矿质养分对雪茄燃烧性的影响研究进展

孙敬国，孙学成，张允政，常怡飞，高享坤，杨春雷，王 欣，孙光伟，陈振国，马俊峰

（1.湖北省烟草科学研究院烟草栽培调制研究中心，武汉 430030；2.华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070；3.十堰市烟草公司，湖北十堰 442000）

雪茄的燃烧性包括易燃程度、燃烧速度、燃烧方式、烟灰颜色、烟灰呈现状态等，雪茄的燃烧性是其感官质量的重要指标。全球各地的雪茄因其种植土壤、环境和雪茄卷制工艺不同在燃烧性上有较大的差异，而土壤中矿质元素含量和组成是影响烟叶燃烧性的重要因素。国内关于烟叶燃烧性的研究主要集中在烤烟方面，雪茄烟燃烧性尤其是矿质养分对雪茄燃烧性研究的报道较少。本研究通过阐述矿质元素对烟叶及雪茄燃烧性的影响，为通过矿质营养调控雪茄燃烧性提供理论依据。

1 国内雪茄烟发展现状及存在问题

国内外雪茄市场需求日益增长，该产业在全世界范围内呈现出蓬勃发展的趋势。2014—2019 年，国产雪茄烟销量年均增幅40%以上，销售额年均增幅30%以上，已经成为烟草行业新的经济增长点，雪茄产业的快速发展对原料和产品提出了新要求。中国雪茄烟生产严重依赖国外烟叶，尤其是雪茄茄衣和茄套基本上依靠进口。这种情况极大限制了中国雪茄产业的发展。有效提高国产雪茄烟叶质量，保障国产雪茄原料的稳定供应，是中国雪茄产业发展面临的突出问题。中国雪茄烟原料产地主要有海南产区、四川产区、浙江产区和湖北产区。2011 年，湖北省烟草公司从印尼引进雪茄烟芯叶品种H382试种，经过十年的发展，该产区基地面积已经初具规模，技术也日趋成熟，生产出的雪茄烟品质基本达到印尼原产地标准，其烟支的整体特征为具有突出甜感，其烟气有特殊风格，带有花香以及青草香；突出的缺点是个别烟区香气风格有偏离，烟灰发黑、灰分含量低、燃烧性差。

2 矿质元素与烟叶燃烧性的关系

烟叶燃烧性不仅是烟叶物理特性指标，而且是烟叶感官质量的重要指标，燃烧性的好坏直接关系着烟叶的可用性和安全性。影响烟叶和烟支燃烧性的因素较多，主要包括烟叶水分含量、叶片的组织结构、有机化学成分和矿物质元素的含量及其比例关系等。其中，烟叶灰分的颜色可反映出烟叶燃烧及其燃烧的完全性，烟叶灰分中主要包括钾、钙、镁、磷、硫、氯、硅、铝和铁等矿质元素［1］。烟叶灰分中的氯、钾、钙、镁、硫等矿质元素含量是直接影响烟叶燃烧性的重要因子。

2.1 氯对烟叶燃烧性的影响

烟草是公认的忌氯作物，但氯也是烟草生长的必需营养元素。烟叶中适当的氯含量，可以增加烟叶的弹性和油性，降低烟叶破碎率，提高烟叶的内、外品质［2］。窦玉青等［3］研究发现，钾氯比与烤烟燃烧性呈正相关，而与氯含量呈显著负相关，且氯含量对烟叶燃烧性起着决定性的负作用。邓小华等［4］对烟叶中氯含量与烟叶燃烧性和灰色的关系进行了研究，发现当氯含量适中时，烟叶燃烧性分值最高，当氯含量偏低时烟叶灰分分值最高。一般认为氯含量在0.7%～3.0%，灰分分值高，当烤烟氯含量低于0.7%时，随着氯含量增加，烟叶的燃烧性变好；但当氯含量高于0.7%时，随着氯含量增加，燃烧性急剧变差，当氯含量超过1.0%时，烟叶燃烧性变得较差［5］。也有研究指出，当钾氯比＜4 时，钾氯比与灰色、燃烧性、总分和余味的简单相关系数均为正相关，随着钾氯比的增加，烟叶燃烧性会得到明显提高。有关烟草氯与燃烧性方面的研究，更多的研究者关注到氯对烟草燃烧性的负面影响。由于烟草长期施用硫酸钾等不含氯肥料，土壤中有效氯的含量逐步降低，尤其是在降雨量较大的区域，这一问题可能变得尤为严重。在长期施用不含氯肥料背景下，烟草适量补充氯的研究值得关注。

