茄衣中上部烟叶采收成熟度研究

摘要：立足湖北省丹江口市气候特征，以楚雪26号（CX-026）为研究材料，对不同生长时期（移栽后59～101 d）采收的中、上部烟叶的农艺性状、内在生理指标进行分析，探寻烟草成熟的变化规律，从而明晰最佳采收时间。农艺性状结果分析表明，随着采收时间的延后，中部和上部烟叶逐渐变长变宽、身份变厚至恒定水平；叶色由青渐深，后出现黄褐斑纹；茎叶夹角增大、拉力减小，说明烟叶成熟度逐步提高。生理指标分析表明，色素指标（SPAD、叶绿素a等）、光合特性（净光合速率、气孔导度等）随着生长而下降，从而使烟叶叶片色度值（LAB）提高。熵权分析揭示了光合指标和色素指标在烟叶成熟度评估中的重要作用，二者不仅权重高，而且相关性显著，为烟叶成熟度判别提供关键参考。根据光合指标以及色素指标分析结果，中部叶在移栽后66～73 d，上部叶在移栽后87～94 d变化趋于稳定，说明可能在此时间进入成熟期，可以选择作为适宜的采收时间。

关键词： 烟叶； 茄衣； 成熟度； 移栽时间； 生理指标； 农艺性状

中图分类号：S572；TS41+4 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）10-0074-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.10.013 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： Based on the climatic characteristics of Danjiangkou City， Hubei Province， chuxue 26（CX-026） was taken as the research material， the agronomic traits and internal physiological indexes of the middle and upper tobacco leaves harvested at different growth periods （59～101 d after transplanting） were analyzed， and the changing rules of tobacco maturity werdef1fe8fdc6379074260fb8f85b1350d07394c5bcc7ccea6fb1a7bafd340159fe explored to clarify the optimal harvesting time. The results of agronomic character analysis showed that with the delay of harvesting time， the middle and upper tobacco leaves gradually became longer and wider， and the identity became thicker to a constant level； the color of the leaves changed from green to dark， and then yellow-brown markings appeared； the angle between the stem and leaf increased， and the tensile force decreased， which indicated that the maturity of the leaves was gradually improved. The analysis of physiological indexes showed that the pigment indexes （SPAD， chlorophyll a， etc.） and photosynthetic characteristics （net photosynthetic rate， stomatal conductance， etc.） decreased with the growth， which led to an increase in the color value of tobacco leaves （LAB）. The entropy weight analysis revealed the important role of photosynthetic indexes and pigment indexes in the evaluation of tobacco maturity， which not only had high weight， but also had a significant correlation， providing a key reference for the identification of tobacco maturity. According to the analysis results of photosynthetic indexes and pigment indexes， the changes of the middle leaves tended to be stable at 66～73 days after transplanting， and the upper leaves tended to be stable at 87～94 days after transplanting， indicating that the maturity stage might be at this time， which could be selected as the appropriate time for harvesting.

Key words： tobacco； wrapper； maturity； transplanting time； physiological indexes； agronomic character

茄衣是包裹在雪茄最外层的烟叶，也被称为外包皮［1］，是雪茄品质的外在象征，因此对其外观质量及物理特性要求更为严苛［2］，正因如此茄衣价格是雪茄最昂贵的部分。优质的茄衣烟叶完整性好，延展性佳，燃烧性强［3］，不仅可以利用外观提升雪茄的档次，还可以借助其内在品质提高抽吸时的香吃味［2］，然而国内可用于制作茄衣的原材料很少，大部分只能用作茄芯，对优质茄衣的需求都依赖进口［4］，究其原因是由于技术及经验的缺乏导致国产原料质量档次及耐加工性与国外都有很大的差距［5］。因此突破技术瓶颈，生产出优质的茄衣原料，对中国雪茄高质量发展，提高国产雪茄的国际竞争力有较强的意义。研究表明，烟叶的成熟度会影响烟叶的品质以及烤后烟叶的可用性［6］。采收时间过早会使烟叶颜色不均，吃味青涩刺激性强［5，7］，而采收时间过晚则使烟叶叶片结构疏松，香气味欠佳［8，9］，导致经济效益下降。只有适熟采收的烟叶内部化学成分更为协调，感官质量更佳［10-12］。

