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    烤煙成熟度與香型互作的質(zhì)量效應(yīng)及因子貢獻率分析

    2024-10-31 00:00:00袁錦鋒李豪郜軍藝羅貞寶艾復(fù)清
    江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年17期

    摘要:貴州烤煙主要分為清甜香和蜜甜香2種香型風(fēng)格,為探究香型與采收成熟度對煙葉質(zhì)量的影響及因子貢獻率,以云煙105為試驗材料,設(shè)置香型與成熟度2個因素,研究其對烤后煙葉質(zhì)量的影響及互作效應(yīng),并分析其對煙葉質(zhì)量的貢獻率。結(jié)果表明,2種香型區(qū)煙葉成熟過程的特征變化有相似的規(guī)律性,但煙葉成熟速度E1(大方:蜜甜香型煙區(qū))略快于E2(威寧:清甜香型煙區(qū));對烤后煙葉質(zhì)量影響的效果指數(shù)進行分析,香型區(qū)僅對煙葉等級質(zhì)量影響顯著(E2>E1);成熟度對等級質(zhì)量的影響表現(xiàn)為T3>T2>T1,而評吸質(zhì)量、化學(xué)成分則表現(xiàn)為T2>T3>T1;互作顯著影響烤后煙葉質(zhì)量,等級質(zhì)量和評吸質(zhì)量以E1T3、E2T2較好,化學(xué)成分以E1T2、E1T3、E2T2較好。香型區(qū)對總氮、煙堿含量及勁頭貢獻率最大,成熟度對等級質(zhì)量各指標、淀粉含量、還原糖含量、鉀含量及香氣質(zhì)、吃味、刺激性貢獻率最大,互作對總糖含量及香氣量、雜氣貢獻率最大??傮w來看,不同香型區(qū)煙葉成熟速度略有差異,大方煙區(qū)煙葉綜合變黃約70%、SPAD值約20,威寧煙區(qū)煙葉綜合變黃約60%、SPAD值約24時采收較為適宜;就同一香型區(qū)而言,烤后煙葉等級質(zhì)量和評吸質(zhì)量主要受成熟度的影響;化學(xué)成分除受成熟度影響外還受香型區(qū)即生態(tài)的影響。

    關(guān)鍵詞:烤煙;香型煙區(qū);成熟度;質(zhì)量;效果指數(shù);貢獻率

    中圖分類號:TS42;TS44 文獻標志碼:A

    文章編號:1002-1302(2024)17-0185-07

    收稿日期:2023-11-27

    基金項目:貴州省煙草公司畢節(jié)市公司科技項目(編號:2020520500240070);中國煙草總公司貴州省公司科技項目(編號:201812)。

    作者簡介:袁錦鋒(1997—),男,貴州銅仁人,碩士研究生,研究方向為煙草栽培與調(diào)制。E-mail:2439530127@qq.com。

    通信作者:艾復(fù)清,碩士,教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事煙草栽培與調(diào)制研究。E-mail:afq2006@sina.com。

    采收成熟度是影響烤后煙葉質(zhì)量的重要因素[1-4],煙區(qū)生態(tài)環(huán)境也是影響煙葉質(zhì)量的重要因素[5-6]。貴州烤煙受生態(tài)條件的影響,主要表現(xiàn)有蜜甜香、清甜香2種香型風(fēng)格[7],不同香型區(qū)煙葉的成熟速度、成熟度把控可能受生態(tài)環(huán)境影響,因此研究貴州不同香型區(qū)煙葉成熟度對烤后煙葉質(zhì)量的影響具有一定意義。

    有研究表明,烤后煙葉等級質(zhì)量、評吸質(zhì)量、化學(xué)成分均受采收成熟度影響[8-11]。夏玉珍等的研究表明,云南煙葉清甜香風(fēng)格與還原糖、鉀含量和鉀氯比顯著相關(guān)[12];陳健等發(fā)現(xiàn),煙葉厚度、蠟質(zhì)感、顏色深淺是影響清甜香型煙葉的關(guān)鍵外觀指標[13];王桂瑤等的研究表明,不同香型區(qū)烤煙外觀特征、糖含量與感官質(zhì)量之間存在一定關(guān)系[14-15]。上述研究主要集中在單一因素(采收成熟度或香型區(qū))與烤后煙葉質(zhì)量的關(guān)系,對不同香型區(qū)、成熟度及互作與烤后煙葉質(zhì)量的關(guān)系研究較少。因此,本試驗在不同香型煙區(qū)研究烤煙成熟度對煙葉質(zhì)量的影響,并分析其質(zhì)量效果指數(shù)及因子貢獻率,旨在為不同生態(tài)區(qū)烤煙成熟采收提供依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 試驗地點和材料

