典型清香型烟区生态因子与烤烟品质灰色关联度

常乃杰，刘青丽，李志宏，李军营，马二登，张云贵*

典型清香型烟区生态因子与烤烟品质灰色关联度

常乃杰1，刘青丽1，李志宏1，李军营2，马二登2，张云贵1*

(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081;2.云南省烟草农业科学研究院，云南玉溪 653100)

【目的】为了掌握典型清香型烟区烤烟品质与主要生态因子之间关联度，为烟叶生产提供理论支撑。【方法】通过采集典型清香型烟区烤烟样品和收集相关地点气象资料，应用灰色关联原理分析典型清香型烟区烤烟化学成分和感官质量评吸与气象及土壤因子之间关联度。【结果】①宁洱、会理、红塔均温在烤烟生育期均前期上升后期略有下降;平均相对湿度生育期先增加后稳定;降雨量均在成熟中期达到最大，3个地方降水均呈现前少后多状态;前期日照充足后期较低，3个地方均在成熟前期达到日照最低值;温差均呈现先下降后略有上升的状态。②阳离子交换量与总糖和还原性糖、盐分和烟碱灰色关联最高，有效硼与烟叶中氯最高，有效铁与烟叶中钾灰色关联最高，氯与淀粉含量灰色关联最高;有效硼与烟草本香、香气量、香气质、浓度、刺激性劲头、感官评吸总分均灰色关联度最高，杂气与土壤中水溶性氯关联度最高，干净度和湿润感均与有效磷关联度最高。③对于气象因子:总糖与温差灰色关联度最高，还原糖和淀粉与平均相对湿度关联度最高，烟碱、氯和钾均与日照时数关联度最高;浓度、刺激性、杂气、干净度及感官质量总分与平均相对湿度灰色关联度最高，烟草本香、香气质、回味等与日照时数关联度最高，香气量与均温关联度最高，湿润感与温差关联度最高。【结论】从气象因素上而言，本文选取的会理、红塔和宁洱三个地区均适合优质清香型烟叶生产，其中相对平均湿度和日照时数对烤后烟叶化学成分及烟叶感官评吸影响尤为明显;土壤因素中不同养分对于烤后烟叶及感官评吸影响具有差异，其中土壤有效硼影响显著。

气象因子;土壤因子;化学成分;灰色关联;感官质量

【研究意义】烟草是我国极重要的农业作物，对我国国民经济有着重大影响。然而，虽然我国农业快速发展，烟草种植已经发生了较大变化，烟草主产区转移重心转至西南。西南地区地势变化大，气候差异明显，不同烟区的烤烟生产及烤烟品质都有较大差异[1-3]。所以，研究典型烟区的生态因子对烤烟品质，以及改进烤烟的生产具有重要要意义。【前人研究进展】黄爱缨等研究了土壤-气候、烟草品种及其互作和烟叶等级对烟叶化学品质的综合影响，发现其对烤烟主要化学成分的总变异贡献率分别为48%，10.3%，19.7%，22%[4]。彭新辉等研究湖南烟区不同气象和土壤对烤烟还原糖和烟碱影响，发现气候对它们变异的贡献率为72%、60%，气候与土壤的互作效应对其贡献率分别为15%、23 %，土壤对其贡献率均为4%[5]。肖雅等对云南和福建主要烟区气象和烤烟化学成分进行分析，发现主要化学指标与6、7月平均温度关联最大[6]。王连喜等试验表明烤烟品质主要受伸根还苗期期降水和日照影响比较大，其中降水量影响尤为明显[7]。【本研究切入点】然而由于烟草农业生产自身差异性比较大，大而泛的研究对实际生产意义有限，细化到每个烟区的试验研究又难以投入如此大精力财力，因此涉及到烟草生产，选取各烟区中生态因子具有代表性的烟区进行研究有重大意义。【拟解决的关键问题】本文选取了西南清香型烟区的3类典型区域生态因子中最为重要的气象因素和土壤因素，对气象和土壤因子与烤烟烟叶化学及感官质量评吸进行灰色关联分析，从而得知不同生态因子对烤烟品质的影响程度，以期为不同生态条件下因地制宜改进烟草生产，提高烟叶品质提供科学理论支撑。

