楊軍杰，史宏志，王紅麗，危月輝，許東亞，張廣東，趙藝多

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州450002;2.遼寧省煙草公司彰武縣公司，遼寧彰武123100)

烤煙是一種對環(huán)境極為敏感的經(jīng)濟作物?？緹熑谝约吧陂g各時段的生態(tài)條件與特色優(yōu)質(zhì)煙葉形成密切相關(guān)［1］。氣候是烤煙生長最重要的生態(tài)條件之一，是決定烤煙分布的關(guān)鍵因素，也直接影響煙葉的產(chǎn)量、質(zhì)量和風格特色。有研究表明，氣候因素是造就優(yōu)質(zhì)煙葉特點的主要生態(tài)學(xué)外因［2－4］，與煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分和香氣物質(zhì)含量有著一定的相關(guān)性［5］。直接影響烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的主要氣候因素有光照、溫度和降水等因子［1］。前人通過大量的試驗研究分析了氣候與烤煙質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系，得到了一些有意義的結(jié)果。李天福等［6］認為，與煙葉化學(xué)成分達到顯著相關(guān)的氣象因子為5～8月的平均氣溫。黎妍妍等［7］對湖南煙區(qū)的研究表明，煙堿與成熟期平均晝夜溫差呈顯著正相關(guān)，氮堿比隨成熟期晝夜溫差的升高而降低。伍哲等［8］研究表明，在烤煙的成熟期，光照時數(shù)與淀粉、氯含量正相關(guān)，與蛋白質(zhì)和鉀含量負相關(guān)。也有研究表明，烤煙中氯含量與5～8月降水量呈極顯著負相關(guān)［9］。CAMUS 等［10］和HAROON等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在整個大田生育期間煙草對夜間溫度反應(yīng)比對日間溫度要大。但大多數(shù)研究集中在化學(xué)成分方面，而且沒有針對煙草各生育階段的氣候指標開展研究。為進一步明確中國濃香型產(chǎn)區(qū)氣候因子和煙葉質(zhì)量風格特色的關(guān)系，本課題基于中國8個濃香型產(chǎn)區(qū)重點產(chǎn)煙縣30 a的氣候資料對濃香型產(chǎn)區(qū)氣候特征進行了分析，并對2010—2013年煙葉全生育期和各生育時期氣候指標與煙葉質(zhì)量特色和常規(guī)化學(xué)成分的關(guān)系進行了研究，旨在為闡明濃香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉形成的生態(tài)基礎(chǔ)和建立濃香型煙葉生態(tài)評價模型提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

中國濃香型產(chǎn)區(qū)氣候指標的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于國家氣象局(1981—2013年)，包括河南、安徽、陜西、廣東、湖南、江西、廣西和山東，共8個省(區(qū))57個重點產(chǎn)煙縣，主要為以候劃分記錄的平均氣溫、平均最高溫度、平均最低溫度、日照時數(shù)、平均0 cm地表溫度、平均相對濕度、降水量等氣象基本數(shù)據(jù)。各濃香型產(chǎn)區(qū)生育階段劃分界限均按當?shù)赝扑]的最佳移栽期和正常年份煙草生長發(fā)育動態(tài)進行確定，具體數(shù)據(jù)由當?shù)責煵莨咎峁?/p>

1.2 數(shù)據(jù)分析

利用Excel辦公軟件對基本氣象數(shù)據(jù)進行多次整理，然后結(jié)合當?shù)責煵莨咎峁┑纳?，確定了不同產(chǎn)區(qū)煙草生長各生育階段和全生育期32個氣象指標的分布，包括煙草還苗伸根期平均溫度、旺長期平均溫度、成熟期平均溫度、全生育期平均溫度、還苗伸根期降雨量、旺長期降雨量、成熟期降雨量、全生育期降雨量、還苗伸根期平均晝夜溫差、旺長期平均晝夜溫差、成熟期平均晝夜溫差、全生育期＞10℃積溫、全生育期光照時數(shù)和全生育期平均相對濕度等。最后運用DPS數(shù)據(jù)處理軟件對煙葉質(zhì)量特色指標和各個生育階段的氣候指標進行相關(guān)分析。

