韶关烟区烟叶化学成分与气候因子相关性分析

2023-10-05宗钊辉赵伟才杨天旭张海霞王维王军

天津农业科学 2023年9期

宗钊辉　赵伟才　杨天旭　张海霞　王维　王军

摘要：為探明韶关烟叶化学成分与气候因子相关性，为烤烟种植提供参考。利用相关性分析与回归分析，对2000—2020年韶关烟区主要气候因子与烟叶化学成分数据进行分析。结果表明：除成熟期降雨量偏多与平均气温偏高外，韶关气候因子基本满足优质烟叶生产需求，降雨量、温度、日较差、相对湿度、日照时间年际间波动较大；韶关烟区烟叶年际间总糖、还原糖、烟碱含量与糖碱比变化较大。相关分析表明：平均气温、降雨量、湿度和日较差与韶关烟叶化学成分存在显著相关关系，主要影响烟叶烟碱、总糖、还原糖含量与糖碱比、氮碱比。进一步回归分析发现，团棵期与成熟期降雨量对烟叶化学成分影响最大。综上，韶关烟区成熟期降雨量多与平均气温偏高，降雨量、温度、相对湿度不稳定，对烟叶化学成分影响较大，生产上可以适当提前移栽，减少气候因子对烟叶化学成分的影响。

关键词：韶关烟区；烟叶；气候因子；化学成分；相关性分析

中图分类号：S572 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.09.002

Correlation Analysis Between Chemical Components of Tobacco and Climatic Factors in Shaoguan Tobacco-growing Area

ZONG Zhaohui ZHAO Weicai YANG Tianxu ZHANG Haixia WANG Wei WANG Jun

（1.Tobacco Science Institute of Guangdong， Shaoguan， Guangdong 512029， China; 2.Guangdong Tobacco Shaoguan City Company Limited， Shaoguan， Guangdong 512029， China; 3. College of Agronomy，South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China; 4. Guangdong China Tobacco Industrial Company Limited， Guangzhou， Guangdong 510599， China）

Abstract：In order to explore the correlation between tobacco chemical components and meteorological factors in Shaoguan， and to provide reference for flue-cured tobacco planting. Correlation analysis and regression analysis were used to analyze the main meteorological factors and chemical components data in Shaoguan from 2000 to 2020. The results showed that the climatic factors in Shaoguan was met the demand of high-quality tobacco production except for higher rainfall and higher average temperature at maturestage. The rainfall， temperature， daily range， relative humidity and sunshine duration had fluctuated greatly between years. The chemical components of total sugar， reducing sugar， nicotine and sugar-base ratio of tobacco leaves in Shaoguan changed greatly from year to year. Correlation analysis showed that average temperature， rainfall， humidity and daily range were significantly correlated with the chemical composition of tobacco leaves， which mainly affected the contents of nicotine， total sugar and reducing sugar， sugar-base ratio and nitro-base ratio of tobacco leaves.Regression analysis showed that the rainfall at therosette stage and mature stage had the greatest influence on the chemical composition of tobacco leaves. In conclusion，the rainfall and average temperature at maturity stage are too high in shaoguan tobacco-growing area， and the rainfall， temperature， equivalent humidity are fluctuate greatly， which have a great effect on the conventional chemical components of flue-cured tobacco. In production， proper transplanting could be done in advance to reduce the influence of climate factors on the chemical components of flue-cured tobacco.

Key words： Shaoguan tobacco-area; meteorological factors; flue-cured tobacco; chemical composition; correlation analysis

韶关市位于广东省北部，属中亚热带湿润型季风气候区，水热资源丰富，雨热同季，光照充足，是中国烟叶种植最佳生态区之一，2023年种植面积达到8 400 hm，占广东省烟叶种植面积近2/3，是焦甜醇甜香型烟叶标志性产区，为卷烟工业提供了大量优质卷烟原料[1- 2]。

