氣候因子對湘東茶陵煙區(qū)烤煙氯、鉀含量的影響

張 陽，屠乃美，陳舜堯，謝會雅，傅雪平，李瑾潔，何 偉

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128；2.湖南省煙草公司株洲市公司，湖南 株洲 412002；3.湖南省煙草公司茶陵縣公司，湖南 株洲 412400）

氯元素和鉀元素均是影響烤煙質(zhì)量的重要化學(xué)成分[1]，氯、鉀含量及其比值與煙葉內(nèi)在質(zhì)量和外觀品質(zhì)相關(guān)，尤其對烤煙燃燒性有顯著影響[2]。通常，較高的鉀有助于改善煙葉的顏色和身份，提高煙葉的香氣質(zhì)、香氣量和燃燒性等，煙葉鉀含量還與煙草制品的安全性有關(guān)[3]。煙葉氯含量過高或過低都會影響烤煙質(zhì)量，氯含量過高會使煙葉燃燒性及評吸質(zhì)量變差，氯含量過低的煙葉彈性差、易破碎，煙葉淡黃，而適量的氯含量則可以增加煙葉油潤性，降低煙葉破碎率，提高煙葉品質(zhì)[4-5]。不同煙區(qū)烤煙氯離子含量不同，在我國煙葉氯離子含量一般呈現(xiàn)“北高南低”的狀態(tài)[6]，湖南部分地區(qū)煙葉氯含量偏低已有較多報道[7-8]。煙葉中氯、鉀元素通常以離子態(tài)存在，其含量易受環(huán)境因子、栽培措施和品種特性等多因素影響。大量研究表明，光照、降雨量和氣溫均對烤煙氯、鉀含量有較大影響[9-12]。張國等[13]研究表明光照因素是影響煙草氯積累的主導(dǎo)因素；而李琦等[14]研究認(rèn)為，平均氣溫與中部葉氯元素累積、中部葉鉀氯比顯著相關(guān)，空氣相對濕度與上部葉鉀元素累積顯著相關(guān)，降雨量與上部葉鉀、氯元素的累積和中部葉還原糖含量顯著相關(guān)。不同地區(qū)氣候因子對煙葉氯、鉀含量的影響不盡相同，因此了解產(chǎn)區(qū)煙葉氯、鉀含量年度間的異同及與相應(yīng)氣候因子之間的關(guān)系，對各產(chǎn)區(qū)的烤煙生產(chǎn)有著重要意義，而湘東茶陵煙區(qū)氣候因子與烤煙氯、鉀含量的研究尚未見報道。本研究旨在明確湘東茶陵煙區(qū)烤煙氯、鉀含量的變化規(guī)律及其與氣候因子之間的關(guān)系，為當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)合理調(diào)控?zé)熑~氯、鉀含量，提高煙葉品質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點及材料

2012—2018 年在湖南省茶陵縣腰陂鎮(zhèn)芙?jīng)_村、馬江鎮(zhèn)塘富村、棗市鎮(zhèn)棗園村共選取3 個生產(chǎn)水平中等偏上的農(nóng)戶地塊作為定點取樣點，品種為云煙87，每年烘烤前（6 月5 日前）按葉位掛牌采摘葉片，烘烤結(jié)束后（8 月5 日左右）對煙葉進(jìn)行分級，采集B2F、C3F、X2F 等級煙葉各3 個樣品，分別代表上、中、下3 個部位的煙葉。

1.2 肥料施用量

煙葉生產(chǎn)上禁止施用氯肥，2012—2018 年茶陵縣烤煙肥料施用具體情況見表1。

1.3 煙葉氯、鉀含量檢測方法

煙樣經(jīng)過烘干、粉碎、過60 目篩備用?？緹熉取⑩浐康臋z測方法參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測定 連續(xù)流動法》、YC/T 217—2007《煙草及煙草制品 鉀的測定 連續(xù)流動法》。

表1 2012—2018 年茶陵縣烤煙肥料施用情況Table 1 Fertilizer application of tobacco in Changling from 2012 to 2018 kg/hm2

1.4 氣候因子選擇

煙區(qū)氣溫、降水和日照時數(shù)等基礎(chǔ)氣象資料由茶陵縣氣象局提供。參照文獻(xiàn)[15-16]的方法，結(jié)合煙區(qū)實際，選用大田生長期、伸根期、旺長期、下部葉采收期、中部葉采收期和上部葉采收期等6 個時段的平均氣溫（T）、降雨量（R）、日照時數(shù)（S）、≥10 ℃積溫（∑T10）、≥20 ℃積溫（∑T20）等5個氣象因素進(jìn)行分析。生育期根據(jù)茶陵縣烤煙生產(chǎn)實際劃分，具體時間見表2。

表2 茶陵縣烤煙生育期Table 2 Growth stages of tobacco in Chaling

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 和SPSS 19.0 進(jìn)行基本統(tǒng)計分析和方差分析等。