采收成熟度受种植环境、烟叶品种等条件影响，甚至不同的烟叶部位对成熟度的要求也不一致［12，13］。丹江口市作为雪茄烟叶生产新区，具有宜人的气候条件、丰富的土地人力资源、较为完善的技术储备［14］。然而目前对于茄衣生产中上部叶的利用效率很低，原因之一是对烟叶的采收成熟度把握并不清晰，因而导致烟叶相关品质较差。因此若能明确茄衣中上部叶的适宜采收成熟度，对改善丹江口市雪茄烟原料生产水平、提高茄衣产出率、生产能满足国产雪茄产品需求的中高档烟叶原料、实现中式雪茄烟质量的提升具有重要意义。

本研究立足湖北省丹江口市气候特征及生产现状，以楚雪26号（CX-026）为研究材料，通过设置不同采收时间点，综合分析不同成熟度烟叶农艺性状、内在生理指标的变化规律，探寻易于把握和识别适宜成熟度的农艺判断指标及对应的具体技术参数，为建立适用于湖北省丹江口市烟区茄衣烟叶大田生产采收工艺技术体系提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2022年在湖北省十堰市丹江口市习家店镇（111°18′E，32°75′N）进行，大田生育期（4—8月）月平均气温23.6 ℃，降雨量55.1～111.5 mm，土壤为黄棕壤，其基本理化性质如下：pH 7.5，有机质8.4 g/kg，速效磷8.1 mg/kg，速效钾161.7 mg/kg，碱解氮88.7 mg/kg。供试材料品种为楚雪26号（CX-026）。田间试验株移栽于4月20日，管理按照当地雪茄烟叶生产技术规范统一进行。

1.2 试验设计

试验采用完全随机区组设计，以中部（8～11叶位）、上部（16～19叶位）烟叶为研究对象，根据烟叶不同的采收时间设置5个处理，每个处理设3次重复。每重复小区种植68株，采用4行区。中部叶于移栽后59 d采收第一次，之后每7 d采收1次，共采收5次，上部叶于移栽后73 d采收第一次，之后每7 d采收1次，共采收5次（表1）。样品的采集根据叶位的顺序从下往上进行，并做好相应的标记用于指标的测定。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 外观评价 参考GB 15269.4—2011以及孙浩巍等［15］的方法对烟叶的颜色、叶片结构、身份、油分、均匀性、支脉粗细、叶面平展度进行分析。

1.3.2 农艺性状 各处理各重复中选取2株具有代表性的烟株，测定烟叶的叶长、叶宽、茎叶夹角、拉力。共进行6个生物学重复。

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1.3.3 烟叶含水率 使用百分之一天平称量叶片鲜重，随后将叶片放入77 ℃烘箱约24 h，取出称其干重。使用公式计算其含水率（MC）：叶片含水率=（叶片鲜重-叶片干重）÷叶片鲜重×100%。共进行6个生物学重复。

1.3.4 SPAD的测定 使用SPAD 502叶绿素含量测定仪测定烟叶叶尖、叶中和叶柄部3个部位的SPAD，取平均值。共进行6个生物学重复。

1.3.5 叶绿素含量的测定 样品粉碎后，根据《植物生理生化试验原理和技术》，用分光光度法测定叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量。共进行6个生物学重复。

1.3.6 LAB（叶片色度值）的测定 样品用CR-400/410色彩色差计测定烟叶色彩和色差，每片叶选取叶尖、叶中和叶柄部3个部位进行测定，取平均值，共进行6个生物学重复。

1.3.7 光合指标的测定 使用Li-6400型便携式光合测定仪测定叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs），共进行6个生物学重复。

1.4 数据分析与处理

使用WPS Office 2021软件进行数据整理和统计分析，使用GraphPad Prism8软件作图，使用IBM SPASS Statistics 27软件进行方差分析，运用Duncan’s检验法比较处理间的差异显著性（P<0.05），使用Pyphon、Cacono 5软件进行相关性分析，使用SPSS pro软件进行熵权分析。