烟叶化学成分是烟叶的物质基础，与感官质量评价之间有着重要的关系[3- 4]。刘海伟等[5]发现，杂气与烟叶中的氯、还原糖、总糖、烟碱含量呈正相关，与钾含量呈负相关；陈彬等[6]认为，氯、两糖比对香气质、吃味有较大影响，适宜氯含量与两糖比可以提高烟叶的吸食品质；汤朝起等[7]对河南烟叶原料研究表明，烟碱与总氮含量偏高，烟叶吸食品质下降。烟叶化学成分含量受气候、土壤、栽培措施与品种等因素共同影响，其中气候是影响烟叶化学成分含量重要因素[8-9]，烤烟在生产季节对水分、日照与温度需求不同，生育期温度、光照、降水等气候因子的变化都会导致烟叶内在化学成分含量发生变化。姬兴杰等[10]研究发现，温热对河南中部烟叶化学成分有较大影响，高温日数增加，总糖含量和糖碱比增加，两糖比与钾减小；王跃能等[11]研究认为，烟叶的水溶性总糖和还原糖含量主要受大田期日照時数影响，烟碱含量主要受大田期空气湿度影响；杨天旭等[12]、梁盟等[13]研究结果则认为，影响烟叶烟碱和总氮含量的主要气候因子是旺长期的降雨量与日照时数；陈伟等[14]研究发现，南北烟区烟叶化学成分主要影响因素不同，相对湿度、气温日较差和10 cm地温对北方烟区化学成分的影响较大，日照时数和降雨量对南方烟区化学成分的影响较大。随着气候剧烈变化，气候的年季变化对烟叶化学成分组成的影响，已成为诸多影响因素中最重要、最活跃的因素[15]，关于其他烟区气候因子与烟叶化学成分研究有较多报道[16-18]，但不同地区其气候存在较大差异。

韶关是我国浓香型烟叶重要原料产区，目前关于韶关气候因子与烤烟内在化学成分关系研究鲜有报道。本研究通过收集2010—2020年韶关4个烟叶产区烤后烟叶化学成分与气候监测数据，分析韶关烟区气象因子与烟叶内在化学成分的关系，构建韶关烟区气候因子与烟叶化学成分的关系模型，探讨气候因子对烟叶化学成分影响，为韶关烟叶种植主动适应气候变化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以韶关南雄、始兴、乐昌和乳源4个烟叶产区为研究对象。试验材料为2010—2020年韶关烟区主栽品种‘粤烟97’，每年样品数量共28份，为保障样品均一性，每年样品均取自同一田块，固定栽培措施，取样部位为中部叶（第6叶位至第14叶位），测定样品剔除烘烤异常烟叶。气象数据来源于韶关气象局2010—2020年监测记录（主要包含降雨量、温度、积温、日照、相对湿度等）。

1.2 测定方法

每个供试样品共2 kg，总糖、还原糖、烟碱、氯、钾采用流动分析法测定，总氮采用凯氏定氮法测定。

1.3 数据处理

采用 Excel2016、SPSS 20.0对数据进行统计与分析， Origin 2018及R 3.6.3进行作图。

2 结果与分析

2.1 烤烟生长季气候因子年季差异

2000—2020年韶关烟区烟株大田生育期（2—7月）气象要素统计结果见表1。整个大田生育期日平均气温12.68～28.85 ℃，随着烟株生长发育，平均气温呈上升趋势，气温日较差呈先减小后增大的趋势，7月日较差最大为9.46 ℃；相对湿度为76.18%～83.04%，在适宜范围内，2—7月累计日照时长为687.14 h，有效积温达到了2 163℃·d，降雨量为1 086.88 mm，光照、热量与降雨量均满足烟株正常生长发育需求，但成熟期（6月、7月）降雨量、温度过高。有效积温变异系数较小（＜15%），不同年份间有效积温变化较小，降雨量、温度、日较差、相对湿度、日照时间变异系数较大（＞ 15%），不同年份间波动较大；整个烟草生育期，旺长期（4月、5月）的气候因子变异系数大于团棵期（2月、3月）与成熟期（6月、7月），且5月份气候因子变异系数最大，不同年份间烟株旺长期的气象条件变化幅度大于团棵期与成熟期。

