鄂西煙葉品質(zhì)垂直變化及其與氣象因子的關(guān)系研究

孟丹 陳正洪 李建平 陽(yáng)威 何飛

摘要：對(duì)宣恩、興山和利川3地不同海拔處的中部煙葉進(jìn)行取樣，通過(guò)檢測(cè)、評(píng)吸得到其化學(xué)成分含量和感官質(zhì)量得分，進(jìn)而分析鄂西兩大代表煙區(qū)（清江源、金神農(nóng)）中部煙葉品質(zhì)隨海拔高度的變化，以及煙葉品質(zhì)與大田期關(guān)鍵氣象因子的相關(guān)性。結(jié)果表明，宣恩海拔900 m以下煙葉化學(xué)成分得分隨海拔升高而增大，海拔900 m以上煙葉化學(xué)成分得分隨海拔升高而減小；利川地區(qū)煙葉化學(xué)成分得分總體表現(xiàn)為隨海拔升高而減小；興山煙葉化學(xué)成分得分變化無(wú)明顯規(guī)律。三地?zé)熑~感官質(zhì)量得分比較接近，與海拔沒(méi)有顯著相關(guān)性。大田期各階段的降雨量和旺長(zhǎng)期、大田期的晝夜溫差是影響煙葉化學(xué)成分和感官質(zhì)量的主要?dú)庀笠蜃印?/p>

關(guān)鍵詞：煙葉品質(zhì)；海拔高度；氣象因子；鄂西

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）05-1194-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.027

Study on Quality Changes of Tobacco in Vertical and Its Relationship

with Climate Factors in Western Hubei

MENG Dan1， CHEN Zheng-hong1， LI Jian-ping2， YANG Wei1， HE Fei1

（1. Hubei Meteorological Service Center， Wuhan 430205， China；2. Hubei Tobacco Institute， Wuhan 430030， China）

Abstract： Taking samples of middle tobacco leaves from different elevation in Xuanen， Xingshan and Lichuan， and then the scores of chemical composition content and sensory quality were gotten by detecting and smoking， and then the change of middle tobacco leaves quality with altitude in western Hubei tobacco-growing areas， the correlation between tobacco leaves quality and key meteorological factors were analyzed. The results showed that， the score of tobacco chemical composition increased with the increase of elevation at 900 m below in Xuanen， while 900 m above decreased with the decrease of elevation； the score of tobacco chemical composition overall decreased with the increase of elevation in Lichuan； the change of tobacco chemical composition score had no significant rule in Xingshan. Tobacco sensory quality scores were close to each other in three areas， and there was no significant correlation with elevation. Rainfall of every growth period and diurnal temperature range of vigorous and field period were major meteorological factors which affected tobacco chemical composition and sensory quality.

Key words： tobacco quality； altitute； meteorological？factor； western Hubei

近年來(lái)，由于氣候變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等諸多因素影響，鄂西煙區(qū)很多市（縣）煙葉種植高度有所上移，如利川達(dá)到了1 500 m（突破了1 300 m的禁區(qū)），宣恩更是達(dá)到1 700 m。特別在鄂西南山區(qū)，煙區(qū)隨地理地形和氣候條件的變化呈現(xiàn)不同的立體分布。研究表明[1-4]，氣候和土壤是制約煙草生長(zhǎng)和決定其品質(zhì)的基本因素，大范圍內(nèi)氣候的影響更大；不同地區(qū)、不同年度間煙葉品質(zhì)存在明顯差異[5，6]。由于山地立體氣候特征，不同海拔地區(qū)氣候條件有一定差別，導(dǎo)致各地可能面臨氣象災(zāi)害的種類、程度、出現(xiàn)時(shí)間也各有差別。根據(jù)氣候變化理論和煙葉生物學(xué)規(guī)律，這種變化存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，并且導(dǎo)致了不同海拔地區(qū)產(chǎn)煙品質(zhì)的差異。

