海拔對烤煙生長和化學(xué)成分的影響

李雪芳，周必貴，謝佳偉，劉彥中，趙唯琦

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，云南 昆明 650500)

烤煙是一種環(huán)境敏感型經(jīng)濟(jì)作物，烤煙的品質(zhì)受生態(tài)因素的影響較大。其中，海拔是影響烤煙化學(xué)成分和含量的重要生態(tài)因素之一[1]。海拔的變化，通常會導(dǎo)致光照強(qiáng)度、光照量、有效積溫、晝夜溫差、空氣濕度和降雨量等生態(tài)因子發(fā)生顯著變化[2]。因此，烤煙品質(zhì)受海拔高度的影響程度遠(yuǎn)大于同一區(qū)域土壤理化性質(zhì)的影響[3-4]?？緹煹馁|(zhì)量評價體系主要包含外觀質(zhì)量、物理特性、化學(xué)成分、吸食品質(zhì)和安全性。其中煙葉的化學(xué)成分直接影響煙葉的品質(zhì)和風(fēng)味特征，而這些指標(biāo)都與海拔密切相關(guān)。

云南煙區(qū)處于高海拔地區(qū)，種煙地區(qū)海拔普遍處于1 400～2 200 m。昭通市是云南省主要烤煙產(chǎn)區(qū)之一，且是典型的高原地形地貌，其植煙土壤的海拔跨度較大。本試驗(yàn)測定了相同土壤基質(zhì)、種植密度、施肥水平、施肥方案與農(nóng)藝措施條件下，昭通的巧家、彝良2個主栽縣區(qū)不同海拔的烤煙初烤煙葉(中上部)的主要化學(xué)成分，旨在研究種植海拔與其化學(xué)成分含量之間的關(guān)系，為昭通煙葉生產(chǎn)的擇優(yōu)布局和提高煙葉的工業(yè)可用性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為云煙87，供試土壤為黃壤，前茬作物為綠肥。

1.2 處理設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在昭通市巧家縣和彝良縣同時進(jìn)行。在2個煙葉產(chǎn)區(qū)不同海拔段選取土壤肥力均等、海拔相當(dāng)、前作一致的煙田。利用GPS定位采集各試驗(yàn)點(diǎn)的海拔，共設(shè)4個處理：巧家煙區(qū)的海拔為H1(1 250 m)、H2(1 590 m)、H3(1 740 m)、H4(1 940 m)；彝良煙區(qū)海拔為H1(1 300 m)、H2(1 450 m)、H3(1 800 m)、H4(1 930 m)，每個處理分3次重復(fù)，植煙面積為667 m2。各處理互作參照，不另設(shè)對照。各處理施肥量按照當(dāng)?shù)厥┓蕵?biāo)準(zhǔn)確定，即每667 m2施當(dāng)?shù)責(zé)煵輰Ｓ脧?fù)合肥38.4 kg、硝酸鉀5 kg、硫酸鉀15 kg，商品有機(jī)肥105.0 kg。除試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)操作的要求外，其他栽培管理均按照紅塔集團(tuán)與昭通市煙草公司共同制定的《云煙87生產(chǎn)技術(shù)實(shí)施方案》執(zhí)行。

各個處理煙葉均在同一烤房進(jìn)行烘烤，烤后煙葉按GB 2635—1992《烤煙》分級技術(shù)要求，在各試驗(yàn)點(diǎn)選取上部橘黃2級(B2F)、中部橘黃3級(C3F)各2.0 kg，共計(jì)16份，用以進(jìn)行化學(xué)成分測定。取樣時記錄該樣品所對應(yīng)的海拔數(shù)據(jù)。

1.2.2 數(shù)據(jù)測定

主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)按YC/T142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》進(jìn)行測量。采用SPAD-502型葉綠素測定儀測定煙株團(tuán)棵期、旺長期和成熟期的葉綠素相對含量。

采集初烤煙葉上部橘黃2級(B2F)、中部橘黃3級(C3F)進(jìn)行化學(xué)成分分析，煙葉化學(xué)成分指標(biāo)主要包括總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀等含量。具體測定方法按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB 2635—1992、YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定》、YC/T 249—2008《煙草及煙草制品 蛋白質(zhì)的測定 連續(xù)流動法》、YC/T 34—1996《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 光度法》、YC/T 173—2003《煙草及煙草制品 鉀的測定 火焰光度法》、NY/T 1378—2007《土壤氯離子含量的測定》進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，隨著海拔升高，巧家煙區(qū)的煙株株高隨海拔升高逐漸下降，葉數(shù)、節(jié)距、最大葉長、最大葉寬、葉面積系數(shù)均隨著海拔的升高呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，而葉數(shù)、節(jié)距、最大葉長在海拔為1 740 m時達(dá)到最大值，最大葉寬、葉面積系數(shù)則在海拔為1 590 m處達(dá)到最大值，莖圍隨著海拔的升高而增加；而彝良煙區(qū)的株高、葉數(shù)、最大葉長、最大葉寬、葉面積系數(shù)都隨著海拔的升高呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，株高、葉數(shù)均在海拔1 450 m處達(dá)到最大值，最大葉長、最大葉寬、葉面積系數(shù)則在海拔1 800 m時達(dá)到最大值，莖圍有所增加，但變化沒有明顯規(guī)律。整體上2個煙區(qū)煙株各個農(nóng)藝性狀的峰值都出現(xiàn)在海拔為1 450～1 800 m。相同海拔，巧家點(diǎn)煙株的各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于彝良點(diǎn)，這可能是由于巧家特殊的氣候環(huán)境導(dǎo)致的，巧家靠近金沙江，屬于典型的河谷氣候，煙株田間生長期間的整體氣溫高于彝良，減弱了由于海拔變化帶來的溫度變化。

