烤烟燃烧性有显著影响[2]。通常，较高的钾有助于改善烟叶的颜色和身份，提高烟叶的香气质、香气量和燃烧性等，烟叶钾含量还与烟草制品的安全性有关[3]。烟叶氯含量过高或过低都会影响烤烟质量，氯含量过高会使烟叶燃烧性及评吸质量变差，氯含量过低的烟叶弹性差、易破碎，烟叶淡黄，而适量的氯含量则可以增加烟叶油润性，降低烟叶破碎率，提高烟叶品质[4-5]。不同烟区烤烟氯离子含量不同，在我国烟叶氯离子含量一般呈现“北高南低”的状态[6]，湖南部分地区烟叶氯含量偏低已有较多报道[7-8]。烟叶中氯、钾元素通常以离子态存在，其含量易受环境因子、栽培措施和品种特性等多因素影响。大量研究表明，光照、降雨量和气温均对烤烟氯、钾含量有较大影响[9-12]。张国等[13]研究表明光照因素是影响烟草氯积累的主导因素；而李琦等[14]研究认为，平均气温与中部叶氯元素累积、中部叶钾氯比显著相关，空气相对湿度与上部叶钾元素累积显著相关，降雨量与上部叶钾、氯元素的累积和中部叶还原糖含量显著相关。不同地区气候因子对烟叶氯、钾含量的影响不尽相同，因此了解产区烟叶氯、钾含量年度间的异同及与相应气候因子之间的关系，对各产区的烤烟生产有着重要意义，而湘东茶陵烟区气候因子与烤烟氯、钾含量的研究尚未见报道。本研究旨在明确湘东茶陵烟区烤烟氯、钾含量的变化规律及其与气候因子之间的关系，为当地烟区合理调控烟叶氯、钾含量，提高烟叶品质提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点及材料

2012—2018 年在湖南省茶陵县腰陂镇芙冲村、马江镇塘富村、枣市镇枣园村共选取3 个生产水平中等偏上的农户地块作为定点取样点，品种为云烟87，每年烘烤前（6 月5 日前）按叶位挂牌采摘叶片，烘烤结束后（8 月5 日左右）对烟叶进行分级，采集B2F、C3F、X2F 等级烟叶各3 个样品，分别代表上、中、下3 个部位的烟叶。

1.2 肥料施用量

烟叶生产上禁止施用氯肥，2012—2018 年茶陵县烤烟肥料施用具体情况见表1。

1.3 烟叶氯、钾含量检测方法

烟样经过烘干、粉碎、过60 目筛备用。烤烟氯、钾含量的检测方法参照烟草行业标准YC/T 162—2011《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》、YC/T 217—2007《烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法》。

表1 2012—2018 年茶陵县烤烟肥料施用情况Table 1 Fertilizer application of tobacco in Changling from 2012 to 2018 kg/hm2

1.4 气候因子选择

烟区气温、降水和日照时数等基础气象资料由茶陵县气象局提供。参照文献[15-16]的方法，结合烟区实际，选用大田生长期、伸根期、旺长期、下部叶采收期、中部叶采收期和上部叶采收期等6 个时段的平均气温（T）、降雨量（R）、日照时数（S）、≥10 ℃积温（∑T10）、≥20 ℃积温（∑T20）等5个气象因素进行分析。生育期根据茶陵县烤烟生产实际划分，具体时间见表2。

表2 茶陵县烤烟生育期Table 2 Growth stages of tobacco in Chaling

1.5 数据分析

采用Excel 和SPSS 19.0 进行基本统计分析和方差分析等。

2 结果

2.1 茶陵县的气候因素分析

2.1.1 茶陵县基本气候情况 由图1 可知，2012 至2018 年7 年间茶陵县平均气温为18.6 ℃，1 月最低，平均为7.2 ℃，7 月气温最高，平均29.3 ℃。2012 至2018 年间，茶陵县平均年降雨量为1656 mm，其中6 月降雨量最高，平均为239.5 mm。2012 至2018 年间，茶陵县平均年日照时数为1 420.8 h，1月最低，平均为61 h，7 月最高，平均228.5 h。基本气候情况表明，茶陵县年度间降雨分布不均匀，但干湿季分明，烤烟生育期间光照充足。

