永顺烟区烟叶化学成分与农艺性状和物理特性关联性分析

张胜，杨永锋，杨会丽

(1.湖南农业大学农学院，湖南 长沙410128；2.湘西自治州烟草公司永顺县分公司，湖南 永顺 416700；3.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002)

烟叶的化学成分是决定评吸质量和烟气特性等质量特性的内在因素之一[1–3]。众多研究[4–9]表明，化学成分种类多、结构复杂，易受品种、生态条件、调制技术和栽培措施等方面的影响。烟叶的物理特性主要是指影响烟叶质量和工艺加工等方面的特性，直接影响烟叶品质、卷烟制造过程、产品风格、成本及其经济指标[10]。湖南主产烟区烟叶叶片厚、叶质重小、平均含水率适中，烟叶组织结构疏松、填充性好，易于加香加料[11]。薛超群[12]等指出，拉力影响烟叶内在质量，且与内在质量呈负相关。王玉军[13]等研究认为，叶片厚度与化学成分具有一定的相关性。目前，人们多集中于单一对烟叶农艺性状、物理特性和化学成分的研究，而对三者之间的关联性研究较少。本试验通过明确湖南永顺烟区烟叶的农艺性状、物理特性和化学成分特点，运用灰色关联性和相关性分析探讨影响烟叶化学成分的农艺性状和物理特性因素，旨在为提高烟叶化学成分的协调性和改良烟叶生产技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2011年在湖南省永顺烟区高坪镇、松柏镇、石堤镇(每个乡镇选择有代表性的土壤)进行。供试地块要求前茬作物一致、土壤肥力均匀、地面相对平整、排灌方便等。试验均采用随机区组设计，小区种植300 株烟，重复3 次，行株距120 cm×50 cm，田间管理按当地生产技术最佳水平实施。供试品种为K326、KRK26、NC297、湘烟三号和云烟87。

表1 不同地点试验田土壤肥力状况

1.2 项目测定与方法

1.2.1 农艺性状

在大田成熟期，测定烟株的农艺性状，主要包括有效叶片数、株高、茎围、最大叶片长及宽等。

1.2.2 物理特性

在标准空气条件下(温度(22±1)℃，相对湿度(60±3)%平衡一周后用于测定烟叶物理特性，主要包括单叶重、含梗率、叶质重、叶片长宽。

1.2.3 化学成分

总氮、总糖、还原糖、烟碱、氯按照YC/T159～162—2002 烟草及烟草制品化学成分连续流动法测定；钾(K)按照YC/T 217—2007 烟草及烟草制品钾的连续流动法测定。所用仪器为德国 BRAN+ LUEBBE 公司制造的AA3 型流动分析仪。

1.3 数据处理

采用EXCEL 软件、SPSS17.0 软件和DPS 软件进行数据统计分析。

1.4 分析方法

按灰色系统理论[14]要求，将永顺烟区烟叶的化学成分及烟株农艺性状和物理特性视为一个整体，建立2 个灰色关联系统。烟叶总氮、烟碱、总糖、还原糖和钾含量设为母序列X01，X02，X03，X04，X05，X06，分别将烟株农艺性状和物理特性指标设为子序列，即农艺性状项目有效叶片数、株高、茎围、最大叶片长、最大叶片宽设为X1，X2，X3，X4，X5，或即物理特性项目单叶重、含梗率、叶质重、叶片长、叶片宽、叶片长宽比设为X1，X2，X3，X4，X5，X6，先将原始数据标准化，在利用均值化后的数据求出永顺各个地点烟叶化学成分与其农艺性状和物理特性的关联系数，最后依次求出关联度。

2 结果与分析

2.1 不同地点烟叶农艺性状比较

表2 为不同地点烟株农艺性状比较。调查结果显示：不同地点烟株田间长势差异主要集中在有效叶片数、株高和中部叶叶宽等几个方面，均达到显著水平，而烟株茎围和最大叶长差异较小；石堤镇，烟株株高较高，茎干粗壮，有效叶片数最多，最大叶面积较大，综合长势最好；高坪镇，烟株株高较低，茎干较细，最大叶面积最大，有效叶片数最少，综合长势略差；松柏镇，烟株株高最高，茎干粗壮，有效叶片数少，最大叶面积最小，综合长势最差。

