楊 磊,易 克,簡永興,臘貴曉,李英芝,劉亮飛,王 華

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,長沙 410128;2湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,長沙 410007;3國家煙草栽培生理生化研究基地,河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院 ,河南鄭州 450002;4湖南大學(xué),長沙 410082)

烤煙的上部煙葉包括上二棚煙葉和頂葉,共6～ 7片葉,占整株煙葉葉片數(shù)的近 1/3,占整株總產(chǎn)量的30%～45%,對烤煙總體質(zhì)量和產(chǎn)量都具有很大的影響[1]。質(zhì)量好的上部葉在現(xiàn)代混合型卷煙和低焦油烤煙型卷煙葉組配方中起著主導(dǎo)作用,對卷煙香味及其風(fēng)格具有很大貢獻(xiàn),在國內(nèi)及國際市場十分暢銷。但是,長期以來我國的上部煙葉存在著葉片偏厚、色深、組織結(jié)構(gòu)緊密、煙堿含量過高、還原糖及糖堿比低、內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào)等一系列問題[2～4],從而使上部葉工業(yè)可用性低,造成銷路不暢,致使上部葉大量庫存積壓。因此,如何提高上部葉的可用性是多數(shù)煙區(qū)目前烤煙生產(chǎn)所面臨和亟待解決的問題,它對于提高煙葉的總體質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益,保證煙草產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。近幾十年來,我國煙草科研工作者就提高上部葉的可用性進(jìn)行了大量的研究,對改善上部葉的可用性起到了一定的作用,然而大多數(shù)的研究只注重栽培、采收、調(diào)制、化學(xué)調(diào)控等的一個方面或幾個方面的問題[5～8]。上部煙葉可用性的提高是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,不是改進(jìn)某一項(xiàng)生產(chǎn)措施就能解決的,而需要系統(tǒng)的把生態(tài)條件、栽培措施、收烤工藝、收購措施等科學(xué)地結(jié)合起來,才能在一定程度上提高上部葉的可用性。本文系統(tǒng)全面的綜述了當(dāng)前針對提高上部煙葉可用性研究的各個方面,以期為提高上部煙葉的可用性提供系統(tǒng)、全面的事實(shí)和理論依據(jù)。

1 品種對烤煙上部煙葉可用性的影響

品種是煙葉質(zhì)量的載體,是形成煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)最重要的條件之一。由于特定產(chǎn)區(qū)生態(tài)是相對穩(wěn)定的,而煙草品種是可以選擇和更換的,因此可以通過煙草品種的選育,使煙草品種的生長發(fā)育、生理代謝、遺傳表達(dá)與特定的生態(tài)條件及其變化相適應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)充分利用產(chǎn)區(qū)生態(tài)條件和提高煙葉產(chǎn)值的雙重目標(biāo)。如在安徽地區(qū),云煙 85葉色橘黃略淡,頂葉開片性能較好,較耐烘烤,綜合表現(xiàn)好;K326(新原種)在皖北表現(xiàn)較好;RG11有一定缺陷,但可作為輔助品種;K346上部葉在營養(yǎng)稍差時難以開片,即使正常開片,采收烘烤也有難度,烤后雜色較重,結(jié)構(gòu)比較緊密,經(jīng)濟(jì)性狀較差[9],因此選育上部煙葉可用性高的品種成為改善上部煙葉可用性的重要手段之一。汪耀富等[10]對中國推廣種植的5個不同基因型烤煙品種烤后煙葉的致香物質(zhì)含量進(jìn)行了比較分析,結(jié)果表明,上部葉總的致香物質(zhì)含量由高到低依次為NC89,K326,RG17,云煙 85,中煙98,中部葉依次為云煙85,中煙 98,NC89,RG17,K326。Weeks[11]比較了 20世紀(jì) 40年代至 80年代主要烤煙當(dāng)家品種的揮發(fā)性成分,結(jié)果表明不同品種主要揮發(fā)性成分含量差異顯著。 Tso[12],Moore等[13]研究發(fā)現(xiàn),不同的煙草類型之間或同種類型不同品種之間煙堿的組成和含量都存在差別,而且這種差別可以遺傳。