2 结果与分析

2.1 不同采收时间中上部烟叶外观评价

设置5个采收时间点（图1、图2），对中上部烟叶外观进行评价。中上部烟叶的外观特征发生了明显的变化。中部烟叶整体呈绿色，随着采收时间延后，烟叶颜色由浅绿变深绿最后至淡黄，触觉感知油分先增加后减少，叶面有轻微皱缩且身份变厚，在MT5采收的中部烟叶甚至可观察到明显的成熟斑（图1）。对比中部叶，上部烟叶UT2处理开始出现明显淡黄色，身份变厚，组织紧密，成熟斑较多。随着采收时间延后，上部烟叶落黄程度变大，油分逐渐增加，叶片结构由紧密到疏松，叶面皱缩明显，身份从较厚到厚，成熟斑进一步增多，其中在UT5采收的上部烟叶成熟斑最明显。中部烟叶外观表型说明烟草MT3内适合进行成熟度相关研究，而上部烟叶在UT3内适合进行成熟度相关研究。

2.2 不同处理间烟叶农艺性状与含水率的差异

为了分析不同处理间烟叶的生长趋势以及水分的变化，测定了烟叶的相关农艺性状以及含水率。如图3a至图3d所示，采收时间的延长（MT2、MT3、MT4和MT5处理）可增加中部烟叶叶长、叶宽及茎叶夹角3个农艺性状，且相比于MT1处理达显著差异。相比于MT1处理，MT2处理叶长显著增加了8.75%，叶宽显著增加了10.67%，同时茎叶夹角显著增大了11.11%。与之相反，相比于MT1处理，MT2处理拉力显著下降了41.55%，并且在MT5处理中，这一趋势进一步加剧。不同处理间，中部烟叶的含水率无显著差异（图3i）。

如图3e至图3h所示，随着采收时间的推移，上部烟叶的变化趋势表现出与中部烟叶相似的趋势。与UT1处理相比，UT2处理烟叶叶长显著变长9.87%，叶宽显著变宽11.10%，同时茎叶夹角增大了1.69%，但差异不显著。与之相反，相比于UT1，UT2拉力显著下降了17.30%，此后变化趋于平稳。相对于UT1处理，上部烟叶的含水率从UT2处理开始下降，且达到显著差异，但UT2、UT3、UT4处理之间无显著差异（图3j），说明不同的成熟度对叶片含水率的影响不明显。

中上部烟叶农艺性状以及含水率的分析结果表明，叶长、叶宽、茎叶夹角、拉力可以作为烟叶成熟度的判断指标，并且中部叶于MT2、上部叶于UT3各指标变化开始趋于平稳。

2.3 不同处理间烟叶SPAD与色素含量的差异

为了解不同处理间色素含量的变化，测定了烟叶的SPAD以及叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量。如图4a至图4d所示，随着采收时间的推移中部叶SPAD逐步下降，下降为0.42%～3.29%；与MT1相比，MT2叶绿素a、叶绿素b含量分别降低了17.42%和24.98%，此后变化逐渐趋于稳定。随着采收时间的推移，自MT3开始类胡萝卜素含量与MT1之间差异显著，下降趋势与SAPD相似，在MT5中含量最低。

如图4e至图4h所示，随着采收时间的推移，上部叶SAPD与色素含量逐渐下降，与中部叶变化趋势一致。与UT1相比，SPAD和叶绿素b含量从UT2开始显著下降，UT2分别下降了7.68%和16.56%，且在UT4进一步下降，此后变化逐渐趋于稳定。不同处理之间，叶绿素a含量和类胡萝卜素含量呈缓慢降低趋势，与UT1相比，分别于UT3和UT4开始出现显著差异，UT3和UT4分别下降了24.08%和16.37%。各指标均在UT5达到最低值。

