云南保山烟区主栽品种海拔适应性研究

沈晗，周冀衡，赵百东，李强，宋淑芳，王绍坤，罗华元

1湖南农业大学烟草研究院，长沙410128；2国家烟草专卖局，北京100045；3红云红河烟草（集团）有限责任公司，昆明650202

生态条件是烟叶品质的主要影响因素[1]，而海拔高度与生态因子关系密切[2-4]，云南烟区海拔差异大，烟区立体气候明显，生态条件复杂多样［5］,同时，不同品种对海拔高度会表现出不同程度的敏感性[6]，因此，只有将品种特性与海拔等自然条件结合起来,才能发挥优良品种的潜力[7]，合理进行品种布局，充分利用自然资源，是提高烟叶品质的重要措施[8]。大量研究表明，烤后烟叶总氮、钾、烟碱与海拔呈显著或极显著负相关，总糖和还原糖与海拔呈显著或极显著正相关[9-16]，马继良等研究表明叶宽与海拔呈负相关[17]，陈传孟等研究认为随海拔升高株高稍矮、茎围稍粗、节距稍短、叶片短窄[10]。以上研究侧重于海拔对烟叶内在品质和物理性状的影响，对于海拔因素和土壤因素对烤烟的影响效应大小的比较以及品种适宜种植的海拔段的研究则鲜见报道。本研究通过分析海拔及土壤因素对保山烟区三个主栽品种烟叶的物理性状和化学成分的影响，旨在探索主栽品种适宜种植的海拔区间，以期为保山烟区进一步优化品种立体布局提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验设计

采用GPS定位技术，在保山市2个主要植烟县的4个种烟乡镇布置48个试验取样点，选取当地规划种植的主栽品种，腾冲县曲石镇和界头镇联合布置K326，界头镇和固东镇联合布置云烟87，昌宁县耉街乡布置红花大金元，以每100m为海拔梯度，每个试验品种在海拔为1450m，1550，1650m，1750m，1850m，1950m，2050m，2150m的8个海拔点分水稻土和红壤两种土壤布置取样点，取样点海拔高度可根据当地实际情况上下浮动10米，每个取样点取3个重复样品。栽培措施均按保山优质烟叶生产标准进行，田间选择生长正常的烤烟挂牌标记作为试验取样烟株，严格成熟采收，按三段式烘烤工艺科学烘烤。烤烟收获后，采集C3F (中部桔黄三级)初烤烟叶样品144份。采集的烟叶样品由专职评级人员按照国家标准《烤烟》（GB 2635-92）进行分级，等级合格率达到85%以上，每个样品取3.0 kg。

1.2 样品测定

1.2.1 烤烟化学成分测定指标及方法

烟叶总糖、还原糖、烟碱的测定依据《YC/T 159-2002》，采用连续流动法进行测定[18]，检测数据都换算成百分率，总氮和钾的含量按照王瑞新等[19]的方法测定，氯离子用离子色谱法测定[20]，并计算糖碱比、氮碱比和钾氯比。

1.2.2 烤烟物理性状测定指标及方法

物理特性测定指标主要有：单叶重、开片度、含梗率、叶片厚度、叶面积质量（叶质重）、含水率。单叶重是指一片叶的重量，开片度是指叶宽与叶长的百分比，叶质重指单位面积的烟叶重量。物理性状指标测定均参照邓小华研究方法[21]。

1.3 数据处理与分析

烟叶化学成分可用性指数(Chemical Components Usability Index, CCUI)采用隶属度函数模型与指数和法来确定，即按公式计算，式中Nij和Wij分别表示第i个烟叶样本、第j个指标的隶属度值和权重系数，其中0＜Nij≤1，0≤Wij≤1且满足本文采用主成分分析法确定各参评指标的权重，m为化学成分指标的个数。采用Excel软件和SPSS17.0处理分析数据。

2 结果与分析

2.1 不同品种烤后烟叶物理性状和化学成分的描述性分析

分析表明（表1），不同品种的烟叶的物理性状差异较大，而化学成分差异较小，三品种的物理性状的变异系数总体上均要小于化学成分的变异系数。说明烟叶化学成分受海拔和土壤因素的影响较大。

表1 保山不同品种烤后烟叶物理性状和化学成分的描述性分析

续表1

2.2 烤后烟叶物理性状和化学成分与海拔高度的相关分析

由简单相关分析结果可知（表2），三品种物理性状与海拔相关性达显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）的指标要少于化学成分，这也说明海拔因素对化学成分的影响效应要大于物理性状；K326的开片度和含水率与海拔呈显著负相关（P＜0.05）,红花大金元的单叶重和开片度与海拔分别呈显著（P＜0.05）和极显著（P＜0.01）负相关，云87的叶厚和叶质重与海拔分别呈显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）负相关，这说明在物理性状中，开片度受海拔影响较大；K326的总糖和还原糖与海拔分别呈显著和极显著正相关，总氮和钾与海拔分别呈极显著和显著负相关，红花大金元的总糖与海拔呈极显著正相关，总氮、烟碱、钾与海拔呈极显著负相关，云87还原糖与海拔呈显著正相关，这说明K326和红花大金元受海拔因素影响较大，云87受海拔因素影响较小。