2 生態(tài)環(huán)境因素對上部煙葉可用性的影響

生態(tài)環(huán)境條件是煙葉質(zhì)量形成的基本要素,溫、光、水、土等都對上部煙葉可用性的形成有顯著的影響。王能如等[9]認(rèn)為較高溫度易使煙堿過多積累,并降低糖的含量;強(qiáng)光照促使煙葉增厚、組織粗糙;干旱易使煙葉成熟不良,烘烤特性劣化。所以應(yīng)重新審視移栽期,更好地利用當(dāng)?shù)貧庀筚Y源,在保證大田生長期足夠的前提下,盡量回避高溫、烈日、干旱等不利煙葉成熟的氣象條件。同時還認(rèn)為,大田后期是上部煙葉質(zhì)量形成階段,干旱少雨情況下,灌溉后的上部煙葉比較寬大,煙株莖稈略高,烤后煙葉顏色有所淡、身份有所變薄、煙堿有所降低、糖分有所增加。邱標(biāo)仁等[14]認(rèn)為,光對煙葉的生長發(fā)育和生理代謝有顯著的影響;同時認(rèn)為,生產(chǎn)上應(yīng)該結(jié)合布局調(diào)整煙區(qū)規(guī)劃,選擇土壤肥力適中,排灌方便,土質(zhì)為輕壤至中壤的紅黃沙質(zhì)壤土,pH值在 5.5～6.0,光照良好的梯田坡地,以適宜中棵煙的生長。

目前,制約我國煙葉質(zhì)量提高的一個主要生態(tài)因素是烤煙生長后期土壤供氮能力強(qiáng),影響煙葉正常成熟,從而導(dǎo)致上部煙葉煙堿含量過高,糖堿比例不協(xié)調(diào),煙葉香氣不好,香氣量不足,可用性較差[15]。造成這種現(xiàn)象主要有以下幾方面的原因:一是土壤自身肥力水平較高,有機(jī)質(zhì)含量高。這種現(xiàn)象在南方煙區(qū)煙稻輪作的區(qū)域十分明顯。水稻土有機(jī)質(zhì)含量普遍較高,平均水平都在 3%左右,同時土壤通透性相對較差,屬于典型的“發(fā)老苗,不發(fā)小苗”的土質(zhì),與烤煙的需肥特性不吻合。平衡施肥項(xiàng)目研究表明,烤煙生長期內(nèi)吸收的氮,約60%來自土壤。二是部分煙區(qū)受自然條件影響,烤煙成熟期雨熱同期,加快了土壤中有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分的釋放,導(dǎo)致煙葉發(fā)生二次生長,影響煙葉質(zhì)量。郭群召等[16]認(rèn)為,植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量不宜過高,一般要求有機(jī)質(zhì)含量在 3.0%以下,以便人為調(diào)節(jié)氮素供應(yīng)。

3 栽培技術(shù)措施對上部煙葉可用性的影響

合理的農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)是挖掘品種潛力,充分利用生態(tài)資源的重要手段。尤其是針對特定生態(tài)條件、特定的品種來說,農(nóng)業(yè)栽培措施直接決定著煙葉的質(zhì)量及后期的烘烤難易程度。很多研究表明[17～19],在栽培環(huán)節(jié),氮肥的過多使用、養(yǎng)分的不平衡是造成上部煙葉煙堿含量過高、可用性降低的重要原因。郭群召等[20]認(rèn)為,施氮量與上部葉煙堿含量的之間均存在顯著的正相關(guān)性。鄧云龍等[21]認(rèn)為,生產(chǎn)中降低上部煙葉含氮化合物含量,提高煙葉可用性應(yīng)嚴(yán)格控制施氮量,增加硝態(tài)氮施用比例可促進(jìn)煙株對氮素的前期吸收,一定程度降低上部葉煙堿含量。劉衛(wèi)群等[22]認(rèn)為,后期土壤供氮較多時易導(dǎo)致烤煙上部葉的煙堿含量過高。郭群召等[16]介紹,在烤煙生育后期氮素供應(yīng)過多的情況下,可以采取留杈的措施來消耗一部分多余的氮素,以減少氮素在上部葉的積累;還認(rèn)為 2次打頂可以明顯降低上部葉的煙堿含量。磷、鉀肥及中微量元素的平衡施用對上部煙葉可用性提高同樣重要。磷肥能促進(jìn)煙株早發(fā)快長,有利于煙葉適時落黃成熟,提高煙葉的產(chǎn)量和上等煙比例。鉀素能夠使干物質(zhì)增加,抗逆性增強(qiáng),提高煙葉香氣和燃燒性,降低煙葉有害成分。當(dāng)?shù)⒘?、鉀三要素得到平衡?調(diào)配中微量元素也會使烤煙質(zhì)量得到提高[23]。王同朝等[24]研究發(fā)現(xiàn),團(tuán)棵期和圓頂期分次施用鉀肥與團(tuán)棵期一次等量追施225 kg/hm2相比,上部葉片開片好,葉型趨同中部葉片,延伸葉片的寬度,降低葉片比葉重,提高了上部葉片的可用性,促進(jìn)了根系活力和汲取土壤養(yǎng)分的能力,增加了光合速率和干物質(zhì)積累,協(xié)調(diào)烤后葉片中化學(xué)成分的比例,從而提高了烤煙的品質(zhì)。王愛華等[25]發(fā)現(xiàn),多酚氧化酶(PPO)的活性隨氮素用量增加而升高,且各個處理PPO的活性變化均呈先升后降的趨勢,峰值出現(xiàn)在打頂后 20 d;苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性也隨施氮量的增加而增強(qiáng),各處理 PAL活性均從打頂開始逐漸升高,并在打頂后 30 d達(dá)到高峰,隨后迅速降低;氮用量對總酚、綠原酸、類黃酮的含量也有一定影響,氮用量高的處理多酚類物質(zhì)含量較高;烤后煙葉多酚類物質(zhì)含量隨施氮量的增加而增加,但芳香值以施氮量 45.0 kg/hm2時最高。另外,郭群召[16]認(rèn)為,合理的水分管理對降低煙堿含量非常重要。