從煙草移栽至大田到煙葉采收為100～120 d，其中煙苗移栽成活至煙葉采收這一階段（大田期）的氣象條件對(duì)煙葉品質(zhì)和產(chǎn)量有重要影響?；瘜W(xué)成分和感官質(zhì)量是煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中的兩個(gè)重要指標(biāo)。本研究擬定量分析鄂西煙葉種植高度上移后，不同海拔地區(qū)煙葉化學(xué)成分和感官質(zhì)量的變化，進(jìn)而通過(guò)分析大田期不同階段煙葉品質(zhì)與氣象因子的相關(guān)性，找出不同時(shí)期影響煙葉生長(zhǎng)的關(guān)鍵氣象因子，從而根據(jù)不同氣候條件采取相應(yīng)栽培措施，合理調(diào)整煙葉種植布局，趨利避害，保證煙葉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

1 資料來(lái)源與處理方法

1.1 氣象資料

選擇利川和宣恩作為鄂西“清江源”煙區(qū)的代表產(chǎn)地，興山作為“金神農(nóng)”煙區(qū)的代表產(chǎn)地，收集各樣地自動(dòng)站常規(guī)觀測(cè)資料，包括日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量等。通過(guò)多元線性回歸，利用自動(dòng)站日氣象資料分別計(jì)算不同海拔高度日平均氣溫、降水量和晝夜溫差。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2013年在宣恩、利川、興山三地按200 m左右的間距，對(duì)不同海拔高度中部煙葉進(jìn)行取樣，取樣點(diǎn)共16個(gè)，每個(gè)等級(jí)取樣1 kg。具體見(jiàn)表1。

1.3 樣品檢測(cè)

煙葉樣品檢測(cè)委托湖北省煙草產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站進(jìn)行，主要包括化學(xué)成分檢測(cè)和感官質(zhì)量評(píng)吸。其中，化學(xué)成分檢測(cè)項(xiàng)目包括煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯的含量。根據(jù)化學(xué)成分對(duì)煙葉質(zhì)量的影響[7-11]，選擇煙堿、總糖、總氮、鉀4項(xiàng)作為煙葉化學(xué)成分評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)將化學(xué)成分協(xié)調(diào)性指標(biāo)糖堿比、氮堿比和鉀氯比也納入評(píng)價(jià)體系。氯對(duì)煙葉品質(zhì)也存在顯著影響[1]，但只作為一項(xiàng)控制指標(biāo)不參與評(píng)價(jià)，其含量以不超過(guò)1%為宜，通常以鉀氯比作為參評(píng)指標(biāo)。

煙葉的化學(xué)成分評(píng)價(jià)采用定量評(píng)價(jià)，各項(xiàng)指標(biāo)在最適宜范圍內(nèi)分值為100分，超出和低于最適宜范圍依次降低分值。根據(jù)各指標(biāo)對(duì)煙葉質(zhì)量的影響確定其相應(yīng)權(quán)重，計(jì)算煙葉綜合化學(xué)成分得分。參考《湖北金神農(nóng)煙葉質(zhì)量白皮書》中化學(xué)成分指標(biāo)權(quán)重及賦值。

可以計(jì)算，產(chǎn)縣單一樣品煙葉化學(xué)成分得分=∑（第i個(gè)指標(biāo)得分×第i個(gè)指標(biāo)權(quán)重）（i為=煙堿、總糖、總氮、鉀、糖堿比、氮堿比、鉀氯比）。

感官質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照湖北中煙技術(shù)研發(fā)中心單料煙感官質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，煙葉的感官質(zhì)量指標(biāo)包括香氣質(zhì)（18分）、香氣量（16分）、雜氣（16分）、刺激性（20分）、余味（22分）、燃燒性（4分）和灰色（4分），濃度和勁頭為描述性指標(biāo)，不計(jì)入總分。感官質(zhì)量得分以各項(xiàng)指標(biāo)得分的平均分計(jì)。

2 鄂西煙葉品質(zhì)垂直變化特征分析

2.1 煙葉化學(xué)成分評(píng)價(jià)指標(biāo)的垂直變化

根據(jù)《湖北金神農(nóng)煙葉質(zhì)量白皮書》中化學(xué)成分賦值方法，依據(jù)宣恩、利川、興山三地16個(gè)中部煙葉樣本的化學(xué)成分含量，判定中部煙葉各樣本的化學(xué)成分品質(zhì)得分，分析主要化學(xué)成分含量及其打分值與海拔高度的關(guān)系。

