恩施州不同海拔下烤烟产量和质量及香型风格的差异性分析

王 瑞，刘国顺，向必坤

（1.湖北省烟草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000；2.河南农业大学烟草学院，郑州 450002）

烤烟是我国重要的经济作物之一，烤烟产量和品质的最终形成是品种（基因型）、环境以及两者相互作用的结果。环境包括生态环境和社会环境，社会环境涉及到种植制度、管理措施以及栽培技术等方面，是可以加以学习和模仿的，而生态环境主要是由地理位置和地形所决定的，是难以改变和模仿的。因此，合理的利用生态环境，发挥区域优势，开发特色优质烟叶是当前我国烟叶工作中的重点。

恩施州地处鄂西南山区，是湖北最大的烤烟产区，也是全国重点烤烟产区之一。境内山峦起伏，高低悬殊，地形复杂多样，垂直变化十分明显。烤烟分布亦很广泛，从海拔500～1500 m均有种植。海拔是一个综合了各种环境因子的生态环境系统，海拔梯度包含了温度、湿度、光照等诸多环境因子的剧烈变化，与纬度梯度相比，环境因子沿海拔梯度变化要快1000倍[1-2]。大量的试验研究结果表明，海拔对烟叶产量、质量以及香吃味有着较明显的影响[3-6]。

本研究以3个遗传背景不同的烤烟品种为材料，探讨其在恩施州不同海拔下烤烟的产、质量以及香型风格的差异，为合理进行烟草种植区划，充分利用资源，满足不同的工业需求提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

试验于 2009年在湖北省恩施州宣恩县进行，在同一山脉沿同一坡向选择3个不同海拔点进行大田试验，分别为海拔500 m（109°22′8″E、29°57′5″N），海拔 900 m（109°22′45″E、29°58′15″N），海拔 1300 m（109°23′13″E、29°59′5″N）。各海拔点大田的土壤肥力接近，土壤类型均为黄棕壤，质地偏粘，基础肥力见表1。

表1 各试验地土壤基础肥力状况Table 1 Soil fertility of the test sites

每个试验点分别种植品种K326、云烟87和中烟103，随机区组设计，3次重复，小区面积60 m2。施纯氮量75 kg/hm2，氮、磷、钾比例为1∶2∶3，行、株距分别为120 cm和55 cm。各点均采用漂浮育苗，海拔500、900和1300 m分别于5月13日、5月14日和5月15日移栽完毕，其他管理均按常规措施进行。分小区适时采收、烘烤、定级和称重，计算产量、产值、均价、单叶重。各小区取C3F进行感官评吸。

按照传统香型分类方法，将河南平顶山烤烟作为浓香型代表，云南曲靖为清香型代表，贵州毕节为中间偏清型代表，吉林敦化为中间型代表，重庆武隆为中间偏浓型代表。各产区选取同年C3F样品3个，加上试验处理的9个样品，共24个样品，分析中性致香物质。

1.2 测定项目和方法

评吸质量由湖北中烟工业公司技术中心组织评吸专家，按照YC/T138—1998进行评吸。采用美国API公司生产的305D型连续流动分析仪测定烟叶总糖、还原糖、淀粉、烟碱、总氮。中性致香物质测定参阅文献[6]。

1.3 统计分析

采用DPS统计软件进行统计分析[7]。

2 结 果

2.1 经济性状

各品种的单叶重均随海拔的升高而增加（表2），海拔间差异达到显著水平。K326产量在海拔900 m最高，其次为海拔1300 m，海拔间差异达到显著水平；云烟87和中烟103的产量均随着海拔的升高而增加。K326和云烟87的产值和均价均以海拔900 m最高，显著高于其他两个海拔；中烟103的产值和均价均在海拔1300 m最高，显著高于其他两个海拔。

