河南煙區(qū)烤煙焦油量的空間分布及與化學(xué)成分的關(guān)系

王唯唯，趙銘欽*，周伏葉，姜慧娟，劉鵬飛，程昌合

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.浙江中煙工業(yè)公司，浙江 杭州 310009)

河南煙區(qū)烤煙焦油量的空間分布及與化學(xué)成分的關(guān)系

王唯唯1，趙銘欽1*，周伏葉1，姜慧娟1，劉鵬飛1，程昌合2

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.浙江中煙工業(yè)公司，浙江 杭州 310009)

采集河南主產(chǎn)煙區(qū)C3F等級煙葉樣品111份，測定煙葉的焦油量，并對煙葉樣品進(jìn)行化學(xué)成分檢測，研究烤煙焦油量的區(qū)域特征差異及與化學(xué)成分之間的關(guān)系。結(jié)果表明：河南烤煙葉焦油量的主要分布區(qū)間為16.0～22.0 mg/支，分布頻率累計值為89.19%；豫西地區(qū)煙葉的焦油量最低，豫南煙區(qū)最高；對河南烤煙焦油量影響最大的因素是氯含量。

烤煙；焦油量；區(qū)域分布；化學(xué)成分；河南

1 材料與方法

1.1 材 料

于2011和2012年連續(xù)2年，收集豫西煙區(qū)的洛陽市(洛寧、宜陽、伊川、汝陽、新安)、三門峽市(盧氏、陜縣、澠池、靈寶)，豫中煙區(qū)的許昌市(襄縣、許昌、禹州)、平頂山市(寶豐、葉縣、郟縣、魯山、汝州)、漯河市(臨潁、舞陽)，豫西南的南陽市(方城、內(nèi)鄉(xiāng)、西峽、唐河、社旗)，豫南煙區(qū)的駐馬店市(確山、泌陽、遂平)等27個縣(市)具有代表性的C3F等級初烤煙葉樣品111份。樣品為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，年度間品種一致。

1.2 方 法

1.2.1 焦油釋放量的測定

煙葉樣品平衡水分至滿足加工要求，去梗切絲，切絲寬度為0.8 mm，使用透氣度相同的卷煙紙，制成長70 mm、圓周24.5 mm的煙支，煙支重平均值誤差±0.15 g，吸阻平均值誤差±49 Pa，按照YC/T 29—1996[9]的方法測定焦油量(mg/支)。

1.2.2 煙葉化學(xué)成分的測定

烤煙煙葉中總糖、還原糖、蛋白質(zhì)、總氮、煙堿、氯和鉀含量分別參照YC/T 159—2002[10]、YC/T 166—2003[11]、YC/T 161—2002[12]、YC/T 160—2002[13]、YC/T 162—2002[14]和YC/T 217—2007[15]的方法測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2003、SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，同時結(jié)合地理統(tǒng)計，采用局部插值法中的克里格法繪制煙氣焦油量的空間分布圖，圖標(biāo)等級色設(shè)定為5個。ArcGIS版本為10.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 河南烤煙中部葉焦油量的分布特征

圖1為河南烤煙中部葉焦油量頻率分布圖，橫坐標(biāo)代表焦油釋放量組別，組距為2 mg/支，各組焦油量以其中值為標(biāo)志；縱坐標(biāo)為樣本的分布頻率?？梢钥闯? 河南烤煙中部葉焦油量呈正態(tài)曲線分布，其峰值位于20 mg/支組，曲線分布的區(qū)域為7.77～27.48 mg/支，均值為18.40 mg/支，主要分布區(qū)間為16.0～22.0 mg/支，分布頻率累計為89.19%。

圖1 焦油釋放量頻率分布Fig.1 Frequency distribution of tar yield

2.2 河南烤煙中部葉焦油量的生態(tài)區(qū)域差異

方差分析結(jié)果(P=0.031＜0.05)表明，河南4個生態(tài)區(qū)域的中部葉焦油量存在顯著差異，均值從小到大依次為豫西煙區(qū)、豫中煙區(qū)、豫西南煙區(qū)、豫南煙區(qū)。在方差分析基礎(chǔ)上，對中部葉焦油量在不同區(qū)域之間的表現(xiàn)進(jìn)行多重比較，結(jié)果(圖2)顯示，豫西煙區(qū)的焦油量顯著低于豫南煙區(qū)；豫中煙區(qū)、豫西南煙區(qū)與豫南煙區(qū)的烤煙中部葉焦油量差異不顯著；豫中煙區(qū)和豫西煙區(qū)的焦油量差異同樣不顯著。