1 材料与方法

1.1 样本采集

2013、2014年，在云南省玉溪市红塔区、普洱市宁洱县及四川省凉山州会理县(3个典型清香型亚区)采集烤烟及其对应土壤样品;气象数据由当地气象部门提供(均温根据采样点进行海拔高度校正)。

1.2 样品测定

土壤样品测试项目包括:有机质、pH值、碱解氮、有效磷、速效钾、有效硼、有效铁、有效锰、有效钼、水溶性氯、盐分、阳离子交换量和有效硫，测试方法参照参考文献[8]。

烟叶样品测试项目包括:总糖、还原糖、烟碱、淀粉、氯及钾，测试方法参照参考文献[9]。

感官质量评吸:卷制长70 mm、圆周27.5 mm的烟支，经过平衡水分后由评吸专家评吸。

1.3 数据处理

数据分析软件为SPSS 21，作图软件为Sigmaplot(V10.0)。

2 结果与分析

2.1 烤烟不同生育期的气象特征

由图1可知，均温在烤烟生育期内呈现出前期上升后期略有下降的趋势，宁洱的均温比红塔和会理高，红塔和会理接近;平均相对湿度在烤烟生育期内呈现出先增加后稳定的状态，宁洱的平均相对湿度高于红塔，红塔高于会理;降雨量在伸根期少，此后逐渐增加，在成熟中期达到最大，成熟后期略有降低;宁洱的降雨量各生育期均为最大，红塔的降雨量在伸根期比会理略高，其他生育期低于会理;日照时数为生育前期高而后期低，在成熟前期达到最低值;会理的日照时数比红塔和宁洱高，红塔比宁洱略高;温差自伸根期至成熟前期为下降趋势，此后略有升高;在烤烟全生育期内，会理的温差高于红塔，宁洱的温差最低。

2.2 土壤因子对烟叶化学成分及感官评吸影响

选择植烟土壤因子和主要烤后烟叶化学成分及感官评吸结果分别进行灰色关联分析(表1～2)，与烤后烟叶总糖关联度较高的土壤因子为:阳离子交换量，pH，有效硼，盐分，水溶性氯;对还原糖而言，阳离子交换量、pH、有效硫、有效硼、水溶性氯关联度较高;烟碱关联度是盐分、有效铁、有效硼、水溶性氯及有效钾关联度最高;烤后烟叶中氯含量则与土壤中有效硼、水溶性氯，有效硫，有效钾，有效磷关联度最高;烤后烟叶中钾含量与土壤中有效铁、有效锰、有效硼、水溶性氯及有效磷关联度最高;烤后烟叶中淀粉则是水溶性氯、有效硼、有效硫、有效磷及有效钾关联度最高。

图1 不同生育期宁洱、红塔和会理主要气象因子特征Fig.1 Characteristics ofmeteorological factors in different growth stages of Ninger，Hongta and Huili

烤烟感官评吸质量中烟草本香关联度最高的土壤因子为:有效硼，有效铁，有效硫，水溶性氯，有效磷;香气量、香气质关联度最高的土壤因子均为:有效硼，有效磷，水溶性氯，有效硫，有效铁;与浓度关联度最高的土壤因子为:有效硼，水溶性氯，有效磷，有效硫，有效钾;与刺激性关联度最高的土壤因子为:有效硼，有效铁，有效磷，水溶性氯，有效硫;而劲头则有效硼、水溶性氯、有效铁、pH、盐分关联度最高;与杂气关联度最高的土壤因子为:水溶性氯，有效铁，有效磷，有效硼，有效锰;干净度与有效铁、有效磷、碱解氮、有效硼、有效锰关联度最高;与湿润感关联度最高的土壤因子为:有效磷，有效硼，水溶性氯，有效铁，盐分;与回味关联度最高的土壤因子为:有效磷，有效硼，有效铁，有效硫，有机质;感官评吸总分则与有效硼、水溶性氯、有效磷、碱解氮和有效铁关联度最高。

表1 土壤因子与烤后烟叶化学成分灰色关联度Table 1 The grey correlation degree between soil factors and chemical components of flue cured tobacco leaves

表2 土壤因子和烤后烟叶感官评吸灰色关联度Table 2 The grey correlation degree between the soil factors and the sensory evaluation of flue-cured tobacco