2.2 2000—2020年烤烟常规化学成分分析

由表2可知，2000—2020年韶关烟区烟叶化学成分平均值为总糖25.96%、还原糖21.46%、烟碱2.65%、总氮1.90%、钾2.34%、糖碱比8.99、氮碱比0.79，氮碱比偏低，其余指标在适宜范围内；总氮、钾、氯含量与氮碱比变化较为稳定（变异系数＜15），说明上述化学成分受气候因子影响较少，含量较为稳定，且不同年份间钾离子含量均大于2%，氯离子含量小于0.4%，在适宜范围内；总糖、还原糖、烟碱含量与糖碱比年际间变化较大（变异系数＞15），容易受外界条件波动影响，且其最小值、最大值不在适宜范围内，说明外界因素不稳定会影响韶关烟区烟叶的可用性，其中总糖含量、还原糖、糖碱比变异系数大于100，更容易受外界因素影响，年际间含量存在较大差异，不利于工业配方稳定性。

2.3 烤烟内在化学成分与气候因子相关性分析

同一品种、栽培条件下不同年份的化学成分存在差异，对生长季不同阶段的气候因子与烟叶化学成分进行相关性分析结果见表3。团棵期降雨量与总糖、还原糖、糖碱比呈现极显著正相关，其余化学成分与气候因子无显著相关关系；旺长期日较差与烟碱含量呈显著正相关，与氮碱比呈显著负相关，其余化学成分与气候因子无显著相关关系；成熟期降雨量与烟碱含量呈显著负相关，与氮碱比、糖碱比呈显著正相关，平均温度与烟碱含量呈显著正相关。进一步分析结果表明，气候因子主要对烤烟的总糖、还原糖、烟碱、糖碱比、氮碱比有重要影响，在烤烟生长前、中期，降雨量、日较差对烤烟内在化学成分有较大影响，在烤烟生长后期降雨量与平均温度对烤烟内在化学成分有较大影响，尤其是对烟碱合成具有显著影响。

2.4 烤烟内在化学成分与气象条件逐步回归分析

烤烟内存化学成分受一个或多个气候因子共同影响，为了探索气象条件对烤烟内存化学成分的综合影响，本研究通过逐步回归法建立气候因子与烤烟内存化学成分关系的综合模型。总糖、还原糖是烤后烟叶主要化学成分的重要组成，也是烟草重要的致香物质。由表4可知，团棵期降雨量是影响烤后烟叶总糖、还原糖含量的主要因素，团棵期降雨量越高，总糖、还原糖含量越高；烟碱主要对感官质量的香气量、劲头有重要影响，影响烟碱含量的2个气候因子P＞DTR，P增加与DTR缩小，烟碱含量下降；糖碱比与氮碱比是衡量烤后烟叶化学成分适宜性的重要指标，影响糖碱比的3个气候因子为P＞T＞RH，糖碱比受P影响最大，P越高，糖类化合物合成增加，糖碱比越大；影响氮碱比的气候因子有2个，P＞DTR，与烟碱相反，P增加与DTR缩小，氮碱比变大。

3 讨论与结论

3.1 韶关气候特征分析

烟草团棵期对水、热需求较少，月降水量70～100 mm为优，旺长期对水分、温度、光照需求较高，有利于烤烟干物质积累[19-20]。本研究结果显示，韶关前期日均温度较高，降雨量在75 mm以上，有利于烟苗移栽后早生快发；旺长期与成熟期日均温度20 ℃以上，降雨量190 mm以上，温度适宜，降水充足，可满足焦甜醇甜香烟叶生产需求。但是，成熟期降雨量偏大，烟株容易受涝害影响，造成烟叶根系活力下降与脱肥现象；后期高温高湿，上部叶假熟采收，影响烟叶品质；大田中后期温度、降雨量变异系数大于15，年际间不稳定，不利于烟叶质量稳定。生产上可以提前膜下小苗移栽，避开后期高温高湿天气。化学成分方面，氮碱比偏低，其余化学成分含量整体在焦甜醇甜香烟叶适宜范围内。

