云南煙葉和煙梗鉀氯含量差異分析

楊麗平,張繼兵,敖金成,秦樹(shù)崗,張彩娥,趙 剛

(1.云南省煙草公司曲靖市公司,云南曲靖 655000；2.云南煙草公司昆明市公司,云南昆明 652200；3.云南兔耳蘭藝農(nóng)業(yè)科技有限公司,云南昆明 650106)

烤煙是典型的喜鉀忌氯植物。煙葉鉀、氯含量與煙葉品質(zhì)密切相關(guān)[1-3]。煙葉鉀含量高則煙葉香氣量、抽吸品質(zhì)等較好,而煙葉氯離子含量偏高(>0.6%)或偏低(<0.3%)均不利于煙葉的燃燒性。我國(guó)煙葉鉀含量(1%～2%)普遍低于優(yōu)質(zhì)煙葉鉀含量要求(>2.5%)[4]。近年來(lái),煙葉鉀含量偏低和氯離子含量偏高現(xiàn)象已引起行業(yè)的廣泛關(guān)注。煙梗是煙葉中粗硬葉脈,占煙葉質(zhì)量的25%左右,作為造紙法再造煙葉和膨脹梗絲添加到卷煙配方中是煙梗利用的主要途徑之一。因此煙梗鉀氯含量對(duì)再造煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性也有一定的影響。同時(shí),煙梗也是一種常見(jiàn)的農(nóng)林廢棄物,是優(yōu)良的有機(jī)肥源[5],具有商品有機(jī)肥的肥力效應(yīng)[6],高溫堆肥可實(shí)現(xiàn)廢棄煙末(梗)的無(wú)害化處理和資源化利用[5]。

近年來(lái),國(guó)內(nèi)關(guān)于鉀和氯在煙株中的分布特征許多學(xué)者進(jìn)行了研究。從著生部位看,煙葉鉀含量表現(xiàn)為下部>中部>上部[7-10]。從單個(gè)葉片看,煙葉鉀含量在上二棚以下各部位煙葉中由葉基向葉尖逐漸降低[11]。王建安等[12]研究發(fā)現(xiàn)單個(gè)葉片鉀、氯含量存在較弱的相關(guān)性。王勇等[13]研究發(fā)現(xiàn)烤煙品種間、煙葉部位間鉀含量和累積量存在顯著差異。表明煙株、煙葉中鉀含量存在明顯的部位特征及遞減規(guī)律,但煙葉及煙梗鉀氯含量空間特征研究鮮見(jiàn)報(bào)道。基于此,筆者研究了云南煙葉及煙梗鉀氯含量的部位、品種及區(qū)域特征,以期為云南煙葉的鉀氯營(yíng)養(yǎng)調(diào)控方案制定和煙梗的炭化利用等提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品取樣及處理于2019年分別選取云南省昆明市、曲靖市、紅河州核心煙區(qū)主栽品種紅花大金元(以下簡(jiǎn)稱紅大)、K326、云煙87的下桔二(X2F)、中桔三(C3F)、上桔二(B2F)等級(jí)初烤煙葉,共計(jì)512個(gè)樣品。每個(gè)樣品2.0 kg,取樣后將煙葉和煙梗分離并送檢。

1.2 樣品分析采用煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 173—2003《煙草及煙草制品 鉀的測(cè)定 火焰光度法》、YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》分別測(cè)定煙葉、煙梗的鉀和氯含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析利用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行Duncan方差分析,利用Excel 2010 進(jìn)行作圖和描述性統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南煙葉和煙梗鉀、氯含量垂直分布特征

2.1.1鉀含量的垂直分布特征。從圖1可以看出，云南煙葉、煙梗鉀含量與部位均呈線性負(fù)相關(guān)。下桔二(X2F)等級(jí)煙葉和煙梗鉀含量均極顯著高于中桔三(C3F)和上桔二(B2F)等級(jí)煙葉(P<0.01),其中煙葉鉀含量的變異系數(shù)(CV)為44%～50%,屬于強(qiáng)變異,煙梗鉀含量的變異系數(shù)為15%～18%,屬于中等強(qiáng)度變異。煙葉和煙梗鉀含量線性決定系數(shù)(R2)分別為0.862 3、0.870 4,均表現(xiàn)出較好的線性相關(guān)性。以上結(jié)果說(shuō)明,煙葉和煙梗鉀含量隨著生部位的升高呈明顯降低趨勢(shì)。