表2 不同地点烟株农艺性状比较

2.2 不同地点烟叶物理特性比较

表3 为不同地点烟叶物理特性的比较。结果显示：不同地点烟叶物理特性的差异主要集中在叶片大小上，均达到显著水平，而在单叶重、含梗率和叶质重等几个方面差异较小；不同地点中部叶长和叶宽以高坪镇最大，松柏镇次之，石堤镇最小，而中部叶长宽比以高坪镇最小，石堤镇次之，松柏镇最大；不同地点烟叶单叶重以松柏镇最重，高坪次之，石堤最小，平均单叶重为12.89 g；不同地点烟叶含梗率以石堤和高坪镇最大，均在31%以上，而松柏最小，仅为30.78%；不同地点烟叶叶质重以石堤镇最大，松柏镇次之，高坪镇最小，均在优质烟叶要求的适宜范围之内。

表3 不同地点烟叶物理特性比较

2.3 不同地点烟叶化学成分的比较

表4 为不同地点烟叶化学成分的比较。结果显示：不同地点间烟叶化学成分存在较大差异，达到显著水平，其中，不同地点间烟叶总糖和还原糖含量偏高，超出优质烟叶的要求，而烟叶钾含量普遍偏低，均低于2%；不同地点间烟叶总氮、烟碱和氯含量以松柏镇和高坪镇最高，石堤镇最低，烟叶还原糖和总糖含量以石堤镇最高，松柏镇和高坪镇最低，烟叶钾含量以高坪镇最高，松柏镇和石堤镇最低；不同地点间烟叶糖碱比、氮碱比和钾氯比均是以石堤镇最大，高坪镇居中，松柏镇最小，达到显著水平；不同地点间烟叶两糖比差异不大，均在0.85 以上。由此可知，不同地点间烟叶化学成分表现出：高坪镇，中部叶化学成分基本上都在优质烟叶要求的适宜范围之内，协调性最好；松柏镇，中部叶总糖和还原糖含量略高，烟碱含量相对最高，钾含量偏低，协调性居中；石堤镇，中部叶总糖和还原糖含量最高，烟碱含量相对最低，烟叶钾含量偏低，协调性最差。

表4 不同地点烟叶化学成分比较

2.4 不同地点烟叶化学成分与农艺性状灰色关联及相关性分析

表5~7 为烟叶化学成分与农艺性状灰色关联及相关性分析。结果显示：不同地点烟叶化学成分与烟株农艺性状间均存在较强的关联性。

表5 烟叶化学成分与农艺性状灰色关联及相关性分析(高坪镇)

表6 烟叶化学成分与农艺性状灰色关联及相关性分析(松柏镇)

表7 烟叶化学成分与农艺性状灰色关联及相关性分析(石堤镇)

就高坪镇而言，烟叶总氮含量与烟株最大叶片长具有较高的关联性，呈现出正相关；烟叶总糖和还原糖含量与烟株有效叶片数和最大叶片长均具有较高的关联性，其中与有效叶片数呈现出正相关，与最大叶片长呈现出负相关；烟叶烟碱含量与烟株株高和茎围具有较强的关联性，其中与株高呈现出正相关，与茎围呈现出负相关；烟叶钾含量与有效叶片数和茎围具有较高的关联性，且均呈现出正相关。就松柏镇而言，烟叶总氮与烟株茎围和最大叶片长具有较强的关联性，均呈现出负相关，其中与茎围相关性达到显著水平；烟叶总糖与有效叶片数和最大叶宽具有较强的关联性，均呈现出正相关，其中与最大叶宽相关性达到显著水平；烟叶还原糖含量与烟株茎围和最大叶宽关联性较强，正相关性均达到显著或极显著水平；烟叶烟碱含量与最大叶片长具有较强的关联性，呈现出负相关；烟叶钾含量与有效叶片数和最大叶宽具有较高的关联性，均呈现出正相关。就石堤镇而言，烟叶总氮含量与最大叶宽和茎围具有较强的关联性，均呈现出正相关；烟叶总糖含量与烟株茎围和有效叶片数具有较强的关联性，且均呈现出正相关；烟叶还原糖和烟碱含量与最大叶长和茎围具有较强的关联性，其中还原糖与最大叶长和茎围呈现出负相关，而烟碱呈现出正相关；烟叶钾与烟株株高具有较强的关联性，且正相关性达到显著水平。

综上所述，不同地点间烟叶化学成分与烟株农艺性状指标均具有较强的关联性。其中，烟叶总氮含量与烟株茎围和叶片大小均具有较强的关联性，烟叶总糖和还原糖含量与有效叶片数、茎围、叶片大小均具有较强的关联性，烟叶烟碱含量与烟株株高、茎围和最大叶片长均具有较强的关联性，烟叶钾与有效叶片数、株高、茎围和最大叶片宽均具有较强的关联性。

