海拔對(duì)烤煙品種NC102和NC297物理特性和化學(xué)成分的影響

王育軍，周冀衡*，張一揚(yáng)，李 強(qiáng)，陳麗鵑，柳 立，蔣士東，陳 初

海拔對(duì)烤煙品種NC102和NC297物理特性和化學(xué)成分的影響

王育軍1，周冀衡1*，張一揚(yáng)1，李 強(qiáng)1，陳麗鵑1，柳 立1，蔣士東1，陳 初2

［1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，長沙 410128；2.紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司原料部，昆明 650202］

為探討昆明煙區(qū)美引烤煙新品種NC102、NC297的海拔適應(yīng)性，在栽培措施一致的前提下，分別在安寧縣和嵩明縣的2個(gè)植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以每100 m為海拔梯度，從海拔1700～2200 m共布置10個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，研究了種植海拔對(duì)兩品種烤煙物理性狀和化學(xué)成分含量的影響。結(jié)果表明：①煙葉化學(xué)成分和物理性狀對(duì)種植海拔的敏感性表現(xiàn)為化學(xué)成分＞物理性狀；②在1700～2200 m的研究范圍內(nèi)，煙葉單葉重、開片度、總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷與海拔高度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，含梗率、總糖和還原糖與海拔呈顯著或極顯著正相關(guān)。綜合煙葉常規(guī)化學(xué)成分、多酚和香氣物質(zhì)含量認(rèn)為，昆明煙區(qū)美引烤煙新品種NC102和NC297均更適宜種植在1700～1900 m的海拔區(qū)間，且煙葉品質(zhì)表現(xiàn)為NC102＞NC297。

烤煙；品種；海拔高度；物理特性；化學(xué)成分；昆明

目前，國內(nèi)煙葉生產(chǎn)面臨著推廣品種單一，品種退化等現(xiàn)象［1］，引進(jìn)國外優(yōu)良品種是解決上述問題的有效途徑，也是適應(yīng)卷煙工業(yè)企業(yè)對(duì)品牌導(dǎo)向型原料需求的重要舉措［2］。為此，2005年云南煙草“工商”聯(lián)動(dòng)，開始了對(duì)美引烤煙品種的引育工作，并通過多年的實(shí)踐，從7個(gè)抗病性較強(qiáng)的雜交種中篩選出了NC102和NC297兩個(gè)最為優(yōu)質(zhì)的品種。煙葉質(zhì)量風(fēng)格的形成是多種環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，光、溫、水、肥、氣、熱等都是影響煙葉品質(zhì)的重要生態(tài)因子，而這些因子往往隨海拔高度的變化而相應(yīng)發(fā)生改變。因此，海拔高度不是單一的因子，而是一個(gè)綜合性的生態(tài)指標(biāo)［3］。羅華元等［4］通過大田試驗(yàn)研究了美引烤煙品種對(duì)海拔高度的敏感性，發(fā)現(xiàn)品種對(duì)海拔的敏感性不完全相同；徐益群等［5］對(duì)NC297在不同海拔的生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明NC297是適宜在中海拔區(qū)域種植和推廣的良種。昆明市地處云南省中部，常年植煙面積在4.3×104hm2以上，海拔1500～2200 m，生態(tài)條件復(fù)雜多樣，立體氣候明顯，境內(nèi)關(guān)于新品種烤煙適宜種植海拔段的研究還是空白。鑒此，筆者通過連續(xù)2年的多點(diǎn)試驗(yàn)，分析了海拔高度對(duì)昆明煙區(qū)NC102和NC297物理性狀和化學(xué)成分含量的影響，探索了兩品種的適宜種植海拔區(qū)間，以期加快昆明煙區(qū)對(duì)新引進(jìn)烤煙品種的推廣和利用進(jìn)程。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 NC102品種 美國F. W. Rickard種子公司登記注冊的F1代雜交種，由美國金葉種子公司經(jīng)銷，2001年通過美國最低標(biāo)準(zhǔn)程序試驗(yàn)，2002—2004年通過北卡州官方品種試驗(yàn)，2004年由北卡州官方推薦試種［6］。