圖2 區(qū)域間烤煙的焦油量Fig.2 Comparison of tar yields of flue-cured tobacco leaves in different areas

2.3 河南烤煙中部葉焦油量的地區(qū)間差異

從圖3看，豫西煙區(qū)的洛陽市、三門峽市，豫中煙區(qū)的許昌市、平頂山市、漯河市，豫西南的南陽市，豫南煙區(qū)的駐馬店市7個市的煙葉焦油量存在顯著差異(P=0.047＜0.05)，均值大小依次為漯河、駐馬店、南陽、平頂山、許昌、三門峽、洛陽。在方差分析結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行多重比較，結(jié)果顯示，漯河和駐馬店烤煙的焦油量顯著高于許昌、洛陽和三門峽地區(qū)；平頂山與南陽及其他地區(qū)間的差異不顯著。

圖3 地區(qū)間烤煙的焦油量Fig.3 Comparison of tar yields of flue–cured tobacco leaves in different locations

2.4 河南烤煙中部葉焦油量地理空間分布特征

圖4 焦油量的區(qū)域分布Fig.4 Spatial distribution of tar yields

從河南烤煙中部葉焦油量分布頻率看，焦油量分布服從正態(tài)分布，因此采用克里格插值法[16]，繪制焦油量的空間分布特征圖。如圖4所示，河南煙區(qū)烤煙煙葉焦油量變化趨勢較為明顯，在空間上呈現(xiàn)出由西部向中部、南部逐漸升高的趨勢，主要表現(xiàn)為豫南煙區(qū)焦油量普遍較高，包括駐馬店市中東部；焦油量以17.19～19.45 mg/支為主要分布區(qū)域，包括豫南煙區(qū)的南陽市中部和東部，豫中煙區(qū)的漯河市西南部、許昌市和平頂山市，豫西煙區(qū)的洛陽市、三門峽市西北部；豫西煙區(qū)的焦油量較低，主要包括三門峽市南部、南陽市西部等地區(qū)。

2.5 河南煙區(qū)烤煙焦油量與煙葉化學(xué)成分的關(guān)系

對烤煙焦油量與煙葉化學(xué)成分進(jìn)行簡單相關(guān)分析。焦油量與煙葉氯含量呈顯著正相關(guān)(0.292*)，與總糖(0.088)、還原糖(0.138)呈低度相關(guān)，與鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)(–0.374**)，與煙堿(–0.016)、總氮(–0.144)、蛋白質(zhì)(–0.012)呈低度負(fù)相關(guān)。

將所有烤煙樣品視為一個灰色系統(tǒng)，根據(jù)因素數(shù)列的幾何形狀發(fā)展態(tài)勢的接近程度來衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的大小。將煙氣焦油量作為參考數(shù)列(母序列)，每項化學(xué)指標(biāo)作為比較數(shù)列(子序列)，將數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理，進(jìn)行運算[17]。灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)(或關(guān)聯(lián)度)大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系最為密切，灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)(或關(guān)聯(lián)度)小的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系為疏遠(yuǎn)[18]。焦油和煙葉化學(xué)成分的灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果見表1。

表1 河南烤煙焦油量與煙葉化學(xué)成分的關(guān)聯(lián)度Table 1 Correlation of tar yield with chemical composition in flue–cured tobacco

由表1可以看出，煙葉氯含量與焦油釋放量的關(guān)聯(lián)度最大，其次是蛋白質(zhì)，再依次為煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀。這說明幾種常規(guī)化學(xué)成分中，氯含量對烤煙焦油量的影響最大，這與相關(guān)性分析中焦油與氯含量呈顯著正相關(guān)是一致的，因此，降低河南烤煙焦油量，必須適當(dāng)降低煙葉中的氯含量。

3 結(jié)論與討論

河南烤煙中部葉的焦油量變幅為7.77～27.48 mg/支，說明河南烤煙中部葉有高焦油和低焦油之分，以河南煙區(qū)烤煙為原料的工業(yè)企業(yè)，原料選擇的空間較大。中部葉焦油量整體偏高(均值為18.40 mg/支)，具有較大的降焦?jié)摿?，可以依?jù)實際情況采取有針對性的農(nóng)業(yè)降焦措施。

不同生態(tài)區(qū)域間烤煙焦油量表現(xiàn)為豫南煙區(qū)最高，豫西煙區(qū)最低，豫中和豫西南煙區(qū)居中。不同地區(qū)間烤煙焦油量表現(xiàn)為漯河和駐馬店煙區(qū)的焦油量顯著高于許昌、洛陽和三門峽地區(qū)；平頂山與南陽及其他地區(qū)間的差異不顯著。地區(qū)生態(tài)環(huán)境不同和栽培措施的不一致，使得各地區(qū)烤煙煙葉質(zhì)量存在差異，進(jìn)而對煙葉的焦油釋放量有影響。

