黔西南州烟区烤烟高可用性上部叶适宜采收期研究

刘心亚 陈小龙 冯亚克 刘 洋 段卫东安学强 陈发元 曹兴兵 赵园园 史宏志

（1河南农业大学烟草学院，450002，河南郑州；2河南中烟工业有限公司，450016，河南郑州；3贵州省烟草公司黔西南州公司，562400，贵州黔西南州）

在不断优化烤烟下部烟叶的情况下，上部叶产量已经占到烟叶总产量的40%以上；相比中、下部位烟叶，上部烟叶烟气浓度高、香气量足、满足感强，对卷烟香味及风格有很大的影响，是烟草卷烟配方中的重要部分[1]。满足工业需求是生产的最终目标，可用性是烟叶在卷烟配方中的地位、作用、使用比例、使用效能及满意程度等特征的综合体现与评估[2]。然而，目前我国上部烟叶由于叶片厚、刺激性大、杂气较重、油分较少以及香气量不足[3]，其可用性与国际水平相比仍有较大差距，不能大量用于工业生产一、二类卷烟，形成工业高位库存，产区严重滞销，制约了我国卷烟工业的发展[4-5]。因此，提高上部烟叶的可用性具有重要意义[6]。近年来，烟草行业大力推动现代烟草农业建设，重视烟草农业科技研究与推广工作，从农业措施[7-8]、烘烤技术[9-10]、生态条件和成熟度等方面就提高上部烟叶可用性做了许多研究，并取得很大的进展。但上部叶依然存在成熟度不足、难以达到高可用性的问题。

烟叶生产是影响烟叶工业可用性的关键，成熟度又是烟叶生产中重要的一环，是烤烟重要的质量要素，包括田间成熟度和分级成熟度。田间成熟度是烟叶生长发育过程中表现出来的成熟程度，分级成熟度是田间收获的叶片经烘烤调制后形成的产品按采收标准划分的成熟档次，田间成熟度是分级成熟度的物质基础[11]。因此，采收真正成熟的烟叶是增加经济效益、提高上部叶可用性的重要途径，也是保证烟叶品质和外观质量的前提[12-14]。对提高烟叶成熟度来说，规范栽培是基础，正确采收是关键，科学烘烤是重点[15]。通过对豫中烟区[16]和湖北烟区[17]的研究表明，上部叶集中一次性采收有助于提高烟叶的成熟度和烟叶品质。刘国顺等[18]发现，适当延迟采收可有效提高上部烟叶的成熟度和品质。

黄金叶现阶段正处于品牌转型升级的关键时期，需要黔西南州的烟叶来进一步满足一、二类卷烟的发展需求。然而，目前黔西南州烟叶成熟度不够、青杂稍多、外观质量差、烟碱含量偏低、香气不足，因此如何提高上部叶的品质及其可用性是当前亟需解决的问题。试验以云烟87为供试材料，对上6片烟叶进行延迟采收，通过分析延迟不同时间采收烟叶的产量和质量情况，确定最适于黔西南州上部烟叶采收的时间，明确优质上部烟叶的成熟特征，为优质上6片烟叶成熟采收提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年在贵州省黔西南州普安县新店镇（104°57′E，25°48′N）进行，供试品种为云烟87。4月20日移栽，6月25日打顶抹芽，留叶数为18片。试验田块规整，肥力中等。烟株长势均匀一致，生长良好，按照当地优质烟叶生产栽培措施进行管理。

1.2 试验设计

根据当地的气候条件和耐熟性情况，当地烟叶正常采收之后在地里最多能生长16d，而延迟12d之后的烟叶叶片成熟斑明显增加，叶片破损严重，不能用于工业生产，因此该试验把从烟叶正常采收前的4d到后12d，间隔4d进行1次采收，即可保证处理间叶片颜色和主脉变白程度等有差异性，又能保证对成熟度的辨识。采收期内降雨量较少（85.3mm），不影响烤烟的成熟。地上部叶8月25日正常采收，从8月21日开始采收样品，设置5个处理（表1）。采用完全随机区组设计，每个处理重复3次，小区面积0.2hm2，行株距为1.2m×0.5m，密度为16 500株/hm2。样品为每个处理的上6片烟叶，取样时将上6片烟叶按照上3片和下3片进行采收，采收及烘烤均按照当地优质烟叶生产技术规范进行。烘烤结束后，每个处理随机选取样品6kg，进行经济性状、外观质量、物理性状、化学成分和感官品质的分析评价。