打頂和留葉數(shù)能夠影響煙草植株的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化及分配,從而影響上部煙葉的可用性[26]。陳宜軍等[27]研究發(fā)現(xiàn),不同時間二次打頂對上部葉的產(chǎn)量和開片度有一定的減少作用,但是對上部葉鉀含量的提高有一定的促進(jìn)作用,對優(yōu)化煙葉等級、提高上部葉的卷煙工藝可用性有一定的積極作用。福建省三明市煙草公司針對上部煙過度生長、葉片厚、顏色深、煙堿含量高等問題,基地適當(dāng)推遲打頂時間,采取“50%中心花開放時進(jìn)行一次性打頂”,留有效葉 17～18片,全面落實(shí)“上下兩片煙葉不進(jìn)烤”措施,通過一定的生殖生長和適當(dāng)多留葉的措施,消耗部分養(yǎng)分,降低上部葉煙堿含量,減輕上二棚煙葉的上部葉特征,顯著提高了烤煙上部葉片的可用性[28]。

不同密度、打頂方式、環(huán)切也會影響到上部煙葉的可用性。郭群召等[16]認(rèn)為,增大密度后個體營養(yǎng)面積減少,根系交錯,限制了側(cè)根的發(fā)生,使煙堿合成的場所縮小,合成效率低,一般認(rèn)為以行距110～120 cm,株距 50～ 55 cm,移栽 16 500～ 18 000株 /hm2適宜。 張赤[29]研究發(fā)現(xiàn),在50%中心花開放時打頂并用滅芽靈滅芽的比30%中心花開放時打頂并用滅芽靈滅芽的上部葉煙堿含量低。周焱等[30]研究了環(huán)切對烤煙上部葉煙堿含量及品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著采收期推遲,上部煙葉煙堿含量逐漸增加,環(huán)切后各處理煙堿含量降低,且上部葉碳氮比與對照相比趨于合理,施木克值、水溶性糖 /煙堿比較對照有很大改善,并且有利于各項(xiàng)評吸項(xiàng)目評吸總分的提高。