河南烤煙中部葉焦油量的總體空間變化趨勢為由西部向中南部逐漸升高，存在明顯的高值區(qū)和低值區(qū)，其中三門峽市南部、南陽市西部最低，駐馬店市中東部最高，其他地區(qū)焦油量居中。地統(tǒng)計學(xué)方法被用來研究烤煙化學(xué)成分[19–24]、煙葉評吸質(zhì)量特性[25–27]的空間分布，其實用性及可靠性也在實踐中被逐漸認(rèn)可。利用該方法可以非常直觀清晰地了解河南煙區(qū)焦油釋放量的分布規(guī)律，盡管焦油釋放量會受到某些干擾因素影響，產(chǎn)生誤差，但是數(shù)據(jù)經(jīng)過空間矢量化處理之后，還是具有一定的參考價值。

相關(guān)分析和灰色關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果表明，對河南烤煙焦油量影響最大的因素是氯。從控制煙葉中的氯含量入手，可以起到降低河南煙區(qū)烤煙焦油量的作用。但是由于河南降水量較少，土壤淋溶作用較小，土壤中的氯元素難以被淋溶而逐年累積[28]，并且煙葉含氯量與土壤含氯量呈現(xiàn)正相關(guān)[29]關(guān)系，因此，在實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)制定有針對性的栽培管理措施，控制煙葉氯含量在適宜合理范圍內(nèi)，保證煙葉焦油量保持在較低水平。

[1] 朱大恒，李彩霞．煙氣有害成分與煙葉化學(xué)成分的關(guān)系[J]．煙草科技，1994(4)：25–26．

[2] 于建軍，章新軍，畢慶文，等．烤煙煙葉理化特性對煙氣煙堿、CO、焦油量的影響[J]．中國煙草科學(xué)，2003，24(3)：5–8．

[3] 李國棟，于建軍，董順德，等．河南烤煙化學(xué)成分與煙氣成分的相關(guān)性分析[J]．煙草科技，2001(8)：28–30．

[4] 厲昌坤，周顯升，王允白，等．烤煙焦油量與部分化學(xué)成分關(guān)系研究[J]．中國煙草科學(xué)，2004，25(2)：25–27．

[5] 閆克玉，李興波，閆洪洋，等．烤煙(40級)煙葉焦油量與燃燒性的相關(guān)性研究[J]．鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1998，13(1)：5–10．

[6] 張世靈，沈軍．煙絲石油醚提取物與卷煙焦油量之間的關(guān)系研究[J]．煙草科技，2000(10)：20–21．

[7] 張志剛，王二彬，蘇東贏，等．常規(guī)化學(xué)成分與焦油的顯性回歸分析[J]．煙草科技，2003(11)：32–33．

[8] Brandy F．Reducing risk[J]．Tobacco Reporter，2000(6)：56–61．

[9] YC/T29—1996，卷煙 常規(guī)分析用吸煙機測定總粒相物和焦油[S]．

[10] YC/T159—2002，煙草及煙草制品 水溶性糖的測定[S]．

[11] YC/T 166—2003，煙草和煙草制品 總蛋白質(zhì)含量的測定[S]．

[12] YC/T 161—2002，煙草及煙草制品 總氮的測定[S]．

[13] YC/T 160—2002，煙草及煙草制品 總植物堿的測定[S]．

[14] YC/T 162—2002，煙草及煙草制品 氯的測定[S]．

[15] YC/T 217—2007，煙草及煙草制品 鉀的測定[S]．

[16] Cressie N．The origins of kriging[J]．Mathematical Geology，1990，22(3)：239–252．

[17] 袁嘉祖．灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，1991：11–34．

[18] 彭玉富，李光照，朱智志，等．灰色關(guān)聯(lián)分析及其在煙葉成分與煙氣成分關(guān)系研究中的應(yīng)用[J]．鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，21(3)：20–22．

[19] 鄧小華，周冀衡，趙松義，等．湖南烤煙硫含量的區(qū)域特征及其對煙葉評吸質(zhì)量的影響[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18(12)：2853–2859．

[20] 鄧小華，周冀衡，李曉忠，等．湖南烤煙化學(xué)成分特征及其相關(guān)性[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，31(1)：24–27．