表2 各海拔烤烟经济性状Table 2 Economic values of tobacco leave at various attitudes

2.2 化学成分

从表3可知，除氮碱比以外，其他各处理的化学成分指标均在合理的范围内，表明在恩施地区烤烟化学成分均比较协调。K326和云烟87的还原糖和总糖含量均以海拔900 m最高，海拔1300 m次之，海拔500 m最低，海拔间差异达到显著水平；中烟103的还原糖和总糖含量均随着海拔的升高而增加，海拔间差异达到显著水平。各品种淀粉含量均以海拔900 m最低，海拔500 m次之，海拔1300 m最高。各品种烟碱和总氮含量均以海拔900 m最高，海拔500 m次之，海拔1300 m最低。中烟103烟叶烟碱含量在各个海拔下均明显较低，由此看来，中烟103是一个低烟碱品种，针对恩施州烤烟烟碱含量偏高的状况，根据需要适当扩大中烟 103的种植规模是可行的。

2.3 评吸质量

从表4可知，各品种的香气质得分均以海拔900和1300 m较高。各品种的香气量得分均以海拔500和900 m较高，海拔1300 m较低；余味、杂气和刺激性得分均以海拔900和1300 m较高，显著高于海拔500 m。总体看来，在海拔900 m区域的烤烟评吸质量最好，其次为1300 m，海拔500 m最差。

表3 各海拔烟叶化学成分Table 3 Chemical component contents of tobacco leave at various attitudes

表4 各海拔烟叶评吸质量Table 4 Smoking test results of tobacco leave at various attitudes

2.4 基于各指标的聚类分析

将不同品种海拔组合进行聚类分析（图1），以单叶重和群体产量作为评定烤烟产量的评价指标，可以分成3类（图1a），即高产型，包括中烟103-1300 m，中烟103-900 m以及云烟87-1300 m；中产型，包括中烟103-500 m，云烟87-900 m，云烟87-500 m，K326-900 m以及K326-1300 m；低产型K326-500 m。以产值和均价作为烟农收益的评价指标，也可以分成3类（图1b），即高收益型，包括K326-900 m，云烟87-500 m，云烟87-900 m，云烟87-1300 m，中烟103-1300 m；中收益型，包括K326-1300 m，中烟103-900 m；低收益型，包括K326-500 m，中烟103-500 m。以品吸质量和外观质量作为烟叶质量的评价指标，也可以分成3类（图1c），质量较好型，包括K326-900 m和云烟87-900 m，质量中等型，包括 K326-1300 m，云烟 87-500 m，云烟87-1300 m，中烟103-900 m，中烟103-1300 m；质量较差型，包括K326-500 m和中烟103-500 m。综合烟农利益和工业企业需求考虑，K326-900 m和云烟87-900 m是最佳的海拔和品种组合，其次为云烟87-500 m，云烟87-1300 m，中烟103-1300 m。

2.5 基于中性致香物质的香型风格分析

判别分析是先根据某些类别归属已知的对象（训练样本）建立判别函数，再将要进行分类样本的相应观察指标值带入该判别函数，根据所得函数值判断该对象所应归入的类别[7]。

2.5.1 特异香气物质筛选 将河南平顶山、云南曲靖、贵州毕节、吉林敦化和重庆武隆按各自香气表现类型划分为5类，依次用1、2、3、4、5来表示，将试验各处理烟叶作为未知类进行判别，通过比较归入在5类中最相似的一类。烟叶香气分析中所测定的 24种中性致香物质作为分类的判别变量，并进行逐步筛选判别。因为在判别分析中，对判别结果可能产生影响的变量往往很多，但是影响有大有小。如果忽略了其中最主要的影响因素，则所建立起来的判别函数的判别效果肯定不好。当判别变量个数很多时，如果不加选择地一概采用来建立判别函数，不仅计算工作量大，而且往往由于变量间的自相关性，可使解逆矩阵的计算精度下降，最终使得判别函数缺乏稳定性。因此，适当筛选变量是判别分析中一件很重要的事情。所以在此对测定的香气物质（变量）选用逐步判别分析。通过逐步判别分析找到了各类之间进行划分区别的特异变量（香气物质），即类与类间的差异贡献的主要因素。经过分析处理共筛选出9个特异变量：β-大马酮、巨豆三烯酮 1、巨豆三烯酮 3、法尼基丙酮、糠醇、苯甲醛、芳樟醇、螺岩兰草酮和新植二烯。