2.5 不同地点烟叶化学成分与烟叶物理特性灰色关联、相关性分析

表8~10 为烟叶化学成分与烟叶物理特性关联性分析。结果显示：不同地点间烟叶化学成分与烟叶物理特性均存在一定的关联性和相关性，部分指标达到显著或极显著水平。就高坪镇而言，中部叶烟叶总氮、总糖和烟碱含量与其长宽具有较强的关联性，其中总氮与叶长呈现出负相关，与叶宽呈现出正相关，而总糖和烟碱含量与其叶长宽均呈现出正相关；烟叶还原糖含量与其叶片长宽比具有较强的关联性；烟叶钾含量与烟叶单叶重具有较强的关联性，且呈现出正相关。就松柏镇而言，中部叶烟叶总氮含量与其叶质重和叶长具有较强的关联性，均呈现出正相关，其中与叶质重的相关性达到显著水平；烟叶总糖含量与其叶宽和长宽比具有较强的关联性，与其长宽比的负相关性达到显著水平；烟叶还原糖含量与其叶长具有较强的关联性，呈现出负相关；烟叶烟碱含量与其单叶重具有较强的关联性，呈现出正相关性，且达到显著水平；烟叶钾含量与其单叶重和叶长具有较强的关联性，与单叶重呈现出负相关，与叶长呈现出正相关。就石堤镇而言，烟叶总氮含量与单叶重具有较强的关联性，呈现出正相关；烟叶总糖含量与单叶重、含梗率、叶质重、叶长宽和长宽比均具有较强的关联性，其中与单叶重的负相关性达到显著水平；烟叶还原糖含量与叶质重和叶长具有较强的关联性，与叶质重呈现出正相关，与叶长呈现出负相关；烟叶烟碱含量与单叶重具有较强的关联性，呈现出正相关；烟叶钾含量与叶宽具有较强的关联性，且正相关性达到显著水平。

表8 烟叶化学成分与烟叶物理特性关联性分析(高坪)

表9 烟叶化学成分与烟叶物理特性关联性分析(松柏)

表10 烟叶化学成分与烟叶物理特性关联性分析(石堤)

由此可知，不同地点间烟叶化学成分与物理特性指标具有较强的关联性和相关性。与烟叶物理特性其他指标相比，烟叶总氮、总糖、还原糖、烟碱和钾等化学成分均与叶片长宽大小的关联系数较大，关联性较强；另外，烟叶总氮与单叶重和叶质重，总糖和还原糖与叶质重和长宽比，烟碱与单叶重也具有较大的关联性。由此可知，烟叶叶片厚度、叶片大小和开片程度对烟叶化学成分具有较大的影响，改善烟叶叶片大小和开片程度有助于协调烟叶化学成分。

3 结论与讨论

烟叶化学成分是烟叶内在品质的重要体现，易受品种、生态条件、栽培措施、调制技术等多方面因素的影响[9]。大田生育期是叶片物质形成和积累的关键阶段，烟株农艺性状是判断长势好坏的重要指标。烟叶物理特性与加工性能、可用性和烟气组分关系密切，是评价烟叶质量的重要组成因素[1,12,15]。

本试验中，永顺地区烟叶化学成分整体表现出，总糖、还原糖含量和糖碱比偏高，超出优质烟叶的要求，烟碱含量适中，符合优质烟叶的要求，钾、氯含量和氮碱比偏低，低于优质烟叶的要求，这可能是由于大田期间烟株干物质积累速度大于根系吸收钾和氯营养的速度所致。其中，高坪镇烟叶氮碳化合物相对适宜，钾含量最高，协调性最强；松柏镇烟叶总糖和还原糖含量较高，钾含量偏低，协调性居中；石堤镇烟叶总糖和还原糖含量最高，总氮、烟碱和钾含量最低，协调性最差。

在大田生育期间，烟叶化学成分与烟株农艺性状关系密切，尤其是与最大叶片大小。其中，烟叶总氮含量与烟株茎围和叶片大小均具有较强的关联性，烟叶总糖和还原糖含量与有效叶片数、茎围、叶片大小均具有较强的关联性，烟叶烟碱含量与烟株株高、茎围和最大叶片长均具有较强的关联性，烟叶钾与有效叶片数、株高、茎围和最大叶片宽均 具有较强的关联性。同样，烟叶化学成分与物理特性也具有较强的关联性和相关性。与烟叶物理特性其它指标相比，烟叶总氮、总糖、还原糖、烟碱和钾均与叶片长宽的关联系数较大，关联性较强，与大田期间表现较为一致；烟叶总氮与单叶重和叶质重，总糖和还原糖与叶质重和长宽比，烟碱与单叶重也具有较大的关联性。由此可知，烟叶叶片厚度、叶片大小及开片程度对烟叶化学成分具有较大的影响；在永顺烟草生产中，可以通过选择合适品种和调整大田期间烟株栽培管理措施以改善叶片发育状况，有助于提高烟叶物理特性和协调化学成分。

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