1.1.2 NC297品種 1988年由美國金葉種子公司育成的雜交F1代品種，具有抗黑脛病、青枯病和南方根結(jié)線蟲，易烘烤，香氣質(zhì)好等特點(diǎn)，2000年通過北卡州官方品種試驗(yàn)，2001年由北卡州官方推薦試種，2005年由云南中煙公司從美國引進(jìn)［6］。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

采用GPS定位技術(shù)，在昆明市安寧縣和嵩明縣的2個(gè)種煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)，按照100 m的海拔梯度在1700～2200 m內(nèi)共布置10個(gè)取樣點(diǎn)，并于2012—2013年連續(xù)2年在取樣點(diǎn)種植規(guī)劃的主栽品種，其中安寧縣八街鎮(zhèn)布置NC102，嵩明縣滇源鎮(zhèn)布置NC297，每個(gè)試驗(yàn)品種在海拔高度為1750、1850、1950、2050、2150 m的5個(gè)海拔點(diǎn)布置取樣點(diǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)的土壤類型均為紅壤，坡度和朝向等條件基本保持一致，海拔高度根據(jù)實(shí)際情況可以上下浮動(dòng)10 m，10個(gè)取樣點(diǎn)每年各取10個(gè)重復(fù)樣品。對(duì)試驗(yàn)田正常生長的煙株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，嚴(yán)格成熟采收，并在當(dāng)?shù)乜痉堪凑杖问胶婵竟に囘M(jìn)行烘烤調(diào)制，烤后煙葉由專職人員按照國家標(biāo)準(zhǔn)《烤煙》（GB 2635—92）采集C3F等級(jí)樣品共計(jì)200份，每份2 kg，具體煙葉生產(chǎn)措施均按昆明市優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.3 樣品的測定

煙葉樣品統(tǒng)一由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院進(jìn)行物理性狀和化學(xué)成分含量的檢測，其中物理性狀測定指標(biāo)有：單葉重、開片度、含梗率、葉片厚度和含水率，測定方法均參照鄧小華等［7］研究方法；常規(guī)化學(xué)成分檢測指標(biāo)有：總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯，鉀的測定采用火焰光度計(jì)［8］，其余指標(biāo)的測定采用連續(xù)流動(dòng)分析法［9］；煙葉綠原酸、蕓香苷和莨菪亭的測定采用高效液相色譜法［10］，新植二烯等香氣物質(zhì)含量的測定采用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行內(nèi)標(biāo)法（硝基苯）測定［11］。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)（Chemical Components Usability Index， CCUI）根據(jù)隸屬度函數(shù)模型指數(shù)和方法確定［12］，計(jì)算公式為：

式中Nij和Wij分別表示第i個(gè)樣品的第j個(gè)化學(xué)成分指標(biāo)的隸屬度值和對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)（0＜Nij≤1，0≤Wij≤1）。根據(jù)主成分分析方法來確定各煙葉化學(xué)成分指標(biāo)的權(quán)重，利用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié) 果

2.1 煙葉物理性狀和化學(xué)成分含量的描述性統(tǒng)計(jì)

由表1可知，品種間煙堿和綠原酸含量差異極顯著（P＜0.01），還原糖和香氣物質(zhì)總量差異顯著（P＜0.05），其余指標(biāo)差異均不顯著；從變異系數(shù)來看，兩品種烤煙的常規(guī)化學(xué)成分、多酚和香氣物質(zhì)含量的變異系數(shù)較大，而物理指標(biāo)的變異系數(shù)較??；其中物理指標(biāo)除NC102的開片度和NC297的含梗率外，其余指標(biāo)的變異系數(shù)基本控制在15%以內(nèi)，而化學(xué)成分指標(biāo)的變異系數(shù)最高可達(dá)74.28%。說明海拔高度對(duì)煙葉化學(xué)成分含量影響較大，而對(duì)物理性狀的影響較小。

