烤烟新品系HKDN-2生态适应性模糊评价

李迪秦 王妍妮 周正红 刘伊芸 卢政言 幸 勤喻 鹏,* 朱列书

(1 湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128；2 湖南省永州市烟草公司，湖南 永州 425600)

研究表明，烟叶生产受品种、环境、技术措施等因素的影响[1-3]，烟草(NicotianatabacumL.)对生态环境因子的适应性，最终通过烘烤后原烟产量和品质进行评价[4-6]。我国是烟草生产大国，但烟草品种资源贫泛。研究发现烤烟品种(系)生态环境适应性优势是影响烟草种质资源开发和利用的关键[7-9]。

从生产环节看，烟叶质量分为田间质量和烘烤质量，烟叶田间质量评价主要包括与烟株生长发育相关的生理生化特性指标及主要农艺性状指标等；烟叶烘烤质量评价主要包括外观质量、感官质量、主要化学成分、物理特性和安全性指标等，其中，经济性状、外观特征、化学成分等指标已成为烟叶工业可用性的重要评价指标[10-11]。目前，前人对烟叶质量评价的研究已有大量报道，多集中在主要经济性状、外观质量、感官质量及化学成分等单一指标的评价上，由于受主客观因素影响，这种单一评价方法通常存在一定局限性，难以做到科学合理。因此，开展烟叶质量多指标综合模糊评价，可使评价结果更加科学、合理，为烤烟品种的生态适应性评价提供可靠的理论依据[11-13]，进而更有利于产量与质量兼优、抗病性强、适应性广的烤烟新品(系)的推广和应用。本研究于2016-2017年在湖南典型浓香型烟叶主产区宁远县开展基于模糊评价的烤烟新系生态环境适应性研究，以期为湖南烟区新品种(系)选育、示范和生产应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况及试验材料

试验于2016-2017年在宁远县仁和镇仁和村(同一地点、土壤条件较为一致)烟稻轮作植烟田进行，前茬晚稻，肥力中等，排灌方便。试验田土壤基本理化性质为全氮1.85 g·kg-1、全磷0.86 g·kg-1、全钾9.88 g·kg-1、有机质38.43 g·kg-1、速效氮155.9 mg·kg-1、有效磷14.3 mg·kg-1、速效钾125.3 mg·kg-1、pH值6.5。

试验材料：烤烟新品系HKDN-2 (来源于MS101×GK2，由湖南农业大学提供，已经湖南省烤烟品种区域试验)、K326(来源于McNair30×NC95，由湖南省烟草公司提供，对照品种，记作CK1)和云烟87(来源于K326×云烟2号，由湖南省烟草公司提供，对照品种，记作CK2)。采用漂浮育苗，12月18和20日播种，第二年3月12日移栽。间苗和剪叶2次，脱水炼苗4 d后移栽。

1.2 试验设计

每个烤烟品种(系)3次重复，共9个小区，采用随机区组排列，每个小区面积为39.0 m2。种植密度为1.3 m×0.5 m，每小区60株，共3行。各项农事操作在同一天内完成，烟叶成熟采收时，按照小区进行编号，单采单烤，采用密集式烤房及中温中湿烘烤工艺在同一座烤房烘烤。

试验地施烟草专用基肥975.0 kg·hm-2，专用追肥450.0 kg·hm-2、硫酸钾300.0 kg·hm-2、过磷酸钙225.0 kg·hm-2，发酵菜籽饼肥225.0 kg·hm-2，复合肥(N 15%-P2O510%)75.0 kg·hm-2。即施纯氮142.5 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O比例为1∶1∶3，栽培技术管理措施均按照当地优质烟叶生产技术进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生育时期记载 参照王宇超等[7]的方法，记载播种期、出秒期、成苗期、移栽期、团棵期、中心花开放期、脚叶成熟期、顶叶成熟期，并计算大田生育期。

1.3.2 植物学性状记载 每个小区选择有代表性烟株10株，参照张兴伟等[14]的方法，记载株形、叶形、叶色、茎叶角度、主脉粗细、田间整齐度、成熟特性及烟株生长势。

1.3.3 大田主要农艺性状记载 每个小区选择有代表性烟株10株，参照YC/T 142-2010[15]烟草农艺性状调查测量方法，记载株高(cm)、叶数、茎围(cm)、节距(cm)、最大叶长宽(cm)，并按照公式计算最大叶叶面积(cm2)：