2 結(jié)果

2.1 茶陵縣的氣候因素分析

2.1.1 茶陵縣基本氣候情況 由圖1 可知，2012 至2018 年7 年間茶陵縣平均氣溫為18.6 ℃，1 月最低，平均為7.2 ℃，7 月氣溫最高，平均29.3 ℃。2012 至2018 年間，茶陵縣平均年降雨量為1656 mm，其中6 月降雨量最高，平均為239.5 mm。2012 至2018 年間，茶陵縣平均年日照時數(shù)為1 420.8 h，1月最低，平均為61 h，7 月最高，平均228.5 h?；練夂蚯闆r表明，茶陵縣年度間降雨分布不均勻，但干濕季分明，烤煙生育期間光照充足。

圖1 2012—2018 年茶陵縣主要氣候因子Fig.1 Main climate factors of Chaling from 2012 to 2018

2.1.2 茶陵縣烤煙生育期氣候因素分析 由表3 可知，茶陵縣2012—2018 年間大田期平均氣溫為23 ℃，適宜煙草生長發(fā)育，但伸根期溫度僅為17.4 ℃，低于烤煙生長的22～28 ℃適宜溫度[17-18]，氣溫隨生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)上升的趨勢，旺長期、下部葉采收期的平均氣溫均在適宜范圍，但上部葉采收期達(dá)到最高的29.2 ℃，超出最適生長溫度范圍，存在高溫逼熟的風(fēng)險。伸根期降雨量偏多，平均為291.1 mm，不利于煙葉根系生長；旺長期雨水充足可促進(jìn)煙株吸收肥料；大田生育期日照時數(shù)529.5 h，處于500～700 h 最適范圍內(nèi)，能滿足煙草生長發(fā)育的需要[19]。整個生育期降雨量變異系數(shù)為18.7%，表明不同年度間降雨量變異程度較大，尤其是下、中部葉采收期降雨量變異系數(shù)分別達(dá)到81.8%、83.8%。大田期≥10 ℃積溫和≥20 ℃積溫變異系數(shù)分別為2.2%、4.5%，表明積溫年度間變異程度不大。

2.2 茶陵縣烤煙氯、鉀含量比較

2.2.1 不同年度煙葉氯、鉀元素含量 由表4 可知，2012—2018 年間，上、中、下3 個部位煙葉氯含量均表現(xiàn)為2015 年最高，2012 年最低；上部煙葉2012年氯含量偏低，其余年份均處適宜范圍之內(nèi)；中部煙葉2012、2013、2017 年度氯含量偏低，其余年份均處于適宜范圍之內(nèi)；下部煙葉2014、2015、2018年度氯含量適宜，其余年份氯含量偏低。2012—2018 年間，茶陵縣煙葉鉀含量均高于2.0%的標(biāo)準(zhǔn)[3,20]，鉀含量適宜，但不同年份間存在顯著差異。上部葉鉀含量最低的年份是2014 年，最高的年份是2012 年；中部煙葉鉀含量最低的是2017 年，顯著低于其他年份，其他年份間差異不顯著；下部煙葉鉀含量最高的年份是2014 年，顯著高于2013、2016、2017、2018 年，與2012、2015 年差異不顯著，最低的年份是2017 年。

表3 茶陵縣2012—2018 年煙葉各時期主要氣候因子Table 3 The main climate factors at growth stages from 2012 to 2018 in Chaling

表4 茶陵縣煙葉氯、鉀含量年度比較Table 4 The annual comparison of chlorine and potassium contents in tobacco %

2.2.2 不同部位煙葉氯、鉀元素含量 由表5 可知，2012—2018 年間，茶陵縣烤煙上、中、下部位煙葉的平均氯含量分別為0.43%、0.33%、0.33%，均處于0.3%～0.8%的適宜范圍之內(nèi)[3,20]，但變異系數(shù)較大，上、中、下部位煙葉氯含量的變異系數(shù)依次為37%、39%、55%，部分年度煙葉氯離子存在偏低的現(xiàn)象。2012—2018 年間，上、中部位煙葉鉀氯比處于4～10 的適宜范圍[3,20]，下部煙葉鉀氯比偏大，上部煙葉鉀氯比顯著低于中部、下部煙葉，鉀氯比的變異系數(shù)均在40%以上，表明年度間鉀氯比的變異程度較大。

2.3 茶陵縣烤煙氯、鉀含量與氣象因子的相關(guān)分析

由表6 可知，上部煙葉氯含量與上部葉采收期氣溫、≥10 ℃積溫、≥20 ℃積溫顯著負(fù)相關(guān)，而上部葉鉀含量與主要氣象因子相關(guān)性不顯著。中部煙葉氯含量與伸根期≥20 ℃積溫顯著正相關(guān)，而鉀含量與下部葉采收期和大田期≥10 ℃積溫顯著正相關(guān)，但與旺長期日照時數(shù)顯著負(fù)相關(guān)。下部煙葉氯含量與主要氣象因子相關(guān)性不顯著，而鉀含量與伸根期氣溫和≥10 ℃積溫顯著正相關(guān)。另外，中部煙葉鉀氯比與伸根期≥20 ℃積溫顯著負(fù)相關(guān)，而上下部煙葉鉀氯比與主要氣候因子無顯著相關(guān)性。煙葉氯鉀含量與氣溫、積溫和日照時數(shù)存在相關(guān)性，但與降雨量無顯著相關(guān)性，這表明溫度與光照的變化對湘東煙區(qū)煙葉氯、鉀含量有一定影響，而降雨量的變化對其煙葉氯、鉀影響并不顯著。