4 成熟度對烤煙上部葉可用性的影響

成熟度是煙葉多項(xiàng)品質(zhì)因素中最主要的因素,與其香味和可用性密切相關(guān),是國際評價烤煙中普遍使用的重要品質(zhì)要素[31]。近 20年來,我國一直強(qiáng)調(diào)成熟度的重要性,可至今對成熟度的認(rèn)識與國外仍有差距。朱尊權(quán)院士認(rèn)為,20世紀(jì)90年代為了抓成熟度而采取的“成熟一片采收一片”的做法,只適用于中下部煙葉,不適用于上部煙葉。因?yàn)闊熤陜H剩下頂部的最后3片葉時,它們不能正常發(fā)育。在煙株上至少有 5～ 6片葉時才能使頂部3片葉正常發(fā)育成熟。上世紀(jì)末,鄭州煙草研究院提出上部 6片葉必須等頂部最上1片葉成熟后一次采收的做法,這樣可以提高煙葉的工藝成熟度[32]。蔡憲杰等[33]研究發(fā)現(xiàn),上部 6片煙葉一次成熟采收技術(shù),可明顯提高煙葉成熟度和葉片結(jié)構(gòu)疏松程度,降低烤后煙葉的淀粉含量,改善上部煙葉香氣質(zhì)及口感,提高香氣量及煙氣濃度,減輕刺激性和雜氣。邱標(biāo)仁等[14]認(rèn)為,頂葉成熟采收,可以促進(jìn)碳水化合物的消耗,減輕碳代謝,協(xié)調(diào)煙株的碳氮代謝,使葉內(nèi)各化學(xué)組分趨于協(xié)調(diào),從而提高煙葉的品質(zhì)。凌壽軍等[34]研究了采收期對煙葉質(zhì)量的影響,結(jié)果表明,上部葉在淀粉含量最大后第6～ 7 d內(nèi)采收,頂葉 4～ 6片再延長 2～ 3 d采收,可獲得最佳產(chǎn)質(zhì)量。金文華等[35]對葉齡與煙葉烤后內(nèi)在品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)系進(jìn)行了研究,認(rèn)為上部葉 10～ 12周齡收烤最適宜。

在注重成熟度的同時,還應(yīng)該注重采收方式和采收時期。徐增漢等[36]認(rèn)為,煙葉烘烤后的質(zhì)量以一次性采收(帶莖或不帶莖)最好,常規(guī)采收的次之,環(huán)割處理的較差。何承剛[37]研究了烤煙新 K326不同采收方式和采收時期對上部葉等級、產(chǎn)量、產(chǎn)值和煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的影響,發(fā)現(xiàn)上部葉片采用 5～ 8片一次性采收方式,煙葉等級、產(chǎn)值、煙葉內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)和外觀質(zhì)量都有較大的提高。宮長榮等[38]研究認(rèn)為,下部葉不同采收時期對烤煙上部煙葉的轉(zhuǎn)化酶、多酚氧化酶以及抗壞血酸氧化酶的活性均有一定影響,且打頂后 10 d采收處理的煙株其上部煙葉烤后質(zhì)量最好。

5 調(diào)制方法對烤煙上部葉可用性的影響

上部煙采收后葉內(nèi)淀粉和蛋白質(zhì)含量較高,香氣物質(zhì)含量較少。因此,促使淀粉和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)降解的科學(xué)烘烤技術(shù)非常重要。上部煙葉在烘烤變黃期及定色前期,應(yīng)創(chuàng)造有利條件促使淀粉和蛋白質(zhì)得到充分降解[39]。宮長榮等[40]認(rèn)為,采用低溫變黃、緩慢定色為技術(shù)核心的三段式烘烤工藝,能夠明顯提高上部葉的商品等級和均價,改善煙葉外觀和內(nèi)在質(zhì)量。徐增漢等[5]研究了半晾半烤方法對云煙 87和 K326上部葉的調(diào)制效應(yīng),提出半晾半烤方法可以改善煙葉外觀質(zhì)量,消除青筋現(xiàn)象,提高上等煙比例,能提高煙葉內(nèi)在質(zhì)量,尤其是降低淀粉含量,使化學(xué)成分趨于協(xié)調(diào),可用性比對照均有提高。王能如等[41]研究了烘烤過程中不同品種的烤煙上部葉解剖結(jié)構(gòu)的變化,發(fā)現(xiàn)烤煙上部葉的厚度變化主要取決于海綿組織和柵欄組織厚度變化;變黃期至定色前期,是煙葉解剖結(jié)構(gòu)變化的主要時期,但不同品種“敏感期”不同。艾復(fù)清等[42]通過采取延長變黃時間,穩(wěn)定升溫定色,拉長54～ 55℃烘烤時間,具有提高還原糖的作用。邱標(biāo)仁等[14]介紹,在上部葉烘烤時要適當(dāng)延長變黃期的時間,使煙葉充分變黃,促使葉內(nèi)的物質(zhì)向協(xié)調(diào)有利的方向轉(zhuǎn)化,從而提高煙葉的質(zhì)量。