    本試驗于2022年進行。供試材料:云煙105中部葉。

    地點1:貴州省大方縣六龍科技園(蜜甜香型煙區(qū))。海拔高度1 640 m,年均日照時數(shù)1 300 h,年均溫度11.8 ℃,年均降水量1 170 mm;土壤類型為黃壤,pH值6.55,全氮含量1.33 g/kg、堿解氮含量88.37 mg/kg、有效磷含量19.15 mg/kg、速效鉀含量118.25 mg/kg、有機質(zhì)含量22.47 g/kg。

    地點2:貴州省威寧縣黑石科技園(清甜香型煙區(qū))。海拔高度2 214 m,年均日照時數(shù)1 777.5 h,年均溫度10.9 ℃,年均降水量981 mm;土壤類型為黃棕壤,pH值6.85,全氮含量1.36 g/kg、堿解氮含量30.16 mg/kg、有效磷含量22.31 mg/kg、速效鉀含量 131.26 mg/kg、有機質(zhì)含量30.37 g/kg。

    1.2 試驗設(shè)計

    在2個香型煙區(qū)[大方(E1,蜜甜香型煙區(qū))、威寧(E2,清甜香型煙區(qū))]根據(jù)田間煙葉綜合變黃程度均設(shè)置3個成熟度處理:T1(綜合變黃約50%)、T2(綜合變黃約60%)、T3(綜合變黃約70%),煙葉其他成熟度特征和采收時間見表1。每個處理重復(fù)3次,共9個小區(qū),每個小區(qū)面積120 m2。

    1.3 主要栽培技術(shù)

    采用漂浮苗井窖式移栽(大方:4月15日,威寧:4月21日);種植密度為16 500株/hm2,有效留葉數(shù)為18張。施肥及其他生產(chǎn)技術(shù)均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)進行,其中大方施純氮7 kg/667 m2,N ∶P2O5 ∶K2O=1 ∶ 1.5 ∶2.5(質(zhì)量比,下同),威寧施純氮6.85 kg/667 m2,N ∶P2O5 ∶K2O=1 ∶1 ∶1.5;基追肥比例均為7 ∶3。

    1.4 試驗要求

    (1)選取具有代表性的煙株,按各處理成熟度要求進行采收,采收葉位為第8~9葉位。

    (2)采用氣流上升式密集烤房,每個重復(fù)綁煙3竿,掛牌,分別放于烤房的上、中、下層。

    (3)采用十個關(guān)鍵穩(wěn)溫點烘烤工藝進行烘烤[16]。

    (4)烤后煙葉按重復(fù)取綜合樣1 kg,用于化學(xué)成分測定及評吸。

    (5)2個試驗點均按相同試驗要求進行。

    1.5 測定項目與方法

    1.5.1 煙葉SPAD值 采用五點取樣法根據(jù)試驗設(shè)置利用SPAD-502 PLUS葉綠素儀 (柯尼卡美能達)在主脈兩側(cè)莖尖、中間、莖基測定,取其平均值。

    1.5.2 煙葉外觀特征 觀察記錄煙葉葉脈、葉尖、葉緣等變化情況。

    1.5.3 等級質(zhì)量 根據(jù)國家標準GB 2635—1992《烤煙》對烤后煙葉進行分級,統(tǒng)計各處理上等煙率、中上等煙率、雜色煙率等。

    1.5.4 評吸質(zhì)量 送樣至貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心進行評吸打分。

    1.5.5 化學(xué)成分 水溶性總糖、還原糖、淀粉含量采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法測定[17];煙堿含量采用光度法測定[18];氮、磷、鉀含量參照NY/T 2017—2011《植物中氮、磷、鉀的測定》測定[19]。

    1.6 效果指數(shù)、因子貢獻率計算方法

    1.6.1 效果指數(shù)

    (1)采用灰色局勢決策法對烤后煙葉質(zhì)量各指標進行數(shù)據(jù)無量綱化處理,轉(zhuǎn)化為0~1數(shù)值[20]。根據(jù)貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司對優(yōu)質(zhì)中部葉化學(xué)成分的要求,有些化學(xué)成分是低含量好(如蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、雜色煙率等),有些是高含量好(如總糖、鉀、還原糖含量等),故這里采用2種效果決策,即上限效果決策和下限效果決策。無量綱化公式如下:

    Eij=uij/maxuij;Eij=minuij/uij。

    式中:uij為局勢的實際效果,maxuij為所有局勢效果的最大值,minuij為所有局勢效果的最小值,i為事件集中的第i個事件,j為對策集中的第j個對策。

    (2)采用相關(guān)系數(shù)法確定等級質(zhì)量、化學(xué)成分、評吸質(zhì)量各指標權(quán)重[21]。

    (3)采用指數(shù)和法計算各指標的效果指數(shù)[22],公式如下:

    GQEI(等級質(zhì)量效果指數(shù))=∑4j=1Qij×Wj;

    CCEI(化學(xué)成分效果指數(shù))=∑9j=1Qij×Wj;

    SQEI(評吸質(zhì)量效果指數(shù))=∑6j=1Qij×Wj 。

    式中: Qij為第i個樣本、第j個指標的標準化值;Wj為第j個指標的權(quán)重。

    1.6.2 因子貢獻率

    采用方差分析計算因子貢獻率[23],因子貢獻率=SSF/(SST-SSE-SSG)×100%。其中,SSF(變量因素平方和)=x×n∑i(Mi-M)2,SST(總平方和)=∑i∑j∑k(yijk-M)2,SSG (組間平方和)=n∑i∑j(Mij-M)2。式中:x表示因素的水平數(shù),n表示觀測值數(shù)量,i表示香型煙區(qū)的水平,j表示成熟度因素的水平,yijk表示各觀測值,k表示處理中觀測值的序號,M表示總均值,Mi、Mij表示相應(yīng)的組均值。SSE(誤差平方和)=∑ni=1(yi-y^i)2,其中yi是實際觀測值,y^i是預(yù)測值。

    1.7 數(shù)據(jù)分析

    用Excel 2021和SPSS 26.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 不同香型區(qū)中部葉成熟過程中外觀成熟特征變化

    由表1可知,隨著采收成熟度提高(煙葉綜合變黃50%~70%),2個香型區(qū)煙葉其他成熟特征和SPAD值均呈規(guī)律性變化,其變化大致相同,但蜜甜香型區(qū)(大方)煙葉成熟速度略快于清甜香型區(qū)(威寧)。大方煙區(qū)煙葉綜合變黃約70%、SPAD值約20,威寧煙區(qū)綜合變黃紙約60%、SPAD值約24時采收較為適宜。

    2.2 煙葉質(zhì)量各指標權(quán)重

    根據(jù)相關(guān)系數(shù)法[22]計算各指標權(quán)重,上等煙率、中上等煙率、雜色煙率、均價的權(quán)重分別為47.91%、11.84%、32.25%、7.90%;香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性、勁頭的權(quán)重分別為16.70%、17.99%、14.94%、15.29%、16.09%、18.99%;煙堿含量、鉀含量、總氮含量、還原糖含量、總糖含量、淀

    粉含量、氮堿比、糖堿比、兩糖比的權(quán)重分別為12.02%、12.43%、10.80%、10.64%、10.64%、10.89%、10.78%、11.15%、10.65%。

    2.3 采收成熟度對烤后煙葉質(zhì)量的影響

    從表2、表3、表4可知,煙葉質(zhì)量效果指數(shù)顯示,等級質(zhì)量T3(93.41)、T2(87.17)表現(xiàn)較好,評吸質(zhì)量、化學(xué)成分均以T2(97.74、91.05)最好,顯著大于T1、T3。結(jié)果表明,采收成熟度對烤后煙葉質(zhì)量影響顯著。

    2.4 香型區(qū)對烤后煙葉質(zhì)量的影響

    由表5、表6、表7可知,從質(zhì)量效果指數(shù)看,2個香型區(qū)煙葉等級質(zhì)量差異顯著(E2>E1),評吸質(zhì)量、化學(xué)成分均無顯著差異,但化學(xué)成分的煙堿、總氮含量差異顯著,其余指標均無顯著差異。

    2.5 采收成熟度與香型區(qū)互作對烤后煙葉質(zhì)量的影響

    由表8、表9、表10可知,從質(zhì)量效果指數(shù)總體排名看,煙葉等級質(zhì)量以E2T2(99.59)表現(xiàn)最好,E1T3(92.40)次之,各處理均差異顯著,評吸質(zhì)量以E2T2(98.47)、E1T3(97.82)表現(xiàn)較好,顯著大于其余處理,化學(xué)成分以E2T2(91.48)、E1T2(90.62)、E1T3(90.31)表現(xiàn)較好,顯著大于其余處理。從香型區(qū)排名來看,E1(蜜甜香型區(qū))煙葉等級質(zhì)量、評吸質(zhì)量均以T3最好,化學(xué)成分以T2、T3較好;E2(清甜香型區(qū))各項煙葉質(zhì)量均以T2最好。綜合來看,E1(蜜甜香型區(qū))煙葉適宜采收的成熟度為T3,而E2(清甜香型區(qū))為T2。