表1 试验设计Table 1 Experimental design

1.3 测定项目与方法

1.3.1 烟叶成熟的采收特征 田间烟叶采收时，在各小区选取15株长势均匀一致、有代表性的烟株进行标记，对上6片的烟叶进行成熟特征的鉴别和记录。叶片落黄程度、成熟斑及叶片色调由人工进行判定评测。叶面与茎秆角度使用量角器测量。

1.3.2 采收烟叶相对叶绿素含量（SPAD值） 在各小区选择15株长势均匀一致的、有代表性的烟株，以叶片主脉为对称轴，使用OK-Y104叶绿素仪（郑州欧柯奇仪器制造有限公司）测定两侧叶基、叶中和叶尖6个点，每个点测量3次，以平均值作为该片烟叶的SPAD值。

1.3.3 外观质量 根据《烤烟：GB/T 2635-1992》[19]的分级标准对烟叶进行分级，对分级后的烟叶从叶片结构、成熟度、油分、颜色、色度和身份进行外观质量评价。

1.3.4 经济性状 根据《烤烟：GB/T 2635-1992》[19]对烤后烟叶进行分级，统计等级结构和均价，计算单叶重、产量和产值等经济性状指标。

1.3.5 物理性状 对烤后烟叶采用测量法测定叶长和叶宽，采用称重法测定单叶重、含梗率及叶质重，使用BHZ1-1型薄片厚度计（石家庄诚信中轻机械设备有限公司）测定叶片厚度，使用ZKW-3烟草薄片抗张试验机（广州润湖仪器有限公司）测定叶片拉力。

1.3.6 化学成分 采用AAⅢ型连续流动化学分析仪（德国BRAN+LUEBBE公司），按照《烟草及烟草制品标准体系：YC/Z 240-2008》[20]测定化学成分含量。

1.3.7 香气成分 采用内标法[21]检测香气成分含量。

1.3.8 感官品质 将烤后烟叶切丝，卷成单料烟，由河南中烟工业有限责任公司和河南农业大学国家栽培生理生化研究基地评吸专家进行评吸打分，检测指标包括香气量、香气质、浓度、杂气、刺激性、余味和燃烧性等。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 22.0进行数据处理和统计分析，用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 田间鲜烟叶不同采收期外观特征

从图1可知，随着采收时间的延迟，不同处理的烟叶成熟特征变化明显。

图1 不同采收期烟叶的主要外观特征Fig.1 Main appearance characteristics of tobacco leaf during different harvesting dates

由表2可知，从提前4d到延迟12d采收，上6片烟叶叶面色调由黄绿或绿黄，逐步变为浅黄直到淡黄，叶面落黄程度明显增加，叶脉变白，绒毛加剧脱落，成熟斑由较少逐渐增多直至较多，枯焦面积增大。这可能是随着烟叶成熟度的提高，烟叶的内含物质充分转化引起的，进而说明不同采收期对烟叶主要外观特征的影响明显[22]。

表2 不同采收期对烟叶主要外观特征的影响Table 2 Effects of different harvest dates on main appearance characteristics of tobacco leaves

2.2 田间鲜烟叶不同成熟度采收SPAD值

SPAD值可以判断烟叶的成熟度。由图2可知，随着采收期的延迟，上3片和下3片烟叶的SPAD值逐渐降低，各处理间存在显著差异。在延迟4d采收前，上3片的SPAD值大于下3片，之后上3片的SPAD值小于下3片。通过SPAD值和延迟采收天数的趋势线方程得R2＞0.9000，拟合度较高，可以通过趋势线方程计算出适宜采收期的SPAD值，用以指导生产。

图2 不同采收期对烟叶SPAD值的影响Fig.2 SPAD value of tobacco leaf during different harvest dates

2.3 不同采收期对烟叶外观质量的影响

从表3可知，随着采收期的延迟，烤后烟叶的外观品质发生改变，上3片和下3片均表现为叶片颜色加深，由柠檬黄变为橘黄，成熟度由尚熟达到完熟，疏松度由紧密或稍密到尚疏松，油分先增加后减小，色度和身份均有改善，残伤面积加大。整体来看，上3片和下3片均延迟4～8d采收外观质量最为理想，此时叶片组织结构尚疏松、油分较足、身份中等，工业可用性强。

表3 不同采收期对烟叶主要外观质量的影响Table 3 Effects of different harvest dates on main appearance quality of tobacco leaves

2.4 不同采收期对烟叶经济性状的影响

烤后烟叶的经济性状是烟叶等级结构、均价及内含物质协调性的综合体现，因此成为优质烟叶生产的重要指标。由表4可知，上3片和下3片烤后烟叶的单叶重、均价、上等烟比例、产量和产值都表现出先增加后降低的趋势，因随着成熟度的提高烟叶内含物质先积累再逐渐被消耗。上3片和下3片烟叶的产值各处理差异显著，均价除正常和延迟8d采收间差异不显著外，其他各处理间差异显著。上3片的上等烟比例除正常和延迟8d采收间差异不显著，其他处理差异显著。下3片正常和延迟4d采收的单叶重和上等烟比例差异不明显，延迟4d和延迟8d采收差异显著。产值、均价和上等烟比例均以延迟4d采收为最大值。综合来看，上3片和下3片在延迟4d时采收产值最高，经济效益最好。