6 化學(xué)調(diào)控對烤煙上部葉可用性的影響

中國許多烤煙產(chǎn)區(qū)的上部煙葉具有開片不充分、葉片過厚,從而造成了總生物堿含量過高(因而糖堿比值偏低)、刺激性大等缺陷,降低了其工業(yè)可用性。因此,通過化學(xué)調(diào)控手段促使上部煙葉開片變薄、降低其總生物堿含量(提高糖堿比值)、減少其煙氣的刺激性,成為提高其工業(yè)可用性的重要手段之一。徐增漢等[43]對 NC89上部葉噴施不同濃度的乙烯利,發(fā)現(xiàn)煙葉的生理特性、變黃特性、定色特性和脫水干燥特性都發(fā)生了明顯的變化。郭群召等[16]介紹,利用營養(yǎng)生長促進(jìn)劑赤霉素對水噴葉,可促進(jìn)氮磷鉀的代謝,提高煙葉鉀含量,降低煙堿含量。使用抑芽劑抑芽,可減少腋芽對有機(jī)物的消耗,增加有機(jī)物含量,使煙堿含量相對減少。煙株打頂后用吲哚乙酸也可明顯降低煙葉的煙堿含量。簡永興等[44]研究認(rèn)為,外源 GA3濃度與上部煙葉的長度、寬度及糖堿比值均呈正相關(guān);GA3的最佳噴施質(zhì)量分?jǐn)?shù)是25×10-6,與對照相比,上部煙葉厚度與總煙堿含量顯著下降,糖堿比值顯著上升,煙葉的可用性明顯提高,且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25×10-6GA3噴施處理上部煙葉的上中等煙的百分率與產(chǎn)值都較高。

運(yùn)用化學(xué)調(diào)節(jié)物質(zhì)在降低煙堿方面有較好的效果,但對煙葉品質(zhì)影響的研究尚不多見。使用單一生長物質(zhì),可能對煙葉化學(xué)成分和吸食質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

7 市場調(diào)控對烤煙上部葉可用性的影響

從市場角度來看,關(guān)鍵應(yīng)該體現(xiàn)在生產(chǎn)與收購的一致性上,做到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價,保證煙農(nóng)的收入,通過收購來引導(dǎo)煙農(nóng)改變觀念。從1992年我國開始施行42級分級標(biāo)準(zhǔn)時,同等級的上部煙葉比中部煙葉價格低7.1%～22.7%,這種狀況一直持續(xù)到 2002年,該年同等級的上部煙葉比中部煙葉價格低22.6%～55.0%。盡管2005年后,差價程度略有回升,但到 2009年,同等級的上部煙葉比中部煙葉價格仍低15.1%～23.0%。價格的低廉,使煙農(nóng)對提高上部煙葉品質(zhì)的積極性降低,這在一定程度上造成了上部煙葉的可用性降低。而在美國的上部煙葉比腰葉同等級價格高約 15%,頂葉比上部煙還高1%;巴西的上部煙比腰葉高約3%,頂葉與腰葉基本相似[45]。煙葉的可用性隨著產(chǎn)品的需要而變化,煙葉價格也必須依據(jù)可用性的變化而改變,這也是市場經(jīng)濟(jì)的規(guī)律[46]。因此需要完善與上部煙葉可用性相匹配的價格機(jī)制以適應(yīng)不斷提高的上部煙葉可用性。要根據(jù)市場新的需求,重新進(jìn)行上部煙葉產(chǎn)品設(shè)計?？梢愿鶕?jù)我國上部煙葉的可用性特征,開發(fā)出符合上部煙葉配方特點(diǎn)和消費(fèi)者接受的中式卷煙,以不斷促進(jìn)上部煙葉質(zhì)量的提高。

8 展 望

烤煙上部煙葉可用性不高的問題由來已久,于上世紀(jì)煙草科技工作者就如何提高上部煙葉的可用性這個熱點(diǎn)進(jìn)行了大量卓有成效的研究。目前在栽培技術(shù)、成熟度、調(diào)制方法及化學(xué)調(diào)控等方面已經(jīng)取得了不少成就。然而上部煙葉可用性的提高是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,它涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等從生產(chǎn)到卷煙銷售的各個環(huán)節(jié),不是單單一個方面就可以解決的。因此如何根據(jù)不同煙區(qū)的生態(tài)特點(diǎn)、栽培技術(shù)特點(diǎn)、煙草企業(yè)原料需求特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展特點(diǎn)制定一整套涵蓋從農(nóng)業(yè)到工業(yè)進(jìn)而到商業(yè)的系統(tǒng)的配套措施,成為提高我國烤煙上部葉可用性、打破國內(nèi)煙葉原料配方瓶頸的一項(xiàng)迫切任務(wù)。

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