土壤与初烤烟叶成分及烤烟品质的相关性分析

赵鹏力，申洪涛，徐辰生，王艳芳,张仕祥, 刘德鸿，刘 领，杨自军

(1.河南科技大学 动物科技学院，河南 洛阳 471023；2.河南中烟工业公司, 河南 郑州 450000；3.南平市烟草公司，福建 南平 354000;4.郑州烟草研究院, 河南 郑州450000)

0 引言

烟叶质量受多种因素的影响，土壤作为农业生产的基本生产资料，对烟叶生产及品质特色的形成具有重要作用。以往研究多集中在土壤成分对烟叶化学成分的影响[1-2]，进而影响到烟叶质量和烤烟品质[3-4]等方面。近年来，土壤成分对烟叶微量元素的影响研究也较多[5]，但对特色烟区烟叶中土壤成分与烟叶化学成分及其与感官品质的区域特征关系的研究，报道较少。在工业应用过程中，普遍认为以福建省南平市邵武市为代表的南平烟区烟叶的透发性相对较好，配伍性强，是高档香烟的重要原料[6-8]，但其标准和成因尚不清楚。本试验以南平主产烟区K326品种烤烟为材料，通过对邵武市、光泽市、武夷山市、浦城县、松溪县等不同烟区土壤中几种营养物质对烟叶主要成分的影响，并与烟样感官品质进行关联性分析，以期揭示烟叶成分与感官品质的区域特征，探讨影响烟叶透发性的风格特色形成生态因子，精细调控南平市烟区施肥量，改善烟叶化学成分，增加工业可用性。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集与检测

试验于2018年在南平市所辖邵武市、光泽市、武夷山市、浦城县和松溪县5个市县的不同乡镇植烟区进行，其中，邵武市有沿山、水北、大埠岗、吴家塘等18个乡镇，武夷山市有兴田乡、吴屯乡，光泽市有崇仁乡、寨里乡，浦城县有临江乡、永兴乡，松溪县有溪东乡、河东乡等。每个市县选择5块以上代表性烟田，在移栽前10 d采集土壤(未施底肥)，采样点用全球定位系统(global positioning system,GPS)定位，按5点取样法采集0～20 cm耕层混合土壤1 kg左右，风干、研细混匀，用四分法取土样，按照文献[9]方法处理，测定土壤样品中有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等基础成分含量。

1.2 烤烟样品的测定

烤烟品种为K326，样品对应土壤，统一成熟度采收，常规烘烤，分别采集C3F和B2F等级各5份，每份5 kg，采用AAⅢ型连续流动化学分析仪(德国BRAN & LUEBBE公司生产)测定烟样总糖、还原糖、烟碱、钾和氯含量，硫酸-过氧化氢消化处理测定总氮含量，计算糖碱比、氮碱比和两糖比等。

1.3 烤烟样品感官评吸

烤烟感官质量的评价参照YC/T 138—1998《烟草及烟草制品 感官评价方法》[10]，组织工业评吸专家，在河南中烟工业有限公司技术中心对烤烟样品进行感官评吸，各项指标均按9分制打分。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 25.0统计软件进行处理及相关分析。

2 试验结果

2.1 土壤基础成分含量

表1为土壤基础成分含量。表1结果表明：5个市县土壤中碱解氮和速效磷含量差异较大，其中，光泽市碱解氮含量(344.93 mg/kg)显著高于其他地区和平均值(192.51 mg/kg)；而速效磷含量(40.51 mg/kg)显著低于其他地区和平均值(81.48 mg/kg)。有机质含量的区间差异不明显，总体处于中等～丰富水平；邵武市和武夷山市土壤速效钾含量相对较低，地区间有一定的变化。

表1 土壤基础成分含量 (x±SD) mg/kg

2.2 不同地区烤烟化学成分含量

不同地区烤烟中成分含量见表2。由表2可知：5个市县初烤C3F烟叶总氮含量(质量分数，下同)平均值为1.74%，B2F总氮含量平均值为1.89%，组间无显著性差异。B2F松溪县的氯含量显著高于其他区域，光泽市显著低于其他区域的值,总均值为0.4%～0.5%；钾含量为2.5%～3.5%,武夷山市偏高,其他地区差异不明显。地区间烟碱含量变化较大,B2F烟碱含量明显高于C3F含量。总糖含量均值为25%～35%，区域间无显著差异性且C3F含量明显高于B2F含量。还原糖含量均值为20%～35%，C3F还原糖含量蒲城县最高，B2F还原糖含量松溪县较低。不同地区初烤烟叶糖碱比、氮碱比差异较大，且C3F比值明显高于B2F比值(蒲城县例外)，两糖比值均为0.8～0.9，无显著性差异。

地区间烤烟中化学成分有一定的差异性，武夷山市C3F烤烟中总氮、钾、烟碱含量相对较高，总糖、还原糖、糖碱比偏低，B2F烤烟中的烟碱含量显著低于其他地区。松溪县C3F烤烟中氯含量偏低，B2F烤烟中的氯含量显著高于光泽市和其他地区。蒲城县B2F烤烟中的总糖含量高于其他地区，糖碱比也较高。烤烟中总氮、氯、烟碱的平均含量C3F低于B2F，总糖、钾、还原糖的平均含量C3F烤烟中高于B2F烤烟中的含量，均在合理范围之内。