图1 2012—2018 年茶陵县主要气候因子Fig.1 Main climate factors of Chaling from 2012 to 2018

2.1.2 茶陵县烤烟生育期气候因素分析 由表3 可知，茶陵县2012—2018 年间大田期平均气温为23 ℃，适宜烟草生长发育，但伸根期温度仅为17.4 ℃，低于烤烟生长的22～28 ℃适宜温度[17-18]，气温随生育期的推进呈现上升的趋势，旺长期、下部叶采收期的平均气温均在适宜范围，但上部叶采收期达到最高的29.2 ℃，超出最适生长温度范围，存在高温逼熟的风险。伸根期降雨量偏多，平均为291.1 mm，不利于烟叶根系生长；旺长期雨水充足可促进烟株吸收肥料；大田生育期日照时数529.5 h，处于500～700 h 最适范围内，能满足烟草生长发育的需要[19]。整个生育期降雨量变异系数为18.7%，表明不同年度间降雨量变异程度较大，尤其是下、中部叶采收期降雨量变异系数分别达到81.8%、83.8%。大田期≥10 ℃积温和≥20 ℃积温变异系数分别为2.2%、4.5%，表明积温年度间变异程度不大。

2.2 茶陵县烤烟氯、钾含量比较

2.2.1 不同年度烟叶氯、钾元素含量 由表4 可知，2012—2018 年间，上、中、下3 个部位烟叶氯含量均表现为2015 年最高，2012 年最低；上部烟叶2012年氯含量偏低，其余年份均处适宜范围之内；中部烟叶2012、2013、2017 年度氯含量偏低，其余年份均处于适宜范围之内；下部烟叶2014、2015、2018年度氯含量适宜，其余年份氯含量偏低。2012—2018 年间，茶陵县烟叶钾含量均高于2.0%的标准[3,20]，钾含量适宜，但不同年份间存在显著差异。上部叶钾含量最低的年份是2014 年，最高的年份是2012 年；中部烟叶钾含量最低的是2017 年，显著低于其他年份，其他年份间差异不显著；下部烟叶钾含量最高的年份是2014 年，显著高于2013、2016、2017、2018 年，与2012、2015 年差异不显著，最低的年份是2017 年。

表3 茶陵县2012—2018 年烟叶各时期主要气候因子Table 3 The main climate factors at growth stages from 2012 to 2018 in Chaling

表4 茶陵县烟叶氯、钾含量年度比较Table 4 The annual comparison of chlorine and potassium contents in tobacco %

2.2.2 不同部位烟叶氯、钾元素含量 由表5 可知，2012—2018 年间，茶陵县烤烟上、中、下部位烟叶的平均氯含量分别为0.43%、0.33%、0.33%，均处于0.3%～0.8%的适宜范围之内[3,20]，但变异系数较大，上、中、下部位烟叶氯含量的变异系数依次为37%、39%、55%，部分年度烟叶氯离子存在偏低的现象。2012—2018 年间，上、中部位烟叶钾氯比处于4～10 的适宜范围[3,20]，下部烟叶钾氯比偏大，上部烟叶钾氯比显著低于中部、下部烟叶，钾氯比的变异系数均在40%以上，表明年度间钾氯比的变异程度较大。

2.3 茶陵县烤烟氯、钾含量与气象因子的相关分析

由表6 可知，上部烟叶氯含量与上部叶采收期气温、≥10 ℃积温、≥20 ℃积温显著负相关，而上部叶钾含量与主要气象因子相关性不显著。中部烟叶氯含量与伸根期≥20 ℃积温显著正相关，而钾含量与下部叶采收期和大田期≥10 ℃积温显著正相关，但与旺长期日照时数显著负相关。下部烟叶氯含量与主要气象因子相关性不显著，而钾含量与伸根期气温和≥10 ℃积温显著正相关。另外，中部烟叶钾氯比与伸根期≥20 ℃积温显著负相关，而上下部烟叶钾氯比与主要气候因子无显著相关性。烟叶氯钾含量与气温、积温和日照时数存在相关性，但与降雨量无显著相关性，这表明温度与光照的变化对湘东烟区烟叶氯、钾含量有一定影响，而降雨量的变化对其烟叶氯、钾影响并不显著。