    2.6 采收成熟度、香型區(qū)及互作對烤后煙葉質(zhì)量貢獻率的影響

    本研究根據(jù)烤后煙葉質(zhì)量效果指數(shù)分析出不同香型區(qū)煙葉適宜采收成熟度,并通過計算因子貢獻率推斷出采收成熟度、香型區(qū)及互作對烤后煙葉等級、評吸質(zhì)量和化學(xué)成分的影響。

    由圖1、圖2、圖3可知,香型區(qū)對勁頭和煙葉總氮、煙堿含量貢獻率最大;采收成熟度對烤后煙葉等級質(zhì)量各項指標、刺激性、吃味、香氣質(zhì),以及淀粉、還原糖、鉀含量貢獻率最大;兩者交互作用對雜氣、香氣量、總糖含量貢獻率最大。說明香型區(qū)的生態(tài)環(huán)境和采收成熟度影響著煙葉化學(xué)成分,從而影響其評吸質(zhì)量和風(fēng)格特色的形成[24]。

    3 討論與結(jié)論

    本研究中大方煙區(qū)煙葉成熟速度略快于威寧煙區(qū),其差異可能是2個煙區(qū)的生態(tài)環(huán)境不同所導(dǎo)致的[25],大方煙區(qū)(尤其是煙葉成熟期)的溫度高于威寧煙區(qū),煙葉成熟快慢可能影響調(diào)制過程煙葉變黃速度,因此本研究可為煙葉調(diào)制提供一定的理論支持。生態(tài)決定特色,栽培保障特色[26],本研究中威寧煙區(qū)煙葉適宜采收成熟度較大方煙區(qū)略低,原因可能是較低的成熟度更有利于其清甜香型風(fēng)格特色的形成。

    本研究表明,不同香型區(qū)、成熟度的烤后煙葉評吸質(zhì)量與化學(xué)成分表現(xiàn)大致吻合,但等級質(zhì)量與前兩者之間存在一定不吻合性,其原因有待進一步研究。因子貢獻率分析結(jié)果表明,成熟度對烤后煙葉質(zhì)量大部分指標影響較大,原因可能是煙葉采收成熟度不同,其理化性質(zhì)有所差異[27],從而影響烤后煙葉質(zhì)量大部分指標;香型區(qū)對煙葉煙堿、總氮、淀粉含量及勁頭、刺激性有較大影響,原因可能是不同香型區(qū)生態(tài)環(huán)境的差異影響著煙葉成熟期含氮化合物的合成與積累[28],也可能是不同生態(tài)環(huán)境下煙葉的組織結(jié)構(gòu)、細胞密度影響其烘烤過程含氮化合物的轉(zhuǎn)化[29]。

    本研究表明,大方煙區(qū)中部葉適宜采收成熟度為煙葉綜合變黃約70%,威寧煙區(qū)為綜合變黃約60%,然而本研究采收的中部葉為第8~9葉位,不全包含實際生產(chǎn)上的中部葉(第5~12葉位),因此實際生產(chǎn)中中部葉的采收成熟度應(yīng)在本研究結(jié)果的基礎(chǔ)上上下浮動。

    本研究表明,大方煙區(qū)烤后煙葉質(zhì)量隨采收成熟度提高逐漸升高,與孫陽陽等的研究結(jié)果[30]一致;但謝已書等的研究表明煙葉質(zhì)量隨成熟度提高先升后降[31],原因可能是試驗成熟度設(shè)置不同。威寧煙區(qū)烤后煙葉質(zhì)量隨采收成熟度提高先升后降,與陳頤等的研究結(jié)果[32-33]一致。劉輝等的研究表明,中部煙葉適宜采收成熟度為煙葉綜合變黃70%[34],而本研究威寧煙區(qū)中部葉適宜采收成熟度為煙葉綜合變黃約60%,原因可能是研究的生態(tài)區(qū)不同。

    本試驗條件下,不同香型區(qū)煙葉成熟速度略有差異,大方煙區(qū)煙葉綜合變黃約70%、SPAD值約20,威寧煙區(qū)煙葉綜合變黃約60%、SPAD值約24時采收較為適宜;就同一香型區(qū)而言,烤后煙葉等級質(zhì)量和評吸質(zhì)量主要受成熟度的影響;烤后煙葉化學(xué)成分除受成熟度影響外還受香型區(qū)即生態(tài)的影響。

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