注：不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)Note:Different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)圖1 不同部位煙葉和煙梗鉀含量特征Fig.1 Characteristics of potassium content in tobacco leaf and tobacco stem of different parts

2.1.2氯含量的垂直分布特征。從圖2可以看出，云南煙葉、煙梗氯含量與部位均呈線性正相關(guān)。X2F、C3F、B2F等級(jí)煙葉氯含量部位間差異不顯著(P>0.05),但隨著生部位的升高,煙葉氯含量呈增加趨勢(shì)；線性方程決定系數(shù)(R2)為0.912 0,表現(xiàn)出較好的線性正相關(guān)；變異系數(shù)為67%～85%,屬于強(qiáng)變異。隨著生部位的升高,煙梗氯含量呈明顯增加趨勢(shì),但線性相關(guān)性稍弱(R2=0.694 6),以B2F等級(jí)煙葉極顯著高于X2F和C3F等級(jí)煙葉；變異系數(shù)為26%～30%,屬于強(qiáng)變異。以上結(jié)果說(shuō)明,煙葉和煙梗氯含量隨部位的升高呈線性增加趨勢(shì)。

注：相同小寫(xiě)字母表示差異不顯著(P>0.05)；不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)Note:The same lowercase letters indicate no significant difference (P>0.05);different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)圖2 不同部位煙葉和煙梗氯含量特征Fig.2 Characteristics of chlorine content in tobacco leaf and tobacco stem of different parts

2.2 云南主栽品種煙葉和煙梗鉀、氯含量特征分析

2.2.1鉀含量特征分析。從圖3可以看出，烤煙品種不同,其煙葉和煙梗的鉀含量均存在明顯差異?？緹烱326與紅大、云煙87的煙葉鉀含量存在極顯著差異(P<0.01),以K326品種鉀含量最高,變異系數(shù)為39.5%,屬于強(qiáng)變異，以紅大最低,變異系數(shù)為24.1%，屬于中等強(qiáng)度變異。煙梗鉀含量品種間差異不顯著(P>0.05),以紅大品種最高,云煙87品種最低。

注：相同小寫(xiě)字母表示差異不顯著(P>0.05)；不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)Note:The same lowercase letters indicate no significant difference (P>0.05);different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)圖3 不同品種煙葉和煙梗鉀含量特征Fig.3 Characteristics of potassium content in tobacco leaf and stem of different varieties

2.2.2氯含量特征分析。從圖4可以看出，不同品種間煙葉和煙梗的氯含量均存在明顯差異?？緹熂t大品種煙葉氯含量極顯著高于烤煙K326和烤煙云煙87；3個(gè)品種的變異系數(shù)為45%～97%,均屬于強(qiáng)變異。烤煙云煙87煙梗氯含量極顯著高于烤煙紅大和K326,烤煙紅大和烤煙K326品種氯含量差異不顯著(P>0.05)；變異系數(shù)為21%～37%,說(shuō)明異質(zhì)性高。

注：不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)Note:Different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)圖4 不同品種煙葉和煙梗氯含量特征Fig.4 Characteristics of chloride content in tobacco leaf and stem of different varieties