1.3 化學(xué)分析

選取8個濃香型產(chǎn)區(qū)重點產(chǎn)煙縣2010—2013年的等級一致的適量中部煙葉，去梗后50℃烘干粉碎，過60目篩，采用近紅外光譜分析法測定煙葉中的總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量［12］。

1.4 感官評價

分別將不同產(chǎn)區(qū)的中部葉去梗后進行切絲卷制單料煙，由河南中煙工業(yè)公司技術(shù)中心與河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家煙草栽培生理生化研究基地進行評吸鑒定。按照特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項的煙葉質(zhì)量風格特色感官評價方法，采用0～5等距標度評分。

2 結(jié)果與分析

2.1 濃香型產(chǎn)區(qū)氣候指標的總體特征

從表1可以看出，日均溫、晝夜溫差、地表日均溫和平均相對濕度的各個生育階段變異系數(shù)較小，其中成熟期平均相對濕度的變異系數(shù)最小，為2.5%;而其他指標的變異系數(shù)幾乎均偏大，其中伸根期＞20℃積溫的變異系數(shù)異常大，為107.2%，伸根期降雨量的變異系數(shù)為65.2%。同時可以看出，除了＞10℃積溫和＞20℃積溫，其他氣候指標伸根期變異性大，其次是旺長期，成熟期變異較小，表明在濃香型產(chǎn)區(qū)內(nèi)伸根期氣候特征差異較大，成熟期較為一致，即成熟期溫度等變化小這一氣候特征，是濃香型產(chǎn)區(qū)的共同特征。

2.2 濃香型產(chǎn)區(qū)質(zhì)量風格的總體特征

2.2.1 濃香型產(chǎn)區(qū)感官質(zhì)量特征分析 從表2可以看出，中國濃香型產(chǎn)區(qū)煙葉感官質(zhì)量評價的風格特征指標中焦甜香、焦香和正甜香的變異系數(shù)較大，其中正甜香指標的變異系數(shù)最大，為36.0%;焦甜香指標的極差和方差均最大，分別為2.5和0.40;從品質(zhì)特征來看，各指標變異系數(shù)均較小，其中余味的變異系數(shù)最小，為4.4%。

2.2.2 濃香型產(chǎn)區(qū)化學(xué)成分特征分析 從表3可以看出，中國有些濃香型產(chǎn)區(qū)的還原糖和總糖含量不符合優(yōu)質(zhì)煙葉的標準，其范圍分別為1.66～2.93 g·kg－1和 1.76 ～ 3.15 g·kg－1;煙葉氯含量的差異性比較大，其變異系數(shù)為30.4%，煙堿含量變異系數(shù)最小，為9.5%。

表1 濃香型產(chǎn)區(qū)主要氣候指標的總體特征Table 1 General characteristics of climate index of flue-cured tobacco planting regions

2.3 氣候因素與煙葉質(zhì)量風格的相關(guān)關(guān)系

2.3.1 濃香型產(chǎn)區(qū)氣候與感官質(zhì)量的關(guān)系 由表4可以看出，煙葉濃香型顯示度與成熟期日均溫呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與成熟期晝夜溫差達到顯著的負相關(guān)關(guān)系;煙氣沉溢度與成熟期日均溫呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系;焦甜香特征與伸根期日均溫、各個時期的晝夜溫差和全生育期光照時數(shù)均達到極顯著的負相關(guān)關(guān)系，與各個時期降雨量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系;焦香與旺長期和成熟期日均溫有顯著的正相關(guān)關(guān)系，且達到了極顯著水平;正甜香與成熟期日均溫呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，與各個時期晝夜溫差均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。煙氣濃度與旺長期、全生育期日均溫，伸根期、旺長期晝夜溫差和全生育期＞10℃積溫達到極顯著的正相關(guān)關(guān)系;與伸根期日均溫、全生育期降水量和全生育期光照時數(shù)達到顯著水平的正相關(guān)關(guān)系。勁頭與成熟期均溫和成熟期地表溫度相關(guān)性相對較大。

