大理‘KRK26’上部烟叶物理特性差异和土壤养分相关性分析

赵伟金，谢益燕，杨德海，李先才，孙永华，郑仕方，彭仁，杨艳，马骏洁，李晓婷

（1红塔集团大理卷烟厂，云南大理 671000；2云南五佳生物科技有限公司，昆明 650106）

0 引言

2006年烤烟品种‘KRK26’从津巴布韦引入云南并先后在德宏、丽江等进行研究与推广应用，表现出较好的适应性，所产原烟内在化学成分协调，烟叶特征香韵随种植年限增加由焦香逐步转变为焦甜香和清甜香，“清甜香润”的风格特色明显，工业可用性较高[1-3]。大理州植烟区海拔跨度大，立体气候明显，适宜优质烤烟生长，但目前未开展‘KRK26’品种适应性研究，烟叶物理特性主要包括叶片厚度、叶面密度、平衡含水率、含梗率和拉力等。烟叶物理特性作为烟叶质量的重要构成因素和烤烟复烤品质的重要指标，刘智炫等[4]、冯连军等[5]分别探索了烟叶单叶重、叶片厚度与烟叶化学成分显著相关；刘阳等[6]发现单叶重和含梗率与感官质量显著相关，结果表明烟叶物理特性与烟叶内在品质显著相关，为丰富烟叶质量评价与提高烟叶工业可用性提供了一定参考。同时研究报道上部烟叶叶片密度较大，弹性好，耐加工性好[7]，因此鉴于上部烟叶物理特性对烟叶质量和复烤加工密切相关，烟叶质量和加工性能密切相关。因此研究掌握大理州‘KRK26’烟叶物理特性对烟区种植区域规划以及工业应用调拨具有重要意义。

目前，除了烟叶物理特性评价以及与烟叶质量和加工特性相关性研究外，周铭颖等[8]、齐永杰等[9]、李伟等[10]、邹凯等[11]分别研究了延迟采收、种植密度和施氮量、田间摘除烟叶数量以及高碳基肥不同采收方式对上部烟叶物理性状的影响；郭建华等[12]分析了烤烟中微量营养元素含量与烟叶物理特性的关系，烟叶镁、锌、钙和锰含量影响烟叶物理特性；余建飞等[13]探讨气候特征对烟叶物理特性的影响。同时关于植烟土壤养分与烟叶物理特性的关系主要集中在大量元素与烟叶物理特性的关系，罗万麟等[14]报道四川烟区土壤速效氮对单叶重、速效钾对含梗率有影响；陈丽燕等[15]报道土壤有机质与烟叶叶面密度和单叶重显著负相关，可通过调控氮肥何有机肥的施用改善烟叶物理特性，提高烟叶内在品质和加工性能。而针对植烟土壤的中微量元素对烟叶物理特性的影响鲜见报道。鉴于此，以大理州4 个植烟区的‘KRK26’烟叶和土壤为研究对象，在分析‘KRK26’上部烟叶物理特性状况的基础上，探讨了土壤养分与上部烟叶物理特性之间的关系，以期为烟区‘KRK26’上部烟叶工业可用性提升以及烟叶生产提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

2020年主要在云南大理州的永平、漾濞、大理市与云龙4 个植烟县（市）布点种植‘KRK26’烤烟，地处云南省西部，大理州的中部和西部，属于典型的低纬度高海拔山区。植烟区海拔分布范围主要为1650～2250 m，土壤类型以红壤为主，常年种植烤烟面积约0.692万hm2；气候属于亚热带季风气候区，多年全年平均气温14.9～16.3℃，大田期均温20.0～22.0℃，全年降雨量816.0～1083.3 mm，日照时数2072.8～2270.0 h，无霜期228～258 d，属于大理州优质烤烟生产区[16]。