综上所述，随着采收时间的推移，中部叶和上部叶色素含量逐渐降低，且中部叶于MT3、上部叶于UT3各指标变化开始趋于平稳。

2.4 基于LAB的不同处理间烟叶颜色的评价

LAB分析是对烟叶颜色进行量化的常用工具，可以用于表示烟叶各处理间的颜色差异。其中L*表示颜色的明亮度，正数表示偏白，负数表示偏黑。A*表示红绿值，正数表示偏红，负数表示偏绿。B*表示黄蓝，正数表示偏黄，负数表示偏蓝［16］。

不同处理间中上部烟叶的LAB分析结果如图5所示，中上部烟叶的L*、A*、B*均随着采收时间的推移而缓慢上升，中部叶L*从MT4开始，而B*从MT3开始有显著的上升，相比于MT1分别上升了2.63%和20.60%，而A*则从MT2开始显著上升，相比于MT1上升了12.84%。上部叶变化趋势与中部叶相似，L*与B*均从UT3开始有显著的上升，UT3相比于UT1分别上升了9.14%和36.49%，而A*则从UT4开始显著上升，UT4相比于UT1上升了12.24%。这说明随着烟叶的成熟，叶片明亮度逐渐升高，绿色逐渐减弱，黄色增强，叶色从绿变黄，这可能与色素含量的降低存在关联。总体而言，对于中上部烟叶而言，成熟度的不同对B*的影响更显著。

2.5 不同处理间烟叶光合特性的差异分析

如图6a至图6c所示，随着烟叶采收时间的推移，中部烟叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率总体均呈下降趋势。其中，气孔导度从MT2开始显著下降，到MT5时进一步下降，相比于MT1下降了90.94%，说明成熟度对叶片气孔张合有较大的影响。而烟叶净光合速率从MT3开始呈显著差异，相比于MT1下降了16.84%。蒸腾速率在MT3处理下有微小的增幅，但与MT1之间差异不显著，从MT4开始显著下降，到MT5蒸腾速率降到最低，较MT1下降幅度为40.84%。

如图6d至图6f所示，随着采收时间的推移，上部烟叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均从UT2开始显著下降，到UT5达到最低，相比于UT1分别下降了40.86%、83.39%、47.61%，其中，气孔导度降幅最大。整体可以看出，中上部烟叶成熟度与光合特性存在紧密的关联。

2.6 不同处理间各指标的相关性分析和熵权分析

为了分析各指标参数变化的内在关联性，对不同处理间的各指标进行相关性分析。如图7a所示，不同处理间烟叶的色度值（LAB）与叶片长度、宽度以及茎叶夹角有显著的正相关，与SPAD、叶绿素a、叶绿素b呈显著负相关，说明雪茄烟叶片成熟度的外观表现（颜色变化）与农艺性状变化同步发生。同时烟叶色素含量（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素）与光合指标（净光合速率、气孔导度、蒸腾速率）呈显著的正相关，这与前人的研究一致，色素含量的提高可以促进光合作用［17］。此外，主成分分析（PCA）进一步证实了这一结论。如图7b所示，色素含量指标与光合指标的向量之间呈现锐角关系，这表明它们之间存在正相关性。相反，色素含量指标与颜色值之间呈钝角关系则表明它们之间存在负相关性。为了进一步明确各指标在采收成熟度判断中的权重，进行了熵权分析，得到各指标权重（表2）。在成熟度判别中，光合指标（净光合速率、气孔导度等）和色素指标（叶绿素a、叶绿素b等）信息熵值都比较小，说明这些指标数据的离散程度更大，提供的效用信息就越多，因而在分析评价中所占的权重更大。具体来看，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度三者累计权重为24.435%，SPAD、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素四者累计权重为38.222%，共累计权重为62.657%。这一显著的权重凸显了光合指标和色素指标在判断烟叶成熟度时的重要性和参考价值，其为烟叶成熟度的准确评估提供了强有力的数据支持。