為進一步描述中國濃香型產(chǎn)區(qū)氣候因素與煙葉感官質(zhì)量相關(guān)關(guān)系，對其中相關(guān)系數(shù)較大的幾個指標進行散點圖的繪制，如圖1～圖6所示，可以看出煙氣沉溢度、濃香型顯示度、香氣量和正甜香與成熟期日均溫的多項式關(guān)系分別為y=－0.018 5 x2+1.077 3 x －12.013(R2=0.566 7)，y= － 0.008 x2+0.562 2 x － 5.624 5(R2=0.533 6)，y=0.008 4 x2－0.339 3 x+6.679(R2=0.421 5)，y=0.013 5 x2－0.920 5 x+15.94(R2=0.655 8);焦甜香與全生育期光照時數(shù)和全生育期降雨量的關(guān)系式分別為 y=5.613 6 e－0.001 x(R2=0.628 1)和 y= －3E －06 x2+0.006 4 x－0.512 2(R2=0.630 9)。

表2 濃香型產(chǎn)區(qū)煙葉感官質(zhì)量指標的總體特征Table 2 General characteristics of tobacco sensory quality index of flue-cured tobacco planting regions

表3 濃香型產(chǎn)區(qū)煙葉化學(xué)成分的總體特征Table 3 General characteristics of tobacco leaf chemical components of flue-cured tobacco planting regions

表4 濃香型煙葉風格特征與氣候條件的相關(guān)系數(shù)Table 4 The correlation coefficient of tobacco style characteristic and climate conditions of flue-cured tobacco planting regions

續(xù)表Continuing table

表5 濃香型煙葉品質(zhì)特征與氣候條件的相關(guān)系數(shù)Table 5 The correlation coefficient of tobacco quality characteristics and climate conditions of flue-cured tobacco planting regions

續(xù)表Continuing table

圖1 煙葉煙氣沉溢度與成熟期日均溫的關(guān)系Fig.1 The relationship between tobacco smoke sink overflow and the average daily temperature in mature

圖2 煙葉濃香型顯示度與成熟期日均溫的關(guān)系Fig.2 The relationship between tobacco full flavor style degree and the average daily temperature in mature

圖3 煙葉香氣量與成熟期日均溫的關(guān)系Fig.3 The relationship between tobacco aroma quantity and the average daily temperature in mature

圖4 煙葉正甜香與成熟期日均溫的關(guān)系Fig.4 The relationship between tobacco sweet smell and the average daily temperature in mature

圖5 煙葉焦甜香與全生育期光照時數(shù)的關(guān)系Fig.5 The relationship between tobacco burnt-sweetness and light hours in the whole stages

圖6 煙葉焦甜香與全生育期降雨量的關(guān)系Fig.6 The relationship between tobacco burnt-sweetness and the rainfall in the whole stages

圖7 煙葉鉀含量與成熟期降雨量的關(guān)系Fig.7 The relationship between tobacco leaf potassium content with the rainfall in mature

圖8 煙葉鉀含量與全生育期降雨量的關(guān)系Fig.8 The relationship between tobacco leaf potassium content with the rainfall in the whole stages.