1.2 土壤和上部烟叶样品采集

2020年首次在大理州4县（市）进行‘KRK26’品种试验与示范，每个县（市）共布局2个点，每个点种植该品种1.33 hm2，每个试验点采集3个重复B2F烟叶样品和土壤样品。其中每个分样点的土壤样品采集方法为五点采样法，用取土铲垂直挖耕层土（约0～20 cm 深）后取该剖面的土壤0.5 kg，然后将5 个分样点混合后（约2.5 kg）用四分法从混合土中取约1 kg的土样为该田块、该区域的代表土样，装入干净塑料袋内，粘贴好标签，共24个土壤样品带回实验室进行检测分析。每个分样点与土壤样品采集点一致，采集3 个初烤B2F等级2 kg，共24个烟叶样品。其中每个点的‘KRK26’品种均采用漂浮育苗、集中移栽，株行距为55 cm×120 cm，纯氮0.33 kg/hm2，氮磷钾质量比例1:1:3，并严格做好‘KRK26’品种两黑病预防防治工作，其他栽培措施均按大理州优质烤烟生产技术规程进行。

1.3 土壤和上部烟叶样品指标检测与方法

土壤样品自然风干后，研磨经过不同孔径筛，利用电位法、重铬酸钾容量法、凯氏定氮法、碱解扩散法、高氯酸硫酸法、碳酸氢钠法分别测定土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、全磷和有效磷，利用火焰光度法测定土壤钾含量，应用原子吸收分光光度法测定土壤交换性钙、交换性镁和有效锌，姜黄素比色法测定有效硼含量[17]。上部烟叶样品分别依据GB/T 21136—2007、DB53/T 644—2014、GB/T 22838.8—2009、GB 451.3—2002、YC/T 142—2010、YC/T 31—1996 方法对烟叶物理特性抗张力、厚度、平衡含水率、叶面密度与含梗率进行检测，即用称重法测定单叶重和含梗率，使用BHZ1-1 型薄片厚度计测定叶片厚度，使用ZKW-3 烟草薄片抗张试验机测定叶片拉力，并计算叶面密度[18]。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010 进行数据处理，SPSS 24.0进行方差分析、简单相关分析和典型相关分析。

2 结果与分析

2.1 大理州‘KRK26’上部烟叶物理特性描述统计

大理州‘KRK26’上部烟叶物理特性描述统计分析见表1，上部烟叶厚度平均值为0.20±0.02 mm，分布范围0.16～0.24 mm，变异系数为8.94%，弱变异，且正态分布为平缓峰，左偏。单叶重含量范围为3.89～22.81 g，平均值12.21±4.00 g，变异系数为32.76%，强变异；正态分布为尖顶峰，稍右偏。含梗率分布范围为17.75%～31.37%，平均值为24.24%±2.93%，变异系数为12.08%，中度变异；正态分布为平缓峰，稍右偏。叶面密度分布范围为17.42～91.51 g/cm2，平均值为74.95±12.43 g/cm2，变异系数为16.58%，中度变异；且正态分布为强尖顶峰，左偏。拉力分布范围为0.75～2.40 N，平均值为1.38±0.38 N，变异系数为27.38%，强变异；正态分布为尖顶峰，左偏。含水率含量范围为11.75%～21.41%，平均值13.35%±1.45%，变异系数为10.85%，中度变异；正态分布尖顶峰，右偏。综合来看，大理州‘KRK26’上部烟叶物理特性指标厚度、单叶重、含梗率、叶面密度、拉力和平衡含水率分别主要集中在0.20 mm、12.21 g、24.24%、74.95 g/cm2、1.38 N和13.35%左右；同时根据全国烟叶平均物理特性厚度0.139 mm、单叶重12.05 g、含梗率30.73%、叶面密度74.07 g/cm2、拉力1.62 N、平衡含水率13.83%[19]，大理州上部烟叶厚度高于平均水平，单叶重、叶面密度、平衡含水率与平均水平相当，但含梗率和拉力低于平均水平，说明大理州‘KRK26’上部烟叶较全国平均水平稍厚，而拉力稍低。同时‘KRK26’上部烟叶厚度为弱变异，含梗率、叶面密度和平衡含水率为中度变异，单叶重和拉力为强变异；同时厚度和含梗率的正态分布为平缓峰，单叶重、叶面密度、拉力和平衡含水率为尖顶峰；除厚度和叶面密度指标含量稍左偏外，其他指标含量右偏。