2.2 烤后煙葉物理性狀和化學(xué)成分含量與海拔高度的相關(guān)性

由表2可知，兩美引品種的化學(xué)成分與海拔高度相關(guān)性達(dá)顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）水平的指標(biāo)較物理性狀的指標(biāo)多。具體來講，NC102的開片度與海拔呈極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)，NC297的單葉重與海拔呈極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)，含梗率與海拔呈顯著（P＜0.05）正相關(guān)，說明物理性狀中的單葉重、開片度和含梗率受海拔的影響較大。NC102的總糖與海拔呈顯著（P＜0.05）正相關(guān)，總氮、綠原酸和鉀與海拔分別呈極顯著（P＜0.01）和顯著（P＜0.05）負(fù)相關(guān)；NC297的總糖和還原糖與海拔呈極顯著（P＜0.01）正相關(guān)，總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷與海拔呈極顯著（P＜0.01）負(fù)相關(guān)，說明大多煙葉化學(xué)成分指標(biāo)受海拔的影響均較大。

2.3 不同海拔煙葉化學(xué)成分含量的方差分析

方差齊次性檢驗(yàn)結(jié)果表明，兩烤煙品種化學(xué)成分指標(biāo)的P值均大于0.05，說明該處理的總體方差相等，滿足方差分析的前提條件。進(jìn)一步進(jìn)行方差分析發(fā)現(xiàn)，海拔高度對(duì)NC102總糖、總氮、鉀和綠原酸含量有顯著影響（P＜0.05）；對(duì)NC297總糖、還原糖、總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷含量有顯著影響（P＜0.05）。由此可知，海拔高度確能顯著影響兩品種烤煙的化學(xué)成分含量。

2.4 煙葉化學(xué)成分可用性綜合評(píng)價(jià)

選取總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量以及鉀氯比、糖堿比和氮堿比共9項(xiàng)指標(biāo)，作為評(píng)價(jià)煙葉化學(xué)成分可用性的因子。按照模糊數(shù)學(xué)理論，根據(jù)隸屬函數(shù)公式可以將各煙葉化學(xué)成分指標(biāo)的原始數(shù)值轉(zhuǎn)化為0～1分布的、無量綱差異的隸屬度值。常用于綜合評(píng)價(jià)的隸屬函數(shù)類型主要有S型、反S型和拋物線型3種，其中煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿和氯含量，以及糖堿比和鉀氯比的函數(shù)類型均為拋物線型，鉀含量和鉀氯比的函數(shù)類型均為S型，函數(shù)表達(dá)式分別為（1）和（2）。

表1 煙葉物理性狀和化學(xué)成分含量的描述性統(tǒng)計(jì)Table1 Statistics of physical property and chemical component contents of flue-cured tobacco leaves

表2 烤后煙葉物理性狀和化學(xué)成分含量與海拔高度的相關(guān)系數(shù)Table2 Correlation coefficients between altitude and physical properties， chemical contents of flue-cured tobacco leaves

式中x為各化學(xué)成分指標(biāo)的實(shí)際測量值，x4和x1表示各指標(biāo)的上、下臨界值，x3和x2表示各指標(biāo)的上、下限最優(yōu)值。參照以往研究［13］，確定各煙葉化學(xué)成分指標(biāo)的隸屬函數(shù)類型及閾值（表3）。將煙葉樣品各化學(xué)成分指標(biāo)的實(shí)測值代入公式（1）、公式（2），計(jì)算各參評(píng)指標(biāo)的隸屬度值，并基于轉(zhuǎn)化后的隸屬度值進(jìn)行主成分分析，求出各煙葉化學(xué)成分指標(biāo)的權(quán)重。由表3可知，糖堿比的權(quán)重最大，鉀含量的權(quán)重最小。

