我國初烤煙葉鉀含量現(xiàn)狀與變化趨勢分析

閆 寧，劉新民，杜詠梅，張偉峰，顧毓敏，高 遠，盧曉華，唐 宇，蔡憲杰，程 森*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所，山東 青島 266101；2.上海煙草集團有限責(zé)任公司，上海 200082)

鉀是烤煙生長發(fā)育的必需元素，同時也是公認的品質(zhì)元素，其含量的高低是評價煙葉燃燒性和吸食品質(zhì)的重要依據(jù)之一[1-3]。鉀是煙草吸收的所有礦質(zhì)元素中需求最多的元素，鉀含量不僅對煙葉燃燒性有重要影響，而且與煙葉香吃味和卷煙制品安全性密切相關(guān)；較高的鉀含量能夠顯著提高煙葉的燃燒性，改善煙葉身份顏色和降低煙葉焦油產(chǎn)生量，對提高煙葉的可用性發(fā)揮重要作用[4]。煙葉鉀含量是評價煙草品質(zhì)最直接的指標之一，優(yōu)質(zhì)煙葉鉀含量一般不低于3%，巴西、津巴布韋和美國等優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)國的煙葉鉀含量高達4%～6%，而我國煙葉鉀含量平均值僅為1.93%；與國際優(yōu)質(zhì)煙葉相比，我國煙葉鉀含量相對較低[5-6]。目前，關(guān)于烤煙鉀含量的研究主要集中在其與香氣物質(zhì)、評吸品質(zhì)和煙葉物理性狀等的關(guān)系方面[7-9]，而不同地區(qū)烤煙鉀含量的研究僅僅限定在某一區(qū)域(涼山[10]、黔西南[11]、曲靖[12]和湘西[13])，尤其是針對我國不同省份煙葉鉀含量變化趨勢的研究就更少。

為明確我國不同省份煙葉鉀含量現(xiàn)狀及其變化趨勢，選取2002～2016年16個烤煙生產(chǎn)省(直轄市)代表產(chǎn)地?zé)熑~樣品86361份，系統(tǒng)分析了全國和不同省份2012～2016年煙葉鉀含量現(xiàn)狀，研究了2002～2016年全國和不同省份煙葉鉀含量變化趨勢，以期為煙草科技工作者有針對性地解決煙葉產(chǎn)區(qū)鉀含量低的問題奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

煙葉樣品：選擇安徽(704份)、福建(9378份)、貴州(18064份)、河南(11661份)、黑龍江(2625份)、湖北(682份)、湖南(1867份)、吉林(3111份)、江西(759份)、遼寧(1539份)、內(nèi)蒙古(191份)、山東(6175份)、陜西(1813份)、四川(8038份)、云南(15419份)和重慶(1936份)等地2002～2016年初烤煙葉樣品，15年共選擇86361份煙葉樣品；煙葉樣品均為中部煙葉，等級包括C1F、C2F、C3F、C4F、C1L、C2L、C3L、C4L(C代表中部；F、L分別代表橘黃和檸檬黃；1、2、3、4代表級別)。使用的儀器為VERCTOR 22/N型傅里葉變換近紅外光譜儀(德國BRUKER光譜儀器公司)。

1.2 檢測指標及方法

采用近紅外光譜(NIR)定量分析技術(shù)[14]對煙葉樣品的鉀含量進行分析，使用積分球漫反射檢測器，鍍金漫反射體作背景。首先將烤煙煙葉樣品在60 ℃條件下恒溫2 h烘干，研磨成粉末，粒度為40目。取煙葉樣品粉末50 g置于石英測量杯中，按下述實驗條件進行光譜掃描：分辨率8 cm-1；掃描次數(shù)64次；譜區(qū)范圍4000～8000 cm-1；室溫24 ℃，濕度60%。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

對代表樣鉀含量品的平均值、中位數(shù)、標準差、方差、變異系數(shù)、最小值、最大值、極差、95%范圍和頻次分布等基本數(shù)據(jù)特征進行計算，并進行方差分析。使用DPS 7.05 數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 全國2012～2016年煙葉鉀含量現(xiàn)狀分析