[21] 鄧小華，周冀衡，陳冬林，等．湖南烤煙還原糖含量區(qū)域特征及其對評吸質(zhì)量的影響[J]．煙草科技，2008(6)：13–19．

[22] 鄧小華，周冀衡，陳冬林，等．湖南烤煙氯含量狀況及其對評吸質(zhì)量的影響[J]．煙草科技，2008(2)：8–13．

[23] 李衛(wèi)，周冀衡，張一揚，等．云南烤煙鉀含量的時空變異特性研究[J]．中國煙草學(xué)報，2010，16(5)：24–27．

[24] 宋朝鵬，張勇剛，許自成，等．河南烤煙總糖含量的區(qū)域特征及其對評吸質(zhì)量的影響[J]．云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，25(4)：506–510．

[25] 李向陽，鄧云龍，鄧建華，等．普洱市烤煙評吸質(zhì)量特性及其區(qū)域差異研究[J]．中國農(nóng)學(xué)通報，2010，26(11)：86–91．

[26] 鄧小華，覃勇，周米良，等．湘西煙葉香氣特性及其區(qū)域分布特征[J]．北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2013，28(4)：16–21．

[27] 周清明，鄧小華，趙松義，等．湖南濃香型產(chǎn)區(qū)煙葉的香氣特性[J]．作物研究，2013，27(5)：529–534．

[28] 李強，周冀衡，何偉，等．中國主要煙區(qū)烤煙氯含量區(qū)域特征研究[J]．中國土壤與肥料，2010(2)：49–54．

[29] 胡國松，鄭偉．烤煙營養(yǎng)原理[M]．北京：科學(xué)出版社，2000．

責(zé)任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅 維

Spatial distribution of tar yield in flue-cured tobacco inform Henan tobacco growing regions and its relationship with chemical composition

WANG Wei-wei1, ZHAO Ming-qin1*, ZHOU Fu-ye1, JIANG Hui-juan1, LIU Peng-fei1, CHENG Chang-he2
(1.College of Tobacco Science of Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Zhejiang Branch of China Tobacco Industry Corporation, Hangzhou 310009, China)

One hundred and eleven flue-cured tobacco samples of C3F grade were collected from main tobacco growing areas in Henan province. Tar yield and chemical components were determined to study the correlation of the spatial distribution characteristics of tar yield with chemical components. The results showed that tar yield of Henan flue-cured tobacco ranged from 16.0–22.0 mg/cigarette, and the cumulative frequency distribution was 89.19%. Tar yield of flue-cured tobacco leaves in west Henan was the highest and in south Henan the lowest. The chlorine content was the largest factor influencing the tar yield.

flue-cured tobacco; tar; spatial distribution; chemical components; Henan province

10.13331/j.cnki.jhau.2014.06.008

投稿網(wǎng)址：http://www.hunau.net/qks

TS41+1

A

1007?1032(2014)06?0604?04

焦油是煙葉內(nèi)含物質(zhì)在缺氧條件下，不完全燃燒產(chǎn)生的由多種烴類及烴的氧化物、硫化物和氮化物等組成的復(fù)雜化合物。焦油量是評價煙葉安全性的重要指標(biāo)之一。煙葉化學(xué)成分是決定焦油量的內(nèi)在因素，研究兩者之間關(guān)系不僅有助于煙區(qū)制定科學(xué)的栽培措施，還有利于卷煙企業(yè)選擇卷煙原料。以往的研究主要集中在采用簡單相關(guān)[1–6]或回歸[7–8]等方法，研究煙葉焦油量與化學(xué)成分的關(guān)系，較少采用灰色關(guān)聯(lián)法分析兩者關(guān)系。河南是典型的濃香型烤煙產(chǎn)區(qū)，在卷煙原料供應(yīng)方面具有舉足輕重的地位，明確河南烤煙焦油量及化學(xué)成分的狀況十分必要。筆者測定了河南烤煙中部葉的化學(xué)成分及焦油量，采用常規(guī)統(tǒng)計和地理統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的方法，分析探討河南煙區(qū)烤煙焦油量的生態(tài)區(qū)域差異和空間分布狀況；在此基礎(chǔ)上，利用灰色關(guān)聯(lián)法展開對河南煙區(qū)焦油量與煙葉化學(xué)成分之間關(guān)系的研究，嘗試找出影響河南烤煙焦油釋放量的最主要因素。

2014–09–03

國家煙草專賣局項目(Ts–01–2011001)；浙江中煙工業(yè)公司項目(ZJZY201205)

王唯唯(1990—)，女，河南獲嘉人，碩士研究生，主要從事煙草化學(xué)與工程研究，weiweiwang90@163.com；*通信作者，zhaomingqin@126.com