參照以往研究［13］，按化學(xué)成可用性指數(shù)分值≥0.9、0.75～0.9、0.60～0.75和≤0.6，將煙葉化學(xué)成分可用性情況分為好、較好、中等和稍差4個(gè)檔次。由表4可知，整體上看，NC102的化學(xué)成分可用性指數(shù)要高于NC297。具體來講，NC102在1700～2000 m海拔段的煙葉化學(xué)成分可用性均處于“較好”水平，其中1700～1800 m海拔段的煙葉質(zhì)量最好，CCUI得分高于1800～2000 m，顯著（P＜0.05）高于2000～2200 m海拔段煙葉；NC297在1700～1900 m海拔段的煙葉化學(xué)成分可用性同樣處在“較好”水平，好于1900～2000 m海拔段煙葉，顯著（P＜0.05）好于2000～2200 m海拔段煙葉，且隨海拔的升高，煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。

2.5 海拔高度對(duì)不同品種烤煙多酚含量的影響

由表5可知，除1800～1900 m和2100～2200 m海拔段煙葉的莨菪亭含量表現(xiàn)為NC297＞NC102外，其余海拔段的各煙葉多酚含量均呈現(xiàn)出NC102＞NC297的趨勢；且除NC102的蕓香苷、莨菪亭和NC297的莨菪亭含量外，兩品種烤煙的其余多酚含量均隨海拔升高而逐漸降低。根據(jù)鐘慶輝［14］的研究，多酚含量與煙葉等級(jí)呈正相關(guān)，多酚含量越高，煙葉及卷煙品質(zhì)越好。因此，NC102品種的煙葉質(zhì)量整體上要好于NC297，且在1700～2200 m的研究范圍內(nèi)，1700～1800 m海拔段的煙葉多酚含量最高，煙葉品質(zhì)最好。

表3 昆明市煙葉化學(xué)成分指標(biāo)的隸屬函數(shù)類型、閾值及權(quán)重Table3 Function types， inflection points and weights of chemical components indices of tobacco leaves in Kunming

表4 不同種植海拔烤煙的煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)Table4 Usability index of chemical components of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

2.6 海拔高度對(duì)不同品種烤煙質(zhì)體色素降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)的影響

由表6可知，新植二烯和質(zhì)體色素降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)總量在1700～2200 m的各海拔段均表現(xiàn)為NC102＞NC297，且含量隨海拔升高呈現(xiàn)先增高后降低的規(guī)律，兩品種的新植二烯和香氣物質(zhì)總量均表現(xiàn)出1800～1900 m＞1700～1800 m＞1900～2000 m＞2000～2100 m＞2100～2200 m的趨勢。質(zhì)體色素降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)以β-大馬酮、法尼基丙酮、β-二氫大馬酮和巨豆三烯酮-類的含量較高，以β-紫羅蘭酮和6-甲基-5-庚烯-2-醇的含量較低。色素降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)中除NC102的巨豆三烯酮-B、氧化異佛爾酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯和3-羥基-β-二氫大馬酮以及NC297的巨豆三烯酮-A、巨豆三烯酮-B、氧化異佛爾酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯外，其他降解產(chǎn)物均以1800～1900 m海拔段煙葉含量最高。

3 討 論

煙葉質(zhì)量由外在物理特性和外觀質(zhì)量、內(nèi)在化學(xué)成分和感官評(píng)吸質(zhì)量以及安全性等組成［15］。本研究表明，不同美引烤煙品種間化學(xué)成分差異較大，而物理性狀差異較小，這可能與試驗(yàn)品種的生長環(huán)境以及烤煙品種間的遺傳基礎(chǔ)不同有關(guān)。另外，海拔高度對(duì)美引烤煙品種物理性狀和化學(xué)成分含量的影響也有所不同，影響程度表現(xiàn)為化學(xué)成分＞物理性狀；在1700～2200 m的研究范圍內(nèi)，煙葉單葉重、開片度、總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷與海拔高度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，含梗率、總糖和還原糖與海拔呈顯著或極顯著正相關(guān)，這與以往的研究結(jié)論基本一致［16-17］。