表1 大理州‘KRK26’烟叶物理特性描述性统计

2.2 大理州不同植烟区‘KRK26’上部烟叶物理特性差异

从表2 可知，4 个植烟区的上部烟叶的厚度、含梗率、叶面密度和拉力间不存在显著差异，其中漾濞‘KRK26’烟叶的厚度、叶面密度和拉力最大，而云龙烟叶含梗率最高，厚度最薄。同时4 个植烟区的上部烟叶单叶重和平衡含水率间差异显著，单叶重以大理市最高，且显著高于永平和云龙，与漾濞无显著差异，同时漾濞、永平和云龙无显著差异；平衡含水率以云龙最高，且显著高于永平、漾濞和大理。

表2 不同县（市）烟叶物理特性分析

2.3 ‘KRK26’烟叶物理特性与土壤条件相关性

相关分析是研究两两变量间关系的方法由表3可知，土壤养分对上部烟叶物理特性具有显著影响。烟叶厚度和拉力与土壤养分无显著相关性，但烟叶单叶重与土壤总氮、有效磷、交换性镁和有效锌分别呈显著或极显著正相关，而与土壤全钾、氯离子呈极显著负相关；烟叶含梗率与土壤pH和全磷含量呈显著正相关，而与全钾含量呈极显著负相关；烟叶叶面密度与土壤速效钾呈显著负相关；烟叶平衡含水率与土壤有机质、全磷和速效钾含量呈极显著正相关。因此，土壤养分显著影响‘KRK26’上部烟叶单叶重、含梗率、叶面密度和平衡含水率。

表3 烟叶物理特性与土壤条件的相关关系

2.4 ‘KRK26’烟叶物理特性与土壤典型相关分析

高可用性上部烟叶开发主要提高上部烟叶质量，上部烟叶物理特性是衡量烟叶品质的重要指标，因此分析上部烟叶物理特性指标与土壤养分指标两组变量之间的联系，可以预测上部烟叶物理特性不同变量间的线性组合。因此以大理州‘KRK26’上部烟叶的物理指标厚度、单叶重、含梗率、叶面密度、拉力和含水率分别为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6作为因变量；以植烟土壤养分pH、有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、氯离子、交换性钙、交换性镁、有效锌和有效硼分别为X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13作为自变量，进行典型相关分析（表4～6）。

表4 上部烟叶物理特性与植烟土壤养分典型相关分析

由表4 可知，上部烟叶物理特性与植烟土壤养分含量的典型相关分析共提取出6 个典型变量，同时F检验显示第Ⅰ典型变量典型相关系数达到极显著水平(P＜0.01)，其他5 个典型变量相关系数未达到显著性水平，为此以第Ⅰ典型变量进行后续研究。同时第Ⅰ典型变量相关系数数值为0.914，说明典型变量之间呈正向的相关关系。同时结合表5和表6的典型变量构成可知，第Ⅰ典型变量构成如式(1)～(2)所示。

表5 ‘KRK26’上部烟叶物理特性典型变量构成

表6 植烟土壤养分典型变量构成

同时由表5和表6的典型载荷系数可知，典型载荷系数的绝对值越大表明与典型变量之间的相关性越强，因此U1与上部烟叶含水率呈极显著负相关，而与其他5个指标的相关性较低；V1与植烟土壤有机质、全磷和速效钾含量呈极显著负相关，而与其他指标的相关性较低。因此，结合第Ⅰ典型变量的线性组合说明，上部烟叶含水率与植烟土壤有机质、全磷和速效钾含量密切相关，在一定范围内，随着土壤有机质、全磷和速效钾含量的降低，烟叶含水率降低；反之升高。