表1 不同海拔云煙87的農(nóng)藝性狀

2.2 對不同時期煙葉SPAD值的影響

由表2可知，從不同生長時期來看，巧家煙區(qū)煙葉的SPAD值在團(tuán)棵期和成熟期隨海拔的升高呈現(xiàn)下降的趨勢，而在旺長期呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，峰值出現(xiàn)在海拔為1 740 m處；彝良煙區(qū)煙葉的SPAD值在團(tuán)棵期和旺長期均隨海拔的升高而先增加后減小，在海拔為1 450 m處達(dá)到最大值，到成熟期，隨海拔的升高，彝良煙區(qū)煙葉的SPAD值逐漸降低。海拔對巧家煙區(qū)煙葉的SPAD值具有顯著影響，而對彝良煙區(qū)的煙葉影響則不顯著。

表2 不同海拔處理云煙87不同時期的煙葉SPAD值

2.3 對化學(xué)成分的影響

2.3.1 總糖和還原糖含量

由圖1和圖2可以看出，在海拔1 200～2 000 m，巧家、彝良2個煙區(qū)云煙87的中部葉總糖含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，海拔1 800 m左右總糖含量最高；還原糖含量和上部葉總糖含量隨海拔的升高呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。相同部位的煙葉在不同海拔水平下，彝良煙區(qū)的煙葉總糖和還原糖含量的變化幅度大于巧家煙區(qū)；海拔相近時，不同部位煙葉的總糖和還原糖含量變化無明顯規(guī)律性，含量較為接近。總體上，高海拔煙區(qū)種植云煙87有利于提高其中上部煙葉的總糖、還原糖含量，而糖含量對煙葉的吸食品質(zhì)有較大影響，所以在一定范圍內(nèi)，選擇高海拔煙區(qū)種植有利于提升煙葉的品質(zhì)。

圖1 不同海拔云煙87中部葉總糖和還原糖的含量

圖2 不同海拔云煙87上部葉總糖和還原糖的含量

2.3.2 含氮化合物含量

由圖3可以看出，海拔1 200～2 000 m，巧家、彝良2個煙區(qū)云煙87的總氮含量均隨海拔的升高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，同一部位煙葉總氮含量峰值均出現(xiàn)在H2處理。中部葉2個煙區(qū)的總氮含量變化幅度相對一致，2個煙區(qū)烤煙上部葉的總氮含量變化幅度差異較大。海拔相近時，兩地?zé)熑~總氮含量較為接近。

圖3 不同海拔云煙87中部葉(A)和上部葉(B)的總氮含量

2.3.3 煙堿含量

由圖4可知，海拔在1 200～2 000 m時，巧家、彝良2地云煙87煙葉的煙堿含量均隨海拔的升高呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。海拔相同時，上部葉煙堿含量高于中部葉，這是由于煙株本身的物質(zhì)積累規(guī)律造成的。相同部位不同地點(diǎn)的煙葉煙堿含量沒有明顯的變化規(guī)律。

圖4 不同海拔云煙87中部葉(A)和上部葉(B)的煙堿含量變化趨勢

2.3.4 蛋白質(zhì)含量

由圖5可知，海拔1 200～2 000 m時，巧家、彝良2煙區(qū)云煙87中部葉的蛋白質(zhì)含量隨海拔的升高呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，上部葉蛋白質(zhì)含量隨海拔的升高呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢。海拔相同時，彝良煙區(qū)中部煙葉的蛋白質(zhì)含量比巧家煙區(qū)高，上部煙葉蛋白質(zhì)含量變化無明顯規(guī)律。

圖5 不同海拔云煙87中部葉(A)和上部葉(B)的蛋白質(zhì)含量變化趨勢

2.3.5 鉀離子、氯離子含量

由圖6可知，巧家、彝良2煙區(qū)云煙87煙葉的鉀離子(K2O)含量在海拔1 200～2 000 m隨著海拔的升高呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。海拔相同時，彝良煙區(qū)煙葉的鉀離子含量均大于巧家煙區(qū)煙葉，中部葉、上部葉鉀離子含量峰值均出現(xiàn)在H4處理，中部與上部葉的鉀離子含量變化無明顯規(guī)律。