表2 不同地区烤烟中成分含量

续表2

2.3 评吸结果

表3为不同地区C3F和B2F烤烟评吸分值。由表3可知：按照9分制标准打分，各县市C3F烤烟评吸得分基本一致，个别指标有区别，其中，邵武市C3F烤烟评吸香气质、香气量、透发性、浓度、柔细度和余味指标均达到最高值，具体表现为烟叶香气质好，香气量较足，透发性好，柔细度好，烟气细腻柔和；武夷山市烤烟的香气质、香气量和透发性较好。

B2F烤烟评吸与C3F一致，邵武市烤烟整体表现为：烟气浓度稍有，口腔充实感较强，杂气稍有，刺激性小，余味较干净；光泽市烤烟显示香气质中等，香气量和透发性相对较好，有杂气，余味中等偏上。武夷山市B2F烤烟的香气质较好，香气量和透发性表现中等，稍有杂气，烟气浓度稍有。蒲城县烤烟的香气质和香气量稍好，但透发性一般，烟气浓度中等偏上，余味较干净；松溪县烤烟香气量充足，透发性相对较好。C3F烤烟香气质、透发性、柔细度、余味的平均值稍高于B2F烤烟的，香气量、浓度的平均值稍低于B2F烤烟的。

表3 不同地区C3F和B2F烤烟评吸分值

2.4 土壤成分含量与烤烟化学成分含量的相关性

土壤成分含量与烤烟化学成分含量的相关系数见表4。由表4可知：土壤成分含量与烤烟化学成分有一定的相关性。其中，土壤有机质含量与C3F初烤烟叶中总氮、总糖、还原糖和钾含量有较显著相关性，与总糖含量相关系数达到0.82。与B2F烤烟的各成分均有显著相关性。土壤碱解氮与C3F初烤烟叶烟碱含量有一定的正相关性，但差异不显著，与其他化学成分含量无显著相关性，与B2F烤烟均无显著相关性。土壤速效磷含量与C3F烤烟叶中烟碱含量相关系数为0.68，与其他成分以及B2F烤烟均无显著相关性。土壤速效钾与C3F烤烟叶中还原糖和糖碱比有显著相关性，与B2F烤烟成分含量均无统计学意义。

注： *表示在 0.05 水平(两侧)上显著相关。相关系数在0.7以上说明相关有显著性。下同。

2.5 烤烟化学成分含量与烤烟品质的相关性

烤烟化学成分含量与烤烟部分品质指标的相关性见表5。由表5可知：C3F烤烟透发性与烤烟钾含量有密切正相关性，与糖碱比有密切负相关性；B2F烤烟透发性与烤烟总氮含量有强正相关性，与总糖含量有密切负相关性。B2F烤烟香气质与总糖和糖碱比有密切正相关性，与烟碱有较强负相关性；C3F烤烟香气质与烤烟成分无明显相关性。C3F香气量与还原糖含量有极强负相关性，与两糖比和氮碱比有密切相关性；B2F烤烟香气量与氯含量有较密切正相关性。C3F烤烟浓度与烟碱有强负相关性，与氮碱比密切相关；B2F烤烟浓度与总氮密切相关。其他指标关系不密切。

表5 烤烟化学成分含量与烤烟部分品质指标的相关系数

2.6 烤烟品质与土壤成分的相关性

表6为烤烟部分品质指标与土壤成分的相关系数。由表6可知：烤烟不同品质指标与土壤不同的成分有不同的相关性，其中，C3F烤烟的透发性与土壤速效钾含量有显著负相关性(r=0.96)，烤烟的香气质与土壤碱解氮含量有显著负相关性(r=0.88)，烤烟的香气量与土壤速效钾含量有显著负相关性；B2F烤烟的香气质含量与土壤有机质含量有显著正相关性，烤烟的香气量与土壤有机质有强负相关性，相关系数达到0.95，烤烟的浓度与速效磷有较强负相关性。其他对应关系均无显著性(r<0.7)。

表6 烤烟部分品质指标与土壤成分的相关系数

续表6

3 分析与讨论

3.1 南平市部分地区土壤和烤烟中基础成分含量的关联性

土壤基础成分对植物的作用与环境、植物种类等多种因素有关，直接或间接影响烟叶化学成分，继而影响烤烟品质。土壤氮素影响烟株生长发育和烟叶品质，施氮过多会降低烟叶品质[11]。土壤中磷素缺乏或过多时，影响烟叶香味和焦油含量[12]。钾素能够有效地改善烟叶燃烧性，降低燃烧温度、烟气中有害物质和焦油量[13]。本研究结果表明：南平5个市县土壤基础成分有一定的差异性，总体上有机质处于中等～丰富水平，碱解氮处于中等～较低水平，速效磷处于丰富水平，速效钾总体处于较低～中等水平。其他元素含量均符合土壤环境质量要求[14]。