2.3.2 濃香型產(chǎn)區(qū)氣候與化學(xué)成分含量的關(guān)系從表6中可以看出，煙葉化學(xué)成分中鉀含量和氯含量與氣候因素相關(guān)性比較大。其中鉀含量與多個溫度指標呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，其中與旺長期日均溫的相關(guān)系數(shù)最大，為－0.756，與各個時期降雨量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系;氯含量與各個時期的降雨量呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系。同時可以看出，旺長期的日均溫、＞20℃積溫、平均地表日均溫和平均相對濕度與鉀含量的相關(guān)系數(shù)較大，分別為－0.756，－0.733，－0.742 和0.667。從圖 7 和圖8可以看出，鉀含量與成熟期降雨量、鉀含量與全生育期降雨量均呈負相關(guān)關(guān)系。

表6 濃香型煙葉化學(xué)成分與氣候特征的相關(guān)系數(shù)Table 6 The correlation coefficient tobacco chemical composition and climate conditions of flue-cured tobacco planting regions

3 結(jié)論與討論

中國濃香型產(chǎn)區(qū)的氣候因素中，各個時期日均溫、晝夜溫差、地表日均溫和平均相對濕度差異較小，而各個時期降雨量、光照時數(shù)和積溫的差異是比較大的;成熟期氣候特征差異小是中國濃香型產(chǎn)區(qū)的共同特征，其中成熟期日均溫變異小，且高于中間香型和清香型，是決定濃香型形成的關(guān)鍵指標。煙葉感官質(zhì)量評價指標中焦甜香、焦香和正甜香3個指標的差異較大，煙氣濃度和余味的差異較小。煙葉化學(xué)成分中，煙葉氯含量的差異性比較大，煙堿含量差異最小。

烤煙成熟期溫度對煙葉質(zhì)量極為重要，在20～28℃時，煙葉內(nèi)在質(zhì)量呈現(xiàn)隨著成熟期日均溫升高而升高的趨勢，當成熟期日均溫低于18℃時，葉綠素的分解和類胡蘿卜素的降解明顯受阻，而濃香型烤煙可能的特征香氣成分巨豆三烯酮，二氫獼猴桃內(nèi)酯，二氫大馬酮苯甲醇等主要是類胡蘿卜素的降解產(chǎn)物;成熟期溫度較高時，可能制造和積累了較多的質(zhì)體色素，且在成熟過程中色素可以充分轉(zhuǎn)化，最終生成了較多的類胡蘿卜素降解物?？傊?，濃香型顯示度和煙氣沉溢度均與成熟期日均溫呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，即成熟期較高的平均溫度是中國濃香型產(chǎn)區(qū)所共有的氣候特征，是烤煙濃香型風格形成的重要生態(tài)條件之一。

焦甜香特征與伸根期日均溫、各個時期的晝夜溫差和全生育期光照時數(shù)均達到極顯著的負相關(guān)關(guān)系，與各個時期降雨量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。需要指出的是，有研究表明，在皖南特定的氣候條件下，土壤因素對焦甜香風格煙葉的形成起關(guān)鍵作用［13］。李志等［14］認為，沙壤土煙葉評吸的感官質(zhì)量優(yōu)良，焦甜香突出。這是因為沙壤土，有利于減少后期氮素供應(yīng)，促進成熟期煙葉成熟和物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化。降雨量與焦甜香呈正比，表明充足的降雨有利于實現(xiàn)沙壤土煙葉在后期的氮素調(diào)虧，有利于煙葉焦甜香風格的彰顯。

焦香與旺長期和成熟期日均溫有顯著的正相關(guān)關(guān)系，且達到了極顯著水平;正甜香與成熟期日均溫呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，與各個時期晝夜溫差均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。煙氣濃度與旺長期日均溫，旺長期晝夜溫差和全生育期＞10℃積溫等氣候指標呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系;與伸根期日均溫、全生育期降水量和全生育期光照時數(shù)呈顯著水平的正相關(guān)關(guān)系。煙葉評吸結(jié)果的勁頭與成熟期日均溫和成熟期地表溫度相關(guān)性較大。鉀含量、氯含量與氣候因素的相關(guān)性比較大，其中多個氣候指標與鉀含量和氯含量的相關(guān)性達到極顯著水平。

最后需指出的是，煙葉的品質(zhì)和風格是由多種因素共同決定的，氣象因素只是對其生長發(fā)育影響較大的外因之一，同時還應(yīng)注意土壤條件等其他外因和品種基因型等內(nèi)因的選擇。

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