2.2 钾对烟叶燃烧性的影响

钾元素是烤烟生长必需三大营养元素之一，其含量对烤烟品质起着决定性作用。烟叶的焦油产生量、燃烧性、阴燃持火力、香气质和香气量均直接受其钾含量的影响。常爱霞等［6］研究发现，烟叶中总钾含量提高时，烟叶杂气较轻，燃烧性提高，烟灰颜色较白，整体感官质量变好。窦玉青等［3］对北方地区烟叶钾含量与其燃烧性进行研究，得出二者呈高度正相关关系。许自成等［7］研究认为，随着烟叶钾含量的提高，烟叶香气、燃烧性均变好，当钾含量超过2%时，烟叶燃烧性可以稳定在较高水平。不同的施肥量对烤烟不同部位的烟叶钾素含量影响很大，代晓燕等［8］研究表明，在钾肥基肥与追肥的比例为50∶50 时，钾素对烟叶品质提升效果最为明显。汤宏等［9］研究也表明，烟叶含钾量随施钾量增加而增加，氯含量降低，钾氯比增大；同时，烟叶的糖碱比、氮碱比和糖氮比处于适宜范围，烟叶的评吸品质随施钾量增加而提升。研究表明，合理的使用钾肥，能有效提高烟叶香气质、香气量、余味及烟叶燃烧性，改善烟叶灰分颜色［10］。

2.3 氮对烟叶燃烧性的影响

氮素对烟草的产量、质量影响显著，氮素通过影响烟株代谢及物质合成过程，最终影响烟叶的内在品质。氮是烟叶蛋白质、烟碱的重要组成成分，烟叶中氮化合物有种类多、含量少、成分复杂、热解分散的特点，在热解过程中对烟叶的燃烧性能产生一定的影响［11］。氮素过高时，烟草叶片大而厚，弹性差，油分少，叶片中烟碱和蛋白质含量高，糖含量低，刺激性大，燃烧性差。雪茄烟随烟叶氮含量的增加，劲头、杂气、刺激性均增加，燃烧性变差，香气量和余味得分先升后降，甜感变化不明显［12］。易镇邪等［13］研究发现，如果烟草氮素含量过低，会影响烟叶的香味和吃味及燃烧性。李洪勋等［14］在对烤烟内在化学成分含量与感官评吸指标的关系研究分析发现，烟叶燃烧性与总氮含量呈极显著的负相关。氮、钾作为大量元素，二者的营养平衡及配合使用对改善烤烟的品质及燃烧性具有极其重要［15］。烟草种植过程中，只有合理的氮用量才能确保烟叶产量和质量的稳定。已有的对提高烟叶燃烧性的研究，主要围绕大田烟叶钾含量开展，而关于氮、钾用量及其配比对燃烧性的影响研究报道较少。

2.4 镁对烟叶燃烧性的影响

镁是组成植物叶绿体的重要成分，既能促进碳水化合物的合成与转化，又在蛋白质代谢中起重要作用。镁可以通过硝酸还原酶来影响烟株的氮代谢，最终影响烟叶的产量和品质。烟叶镁含量与燃烧性和灰色呈显著正相关，镁含量增加对香气量有不利影响，但对香气质、余味、杂气、刺激性均有良好作用［16］。李永忠等［17］盆栽烟草试验表明，充足的镁供应能促进烟株对硝态氮的吸收和积累，显著降低烟叶Ca 的含量；提高Mg 供给能促进烟叶对钾离子的吸收，降低钙的吸收，提高烟叶中K/（Ca，Mg）值，改善卷烟燃烧品质。镁肥用量增加，烟叶钙、钾含量降低，烟叶烟碱含量增加。镁元素增加，会导致烤烟上部叶灰分含量持续升高，直接影响烟叶的燃烧性［1］。