3 讨论

与国外优质雪茄相比，国内对雪茄采收成熟度的把握不足导致雪茄茄衣产出率低，特别是对于上部烟叶工业可用性不高［18］。而上部叶由于处于光照充足、蒸腾作用激烈的条件下生长成熟，叶片厚、干物质多、成熟慢，因而叶龄比中部叶高［19］，需要人为延长采收时间促进烟叶内物质充分转化。本试验上部叶的采收时间比中部叶晚14 d。整体而言，在不同的采收成熟度下对中部叶与上部叶的农艺性状与相关生理指标（色素含量、光合特性等）影响一致。

从农艺性状结果来看，随着采收时间推移，烟叶逐渐成熟，烟株生长发育，叶片逐渐变长变宽，叶片增厚、结构疏松，这可能是由于叶片栅栏组织厚度与海绵组织厚度会随叶长的增加而增加导致，并且在后期组织细胞会逐步裂解，细胞间隙增大，使得叶片结构变疏松［20］。对于叶片的茎叶夹角，会随采收成熟度的提高而增大，这是因为叶片增大使得所受重力增加以及叶片衰老会导致叶柄周围细胞体积结构发生变化，组织间形成的内力会将叶片向下压，从而使茎叶夹角度数增大［21］。叶片拉力则呈与茎叶夹角相反的趋势，这与主脉结构疏松、拉伸力减少有关［22］。而含水率在不同的采收成熟度下没有显著的差异，说明采收成熟度对烟叶内的水分含量影响并不大，也表明CX-026的保水能力强。

从相关的光合生理指标结果来看，随着采收成熟度的提高，叶片中的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量逐渐降低，而SPAD的变化趋势与之一致，这也验证了前人的研究结果，即可以通过SPAD来表示叶绿素的含量［10］。相关性分析结果表明，色素含量与颜色指标以及光合特性有显著的相关性。因此，在本研究中颜色的变化可能是由于色素降解导致，随着烟叶成熟，色素逐渐降解，绿色退去，黄色程度变大（A*、B*提高），导致叶片发黄。并且叶片中亮度也逐渐提高，这可能是因为叶绿素含量相较于类胡萝卜素含量变化更快［10］导致色泽变化明显。同时，色素含量的降低影响了叶片中的光合作用，使得净光合速率降低，从而导致蒸腾速率的下降。而气孔导度也随采收成熟度的提高而下降，说明净光合速率的降低也有气孔限制的因素。

从熵权分析结果来看，光合指标以及色素指标在各指标中权重比值较大，说明这2个指标可作为把握和识别适宜成熟度的参考，而根据试验结果，CX-026茄衣中部叶光合指标及色素指标在MT2开始有显著的变化，MT3开始趋于稳定，上部叶在UT2或UT3开始有显著变化，到UT4趋于稳定，表明中部烟叶可能于MT2或MT3（移栽后66～73 d）进入适熟期，上部烟叶于UT3或UT4（移栽后87～94 d）进入适熟期，可以选择作为适宜的采收时间，下一步可基于此结合更多的生理指标（硝酸还原酶活性、代谢水平等）以及晾制后烟叶最终的品质比较（外观质量、吸食味道等）进行探讨及验证。

4 小结

随着采收时间的推移，烟叶的相关农艺性状（叶长、拉力、角度等）以及生理指标（SPAD、Pn、Gs等）均发生了变化，其中光合指标以及色素指标可作为把握和识别适宜成熟度的参考，根据其变化规律，中部叶在移栽后66～73 d，上部叶在移栽后87～94 d为适宜的采收时间。

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收稿日期：2023-10-09

基金项目：中国烟草总公司重大专项（110202101013（XJ-05））

作者简介：刘海莹（1999-），女，广东广州人，在读硕士研究生，研究方向为雪茄烟的采收成熟度及采收方式，（电话）15975484901（电子信箱）haiyingliu@webmail.hzau.edu.cn；通信作者，杨锦鹏，高级农艺师，主要从事雪茄栽培及营养机理研究，（电子信箱）yjp2022@126.com；汪社亮，副研究员，博士，主要从事植物矿质养分高效调控的分子机理研究，（电子信箱）sheliangwang2017@mail.hzau.edu.cn。