叶面积=长(cm)×宽(cm)×0.634 5

(1)。

1.3.4 大田主要病害调查 参照YC/T 39-1996[16]烟草大田主要病害调查方法，每个小区选择5点，每个点调查7株，共35株，在发病高峰调查黑胫病、赤星病、青枯病、气候性斑点病、野火病和花叶病的发病株，并按照公式分别计算发病株率和病情指数：

发病率=(发病株数/调查总株数)×100%

(2)

病情指数=∑(各级病株×该病级数)×100/(调查总株数×最高病级数4级)

(3)。

1.3.5 主要经济性状指标、经济效果指数及物理性状指标的测定 每个小区采取单独采烤，烤后称重，由专家按照GB 2635-1992[17]标准进行分级和等级比例划分，并根据当年烟叶收购价计算均价与产值，对上等烟比例、均价、产量和产值4项经济性状指标，运用效果测度模型和指数法构建经济效果指数(economic character index，ECI)，ECI越大，说明经济性状越好[13]；并随机抽取B2F和C3F烟叶100片，称取其质量，计算其物理性状指标单叶重[13]。

1.3.6 原烟外观质量评价 随机抽取B2F和C3F烟叶样品，分别称取1 kg，组织5名专家，采用100分制(表1)，成熟度、颜色、光泽、油份、叶片结构和叶片厚度6个指标分别赋100分，依次分别赋予全重25%、15%、15%、15%、15%和15%，根据各指标打分计算权重分数进行评价，总分越高，表明外观质量越好[18-19]。

1.3.7 主要化学成分含量检测及可用性指数计算 分别称取各试验材料B2F和C3F烟叶样品各1 kg，采用San ++流动分析仪(SKALAR公司，荷兰)测定烟叶总糖、还原糖[20]、烟碱[21]、总氮[22]、钾[23]和氯[24]的含量，随后计算总糖/烟碱、氮/碱、钾/氯。应用模糊数学，参照邓小华等[12]的方法建立隶属函数，将各主要化学成分指标原始数据转换成0.1～1.0数值，然后进行赋值。采用模糊分析法计算化学成分可用性指数 (chemical components usability index，CCUI)，CCUI越大，说明烟叶主要化学成分的工业可用性越好[12-13]。

1.3.8 烟叶ECI、外观质量评价指标及CCUI的综合评价 根据卷烟工业企业及专家对烟叶ECI、外观质量评价指标和CCUI 的模糊分析与综合评价[12-13,17]，采用指标赋值法对烟叶主要经济性状指标、外观质量和化学成分的权重赋值，其中主要经济性状指标、外观质量评价和化学成分权重分别为35%、30%和35%，计算其总分，总分越高，表明其烟叶质量越好。计算公式如下:

P=ΣCi× Pi

(4)

式中，P：烤烟主要经济性状指标、外观质量和化学成分的综合评价指数；Ci：第i个分指标量化分值；Pi：第i个分指标相对权重。其中，主要经济性状指标按照B2F权重占45.45%，C3F权重占54.55%计算，二者贡献率按照总分数的35%计算[19]。

1.4 数据处理

利用Microsoft Office Excel 2010进行数据整理和分析，取2年数据的平均值后，采用SPSS 13.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 烤烟主要生育期记载

由表1可知，HKDN-2的出苗速度较K326和云烟87早1 d，但3个品种的成苗期一致；移栽后，HKDN-2的团棵期较K326、云烟87分别早2 d和1 d，而现蕾期、中心花开放期均较K326、云烟87迟1 d，脚叶和顶叶成熟期分别较K326、云烟87早3、3 d和8、8 d；3个品种的大田全生育期一致，均为126 d。结果表明，在本试验地生态环境条件下，HKDN-2成熟期生长加快，有利于成熟采烤及下茬作物水稻的生产。

表1 不同品种烤烟主要生育时期 Table 1 Growth stage of different flue-cured tobacco varieties

注：M：月；D：日。

Note: M: Month. D: Day.