烟草品质评价受多种因素影响[15]，常以评吸结果来评价单个原料烟质量。致香物质是烟草重要的化学成分，是评价烟草品质、烟叶香气质、香气量和香型等的重要指标，是评定烟草及其制品品质的重要因素之一[16-17]。但文献[18-19]研究表明：致香物质的性质和种类主要受遗传因素影响，而致香物质的质量和组成比例受环境因素影响。土壤养分是影响烤烟品质的重要因素之一，土壤中钾素能提高烟叶香气质、香气量及烟制品安全性，烟叶中含钾量适中，化学成分协调，香气足，品质较好[20-21]。土壤有机质含量高，在一定范围内会促进烟叶化学成分的协调性，降低烟叶的刺激性和杂味，改善烟叶的香气量和香气质，提高烟叶质量[22]。本研究结果表明：南平各市县烤烟中化学成分有一定的差异性，武夷山市C3F烤烟中总氮、钾、烟碱含量相对较高，B2F烤烟中的烟碱含量显著低于其他地区；松溪县C3F烤烟中氯含量偏低，蒲城县B2F烤烟中的总糖含量、糖碱比较高。南平市植烟区烟叶总糖和还原糖含量达到优质烟叶标准。烤烟中总氮、氯、烟碱的平均含量C3F低于B2F，总糖、钾、还原糖的平均含量C3F高于B2F的含量。

3.2 南平市部分地区土壤成分、烤烟成分、评吸结果之间关联性分析

本研究结果显示：C3F烤烟中总氮含量、总糖含量和还原糖含量与土壤有机质含量有显著正相关性，还原糖含量和糖碱比与土壤速效钾含量密切相关；B2F烤烟中成分变化与土壤基础养分关系不密切；初烤烟叶钾含量与土壤速效钾有一定相关性，但差异不显著。文献[23-24]研究证明：南平市植烟土壤中全钾含量处于较低～中等水平、速效钾含量处于低～较低水平，但是烟叶钾含量丰富；烟叶钾与土壤全钾、速效钾相关性不显著，南平市烟区可适量施用钾肥，同时采取有效措施，适当提高钾肥利用率。

烤烟透发性、香气质、香气量和浓度指标是决定烤烟品质的重要依据，选择性分析其与土壤养分、烤烟化学成分含量的相关性表明：C3F烤烟透发性与烤烟中钾含量有密切正相关性，与糖碱比有密切负相关性；与土壤速效钾含量有强负相关性，说明在一定条件范围内提高烤烟中钾的含量，降低糖碱比，可以起到提高烤烟透发性的作用。而对应的B2F烤烟透发性与烤烟总氮含量有强正相关性，与总糖含量有密切负相关性，与土壤养分关系均不密切，可见不同等级的烤烟，影响透发性的因素有区别。

本试验结果表明：C3F烤烟香气质与烤烟成分无明显相关性，B2F烤烟香气质与土壤有机质含量密切正相关，与烤烟总糖和糖碱比有密切正相关性，与烟碱有较强负相关性；烤烟香气质与土壤碱解氮含量有较强负相关性。因此，提高土壤有机质含量、适当降低土壤碱解氮含量、协调总糖和烟碱比例，能够增强烤烟香气质的含量。烤烟透发性与香气量有正相关性，与烤烟香气质和烤烟浓度无关。烤烟香气量与烤烟香气质相关性较强，也与烤烟浓度无关。C3F烤烟香气量与烤烟还原糖含量、两糖比和氮碱比有密切相关性。C3F浓度与烟碱、氮碱比密切相关。B2F烤烟浓度与总氮密切相关、与土壤速效磷有较强负相关性。但是如何科学协调土壤N、P、K以及有机质含量，合理提高可利用率，提高烟叶中钾离子含量，综合增加植烟经济效益，需要结合南平市相关研究资料[25-26]，开展更系统的试验研究。

4 结论

(1)土壤中的氮、磷、钾和有机质含量影响初烤烤烟叶的成分及品质，但对不同成分的影响不一致，同时对不同等级烤烟中成分影响也不相同。土壤中碱解氮和速效磷含量与C3F烤烟烟碱有较高的正相关性(r>0.64)，土壤中有机质与烤烟总氮、总糖、还原糖含量有正相关性(r>0.72)。

(2)初烤烟叶的透发性受烤烟中总氮、钾、烟碱和总糖含量及其之间的比例关系影响较大。C3F烤烟透发性与土壤速效钾呈强正相关性(r=0.96),与烤烟中总氮、钾含量呈较强正相关性(r>0.65)；B2F烤烟透发性与总氮(r>0.84)、糖含量(r>0.74)有正相关性。

(3)初烤烟叶中糖碱比、总植物碱对感官质量影响最大。适当提高烤烟中总氮、钾、烟碱含量可增强C3F初烤烟叶的透发性。适当提高烤烟中总氮、烟碱含量，协调降低总糖含量，可提高B2F烤烟的透发性。