2.3 整个生长季气象因子对烟叶化学成分及感官评吸影响

选择生长季气象因子和烤后烟叶化学成分及感官评吸结果分别进行灰色关联分析(表3～4)。

烤后烟叶中总糖与温差及平均相对湿度关联度最高;还原糖与平均相对湿度及降水量关联度最高;烟碱和淀粉含量均与日照时数及平均相对湿度关联度最高;烤后烟叶中的氯与日照时数及均温关联度最高;而与烤后烟叶中的钾关联度最高的气象因子为日照时数和平均相对湿度。

生长季气象因子和烤后烟叶感官评吸关联程度。烟草本香、回味和香气质均与日照时数及平均相对湿度关联度最高;烟香气量与均温及日照时数关联度最高;浓度、杂气、刺激性均与平均相对湿度及日照时数关联度最高;劲头、干净度和感官评吸总分均与平均相对湿度及降水量关联度最高;湿润感则与温差及降水量关联度最高。

表3 生长季主要气象因子与烤后烟叶化学成分灰色关联度Table 3 The grey correlation degree between meteorological factors and chemical components of flue cured tobacco leaves

表4 生长季主要气象因子和烤后烟叶感官评吸灰色关联度Table 4 The grey correlation degree between themeteorological factors and the sensory evaluation of flue-cured tobacco

3 讨 论

3.1 典型清香型烟区不同生育期气象特征

生产优质的清香型优质烤烟，生长需水特点是前期少，中期多，后期又少，对气温条件的要求是前期较低、中期较高、成熟期不低于20℃[3，10];伸根期水分少利于烤烟生根，旺长期烤烟生长快速需要充足水分，后期降水少则利于烟叶成熟[11];烤烟在整个大田生长季日照时数最好达到500～700 h，Jackson等人发现延长日照时数可以增对烤烟烟碱、钾等[12];温差而言，一般昼夜温差大有利于减少呼吸消耗，对于烟叶是有机质积累有利;空气湿度一般清香型区域前期较低，随生育期推移相对湿度逐渐增大，成熟期相对湿度最大。红塔、宁洱和会理作为典型清香型亚区，区域气象条件均符合优质清香型烟叶生产条件[13]。

3.2 土壤因子对烤后烟叶化学成分及感官评吸影响

在植物生长中有效硼可使糖更易于跨越质膜，促进其运输，本试验中有效硼无论对于糖分还是烟碱以及其它化学成分，都有高关联程度，这与韦翔华等研究一致[14]。而徐淑芬等人研究表明，微量元素中对烟碱含量影响大的是硼，对糖含量影响大的是锰和铁[15]。有效磷一般提高烤后烟叶中的总糖和还原糖;也有研究表明随着磷肥施用增加，总糖及还原糖会随之降低[16]。本试验中，有效硼与烤后烟叶化学成分及感官评吸都有很强关联，这与尹鹏达等人研究一致[17]。本文现阶段研究为筛选影响烤后烟叶化学成分及感官评吸的关联程度高的指标，并未涉及到相关养分对化学成分及感官评吸的正负影响。宋莹丽[18]收集了8个省烟叶及土壤数据，研究发现土壤pH、阳离子交换量、盐基饱和度及速效钾含量对烟叶化学成分的含量影响较大。这与本文在常规土壤指标上一致，微量元素指标上则有些出入，这可能与研究区域烤烟香型有关，宋莹丽所研究为浓香型烟区，而本试验为清香型烟区，而产生差异性的生态因素作用可能正是不同香型产生的原因。

3.3 生长季主要气象因子对烤后烟叶化学成分及感官评吸影响

戴冕等人研究发现光照时数与烤后烟叶还原糖积累呈显著相关，降雨量和平均相对湿度则与烤后烟叶烟碱的积累呈极显著的相关关系[19]。然而陈伟等研究发现对于南方烤后烟叶中烟碱、氯和钾影响最大的气象因子是日照时数[20]。本试验烟碱、氯、钾与陈伟等人研究一致，而对总糖、还原性糖影响对大的是温差和平均相对湿度，淀粉则是平均相对湿度影响最大。

对于浓度、刺激性、杂气、干净度及感官质量总分，平均相对湿度关联度最高，这与周翔研究基本一致[21]。而本研究中烟草本香、香气质、回味等与日照时数关联度最大，香气量与均温关联度最高，湿润感与温差关联度最高。