2.2 烤烟主要植物学性状调查

由表2可知，各品种烤烟株形均为塔型，叶形长椭型；HKDN-2叶色较K326稍淡，与云烟87一致；茎叶角度一致为中等；HKDN-2主脉粗细与K326一致，但较云烟87粗；HKDN-2田间整齐度好于K326，与云烟87一致；分层成熟，HKDN-2成熟快于K326和云烟87；HKDN-2生长势与云烟87一致为强，均好于K326。综上表明，HKDN-2的植物学性状指标整体表现较对照(K326和云烟87)好。

表2 不同品种烤烟的主要植物学性状Table 2 Main botanical traits of different flue-cured tobacco varieties

2.3 烤烟主要农艺性状调查

由表3可知，不同品种烤烟株高依次表现为HKDN-2>云烟87>K326，其中K326显著低于其他2个品种；节距表现为云烟87>HKDN-2>K326，K326显著低于其他2个品种；茎围表现为HKDN-2>云烟87>K326，HKDN-2显著高于其他2个品种；叶片数依次表现为HKDN-2>K326>云烟87，云烟87显著低于其他2个品种；腰叶叶面积依次表现为HKDN-2>云烟87>K326，HKDN-2显著高于2个对照品种。综上表明，HKDN-2的整体农艺性状指标优于2个对照品种(K326和云烟87)。

表3 不同品种烤烟的主要农艺性状Table 3 Agronomic traits of different flue-cured tobacco varieties

注: 同列不同小写字母表示品种间差异显著(P<0.05)。表中数据为均值±标准差。下同。

Note: Different lowercase letters mean significant difference at 0.05 level among varieties. The data in the table are mean±standard deviation. The same as following.

2.4 烤烟田间病害调查

非接种自然状态下的田间自然发病株率和病情指数可以反映作物品种的田间抗性强弱[25-26]。本研究田间调查表明，在大田发病高峰期，黑胫病发病株率和病情指数均表现为HKDN-2>云烟87>K326，花叶病的发病株率和病指表现为K326>云烟87>HKDN-2，其中HKDN-2田间花叶病发病株率和病情指数均为零；野火病、马铃薯Y病毒病、赤星病、青枯病和气候斑点病的发病株率和病情指数与2个对照品种(K326和云烟87)相同，均为0。结果表明，非接种自然状态下HKDN-2对大田野火病、马铃薯Y病毒病、青枯病和气候斑点病的抗性与2个对照品种相同，均较好，但对花叶病的抗性好于对照品种，表现出优良的抗病性(表4)。

2.5 原烟外观质量评价

由表5可知，原烟B2F和C3F等级烟叶，外观质量评价权重总分，均表现为HKDN-2>云烟87>K326。表明原烟的外观质量HKDN-2好于2个对照品种(K326和云烟87)。通过烘烤后烟叶表现，HKDN-2烟叶无挂灰现象，而2个对照品种均有不同程度的挂灰现象，表明HKDN-2烟叶的烘烤性好于对照品种。

表5 不同品种烤烟B2F和C3F原烟外观质量评价Table 5 Appearance quality evaluation of B2F and C3F of different flue-cured tobacco varieties

2.6 烤烟主要经济性状指标和经济效果指数及物理性状指标

由表6可知，上等烟比例依次表现为HKDN-2>云烟87>K326，且不同品种间差异显著；均价表现为HKDN-2>云烟87>K326，不同品种间差异显著；产量依次表现为HKDN-2>云烟87>K326，其中HKDN-2显著高于K326，但与云烟87间无显著性差异；产值依次表现为HKDN-2>云烟87>K326，且不同品种间存在显著差异；经济效果指数表现为HKDN-2>云烟87>K326，且不同品种间差异显著；烟叶经济效果指数(ECI)综合排名情况为HKDN-2排第一、云烟87第二、K326第三；B2F和C3F等级烟叶的物理性状指标单叶重均表现为HKDN-2>云烟87>K326，且K326显著低于其他2个品种。上述结果表明，HKDN-2的主要经济性状指标好于2个对照品种(K326和云烟87)，表现出优良的生态环境适应性。

2.7 烟叶主要化学成分及可用性指数

由表7可知，3个品种B2F和C3F等级烟叶主要化学成分指标，均在优质烟叶适宜数值范围内[1]。其中，B2F和C3F等级烟叶的CCUI均依次表现为HKDN-2>云烟87>K326。表明HKDN-2烟叶主要化学成分含量品质和工业可用性，均优于2个对照品种(K326和云烟87)。