為能準確反映近年來我國不同省份煙葉鉀含量現(xiàn)狀，選取2012～2016年16個烤煙生產(chǎn)省(直轄市)代表產(chǎn)地?zé)熑~樣品25383份，研究了全國和不同省份2012～2016年煙葉鉀含量現(xiàn)狀(表1、2、3)。從表1中可以看出，全國16個省2012～2016年煙葉鉀含量平均值為1.91%，中位數(shù)為1.86%，變異系數(shù)為32.29%，最小值為0.02%(河南許昌)，最大值為5.88%(湖南郴州)，極差為5.86%，95%煙葉鉀含量范圍在0.83%～3.30%；煙葉鉀含量小于1.5%的樣品占23.75%，鉀含量在1.5%～2.0%范圍的樣品占36.73%，鉀含量在2.0%～2.5%范圍內(nèi)的樣品占24.20%，鉀含量大于2.5%的樣品占15.33%，具體頻次分布情況見表2。綜上可見，全國16個省2012～2016年烤煙中部葉鉀含量整體偏低。

表1全國16個省2012～2016年煙葉鉀含量基本數(shù)據(jù)特征%

平均值中位數(shù)標準差方差變異系數(shù)最小值最大值極差1.911.860.620.3832.290.025.885.8695%K范圍K<1.5%占比1.5%2.5%占比0.83～3.3023.7536.7324.2015.33

表2 全國16個省2012～2016年煙葉鉀含量樣本數(shù)據(jù)頻次分布

2.2 不同省份2012～2016年煙葉鉀含量狀況分析

根據(jù)2012～2016年不同省份煙葉鉀含量數(shù)據(jù)分析結(jié)果(表3)，煙葉鉀含量較低的省份為內(nèi)蒙古、黑龍江、河南，其平均值分別為0.85%、1.23%、1.27%；山東、吉林、陜西煙葉鉀含量屬于中等偏低水平，其平均值分別為1.59%、1.61%、1.64%；云南、重慶、四川、湖北、貴州、遼寧、安徽煙葉鉀含量屬于中等水平，其平均值分別為1.80%、1.90%、1.98%、2.02%、2.04%、2.10%、2.12%；湖南、江西、福建煙葉鉀含量相對較高，其平均值分別為2.48%、2.69%、2.95%。

從表3中還可以看出，不同省份煙葉鉀含量的變異系數(shù)在18.04%～45.98%的范圍內(nèi)，全國煙葉鉀含量的變異系數(shù)為32.29%。具體來看，湖北、江西、福建、湖南煙葉鉀含量的變異系數(shù)較低，其變異系數(shù)分別為18.04%、19.77%、20.69%、20.85%；重慶、安徽、四川、貴州、遼寧、云南、黑龍江、山東、陜西煙葉鉀含量的變異系數(shù)處于中等水平，其變異系數(shù)分別為22.33%、22.65%、23.28%、23.87%、24.44%、24.69%、26.39%、28.28%、29.28%；河南、吉林、內(nèi)蒙古煙葉鉀含量的變異系數(shù)相對較高，其變異系數(shù)分別為33.72%、40.55%、45.98%。

表3 2012～2016年不同省份煙葉鉀含量基本數(shù)據(jù)特征

2.3 2002～2016年全國煙葉鉀含量變化趨勢分析

由表4可以看出，2002～2012年全國煙葉鉀含量在波動中緩慢上升，2003年全國煙葉鉀含量(1.19%)為歷年最低，2012年全國煙葉鉀含量(2.16%)為歷年最高；2012年以后全國煙葉鉀含量趨于平穩(wěn)，2015年全國煙葉鉀含量(2.00%)相對較高。

表4 2002～2016年全國烤煙中部葉鉀含量

2.4 2002～2016年不同省份煙葉鉀含量變化趨勢分析

由表5可以看出，2002～2016年不同省份煙葉鉀含量變化情況大致分為以下4類：①2002～2016年煙葉鉀含量波動中緩慢上升，且一直處于較高水平，如福建、江西、湖南、湖北；②2002～2016年煙葉鉀含量先緩慢上升，在2012～2013年以后出現(xiàn)下降趨勢，但整體是上升的，如河南、山東、貴州、四川；③2002～2016年煙葉鉀含量出現(xiàn)不同幅度的波動，但總體變化趨勢不明顯，如黑龍江、遼寧、吉林、陜西、云南；④2009～2016年安徽煙葉鉀含量出現(xiàn)波動中緩慢下降趨勢。