图1 不同组合烤烟聚类分析Fig.1 Cluster analysis of various combinations of varieties and attitudes

2.5.2 各类判别函数 通过采用 fisher方法[7]，得到fisher线性判别函数，每一类都有一组相应的系数（表5）。把每个观测点带入5个函数，就可以得到分别代表5类的5个值，哪个值最大，该点就属于相应的那一类。表6列出了本试验9个处理烤烟香气表现类型各自归属，从表6可见，有3个归为重庆中间偏浓香型一类，包括K326-1300 m、中烟103-900 m、中烟103-1300 m；3个样本归为河南浓香型一类，包括K326-900 m、云烟87-500 m、中烟103-500 m；2个样本归为云南清香型一类，包括云烟87-900 m和云烟87-1300 m；1个样本归为吉林中间香型一类，为K326-500 m。

3 讨 论

李章海等[8]认为，在大尺度生态条件下（地理位置跨度较大的不同省份或地区）烤烟香型风格存在较大差异，地理位置和生态特点接近区域烟叶风格在一定程度接近；但在小尺度生态条件下（同一地区）烤烟香型风格差异不显著。从本研究结果来看，即使在小尺度生态条件下（同属恩施地区）下，由于海拔梯度形成的生态环境变化，导致香型风格有着明显的差异。关于烟叶香型风格的特征化学成分的研究已被国家烟草专卖局列为特色烟开发的重要专题之一，对特征物质进行筛选，找出影响香型风格的关键成分是研究的主要内容。邵岩等[9]采用正交信号校正与偏最小二乘法相结合方法，分析了造成不同地区烤烟上、中和下部烟叶差异的致香物质有新植二烯、苹果酸、西柏三烯二醇、茄酮和巨豆三烯酮4等。王能如等[10]通过烟叶香味成分与香气、吃味品质的相关分析，得出大马酮、巨豆三烯酮、茄酮等最能代表我国烤烟主体香味成分。本研究以烤烟中性致香物质为基础，利用判别分析方法，从 24种样品共有的中性致香物质成分中筛选了9种关键成分：β-大马酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮 3、法尼基丙酮、糠醇、苯甲醛、芳樟醇、螺岩兰草酮和新植二烯。同时，以具有典型风格特色的烟叶为参照，将不同海拔和品种组合的烟叶的质量风格进行归类，结果看出，恩施州9个不同海拔、品种组合的烤烟香型风格各属于4个类型，其中清香型2个，浓香型3个，中间偏浓香型3个，中间香型1个。由于本研究仅以中性致香物质成分为研究对象，而影响烤烟香型风格的化学物质不仅是中性致香物质，还有常规化学成分、有机酸、石油醚提取物等，因此，研究结果存在一定局限性，与实际评吸结果可能存在偏差，这在今后的研究中应予以弥补和完善。

表5 各类判别函数系数Table 5 Discrimination coefficient

表6 检验样本的判别分类Table 6 Discrimination category of the samples

4 结 论

本研究结果表明，随着海拔的变化，各品种烤烟产、质量表现出明显的差异。各品种有着明显的生态适应性，不同品种在不同海拔下，表现出不同的产、质量优势。总体来看，在湖北恩施烟区，海拔 900 m是烤烟生产的最佳适宜区，其次为海拔1300 m，最差为海拔500 m。K326适合于海拔900 m区域种植，中烟103适合于海拔1300 m区域种植，云烟87的生态适应性较宽泛，在3个海拔均表现出较高的产、质量水平。在本试验条件下，K326-900 m和云烟87-900 m是最佳的两种海拔、品种组合，其次为云烟87-500 m，云烟87-1300 m，中烟103-1300 m。

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