2.1.1 煙堿含量隨海拔高度的變化 從圖1可以看出，除海拔900 m外，宣恩煙堿含量隨海拔高度的變化不明顯。因?yàn)闊焿A在高溫（≥35 ℃）條件和雨水配合下能更高地積累[7]，溫度隨著海拔逐漸降低，高溫日數(shù)逐漸減少，但降雨量隨海拔逐漸增加，所以不同海拔地區(qū)煙堿含量并無(wú)明顯差異。900 m羅川樣地當(dāng)年出現(xiàn)了暴雨和高溫?zé)岷?，這反而有利于煙堿的積累，導(dǎo)致此處煙堿含量最大。利川樣地海拔1 100～1 300 m，煙堿含量變化趨勢(shì)明顯，隨海拔的升高而降低。興山樣地海拔也較高（1 100 m以上），煙堿含量（除1 281 m處）隨海拔的變化先增加后減少，1 281 m和平樣地由于當(dāng)年溫度較低、降雨量偏少，煙堿含量明顯偏低。

根據(jù)煙葉化學(xué)成分評(píng)分方法，煙堿含量為3.1%～3.4%質(zhì)量最優(yōu)（如圖1所示的虛線區(qū)間）。興山的煙堿得分明顯高于宣恩、利川，由此可見(jiàn)金神農(nóng)（興山）在同一剖面煙堿得分要高于清江源（宣恩、利川）。

2.1.2 總氮含量隨海拔高度的變化 由圖2可知，宣恩樣地?zé)熑~總氮含量隨海拔變化波動(dòng)不大，利川樣地總氮含量隨海拔升高逐漸降低，興山樣地除（1 281 m處）總氮含量也隨海拔升高呈減小趨勢(shì)。黃中艷等[12]的研究表明，平均溫度與總氮含量呈正相關(guān)。宣恩樣地各生育期平均溫度隨海拔波動(dòng)，但無(wú)明顯變化趨勢(shì)；利川樣地各生育期平均溫度隨海拔升高而降低；興山1 281 m和平樣地各生育期平均溫度都比周圍不同剖面低，1 281 m處總氮含量也最低，這與黃中艷等[12]的結(jié)論一致。中部煙葉總氮含量最適宜范圍是2.1%～2.4%，3個(gè)地區(qū)總氮含量都偏低，興山、利川煙葉總氮得分高于宣恩地區(qū)。

2.1.3 總糖含量隨海拔高度的變化 圖3為宣恩、利川、興山3地總糖含量與海拔的關(guān)系。由圖3可知，宣恩煙葉總糖含量在1 200 m以下變化不明顯，超過(guò)1 200 m后總糖含量隨海拔升高迅速增加；利川煙葉總糖含量隨海拔升高總體呈增加趨勢(shì)；興山煙葉總糖含量隨海拔的升高而減少。興山1 424 m仁圣樣地平均溫度比臨近海拔地區(qū)都高，而平均溫度與總糖含量呈負(fù)相關(guān)[13]，所以該樣地總糖含量最低。圖中虛線部分為總糖最適宜含量27%～29%，利川1 115 m汪營(yíng)樣地?zé)熑~總糖得分最高，其他樣地總糖含量都偏高。高海拔處，總糖得分下降趨勢(shì)明顯。

2.1.4 鉀含量隨海拔高度的變化 從圖4可以看出，宣恩樣地?zé)熑~鉀含量隨海拔升高總體呈增大趨勢(shì)，在1 100 m和1 250 m樣地鉀含量最高；利川樣地?zé)熑~鉀含量隨海拔呈明顯的遞減趨勢(shì)；興山樣地?zé)熑~鉀含量隨海拔升高整體呈減小趨勢(shì)。圖中虛線以右部分，即鉀含量≥2.5%最適宜，三地的鉀含量得分為宣恩>利川>興山。

2.1.5 鉀氯比得分隨海拔高度的變化 由圖5可知，除興山火石嶺樣地外，各樣點(diǎn)煙葉的鉀氯比得分都是滿分，說(shuō)明三地?zé)熑~的鉀氯比大多處于最適范圍。

2.1.6 糖堿比得分隨海拔高度的變化 各地區(qū)糖堿比得分變化如圖6所示，宣恩煙葉糖堿比（除900 m外）隨海拔升高逐漸減??；利川煙葉糖堿比得分總體表現(xiàn)出隨海拔升高而減小的趨勢(shì)；興山和平樣地（海拔1 281 m）糖堿比得分較低，其他幾個(gè)海拔剖面得分差距不大。從圖6還可以看出，相同海拔高度下，宣恩、利川、興山植煙區(qū)煙葉的糖堿比得分大多表現(xiàn)為興山>利川>宣恩。