3 讨论

烤烟上部烟叶主要包括上二棚和顶叶约5～7 片，占单株烟叶干重的40%，品质仅次于中部烟叶，在烟叶原料和卷烟叶组配方中占据重要作用[20]。目前中国上部烟叶因为叶片较厚、结构紧密、质地较硬等物理特性问题影响烟叶耐加工性能和成本效益等，造成上部烟叶工业可用性较差。因此明确与改善上部烟叶物理特性对提高烟叶工业可用性具有重要意义。马彩娟等[21]研究表明随着叶片结构稍密的烟叶质量一般，主要在二、三类卷烟配方中应用；而烟片结构疏松和尚疏松的烟叶品质较好，在一类高档卷烟配方中应用比例达到85%以上。郭建华等[12]研究发现中国上部烟叶叶面密度、厚度和平衡含水率与进口烟叶接近，且拉力高于进口烟叶。刘智炫等[4]分析湖南浓香型烟叶平均厚度0.13 mm，单叶重12.22 g，叶面密度76.11 g/cm2，含梗率33.98%，且烟叶化学成分总糖与单叶重负相关，而烟碱、总氮和单叶重正相关。占俊文等[22]了解江西烤烟的烟叶厚度较偏薄，且厚度、单叶重和叶面密度略低于全国平均水平，而含梗率与平衡含水率与全国平均水平相当，且拉力较偏大，有助于全面了解烟叶加工性能。目前关于大理州‘KRK26’上部烟叶物理特性报道较少，大理州‘KRK26’上部烟叶平均厚度0.20 mm、单叶重12.21 g、含梗率24.24%、叶面密度74.95 g/cm2、拉力1.38 N、平衡含水率13.35%，厚度略偏高、拉力偏低、其他指标与全国平均水平相当；且4个植烟区的上部烟叶厚度、含梗率、叶面密度和拉力指标差异不显著，说明体现上部烟叶加工性能的含梗率和拉力指标变异较小，整体含梗率和拉力加工性能较一致；而单叶重以大理市显著高于永平和云龙、与漾濞差异不显著，平衡含水率以云龙显著最高；说明体现烟叶物理形态指标的单叶重以及加工指标平衡含水率差异较大，因此不同产区间‘KRK26’上部烟叶加工时应注意调控平衡含水率的差异，提高烟叶加工性能，为工业企业烟叶复烤提供理论依据。

烟叶物理特性是多项因素共同作用的结果，主要包括品种、部位、产地生态条件和栽培条件等。其中，生态条件和栽培技术对烟叶物理特性的影响可能较为显著。马雨佳[23]对全国不同地区不同等级烟叶物理特性分析云南烟叶整体脆性偏小，烟叶较厚，硬度较大；余建飞等[13]报道湘西烟区烟叶厚度和含梗率与成熟期降雨量与显著负相关，而与成熟期日照时数显著正相关；齐永杰等[9]分析种植密度主要影响烟叶单叶重、厚度，施氮量主要影响烟叶单叶重和厚度外，还影响烟叶含梗率，其中施氮量对烟叶物理特性贡献达到33%左右；同时周铭颖等[8]研究采收时间对上部烟叶物理特性影响最大，达到35%左右。本试验在品种、部位和栽培技术大概一致条件下，探索产地土壤条件对烟叶物理特性的影响。周孚美等[24]研究表明土壤质地与单叶质量达到极显著水平，主要由于土壤由沙土变成粘土，保水保肥能力增强，烟叶养分供应充足，从而叶片变厚，对烟叶物理特性有一定影响。罗万麟等[14]研究发现四川烟区植烟土壤质地、有机质与速效氮含量对烟叶单叶重有较大影响，而耕层厚度与土壤速效钾含量对烟叶含梗率有较大影响，这可能是因为土壤养分提供促进烤烟生长，对烟叶物理特性影响较大。但是陈丽燕等[15]发现环秦岭区域植烟土壤养分对烟叶物理特性整体影响较小，仅土壤有机质与烟叶叶面密度和单叶重显著负相关，这可能由于基础土壤肥力较低导致对烟叶物理特性影响有限。大理州植烟土壤简单相关分析显示单叶重与土壤总氮、有效磷、交换性镁和有效锌显著正相关，与全钾、氯离子极显著负相关；并叶面密度与速效钾显著负相关；同时简单相关和典型相关共同表明在一定范围内，随着土壤有机质、全磷和速效钾含量的降低，烟叶含水率降低；反之升高。因此，烟叶生产中因地制宜，通过合理施用肥料改善烟叶物理特性具有重要作用。