表4 不同采收期对烟叶经济性状的影响Table 4 Effects of different harvest dates on economic characters of tobacco leaves

2.5 不同采收期对烟叶物理性状的影响

由表5可知，随着采收期的延迟，上部叶烟叶的叶长、叶宽和单叶叶面积均呈先增大后减小的趋势。上3片的单叶叶面积提前4d和正常采收时差异显著，延迟4d和延迟8d采收时差异显著，在正常采收时出现最大值。

表5 不同采收期对烟叶物理性状的影响Table 5 Effects of different harvest dates on physical properties of tobacco leaves

由图3和图4可知，在延迟采收的时间范围内，叶质重和含梗率与采收期的相关性较大。随着采收期的延迟，上部烟叶的叶质重逐渐减小，上3片和下3片的相关系数分别达0.9391和0.9139。含梗率先减小后增大，上3片的相关系数达0.8521，下3片达0.8838。说明随着采收期的延迟，烟叶内含物质逐渐从积累转变为降解转化为主，并进一步达到最佳的生理状态、物理状态和协调的化学组成。延迟4～8d采收时，叶质重适宜、厚度适中、柔韧性好、含梗率较低，工业利用性强，可用性高。

图3 不同采收期对烟叶质重的影响Fig.3 Effects of different harvest dates on leaf density of tobacco leaves

图4 不同采收期对烟叶含梗率的影响Fig.4 Effects of different harvest dates on midrib ratio of tobacco leaves

2.6 不同采收期对烟叶化学成分含量的影响

由表6可知，随着采收期的延迟，上3片和下3片烟叶淀粉、总糖和还原糖含量均呈先增加后减少的趋势，淀粉含量各处理间差异显著，总糖和还原糖含量在延迟4d和延迟8d采收时存在显著性差异，因随着成熟度提高，物质积累逐渐增加，达到顶点后，烟叶的合成能力下降，消耗加剧，所以总糖、还原糖及淀粉含量先升高后降低[23]。随着采收时间的延迟，钾、烟碱和氯含量整体呈上升趋势，烟碱含量增加显著，总氮含量整体呈降低趋势。上3片和下3片的氮碱比、糖碱比和钾氯比在延迟4d和延迟8d采收时差异显著，延迟8d采收时各化学成分比例适中，含量相对协调。

表6 不同采收期对烟叶化学成分含量的影响Table 6 Effects of different harvest dates on chemical composition contents of tobacco leaves

2.7 不同采收期对烟叶中性香气物质的影响

对所测定的中性香气物质按照香气前体物可分为棕色化反应产物、类胡萝卜素降解产物、苯丙氨酸降解产物、类烯柏烷类降解产物和新植二烯5类[24]。由表7可知，随着采收期的延迟，上3片和下3片棕色化反应产物、茄酮、苯丙氨酸降解产物和新植二烯含量逐渐增加，延迟4d和延迟8d采收差异显著。在延迟采收范围内，下3片的类胡萝卜素降解产物在延迟8d采收时含量最高，除新植二烯含量外，上3片中性香气物质均高于下3片。综上所述，上3片和下3片中性香气物质总量在延迟采收范围内随着采收时间的延迟持续增加，烟叶的满足感更强，整体上上3片香气总含量高于下3片。

表7 不同采收期对烟叶香气成分含量的影响Table 7 Effects of different harvest dates on aroma components of tobacco leaves μg/g

2.8 不同采收期对烟叶感官品质的影响

如表8所示，随着采收时间的推迟，上3片和下3片烟叶感官品质总得分先升高后降低。上3片和下3片总分均在延迟8d采收时最高，且后者处理间差异不显著。下3片在延迟4～8d采收时，香气量足、香气质好、刺激性小、杂气量少且燃烧性好。香气质、刺激性和杂气属于烟气质量类评分指标，香气量、浓度和透发性属于烟气丰富程度指标，劲头和余味代表烟气满足感，3类指标整体变化规律和感官品质总得分一致，都是呈先升高后降低的趋势。

表8 不同采收期对烟叶感官品质的影响Table 8 Effects of different harvest dates on sensory quality of tobacco leaves