2.1.7 氮堿比得分隨海拔高度的變化 從圖7可以看出，相同海拔高度下，宣恩、利川、興山植煙區(qū)煙葉的氮堿比得分表現(xiàn)為利川>宣恩>興山；此外，宣恩煙葉氮堿比得分變化為減小-增大-減小-增大趨勢(shì)，利川煙葉氮堿比得分總體表現(xiàn)出隨海拔升高而減小的趨勢(shì)，興山煙葉氮堿比得分變化為增大-減小-增大趨勢(shì)。

2.2 煙葉品質(zhì)得分的垂直變化

圖8和圖9分別為3個(gè)地區(qū)煙葉化學(xué)成分得分和感官質(zhì)量得分隨海拔高度的變化?？傮w看來(lái)，興山煙葉的化學(xué)成分得分高于宣恩和利川；利川和宣恩低海拔處煙葉化學(xué)成分得分高于高海拔地區(qū)。3個(gè)地區(qū)煙葉感官質(zhì)量并無(wú)大的差別，得分均在82～86范圍內(nèi)。大體看來(lái)，同等海拔高度下，宣恩煙葉感官質(zhì)量略優(yōu)于興山和利川。其中宣恩的羅川樣點(diǎn)（海拔900 m）感官質(zhì)量得分最高，分值為85.5，海拔最高的宣恩裴家埡樣點(diǎn)（海拔1 700 m）感官質(zhì)量得分最低，分值為82。

3 鄂西煙葉品質(zhì)與生育期氣象條件相關(guān)性分析

海拔高度是影響煙葉質(zhì)量的重要因素。隨著海拔高度增加，日平均氣溫下降，積溫有效性增強(qiáng)，降水量增大，相對(duì)濕度增大，日照率上升[14]。文獻(xiàn)資料和煙區(qū)考察結(jié)果表明，種植高度上移后，溫度和降水是限制鄂西山區(qū)煙葉單產(chǎn)和品質(zhì)變化的主要因素，故收集各樣地自動(dòng)站的氣溫和降水資料與煙葉品質(zhì)資料進(jìn)行相關(guān)分析。

文中將煙苗移栽成活后的大田期分為伸根期、旺長(zhǎng)期、成熟期三個(gè)階段，選取煙葉生育期的關(guān)鍵氣象因子，對(duì)自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行高度訂正后，分析伸根期、旺長(zhǎng)期、成熟期的日均溫、降水量和晝夜溫差與中部煙葉品質(zhì)的相關(guān)性。

3.1 鄂西煙葉化學(xué)成分含量與生育期氣象條件的相關(guān)性

由表3可知，中部煙葉煙堿含量與旺長(zhǎng)期降水量、大田期降水量極顯著負(fù)相關(guān)；總氮含量與伸根期日均溫顯著正相關(guān)，與大田期降水量顯著負(fù)相關(guān)；總糖含量與伸根期降水量顯著正相關(guān)，與旺長(zhǎng)期溫差極顯著負(fù)相關(guān)；鉀含量與旺長(zhǎng)期降水量、大田期降水量極顯著正相關(guān)；還原糖和氯含量與氣象因子無(wú)顯著相關(guān)性。

3.2 鄂西煙葉品質(zhì)得分與生育期氣象條件的相關(guān)性

由表4可知，中部煙葉煙堿得分和感官質(zhì)量得分與氣象因子均無(wú)顯著相關(guān)性；總氮得分與伸根期日均溫顯著正相關(guān)，與旺長(zhǎng)期降水量、大田期降水量顯著負(fù)相關(guān)；總糖得分與伸根期降水量極顯著負(fù)相關(guān)，與旺長(zhǎng)期溫差極顯著正相關(guān)，與成熟期日均溫、大田期日均溫、大田期溫差顯著正相關(guān)；鉀得分與旺長(zhǎng)期降水量顯著正相關(guān)，與大田期降水量極顯著正相關(guān)；糖堿比得分與伸根期降水量顯著負(fù)相關(guān)，與旺長(zhǎng)期降水量、大田期降水量極顯著負(fù)相關(guān)與大田期溫差顯著正相關(guān)；氮堿比得分與旺長(zhǎng)期日均溫顯著正相關(guān)，與旺長(zhǎng)期降水量極顯著正相關(guān)；化學(xué)成分綜合得分與伸根期降水量顯著負(fù)相關(guān)，與旺長(zhǎng)期溫差、大田期溫差極顯著正相關(guān)。鄂西煙區(qū)大田期溫差越大，伸根期降水量越小，中部煙葉的化學(xué)品質(zhì)得分越高。