圖6 不同海拔云煙87中部葉(A)和上部葉(B)的鉀離子(K2O)含量

由圖7可知，海拔為1 200～2 000 m時，巧家、彝良2煙區(qū)云煙87煙葉的氯離子含量隨著海拔的升高沒有呈現(xiàn)出明顯一致的變化趨勢。相同部位煙葉巧家煙區(qū)煙葉的氯離子含量變化幅度大于彝良煙區(qū)。海拔相同時，除了H1處理的中部葉外，巧家煙區(qū)煙葉的氯離子含量大于彝良煙區(qū)。

圖7 不同海拔云煙87中部葉(A)和上部葉(B)氯離子含量變化趨勢

2.4 對化學(xué)成分協(xié)調(diào)性的影響

煙葉的兩糖差可以代表烤后煙葉糊精(水溶性淀粉)的含量，施木克值代表了煙葉的酸堿平衡和碳氮平衡關(guān)系，糖堿比反映煙葉的勁頭與醇和性，氮堿比與香氣量、刺激性和風(fēng)味有關(guān)，鉀氯比影響著煙葉的燃燒性。據(jù)云南省烤煙地方標(biāo)準(zhǔn)要求，烤后煙葉的兩糖差一般為2.0%～7.9%，施木克值適宜范圍為2～3，糖堿比2～12，接近10時最佳；氮堿比0.7～1.0；鉀氯比4～10。由表3可知，隨著海拔的升高，2個煙區(qū)中部葉的兩糖差均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，上部葉則呈現(xiàn)出不同的變化趨勢；糖堿比、施木克值逐漸增加，氮堿比、鉀氯比則無明顯的變化趨勢。由于烤后煙葉糖含量升高，致使各處理煙葉兩糖差高于5%，施木克值高于3；而氮堿比均小于1，鉀氯比部分處理大于10。根據(jù)云南省烤煙地方標(biāo)準(zhǔn)來評價其協(xié)調(diào)性，結(jié)果表明，巧家煙區(qū)和彝良煙區(qū)H2處理的中部煙葉相對較好，巧家煙區(qū)H2處理上部煙葉較好，彝良煙區(qū)H4處理上部煙葉較好。因此，昭通煙區(qū)云煙87種植的適宜海拔為1 450～1 800 m，此時其中上部煙葉化學(xué)成分相對協(xié)調(diào)，品質(zhì)較好。

表3 不同海拔處理烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性

3 小結(jié)與討論

巧家煙區(qū)的煙株株高隨著海拔的上升逐漸下降，這與王廷賢等[5-6]的研究一致；而彝良煙區(qū)的株高則在海拔為1 450 m時達(dá)到最大，之后隨著海拔的上升株高逐漸下降。當(dāng)海拔在1 250～1 800 m時，2個煙區(qū)的葉數(shù)、節(jié)距、最大葉長、最大葉寬、葉面積系數(shù)均隨著海拔的升高而逐漸升高，在海拔超過1 800 m后，整體上呈現(xiàn)下降的趨勢。2地的烤煙莖圍均隨海拔的升高而逐漸加粗，這與許東亞等[7-8]的研究一致。整體上，2個煙區(qū)的農(nóng)藝性狀都在H2處理中相對較好。SPAD值隨海拔升高大體上呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，巧家煙區(qū)煙葉SPAD值在H3處達(dá)到峰值，彝良煙區(qū)煙葉的SPAD值則在H2處達(dá)到峰值。前人研究表明，煙葉中還原糖和總糖的含量隨海拔的升高而增加[9-13]，本試驗(yàn)結(jié)果與此一致。含氮化合物中，總氮、蛋白質(zhì)含量隨海拔升高先增加后減少，煙堿含量逐漸減少，這與王世英等[14]的結(jié)果一致。鉀離子含量先降低后升高，氯離子含量則沒有呈現(xiàn)出明顯一致的變化趨勢，這可能是由于選取的試驗(yàn)地土壤氯離子含量存在一定差異而導(dǎo)致的。2個煙區(qū)的糖堿比、施木克值都隨著海拔的增加而增加，這與馬劍雄等[15]的研究一致。

海拔低于1 800 m時，烤煙除莖圍外，其他農(nóng)藝性狀均隨海拔的升高而升高，海拔高于1 800 m后，烤煙生長相對緩慢。H2處理的總糖和還原糖含量接近云南省優(yōu)質(zhì)烤煙要求，同時蛋白質(zhì)含量也達(dá)到云南省優(yōu)質(zhì)煙葉要求(8%～12%)，煙堿含量則是隨著海拔的升高而降低。從整體協(xié)調(diào)性來看，2個地點(diǎn)均是H2處理相對較好。因此，昭通煙區(qū)海拔在1 400～1 600 m時化學(xué)成分相對協(xié)調(diào)，品質(zhì)較好。烤煙是環(huán)境敏感型經(jīng)濟(jì)作物，而海拔引起的可變因素還很多，各種因素對烤煙其他方面的生長指標(biāo)或生理生化指標(biāo)等的影響還有待進(jìn)一步研究。