2.3 云南煙葉和煙梗鉀、氯含量的區(qū)域特征分析

2.3.1鉀含量區(qū)域特征。從圖5可以看出，不同生態(tài)產(chǎn)區(qū)的煙葉、煙梗鉀含量存在明顯差異。云南省昆明市、曲靖市、紅河州3個(gè)生態(tài)產(chǎn)區(qū)煙葉的鉀含量存在差異,其中紅河產(chǎn)區(qū)煙葉鉀含量顯著高于昆明、曲靖產(chǎn)區(qū)(P<0.01),昆明、曲靖產(chǎn)區(qū)間差異不顯著(P>0.05)；樣本間變異系數(shù)在22%～25%,屬于中等強(qiáng)度變異，說(shuō)明組內(nèi)樣本鉀含量差異較大。云南3個(gè)主產(chǎn)煙區(qū)煙梗的鉀含量存在差異,其中紅河產(chǎn)區(qū)顯著高于曲靖產(chǎn)區(qū)(P<0.05),昆明產(chǎn)區(qū)介于紅河和曲靖產(chǎn)區(qū)間,變異系數(shù)為8%～14%,整體變異強(qiáng)度較小,說(shuō)明產(chǎn)區(qū)內(nèi)樣本的鉀含量差異不明顯(P>0.05)。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)；不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)Note:Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05);different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)圖5 不同生態(tài)產(chǎn)區(qū)煙葉和煙梗鉀含量特征Fig.5 Characteristics of potassium content in tobacco leaf and stem in different ecological production areas

2.3.2氯含量的區(qū)域特征。從圖6可以看出，云南省不同生態(tài)產(chǎn)區(qū)間煙葉、煙梗氯含量無(wú)明顯差異(P>0.05)。云南省昆明市、曲靖市、紅河州3個(gè)生態(tài)煙葉產(chǎn)區(qū)間的煙葉氯含量無(wú)顯著差異(P>0.05),其中以紅河煙區(qū)煙葉氯含量最高,均值在優(yōu)質(zhì)煙葉要求范圍(0.3%～0.6%)；樣本間變異系數(shù)在96%～107%,說(shuō)明異質(zhì)性高。不同生態(tài)產(chǎn)區(qū)間煙梗氯含量產(chǎn)區(qū)間差異不顯著(P>0.05),以昆明煙區(qū)最高,紅河煙區(qū)最低，變異系數(shù)為23%～34%,說(shuō)明區(qū)域間煙梗氯含量差異較大。

注：相同小寫(xiě)字母表示差異不顯著(P>0.05)Note:The same lowercase letters indicate no significant difference (P>0.05)圖6 不同生態(tài)產(chǎn)區(qū)煙葉和煙梗氯含量特征Fig.6 Characteristics of chloride content in tobacco leaf and stem in different ecological production areas

3 討論

3.1 云南煙葉和煙梗中鉀氯含量的垂直分布特征聶榮邦等[8-9]研究認(rèn)為,烤煙上、中、下3個(gè)部位葉片鉀含量呈明顯的遞減規(guī)律,葉片從葉基到葉緣也存在明顯的遞減變化。該試驗(yàn)中,云南煙葉、煙梗的鉀含量與部位線性相關(guān),自下而上呈線性遞減趨勢(shì),而氯含量呈線性遞增趨勢(shì)，說(shuō)明煙葉和煙梗中鉀含量垂直方向呈遞減趨勢(shì),而氯含量垂直方向呈遞增趨勢(shì),結(jié)果也解釋了烤煙后期鉀素易流失[14-15]、氯易積累的現(xiàn)象,進(jìn)一步說(shuō)明烤煙成熟后期中上部位煙葉補(bǔ)鉀的必要性,應(yīng)避免施用含氯鉀肥,且在煙梗薄片應(yīng)用方面,下部位煙梗較有利于提高薄片的鉀氯比值。

3.2 云南煙葉和煙梗中鉀氯含量的品種特征一般認(rèn)為,煙葉中的鉀含量主要由品種、生態(tài)條件和栽培技術(shù)共同決定[16-17]。烤煙品種對(duì)鉀和氯的吸收和利用存在差異。楊威等[18]研究認(rèn)為不同品種中部葉煙梗鉀含量差異顯著。K346為鉀高效基因型[19]。煙草ND202為富鉀基因型[20],其在成熟期葉片中的鉀積累量極顯著高于K326和NC89[21]。該試驗(yàn)中,烤煙紅大、K326、云煙87品種的煙葉、煙梗中鉀和氯含量存在明顯差異,煙葉鉀含量以K326含量最高,煙葉氯含量以紅大最高，煙梗鉀含量以紅大最高，氯含量以云煙87最高，說(shuō)明烤煙品種對(duì)鉀、氯的吸收積累也存在品種特征。楊鐵釗等[22-24]研究認(rèn)為,根系發(fā)達(dá)、根系活力強(qiáng)、根系活化能強(qiáng)和鉀吸收速率較大是富鉀基因型烤煙的鉀高效積累機(jī)制,說(shuō)明K326具有較好的鉀素富集能力，而紅大具有較好的氯富集能力。