表5 茶陵县不同部位烟叶氯、钾元素含量Table 5 The chlorine and potassium contents of different positions in tobacco in Chaling

3 讨 论

本研究表明，2012—2018 年茶陵烟区大田期平均气温23.0 ℃，≥10 ℃活动积温2 909.5 ℃，总降雨量在 865.6 mm，日照时数在529.5 h，能够满足烟草生长对大田期气候资源的要求。不同年度间平均气温、≥10 ℃积温、≥20 ℃积温较为稳定，而降雨量、日照时数变异程度较大。研究同时表明湘东茶陵烟区不同年度间烟叶氯钾含量存在广泛的变异，与邓小华[21]研究较为一致，表明不同年度间湖南烤烟钾氯含量不稳定，受环境条件的影响大。

2012—2018 年的7 年间，有4 年下部烟叶氯含量偏低，有3 年中部烟叶氯含量偏低，有1 年上部烟叶氯含量偏低，表明茶陵烟叶中、下部烟叶氯含量容易偏低。钾含量均处于适宜范围，不同部位表现为下部显著高于中部、上部，中部烟叶与上部烟叶钾含量差异不显著。

本研究表明伸根期平均气温、积温与中部、下部烟叶氯、钾含量均呈正相关性，即伸根期气温越高，烟株对于氯钾的吸收越强。研究表明[18-19]烤烟的最适生长温度范围为22～28 ℃，而伸根期平均气温仅为17.4 ℃，因此在伸根期随气温的升高，烟株根系的吸收能力得到加强，烟株对于氯、钾元素的吸收越多。上部烟叶氯含量与上部叶采收期气温、≥10 ℃积温、≥20 ℃积温显著负相关，原因可能是后期气温较高，造成高温逼熟的现象，引起烟株提前衰老，根系吸收能力下降。各生育期降雨量与各部位氯、钾含量表现出一定的相关性，但均无显著体现，与时鹏等[22]和姬兴杰等[23]认为各时期的降雨量对烟叶中氯也具有较大影响的结果有所不同，这可能是茶陵县的烤烟大田生育期降雨量远大于450～550 mm[24-25]的适宜范围，导致氯易被淋溶迁移有关[26-27]。

表6 气象因子与烤烟氯、钾含量相关性分析Table 6 Correlation analysis between climate factors and chloride and potassium contents in flue-cured tobacco

结合茶陵县气候条件及烟叶氯离子含量易偏低的特征，今后应从以下几个方面继续深入研究，一是从提高伸根期土壤温度，及减少土壤氯、钾离子的淋溶出发，探索覆膜栽培、推迟移栽时期、中耕培土等栽培方法对烟叶氯离子吸收的影响；二是探索烤烟氯离子积累规律，以确定烟田增施氯肥的用量、施用时期、施用方法；三是继续监测区域土壤、气候条件及烟叶氯、钾离子含量，运用大数据分析方法进一步分析气候因子对烟叶氯、钾含量的影响，为改进调节烟叶钾、氯含量，改善当地烟叶品质提供数据基础和对策建议。

4 结 论

湘东茶陵烟区气候适宜优质烤烟的种植。2012年至2018 年，该地区烟叶钾含量处于适宜范围内，但部分年度中、下部烟叶氯含量偏低。研究表明湘东茶陵烟区烤烟伸根期平均气温、积温与中部、下部烟叶氯、钾含量均呈正相关性；上部烟叶氯含量与上部叶采收期气温、≥10 ℃积温、≥20 ℃积温显著负相关；中部烟叶氯含量与伸根期≥20 ℃积温显著正相关，而钾含量与下部叶采收期和大田期≥10 ℃积温显著正相关，下部烟叶钾含量与伸根期气温和≥10 ℃积温显著正相关。雨水淋溶可能是造成茶陵烟区烟叶氯离子含量偏低的主要原因，而提高伸根期土壤温度可提高烟叶钾、氯含量。