3.3 鄂西煙葉感官質(zhì)量得分與生育期氣象條件的相關(guān)性

由表5可知，中部煙葉，香氣質(zhì)與伸根期降水量顯著負(fù)相關(guān)，與旺長(zhǎng)期溫差、大田期溫差顯著正相關(guān)；雜氣與旺長(zhǎng)期降水量顯著負(fù)相關(guān)；濃度與伸根期降水量顯著負(fù)相關(guān)，與旺長(zhǎng)期溫差顯著正相關(guān)；香氣量、余味、勁頭和感官質(zhì)量總分與氣象因子之間沒(méi)有顯著相關(guān)性。由于16個(gè)樣地中部煙葉刺激性、燃燒性和灰色3種指標(biāo)得分全部一致，所以未與生育期氣象因子作相關(guān)分析。

4 小結(jié)與討論

宣恩煙區(qū)，900 m以下地區(qū)煙葉化學(xué)成分得分隨海拔的升高而增大，海拔超過(guò)900 m后，化學(xué)成分得分隨海拔的升高而減??；利川煙葉化學(xué)成分得分總體表現(xiàn)為隨海拔升高而減小；興山煙葉化學(xué)成分得分變化無(wú)明顯規(guī)律。三地?zé)熑~感官質(zhì)量得分比較接近，與海拔無(wú)明顯的趨勢(shì)變化。煙葉不同生育期氣象條件與煙葉品質(zhì)的相關(guān)分析結(jié)果表明，伸根期、旺長(zhǎng)期、成熟期的降雨量和旺長(zhǎng)期、大田期的晝夜溫差是影響煙葉化學(xué)成分和感官質(zhì)量的主要因子。

氣候要素值及時(shí)段分布和匹配對(duì)煙葉品質(zhì)都有極其重要的影響。例如降水，整個(gè)大田期降水分布均勻，3個(gè)生育期大體為少-多-少的分配比較合理。2013年興山、利川伸根期降水比較適宜，集中在100～150 mm，宣恩的高海拔（1 550、1 700 m）樣地伸根期降水過(guò)多，其他4個(gè)樣地均處于適宜范圍。旺長(zhǎng)期宣恩和利川各樣地降水比較充沛，興山普遍偏少。成熟期三地降水都過(guò)多，這是影響煙葉成熟、品質(zhì)的關(guān)鍵因素。旺長(zhǎng)期到成熟期階段，若長(zhǎng)時(shí)間無(wú)降水，煙葉在干旱脅迫下煙堿和總氮含量升高，而總糖、還原糖和香氣均降低，使得煙葉品質(zhì)下降。2013年宣恩和利川都發(fā)生了干旱，尤其宣恩大山和利川青山分別連續(xù)25、28 d未降水，肥料難被吸收，而一旦發(fā)生降水，煙葉吸水吸肥猛長(zhǎng)，身份薄，這兩個(gè)地方的煙葉品質(zhì)是該煙區(qū)同一海拔剖面的最低值。此外9月初一次持續(xù)的低溫陰雨過(guò)程，椿木營(yíng)等高海拔煙區(qū)氣溫降到10 ℃以下，此時(shí)田間仍有較多上部煙葉未采收；興山降水分布均勻，未受旱災(zāi)影響，各項(xiàng)品質(zhì)得分較高。

煙草雖有廣泛的適應(yīng)性，但對(duì)環(huán)境的敏感性決定了必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y源，合理調(diào)整移栽期和生產(chǎn)技術(shù)措施，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)。本研究受限于自動(dòng)站觀測(cè)要素的限制，缺少光照對(duì)煙葉品質(zhì)影響的資料，今后需進(jìn)一步探討氣象、土壤等要素對(duì)煙葉品質(zhì)的綜合影響，以期實(shí)現(xiàn)不同生育期各關(guān)鍵因子的完美匹配。

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