充氮低氧机械调控技术在华北烟叶养护中的适用性研究

汤烨，李强，黄慧，徐俊，马盛力*，吴敏娴，刘勇

（1.上海烟草集团有限责任公司上海烟草储运公司，上海 200439；2.武汉东昌仓贮技术有限公司，湖北 武汉 430070）

在中国，储存烟叶的直接虫损率每年为1.64%[1]。长期以来，国内各卷烟工业企业防治储烟害虫的方法主要是应用熏蒸剂(磷化铝)处理，但使用磷化铝时存在较大的安全隐患[2]，还会造成严重的环境污染，且当前烟草甲虫已对磷化铝产生了一定的抗药性，特别是进口烟叶及部分频繁使用磷化铝熏蒸地区的烟草甲虫。近年来，随着国内外对环境保护的日益重视，要求减少和禁止使用剧毒熏蒸剂的呼声日益高涨。烟草行业内多家工业企业也在积极探索替代磷化铝熏蒸的安全环保的杀虫技术。寻求生态环保的杀虫方法替代磷化铝熏蒸已成为必然趋势。

目前在粮储害虫物理气调防治中用到的气体主要有二氧化碳、氮气等[3-4]。由于此法具有杀虫彻底、防霉效果好、绿色环保的特点[5]，目前充氮低氧杀虫技术正在片烟养护领域逐步推广应用。在环境温度高于30℃时，密封烟垛内1%的氧气浓度持续20天，或密封烟垛内2%的氧气浓度持续30天，烟垛内的烟草甲成虫和幼虫死亡率均能达到100%。在一定的技术参数指标下（氧气浓度＜2%，维持45天），充氮低氧杀虫对各种虫态的烟草甲虫均具有很好的杀灭效果。在温度高于20℃、氧气浓度低于2%、持续4天时间的技术参数条件下，可以有效杀灭套袋烟叶内各种虫态的烟草害虫，因而充氮低氧杀虫可以作为套袋烟叶虫害防治的技术方式，解决套袋烟叶因套袋后熏蒸无法渗透而不能达到理想的熏蒸效果的问题。

充氮低氧机械调控技术在湖北、广东、河北、上海、浙江等地得到了很好的应用和推广，形成了一系列的养护规范和体系。同时关于充氮和机械调控的相关要求也在行业标准YC/T 300-2018《片烟贮存养护 自然醇化法》中有推荐介绍。

但该项技术在北方地区缺少相关适用性研究。为此，利用烟叶充氮低氧机械调控技术在华北地区开展原料的针对性防虫养护试验研究，旨在探索北方地区利用充氮低氧机械调控技术开展烟虫治理和烟叶醇化养护的效果。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

材料：烟叶（见表1）、尼龙复合膜、胶管胶槽、通风接口、烟虫诱捕器、含有烟草甲各虫态混合虫样的虫笼、取样器、标签。

表1 片烟基本信息表

仪 器：PSA制 氮 机，制 氮 量100 m3/h，纯 度＞99.5%，江苏苏净手持氧气检测仪，检测范围0～30%，检测精度0.1%，深圳逸云天；手持温湿度检测仪，检测范围0～100%RH，检测精度0.1%RH，台湾群特。

1.2 方法

1.2.1充氮低氧杀虫实验方案

烟叶垛位使用尼龙复合膜六面密封，并安装相应通风接口，使用抽气设备将垛位抽负压并开启制氮机将氮气注入到密封货垛内，使垛内气体形成正压，反复重复抽负压与充氮操作，经过5～7个轮次后，可将垛内氧气浓度下降至2%以下，所有垛位应在开始充气操作后的20天内使密封货垛内氧气浓度≤2%。

每天记录垛内氧气浓度，当垛内氧气浓度≥2%时，应及时开启制氮机补气；保持氧气浓度≤2%状态30～45天，完成低氧气调杀虫。

各试验烟垛散气处理结束后对片烟原料开箱，检查是否

有活虫，并将烟箱中虫样取出检查虫样活虫数量，通过诱捕器对烟虫进行后续养护工作的全程监控，评价杀虫效果。

1.2.2垛内相对湿度控制实验方案

试验于2018年12月、2019年4月、2019年12月、2020年4月完成四次取样。按照五点取样法，从各垛位分别取样，混合均匀，保持烟箱内取样部位一致，用于检测片烟原料在不同养护模式下水分的变化规律。