本研究認(rèn)為，在1700～2200 m的研究范圍內(nèi)，煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)和多酚含量均隨海拔升高而逐漸降低，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)含量隨海拔升高表現(xiàn)為先升高后降低的規(guī)律。具體來講，NC102和NC297的煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)和多酚含量均在1700～1800 m海拔段最高，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)含量在1800～1900 m海拔段最高。綜合煙葉常規(guī)化學(xué)成分、多酚和香氣物質(zhì)含量認(rèn)為，昆明煙區(qū)美引烤煙新品種NC102和NC297均更適宜種植在1700～1900 m的海拔區(qū)間，這與楊洪雄等［6］的研究結(jié)論基本一致。近年的實(shí)踐情況也表明，在昆明煙區(qū)某些烤煙品種的種植逐步在向海拔較低、熱量較足的區(qū)域轉(zhuǎn)移。根據(jù)李向陽等［18］的研究，云南地區(qū)立體氣候明顯、不同海拔段的氣象因子差異較大，海拔高于1706.60 m后氣溫偏低；而多數(shù)品種烤煙都不耐寒，煙葉的種植對(duì)熱量要求較高［19］。由此分析，低溫可能是限制昆明高海拔煙區(qū)NC102和NC297煙葉品質(zhì)的主要生態(tài)因子，具體原因還有待進(jìn)行深入研究。

表5 不同種植海拔烤煙的多酚含量Table5 Polyphenols contents of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

表6 不同種植海拔烤煙的香氣物質(zhì)含量Table6 Aroma substances of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

本研究就NC102、NC297在昆明不同海拔煙區(qū)的生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行了初步探討，研究結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)新引烤煙品種的立體優(yōu)化布局具有一定的理論意義。但由于受到樣本來源和數(shù)量的限制，該研究具有一定的地域相對(duì)性，且同一品種烤煙在相同海拔條件下對(duì)土壤類型和地形條件等生態(tài)環(huán)境的響應(yīng)規(guī)律還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

在1700～2200 m的研究范圍內(nèi)，NC102、NC297的化學(xué)成分指標(biāo)對(duì)海拔高度的敏感性大于物理性狀；其中化學(xué)成分可用性指數(shù)、多酚含量在1700～1800 m海拔段最高，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)含量在1800～1900 m海拔段最高；綜合分析認(rèn)為，NC102、NC297的煙葉品質(zhì)在1700～1900 m海拔段最好，且品種間表現(xiàn)為NC102＞NC297。

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Effect of Latitude on Physical Properties and Chemical Component of Flue-cured Tobacco Varieties NC102 and NC297 in Kunming

WANG Yujun1， ZHOU Jiheng1*， ZHANG Yiyang1， LI Qiang1，CHEN Lijuan1， LIU Li1， JIANG Shidong1， CHEN Chu2
（1. Institute of Tobacco， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China；2. Hongyun Honghe Tobacco （Group） Co.， Ltd.， Kunming 650202， China）

Altitude adaptability of tobacco varieties of NC102 and NC297 were determined in two main tobacco growing townships in Anning and Songming county， Kunming. Data were collected in experiments conducted at 10 sites at every 100 m in the altitude range of 1700-2200 m， where cultivation practices were largely consistent. The effects of altitude on physical properties and chemical components of flue-cured tobacco were determined. The result indicated that: （1） The chemical components of leaves were more sensitive to altitude than the physical properties. （2） In the 1700-2200 m altitude range， altitude was significantly negatively correlated with leaf weight， opening degree， content of total nitrogen， potassium， chlorogenic acid and rutin. Also in the 1700-2200 m altitude range， altitude was significantly positively correlated with stem ratio， total sugar and reducing sugar content. In summary，Leaf chemical components， polyphenol content and aroma properties of NC102 and NC297 were optimum at altitude range of 1700-1900 m in Kunming， and the tobacco leaf quality decreased as follows: NC102＞NC297.

flue-cured tobacco； variety； altitude； physical property； chemical component； Kunming

S572.03

1007-5119（2015）01-0042-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2015.01.009

紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司項(xiàng)目“云南基地烤煙品種立體優(yōu)化布局研究”（HYHH2012YL03）

王育軍，男，在讀碩士研究生，主要從事煙草栽培與生理生化研究。E-mail：375319438@qq.com。*通信作者，E-mail：jhzhou2005@163.com

2014-09-24 修回日期：2014-12-05