2.8 不同品种烟叶主要经济性状指标、外观质量和化学成分综合评价

对不同品种B2F和C3F烟叶主要经济性状指标、外观质量评价和CCUI进行模糊评价，结果表明，HKDN-2的综合得分最高，其次是云烟87，K326最低(表8)。进一步说明与当地常规种植的烤烟品种相比较，HKDN-2的生态适应性更好。

3 讨论

3.1 主要环境因子对烟草的影响

在一定土壤环境条件下，光照、温度、水分可以成为影响作物生长发育、产量和品质形成的最主要环境因子[3,5-6]。烟草原产于南美洲，喜温，较耐热、耐旱，不耐寒[8]。研究发现烟草生长期最适宜温度为25～28℃[2]；成熟期最适宜气温为20～25℃，一般24～25℃持续超过30 d有利于烟叶品质的形成[6]。我国南方烟区有利于优质烟叶形成的≥10℃有效积温为 1 000～1 800℃[9]。研究表明，我国多数烟草品种移栽的适宜温度是连续7 d温度稳定在13℃，否则易出现早花[13-14,27]。光照充足是优质烟叶生产的必要条件，优质烟叶大田生长期日照时数要求达到500～700 h[2]；光照不足，烟株生长纤弱，干物质积累少，叶片大而薄，内在品质差；光照过强将会导致叶片厚而粗糙，主脉突出，产生粗筋暴叶，烟叶吸味辛辣，香气质降低，香气量不足，油分少，烟叶品质下降，工业可用性差等现象[4,6,10]。烟草生长期间既要保证充足的降雨量，又要保证降雨分布与烟草需水规律相吻合。一般来说，优质烟生产大田期降水量要求为450～550 mm，缓苗期适宜月降水量为80～100 mm，旺长期月降水量为100～200 mm较适宜，并保证旺长期与多雨季需同步，成熟期月降水量为100 mm左右较为适宜，过多或过少均会对叶片成熟和质量产生显著影响[2,7,10]。

宁远县位于湖南南部(110°42′～112°27′E，25°11′～26°08′N)，属亚热带季风湿润区，气候温暖，雨量丰沛，年均日照1 650 h，年均气温18.4℃，年均相对湿度79%，全年无霜期297 d，全年≥10℃的有效积温大于2 200℃，年均相对湿度79%，年均降雨量1 422 mm，4-6月为雨季，历年4-6月降雨量超过20 mm。据2011-2017年宁远县气象资料统计，稳定7 d通过(≥)13℃气温的时间多在3月12日以后，有利于移栽，表明宁远烟区光温水等气象条件完全可以满足烟株正常生长发育和成熟采收[1,3-4,7]。本研究中，3月10日移栽，7月中旬终采，HKDN-2的ECI、CCUI、原烟外观质量、烟叶物理性状指标及抗病性等均好于当地品种(K326和云烟87)，表明宁远烟区光温水等生态环境条件完全可以满足HKDN-2生长发育和优质烟叶形成的需要。

3.2 烟叶质量评价体系在烟草品种(系)生态适应性上的应用

评价作物生态适宜性的众多方法中，常见的有聚类和回归分析法、主观赋权分析法和综合分析法等，上述方法可用于烤烟品种生态适应性评价，但在客观、科学合理上略显不足[28-30]。因此，在此基础上，进一步产生了基于地理信息系统(geographic information system，GIS)和模糊集理论评价等方法[31-32]。研究发现ECI可用于烟叶主要经济性状指标优劣评价[12-13,19]，CCUI可用于评价主要化学成分指标协调性及工业可用性[13]，但这些评价方法局限于单一指标，面对复杂的烟叶质量评价指标体系仍显不足。本研究在烟叶单一质量评价指标的赋权和模糊评价方法基础上，通过进一步对烤烟外观质量、ECI和CCUI进行综合评价，发现烤烟新品系HKDN-2的外观质量、ECI和CCUI综合评价得分均优于对照品种(K326和云烟87)，在湘南烟区表现出了良好的生态适应性。

4 结论

本研究结果表明，新品系HKDN-2具有较好的ECI、外观和感官质量及CCUI，且综合排名等均好于2个对照品种(K326和云烟87)，在湘南浓香型烟叶产区表现出良好的生态适应性，具有较好的推广应用潜力和价值。