3.3 云南煙葉和煙梗中鉀、氯含量的區(qū)域特征李強(qiáng)等[25]研究指出,我國(guó)幾個(gè)主產(chǎn)煙區(qū)烤煙鉀含量地區(qū)間差異較大,呈現(xiàn)南高北低,且北方地區(qū)煙葉鉀含量變異程度大于南方煙區(qū)。李強(qiáng)等[26]研究則認(rèn)為,我國(guó)烤煙鉀含量普遍偏低,在煙區(qū)、品種、部位間存在顯著或極顯著差異,表現(xiàn)為南方煙區(qū)烤煙鉀含量高于北方煙區(qū)。該研究結(jié)果表明,云南幾個(gè)典型煙區(qū)煙葉、煙梗中鉀和氯含量存在明顯差異,以紅河煙區(qū)煙葉的鉀氯含量及煙梗鉀含量均最高,但煙梗氯含量以昆明煙區(qū)最高。有研究表明,大田生長(zhǎng)前、中、后期的光、溫、水時(shí)段分配和匹配上的特性決定了云南煙葉含糖量較高、煙堿和氮適中、鉀含量不高的氣候原因[27]。張陽(yáng)等[28]研究指出,雨水淋溶可能是造成茶陵煙區(qū)煙葉氯含量偏低的主要原因,提高伸根區(qū)土壤溫度可提高煙葉鉀、氯含量?？梢?jiàn),生態(tài)產(chǎn)區(qū)因?yàn)闅夂颉⑼寥辣尘暗纫蛩氐牟煌?導(dǎo)致煙葉、煙梗中鉀、氯含量的分布呈現(xiàn)不同的區(qū)域特征。

3.4 施肥建議植物體內(nèi)的鉀易流動(dòng),其再分配、再利用的能力很強(qiáng)[29]。煙株旺長(zhǎng)期運(yùn)往地上部的鉀有20%～40%可回流到根中,而打頂后煙株運(yùn)往地上部的鉀有50%～70%可回流到根中[14]。成熟期期間鉀素的外流是造成煙葉鉀含量低的主要原因[30]。而煙梗中鉀含量均明顯高于煙葉,說(shuō)明煙梗作為炭基材料是制取高鉀炭基肥的優(yōu)質(zhì)原料,在開(kāi)發(fā)富鉀型炭基肥方面具有較好的市場(chǎng)前景。綜上所述，無(wú)論是部位,還是品種或產(chǎn)區(qū),煙梗中鉀含量均明顯高于煙葉,可能主脈是煙葉重要的“鉀庫(kù)”,是長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。正如王政等[31]研究指出,葉面噴施鉀肥是一種可行的煙葉提鉀增香技術(shù)。因而對(duì)于云南煙草在烤煙成熟后期應(yīng)采用不含氯的鉀肥進(jìn)行葉面施鉀,促進(jìn)主脈中鉀向葉片中移動(dòng)可能是未來(lái)值得探索的方向。

4 結(jié)論

云南典型煙區(qū)煙葉、煙梗中鉀、氯含量與部位、品種和生態(tài)產(chǎn)區(qū)密切相關(guān)。煙葉鉀含量與隨著生部位的升高而線性降低,氯含量則相反?？緹熎贩N對(duì)煙葉和煙梗中鉀、氯元素的積累存在異質(zhì)性,以K326具有較好的鉀素富集能力，紅大具有較好的氯富集能力。云南3個(gè)典型生態(tài)產(chǎn)區(qū)煙葉、煙梗的鉀、氯含量存在明顯的區(qū)域異質(zhì)性,在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)區(qū)域特征,實(shí)行煙株鉀氯營(yíng)養(yǎng)的差異化管理。