每周2次记录密封烟垛内温湿度、仓内温湿度。

针对不同环境温度条件下的湿度调控措施：①温度＜20℃，调节垛内相对湿度为（70±5）%；②温度在（20℃～30℃）的范围内，调节垛内相对湿度为（65±5）%；③温度＞30℃，调节垛内相对湿度为（60±5）%。箱40 cm左右深度，每次取样重量1kg；然后进行化学成分检测，主要包括总糖、还原糖、总氮、烟碱几种成分。

表2 片烟处理设置

2 结果与分析

1.2.3内在质量变化实验方案

定期对烟叶样品取样，取样时采用取样器开箱钻取烟

2.1 充氮低氧机械调控杀虫对烟草甲的灭杀结果

充氮低氧机械调控技术可有效调控密封垛内氧气浓度（见图1），从而实施低氧杀虫。充氮杀虫结束后的虫样检查均未发现活虫，同时烟叶养护期间虫情检查也均未发现虫情，说明充氮气调杀虫效果理想。

图1 2018年8月各垛位充氮气调养护密封烟垛氧气浓度日监测曲线图

2.2 垛内相对湿度控制效果

相对湿度是影响烟叶含水率的重要因素。华北地区主要为温带季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，因此仓间相对湿度波动较大，烟叶水分也会受此影响，迅速降低，进而可能抑制醇化导致造碎，因此，维持烟叶所处环境的相对湿度稳定在一个合适区间至关重要。

充氮低氧机械调控可有效控制密封垛内相对湿度（见图2），从而稳定烟叶含水率。仓间环境相对湿度总体在30%～80%范围内，且受库外相对湿度影响较大，二者相关系数达0.896（P＜0.01），而经过充氮低氧机械调控后垛内相对湿度则可控制在55%～70%范围内较适宜烟叶醇化，与库内湿度相关系数仅为0.39，说明气调桩脚具有较强的主动相对湿度调控能力。

图2 不同位置相对湿度变化

2.3 烟叶原料含水率变化结果

由于相对湿度总体低于50%，2018年12月、2019年4月、2019年12月、2020年4月四次抽检的常规自然醇化烟叶水分均低于11%的控制下限，甚至低于9%。而经过持续充氮低氧机械调控后，抽检样品对应均值则稳定维持在11.5%～12.5%范围（见图3）。从经验判断，气调养护方式可避免华北地区干冷时节烟叶水分过度散失，从而减少搬运过程造碎损失。

图3 烟叶水分变化曲线图

2.4 内在质量变化结果

对取样样品进行化学成分分析，主要包括总糖、总还原糖、总氮、烟碱等成分。

以总糖作为醇化差异评价指标，一般认为烟叶醇化过程呈下降趋势。经过充氮低氧养护方式，总糖下降速度稍快于自然醇化（见图4），可能是因为干冷时节保湿效果较好，气温升高后醇化反应可较快启动；还原糖呈现出先减少后增加的趋势，贵州产地烟叶在最终呈现出明显差异，其余烟叶差异不明显；总氮含量呈现出先增加后下降的趋势，但最终变化幅度较小，处理及对照也没有明显差异；烟碱总体变化趋势不明显，部分产地烟叶有所下降，而部分有所回升，且最终对照及处理组差异不明显。

图4 烟叶总糖变化曲线图

3 结论

本次在华北地区，通过对充氮低氧机械调控技术在华北地区烟叶养护适用性方面的研究，进一步明确了该技术在北方地区气候特点下充氮杀虫的有效性；且采用充氮气调机械调控养护技术养护调节垛内温湿度及仓间温湿度，有针对性地对机械调控垛位进行加湿，使垛内相对湿度一直保持在55%～70%，从而保证了片烟原料含水率一直保持在（11±1）%，避免烟叶造碎带来的巨大损失；且通过化学成分分析充氮处理与对照无明显差异，此次试验结果验证了充氮低氧机械调控技术在华北地区片烟原料养护应用具有较高的适用性。