3 討論

鉀元素不僅是烤煙生長必需的營養(yǎng)元素，而且是烤煙重要的品質(zhì)元素，對煙葉燃燒性和吸食品質(zhì)有重要影響，因此提高烤煙鉀含量一直是我國煙草科技工作者重點關(guān)注的課題[1-5]。鉀是煙草中含量最高的元素之一，煙葉鉀含量大致在1.5%～6.0%的范圍內(nèi)[15]。本研究表明，全國煙葉鉀含量整體偏低，2012～2016年煙葉鉀含量平均值為1.91%，最大值為5.88%，最小值為0.02%，煙葉鉀含量小于1.50%的樣品占23.75%(表1)；內(nèi)蒙古(0.85%)、黑龍江(1.23%)、河南(1.27%)、山東(1.59%)、吉林(1.61%)、陜西(1.64%)煙葉鉀含量處于較低或中等偏低水平(表3)，需引起重點關(guān)注。前人研究表明，我國烤煙鉀含量存在著南高北低的趨勢，云南、貴州煙葉鉀含量多在2%以上，福建三明煙葉鉀含量可達3%～4%，而黃淮煙區(qū)鉀含量一般在1.5%左右[6]。需要指出的是，煙葉鉀含量受煙草品種、植煙土壤、肥料施用和栽培技術(shù)等因素的影響[3-5]，要想提高煙葉鉀含量需要從煙草品種、植煙區(qū)域選擇、肥料施用以及栽培技術(shù)優(yōu)化等方面著手。

煙葉鉀含量存在年份間的差異，2002～2012年全國煙葉鉀含量在波動中緩慢上升，在2012年達到最高(2.16%)，2012年以后趨于平穩(wěn)(表4)。具體來看，2002～2016年福建、江西、湖南、湖北煙葉鉀含量波動中緩慢上升，并處于較高水平；河南、山東、貴州、四川煙葉鉀含量先緩慢上升后下降，但整體是上升的；黑龍江、遼寧、吉林、陜西、云南出現(xiàn)不同幅度的波動，但總體變化趨勢不明顯；2009～2016年安徽煙葉鉀含量出現(xiàn)波動中緩慢下降的趨勢，需引起重點關(guān)注(表5)。李衛(wèi)等[15]研究發(fā)現(xiàn)，2003～2005年云南煙葉鉀含量明顯升高，2005～2007年有緩慢下降的趨勢，與我們的研究結(jié)果有較大不同，這可能與樣品選擇有關(guān)；李強等[16]研究發(fā)現(xiàn)，我國東北煙區(qū)、黃淮煙區(qū)、西南煙區(qū)煙葉鉀含量隨年份變異程度較大，而東南煙區(qū)鉀含量穩(wěn)定性較好、變異程度較小，與我們的研究結(jié)果基本一致。

表5 2002～2016年不同省份煙葉鉀含量變化趨勢

除鉀含量外，煙葉中氯[17-20]、硫[21-24]、鈣和鎂[25]等元素含量都對煙葉燃燒性有重要影響。針對部分產(chǎn)區(qū)煙葉原料出現(xiàn)燃燒性變差(主要是鉀低氯高)的問題，可以系統(tǒng)評價不同產(chǎn)區(qū)煙葉燃燒性主要障礙因素(鉀、氯、硫、鈣和鎂含量)，全面分析土壤、肥料、灌溉水等外源物質(zhì)和對應(yīng)煙葉中制約燃燒性的主要因素，明確煙葉燃燒性障礙生產(chǎn)因素及其主要來源，提出調(diào)控?zé)熑~燃燒性的生產(chǎn)技術(shù)措施(煙草品種和植煙區(qū)域選擇、科學(xué)施肥、合理灌溉等)，并且在煙葉產(chǎn)區(qū)進行示范和推廣，解決部分產(chǎn)區(qū)煙葉燃燒性變差的問題，有效提升煙葉原料的質(zhì)量水平。

4 結(jié)論

本研究表明，全國煙葉鉀含量整體偏低，其平均值僅為1.91%，煙葉鉀含量小于1.5%的樣品占23.75%，尤其是內(nèi)蒙古、黑龍江、河南、山東、吉林、陜西煙葉鉀含量低的問題較為突出；相比之下，云南、重慶、四川、湖北、貴州、遼寧、安徽煙葉鉀含量處于中等水平，湖南、江西、福建煙葉鉀含量相對較高。同時，2002～2012年全國煙葉鉀含量在波動中緩慢上升，2012年后趨于平穩(wěn)，但是安徽煙葉鉀含量出現(xiàn)波動中緩慢下降趨勢，需引起重點關(guān)注。

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