2.5 钙对烟叶燃烧性的影响

钙是植物生长发育的必需营养元素，在金属元素中，烟草对钙素的吸收量仅次于钾素，烟草吸收的钙主要储存在叶部，因此，钙素能显著影响烟叶灰分含量。一般认为，总灰分和钙含量较低的烟叶，其综合质量较高，钙对烟草的燃烧性表现为中等，而烟草灰分中K+与Ca2+、Mg2+总量之比与烟草的持续燃烧性呈正相关关系。钙和镁能控制烟草燃烧达到完全程度，并改变灰分的颜色而使之发白［18］。肖艳霞［19］通过研究曲靖烟区烤烟钙含量与感官质量之间的关系，结果发现，在烟叶钙含量≥3.5%时，烟叶燃烧性、灰色评分均为最低，在烟叶钙含量在2.5%~3.5%时，烟叶燃烧性分值最高，在烟叶钙含量在1.5%~2.5%时，灰色分值为最高，且烟叶钙含量与烟叶灰色、燃烧性分值均呈负相关。

2.6 硫对烟叶燃烧性的影响

硫元素作为植物的必需营养元素，是植物多种蛋白质、酶和生理活性物质的重要组成部分，而且硫与烟叶的燃烧性密切相关。邓小华等［4］对烤烟燃烧性与烟叶硫含量的量化关系进行了研究，表明烤烟燃烧性分值会随着烟叶硫含量的增加而降低，烟叶燃烧性变差。常爱霞等［6］分析烤烟主要化学成分与感官质量的相关性，发现硫与烟气浓度除外的其他感官指标均呈显著或极显著负相关，表明当烟叶硫含量高时，烟气燃烧性变差。随着施硫量的增加，烤烟的硫含量升高，烟叶燃烧性变差，化学成分不协调。温玉转［20］通过硫肥试验对燃烧性的影响研究表明随着硫用量的增加，阴燃时间逐渐缩短，燃烧性逐渐变差，可见硫含量与烟叶阴燃时间呈负相关，硫对烟叶的燃烧起阻碍作用。

3 雪茄施肥技术对燃烧性和灰色的影响

燃烧性是雪茄茄芯烟叶的重要质量指标，燃烧性差会导致烟叶内含物质无法充分分解，潜在香气成分释放不充分，且会产生多种令人不愉悦的气味，影响烟叶的工业可用性。雪茄烟叶中含有多种无机元素，其中与燃烧相关性比较强的元素有钾、氯、镁、钙，对雪茄烟灰颜色起着重要的作用。单质钾是一种银白色的软质金属，烟草中的钾元素能助燃，其含量越高，烟叶的燃烧性越好，烟草种植中增加钾肥的用量，可提高烟叶的燃烧性、香气质以及香气量等重要指标。钙、镁、锌、锰等元素对雪茄茄芯品质均有重要影响，其中钙和镁能较大影响燃烧的完全程度，即影响烟灰的灰白程度。含镁和含钙镁较多的雪茄，烟灰颜色偏白。

雪茄烟生长过程中需肥较多，特别是对氮肥和钾肥需求量大，具体的施肥量应根据当地所栽品种、土壤养分状况和土壤类型来确定。一般情况下，雪茄烟需要较高的烟碱来维持其特色风格，因此在生产中需要施入足够的氮肥，氮肥缺乏或导致烟叶含氮量不足，会造成雪茄烟叶香气减少，使产品缺少典型的雪茄风格。中国雪茄烟烟区习惯施肥一般为N、P2O5、K2O，分别为180～200、110～220、220～330 kg/hm2。张锐新等［21］研究不同施氮量对海南五指山雪茄烟品质的影响，发现五指山种植的雪茄烟以施氮量180 kg/hm2综合表现最佳。唐大鹏［22］研究表明，在湖北来凤旱地种植的雪茄芯烟，以施氮165~195 kg/hm2为宜。已有关于矿质元素与雪茄燃烧性关系研究的报道，多关注单一元素的用量，较少关注元素之间的相互关系，及元素间不同比值对燃烧性的影响。

4 展望

随着中国雪茄产业的发展，对雪茄原料和产品提出了新要求，部分产区雪茄烟叶存在较突出的质量问题是燃烧性差，烟灰发黑。影响燃烧性和灰色的因素较多，有机物质的种类和组成，矿质元素的组成及含量等因素相互影响、相互交织。虽然已有研究表明多种矿质元素（如钾、氯、氮、镁、钙、硫等）与烟草的燃烧性和灰色相关，但其相关性并不明确，有必要通过调查分析明确影响雪茄燃烧性和灰色关键因子，并通过田间试验等手段探明雪茄燃烧性和灰色的关键矿质元素种类、配比及其适宜用量，研发出具有“调灰色和提品质”功能的雪茄专用肥，为雪茄产业发展提供技术支撑。