4 结 论

从气象特征上看，本文选取的会理、红塔和宁洱三个地区均适合优质清香型烟叶生产。土壤中不同养分对于烤后烟叶及感官评吸影响具有差异，其中土壤有效硼影响显著。整体而言，气象因素中相对平均湿度和日照时数对烤后烟叶化学成分及烟叶感官评吸影响最大。

本文选取清香型烟区三个典型亚区进行分析，虽然选取对烤烟品质的影响最大的生态因子-气象和土壤。但受试验条件制约，像地形、地质、海拔高度、土壤质地及不同因素之间交互作用等未进行考虑。针对生态数据获取制约因素多，今后研究可以通过遥感数据和地面气象站数据反演插值获得更精确的烟区生态数据，从而研究不同生态因子对烤烟品质影响，既可以减少人力物力投入，又可获得更加精确生态数据。总之，进行烤烟生产和区划时，要综合考虑地形、海拔、土壤母质、质地、太阳辐射以及气象等生态因素。

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(责任编辑 李 洁)

Grey Correlation Degree between Ecological Factors and Quality of Flue-cured Tobacco in Typical Tobacco Grow ing Areas

CHANG Nai-jie1，LIU Qing-li1，LIZhi-hong1，LIJun-ying2，MA Er-deng2，ZHANG Yun-gui1*
(1.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing100081，China;2.Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences，Yunnan Yuxi653100，China)

【Objective】The present paper aimed to understand the correlation degree between the quality of flue-cured tobacco and themain ecological factors in typical flue cured tobacco-growing areas，and provide a theoretical support for tobacco production.【Method】Through collecting typical flue-cured tobacco samples related meteorological data were selected and the correlation between chemical composition and sensory quality of flue cured tobacco and meteorological and soil factors in typical tobacco growing areas by grey relational grade were analyzed.【Result】(i)For Ning′er，Huili and Hongta:the average temperature increased initially and then decreased slightly in the early stage of the growth period;the average relative humidity fertility rate increased and then stabilized;the rainfall amount reached themaximum in themedium ofmaturity;and the precipitation in the three placeswasmore in the early growth period;in the early days，the early sunshine was low，and the three places reached the lowest sunshine in the early stage ofmaturity;the temperature difference showed a slight increase after the firstdrop;the average temperaturewere slightly decreased in the early stage of the growth period of flue-cured tobacco;the sunshine was abundant in the early stage of the growth period，and the late stage of the growth period was low，and the lowest sunlightwas reached in the early stage of growth;the temperature difference showed a slight increase in the state after the first rise.(ii)The grey incidence of Cation exchange capacity with total sugar，reducing sugar，salt and nicotine was the highest，effective boron and chlorine content in tobacco leaves，highest effective iron and potassium in tobacco leaves grey incidence was the highest，chlorine and starch content highest grey relation;Effective boron and tobacco aroma，concentration of aroma，sweet temperament，and stimulating momentum and sensory evaluation of grey correlation，the highest total score of mixed gas and the soil water soluble chloride，highest degree of clean and moist feeling with effective phosphorus highest correlation.(iii)The correlation between the total sugar and the temperature differencewas the highest，and the correlation degree between the reducing sugar and the starch and the average relative humidity was the highest，and the nicotine，chlorine and potassium were the highest in the sunshine hours;the concentration，irritation，the correlation between the total score of sensory quality and the average relative humidity was the highest，and the correlation degreewas the highest with the sunshine hours，the highestdegree of aroma and average temperature，and the highestdegreeofwetnessand temperature difference.【Conclusion】From the aspects ofmeteorological factors，the Hongta and Ning′er are suitable for the production of high quality flue cured tobacco leaves;the relative humidity and sunshine hourshad a higher effecton the flue-cured tobacco leaves;and the effects of differentnutrients on soilswere different，and the effect of soil available boron was significant.

Meteorological factors;Soil factors;Chemical composition;Gray correlation;Sensory quality

S572

A

1001-4829(2017)8-1754-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.8.010

2016-02-16

清香型特色优质烟叶生态基础研究(Ts-03-2011002 1);全国烤烟烟叶香型风格区划研究(110200901003)

常乃杰(1993-)，男，安徽蚌埠人，硕士研究生，农业生态方向，E-mail:changnaijie@qq.com，Tel:13261953790，*为通讯作者:张云贵，E-mail:zhangyungui@caas.cn。