表2 海拔与烤后烟叶物理性状和化学成分之间的相关系数

表3 保山烟区不同土壤和海拔条件下烤后烟叶化学成分指标误差方差等同性的 Levene 检验

2.3 不同土壤和海拔条件下烤烟的物理性状和化学成分方差分析

由方差齐次性检验结果可知(表3) ,除K326的总氮、氯，红花大金元的还原糖、氯，云87的烟碱和钾外，三品种其余各化学成分的F值均小于F0.05值,这说明该处理的总体方差相等,满足方差分析的前提条件。主效应方差分析结果表明（表4），海拔对K326总糖和还原糖含量有显著影响（F=3.01，P＜0.05；F=2.60，P＜0.05）；海拔对红花大金元的总糖、总氮、烟碱和钾含量有显著影响（F=4.52,P＜0.05；F=3.68，P＜0.05;F=5.29，P＜0.05；F=3.22）,同 时，土壤和海拔与土壤的互作效应对红花大金元的烟碱含量有显著影响（F=8.61，P＜0.05；F=3.27,P＜0.05）；海拔和土壤对云87的氯含量有显著影响（F=3.49，P＜0.05,F=8.21,P＜0.05）；这也说明海拔对红花大金元化学成分影响较大，其次是K326，而对云87化学成分影响较小。

由方差分析平方和占总计平方和的比例（表5）可知，海拔、土壤及其互作效应对上述化学成分指标含量变异的影响程度不同，影响效应依次是海拔＞海拔与土壤的互作效应＞土壤。

表4 不同土壤和海拔条件下烤烟的物理性状和化学成分方差分析

续表4

表5 不同土壤和海拔条件下烤烟的物理性状和化学成分方差分析的平方和占总计平方和比例

2.4 烟叶主要化学成分可用性综合评价

将主要化学成分指标作为评价各品种不同海拔段烤烟化学成分可用性的因子，运用模糊数学理论计算各质量指标的隶属度，使各参评指标的原始数据转换为0.1～1.0的数值。常用于综合评价的隶属函数类型主要有3种，分别为：反S型、S型和抛物线型，其中烤烟总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯含量、氮碱比和糖碱比的函数类型均为抛物线型，函数表达式为：

烤烟钾含量和钾氯比的函数类型则均为S型，函数表达式为：

式中，x1为下限；x2为上限；x3为最优值下限；x4为最优值上限，x为各化学成分的实际含量。根据以往研究[22]，结合实践经验，确定各参评指标的函数类型及转折点，并采用主成分分析方法计算权重（表6）。

表6 烤烟化学成分可用性评价的指标选取、函数拐点及权重值

由烤烟化学成分可用性指数比较分析（表7）可知，红花大金元化学成分可用性指数最高，其次是K326，云87最小；按分值≥0.90、0.75～0.90、0.60～0.75、＜0.60将烤烟化学成分可用性分为好、较好、中等和稍差4个档次[23]，总体上三品种烟叶可用性依次为红花大金元＞K326＞云87；K326在海拔1400-1800m烟叶化学成分可用性均为较好，显著(p＜0.05)好于1800-1900m和2100-2200m海拔段烟叶，好于1900-2100m海拔段烟叶，但差异不显著（p＞0.05）；红花大金元在海拔1400-1800m烟叶化学成分可用性均为较好，且变异较小，1400-1600m海拔段烟叶化学成分可用性好于（p＞0.05）1600-2000m海拔段的烟叶，显著（P＜0.05）好于2000-2200m海拔段烟叶，且随海拔的升高烟叶化学成分可用性呈降低趋势；云87不同海拔段烟叶可用性无显著差异（p＞0.05）。这些说明K326和红花大金元烟叶化学成分可用性受海拔影响较大，在1400-2200m海拔段里，在一定程度上随海拔升高烟叶可用性降低，而云87烟叶化学成分可用性受海拔影响较小。

表7 主栽品种不同海拔烤烟化学成分可用性指数比较

3 结论与讨论

烟叶物理性状和化学成分是决定烟叶质量的重要因素。本研究表明海拔因素对烟叶物理性状和化学成分有重要影响，并且海拔对烟叶化学成分的影响要大物理性状；在一定海拔范围内，烟叶开片度、氮、钾、烟碱与海拔呈显著或极显著负相关，总糖和还原糖与海拔呈显著或极显著正相关，这与已有研究结论一致[9-18]；同时，海拔因素对烟叶物理性状和化学成分的影响效应大于土壤因素，也有研究表明[24-25]，同一地域海拔高度对烤烟的影响程度远大于该区域土壤农化性质。由于云南保山地形地貌复杂，立体气候明显，随海拔升高气温下降，光照强度和降雨量也会发生很大变化，从而导致了烤烟在不同海拔条件下，烟叶物理性状和化学成分发生很大变化。此外，本文方差分析的误差平方和占总计平方和的比例最大，可能是在同一海拔高度因坡向不同，其气候条件差异也很大。

已有研究表明，不同品种对海拔高度会表现出不同程度的敏感性[6]，本研究认为，K326和红花大金元受海拔因素影响较大，云87受海拔因素影响较小；K326和红花大金元烟叶开片度与海拔呈显著负（p＜0.05），说明其物理质量也随海拔升高而呈降低趋势，同时，当海拔超过1700- 1800m段时，在一定程度上随海拔升高烟叶化学成分可用性呈降低趋势。据报道，红花大金元不耐冷，对热量有较高要求，理想种植海拔为1 400～1 950 m[26]，也有研究通过分析云南不同海拔高度的气象因子，初步把海拔1297.95～1706.60m 和 1706.60 ～2219.35m 分为 2 个不同的气象区域，8月平均气温作为与海拔高度关系密切的气象因子在海拔1706.6以上时偏低[4]，由此表明，影响K326和红花大金元在较高海拔地区化学成分可用性的主要气象因子可能是温度，具体的气象因子还有待进一步深入研究。因此，K326和红花大金元更适宜在1700-1800m左右及以下海拔区域种植，近年实践也表明，在保山烟区红花大金元种植逐步向海拔较低或纬度较低热量充足的烟区转移。此外，由于受样本数量、来源以及检测方法的限制，本研究具有地域相对性，保山以外其他地区能否得出相同结论还有待进一步探索。

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