表5 茶陵縣不同部位煙葉氯、鉀元素含量Table 5 The chlorine and potassium contents of different positions in tobacco in Chaling

3 討 論

本研究表明，2012—2018 年茶陵煙區(qū)大田期平均氣溫23.0 ℃，≥10 ℃活動積溫2 909.5 ℃，總降雨量在 865.6 mm，日照時數(shù)在529.5 h，能夠滿足煙草生長對大田期氣候資源的要求。不同年度間平均氣溫、≥10 ℃積溫、≥20 ℃積溫較為穩(wěn)定，而降雨量、日照時數(shù)變異程度較大。研究同時表明湘東茶陵煙區(qū)不同年度間煙葉氯鉀含量存在廣泛的變異，與鄧小華[21]研究較為一致，表明不同年度間湖南烤煙鉀氯含量不穩(wěn)定，受環(huán)境條件的影響大。

2012—2018 年的7 年間，有4 年下部煙葉氯含量偏低，有3 年中部煙葉氯含量偏低，有1 年上部煙葉氯含量偏低，表明茶陵煙葉中、下部煙葉氯含量容易偏低。鉀含量均處于適宜范圍，不同部位表現(xiàn)為下部顯著高于中部、上部，中部煙葉與上部煙葉鉀含量差異不顯著。

本研究表明伸根期平均氣溫、積溫與中部、下部煙葉氯、鉀含量均呈正相關(guān)性，即伸根期氣溫越高，煙株對于氯鉀的吸收越強。研究表明[18-19]烤煙的最適生長溫度范圍為22～28 ℃，而伸根期平均氣溫僅為17.4 ℃，因此在伸根期隨氣溫的升高，煙株根系的吸收能力得到加強，煙株對于氯、鉀元素的吸收越多。上部煙葉氯含量與上部葉采收期氣溫、≥10 ℃積溫、≥20 ℃積溫顯著負(fù)相關(guān)，原因可能是后期氣溫較高，造成高溫逼熟的現(xiàn)象，引起煙株提前衰老，根系吸收能力下降。各生育期降雨量與各部位氯、鉀含量表現(xiàn)出一定的相關(guān)性，但均無顯著體現(xiàn)，與時鵬等[22]和姬興杰等[23]認(rèn)為各時期的降雨量對煙葉中氯也具有較大影響的結(jié)果有所不同，這可能是茶陵縣的烤煙大田生育期降雨量遠(yuǎn)大于450～550 mm[24-25]的適宜范圍，導(dǎo)致氯易被淋溶遷移有關(guān)[26-27]。

表6 氣象因子與烤煙氯、鉀含量相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between climate factors and chloride and potassium contents in flue-cured tobacco

結(jié)合茶陵縣氣候條件及煙葉氯離子含量易偏低的特征，今后應(yīng)從以下幾個方面繼續(xù)深入研究，一是從提高伸根期土壤溫度，及減少土壤氯、鉀離子的淋溶出發(fā)，探索覆膜栽培、推遲移栽時期、中耕培土等栽培方法對煙葉氯離子吸收的影響；二是探索烤煙氯離子積累規(guī)律，以確定煙田增施氯肥的用量、施用時期、施用方法；三是繼續(xù)監(jiān)測區(qū)域土壤、氣候條件及煙葉氯、鉀離子含量，運用大數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)一步分析氣候因子對煙葉氯、鉀含量的影響，為改進(jìn)調(diào)節(jié)煙葉鉀、氯含量，改善當(dāng)?shù)責(zé)熑~品質(zhì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和對策建議。

4 結(jié) 論

湘東茶陵煙區(qū)氣候適宜優(yōu)質(zhì)烤煙的種植。2012年至2018 年，該地區(qū)煙葉鉀含量處于適宜范圍內(nèi)，但部分年度中、下部煙葉氯含量偏低。研究表明湘東茶陵煙區(qū)烤煙伸根期平均氣溫、積溫與中部、下部煙葉氯、鉀含量均呈正相關(guān)性；上部煙葉氯含量與上部葉采收期氣溫、≥10 ℃積溫、≥20 ℃積溫顯著負(fù)相關(guān)；中部煙葉氯含量與伸根期≥20 ℃積溫顯著正相關(guān)，而鉀含量與下部葉采收期和大田期≥10 ℃積溫顯著正相關(guān)，下部煙葉鉀含量與伸根期氣溫和≥10 ℃積溫顯著正相關(guān)。雨水淋溶可能是造成茶陵煙區(qū)煙葉氯離子含量偏低的主要原因，而提高伸根期土壤溫度可提高煙葉鉀、氯含量。