3.2 韶关烟叶化学成分特征及其与气候因子关系

本研究发现，韶关烟区烟叶氮碱比偏低，其余化学成分含量整体在焦甜醇甜香烟叶适宜范围内，总糖、还原糖、烟碱含量与糖碱比年际间变化较大，其极大、极小值不在适宜范围内。研究还发现，烤烟团棵期降雨量、旺长期日较差、成熟期降雨量与空气湿度和烟叶总糖、还原糖、烟碱含量与糖碱比、氮碱比值存在显著相关关系，其他化学成分与气候因子间相关关系不显著；逐步回归结果表明，团棵期与成熟期降雨量是影响化学成分的主要气候因子。团棵期降雨量增加，烟叶总糖、还原糖含量增加，糖碱比升高，与苏永士等[21]、李杰等[22]的研究结果较为一致。烟叶生长前期以碳代谢为主，前期水分充足，烟株早生快发，利于干物质积累，特别是糖类物质积累。成熟期降雨量增加，烟碱含量降低，氮碱比升高，烟碱主要在根系合成，其合成期主要集中在成熟期。因此，成熟期烤烟根系活力大小与烟碱含量相关，韶关烟区成熟期降雨量多，烟叶对涝害胁迫较为敏感，短暂渍水，导致根系受损，根系活力下降，烟碱合成减少[22-23]，其次成熟期高温、高湿天气会使烟叶高温逼熟，烟叶假熟，生育期缩短，烟碱合成时间减少[24]。前人对于山东[25]、云南[26]烟区的研究也表明，烟碱受降水总量影响较大，呈负相关，与本研究结论基本一致。

3.3 结论

综合来看，韶关气象条件适宜烤烟生长，但成熟期降雨量與温度偏高；烟叶化学成分较为适宜，总糖、还原糖、烟碱含量易受气候影响，部分年份不在适宜范围内；团棵期与成熟期降雨量是影响韶关烟叶品质稳定性的主要气候因子。基于韶关烟叶生长季温度较高的前提，生产上可以提前膜下小苗移栽，把烟叶生育期前移，提高气候条件与烟叶对光、温、水等气候资源的匹配度，对稳定韶关烟区化学成分有一定促进作用。

参考文献：

[1] 郭永婷，黄观荣，邬琰元. 韶关地区烟叶生产气象条件及气象灾害分析[J]. 广东气象， 2021， 43（1）： 69-72.

[2] 谢晓斌，陈永明，王军，等. 南雄烟区生态条件分析[J]. 中国烟草科学， 2014， 35（4）： 75-78， 84.

[3] 曹景林，程君奇，李亚培，等. 烤烟常规化学成分与吸食品质关系的研究进展[J]. 湖北农业科学， 2020， 59（S1）： 253-258， 262.

[4] 江厚龙，彭奎，张艳，等. 重庆烤烟化学成分与感官品质典型相关分析[J]. 中国烟草科学， 2019， 40（2）： 80-86.

[5] 刘海伟，刘江，张金林，等. 山东烟叶杂气类型及其与化学成分的相关性研究[J]. 山东农业科学， 2022， 54（1）： 49-54.

[6] 陈彬，马君红，于晓娜，等. 重庆烟区烟叶化学成分与感官质量关系研究[J]. 西南农业学报， 2014， 27（4）： 1756-1761.

[7] 汤朝起，王平，窦玉青，等. 河南烤烟主要化学成分与吸食品质的关系[J]. 中国烟草科学， 2009， 30（5）： 41-45， 49.

[8] 刘琼，彭红，熊建军，等. 气候条件对毕节市烟叶质量的影响[J]. 安徽农业科学， 2015， 43（30）： 182-183.

[9] 杨军杰，史宏志，王红丽，等. 中国浓香型烤烟产区气候特征及其与烟叶质量风格的关系[J]. 河南农业大学学报， 2015， 49（2）： 158-165.

[10] 姬兴杰，孟寒冬，左璇，等. 河南烟区主要气候因子与烤烟烟叶化学成分的关系[J]. 中国烟草科学， 2017， 38（1）： 35-41.

[11] 王跃能，李大肥，李鹏飞，等. 文山烟区海拔和气象因子对烟叶化学成分的影响[J]. 广东农业科学， 2018， 45（10）： 23-29.