2.9 基于感观品质和经济性状的模拟回归方程分析

对表4和表8数据进行回归方程拟合（表9），可得出上3片和下3片烟叶烟气品质得分在延迟4.61和4.20d采收时最高，烟气丰富程度得分在延迟8.11和8.44d采收时最高，烟气满足感得分在延迟7.92和7.54d采收时最高，感官评吸总得分在延迟7.00和6.89d采收时最高。这说明适当延迟采收可以提高上部烟叶的感官品质，增加上部叶的产值。

表9 不同采收期烟叶感官品质和产值的综合评价Table 9 Comprehensive evaluation of sensory quality and output value of tobacco leaves at different harvest dates

3 讨论

烤烟上部烟叶是烟叶的重要组成部分，其品质不但影响烟农的经济收入，而且直接关系到原料保障和品牌建设。成熟度对烟叶的产质量及可用性有很大的影响，高成熟度上部烟叶是企业追求的目标。成熟度分为田间成熟度和分级成熟度，分级成熟度是田间成熟度的根本体现和最终要求，田间成熟度是分级成熟度的物质基础。采收真正成熟的上部叶是获得优质烤后叶的基础，提高上部叶可用性的保障[11]。目前上部叶田间成熟度偏低，是制约烟叶质量提升和有效供应的主要问题。贵州烟区成熟期温度偏低、开片不良、烟叶耐熟性差，这些是影响烟叶正常成熟的主要因素，因此，适当提早移栽期，促进烟株早生快发，均衡土壤营养，合理控制株型，有利于促进上部叶生长发育和良好开片，提高上部叶耐熟性，在此基础上适当推迟采收，提高成熟度，可促进物质降解转化和结构疏松，显著提高可用性。传统采收中，烟叶身份较厚，叶片颜色偏淡，组织结构稍密，很难充分挖掘烟叶的潜力，而烟叶过熟采收，其产质量又会有所下降，这与欧明毅等[25]的研究结果一致。本试验通过对不同处理上部烟叶的外观质量、物理特征、化学成分和感官品质等指标的分析可知，适当延迟采收可提高上部烟叶的成熟度，增加中、上等烟比重，改善烟叶的感官品质，增加产值，提高其工业可用性，这与前人[26]的研究结果一致。

随着采收期的延迟，烟叶的成熟度提高，叶绿素降解，类胡萝卜素和叶绿素比值升高，叶片颜色由绿到黄。叶绿素含量可以作为判断田间采收成熟度的指标，通过测定SPAD值，可在对叶片无损的情况下实时判断叶绿素含量，从而客观反映成熟度，烟叶的成熟度越高，烟叶的SPAD值越低[27-28]，因此可利用SPAD值指导上部叶的采收。通过感官评吸模拟方程可知，上部叶延迟7d左右时一次性采收烟叶品质最好，这与张冰濯等[29]研究结果相似，延迟7d左右采收的上部叶，由于在延迟采收过程中内含物质被消耗，化学成分相互转化，采收的烟叶组织结构疏松，颜色橘黄，含梗率低，油分多，香气量足，烟碱含量高，化学成分更加协调，工业利用性强。对不同采收期的经济性状建立模拟方程可知，上部叶延迟3d左右采收时产值最高，这是因为延迟3d左右采收上部烟叶的单叶重较大，产量较高，所以产值高，并不能体现烟叶的价格和品质，随着采收期的延迟，上部烟叶的化学成分相互转化，烟叶的单叶重降低，此时烟叶质量提升，结合烟叶品质和产值综合考虑，延迟5d左右采收的上部烟叶经济效益最好。综合感官评吸和经济性状结果来看，针对河南中烟工业需求，黔西南州上部烟叶最适宜采收时间为延迟5～7d，与河南豫中烟区浓香型烟叶有一定差异[26,30]，这可能和黔西南州烟区烤烟伸根期和成熟期的气温有所下降，成熟期降雨量较多有关。采收期的烟叶成熟特征与魏光钰等[31]和黄珍平等[32]的研究结果一致。

4 结论

为提高上部叶的可用性，黔西南州烟区的烟叶应在正常采收的基础上适当延迟采收，可增加烟碱含量和SPAD值，糖碱比和氮碱比下降，化学成分比例协调，经济性状得到改善，可用性提高，延迟5d采收的上部烟叶经济效益最好，延迟7d采收的烟叶感官品质最好。通过对感官评吸和经济性状模拟回归方程综合来看，黔西南州上部烟叶，应在传统采收时间的基础上延迟5～7d，在上3片SPAD值为10.36～12.79、下3片SPAD值为11.82～13.82时进行，此时上部叶叶面落黄及主脉变白程度达90%以上，化学成分比例协调，中性香气物质较足，感官品质好，能满足工业需求，可用性更高。