茄衣中上部煙葉采收成熟度研究

摘要：立足湖北省丹江口市氣候特征，以楚雪26號（CX-026）為研究材料，對不同生長時期（移栽后59～101 d）采收的中、上部煙葉的農(nóng)藝性狀、內(nèi)在生理指標(biāo)進行分析，探尋煙草成熟的變化規(guī)律，從而明晰最佳采收時間。農(nóng)藝性狀結(jié)果分析表明，隨著采收時間的延后，中部和上部煙葉逐漸變長變寬、身份變厚至恒定水平；葉色由青漸深，后出現(xiàn)黃褐斑紋；莖葉夾角增大、拉力減小，說明煙葉成熟度逐步提高。生理指標(biāo)分析表明，色素指標(biāo)（SPAD、葉綠素a等）、光合特性（凈光合速率、氣孔導(dǎo)度等）隨著生長而下降，從而使煙葉葉片色度值（LAB）提高。熵權(quán)分析揭示了光合指標(biāo)和色素指標(biāo)在煙葉成熟度評估中的重要作用，二者不僅權(quán)重高，而且相關(guān)性顯著，為煙葉成熟度判別提供關(guān)鍵參考。根據(jù)光合指標(biāo)以及色素指標(biāo)分析結(jié)果，中部葉在移栽后66～73 d，上部葉在移栽后87～94 d變化趨于穩(wěn)定，說明可能在此時間進入成熟期，可以選擇作為適宜的采收時間。

關(guān)鍵詞： 煙葉； 茄衣； 成熟度； 移栽時間； 生理指標(biāo)； 農(nóng)藝性狀

中圖分類號：S572；TS41+4 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）10-0074-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.10.013 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： Based on the climatic characteristics of Danjiangkou City， Hubei Province， chuxue 26（CX-026） was taken as the research material， the agronomic traits and internal physiological indexes of the middle and upper tobacco leaves harvested at different growth periods （59～101 d after transplanting） were analyzed， and the changing rules of tobacco maturity werdef1fe8fdc6379074260fb8f85b1350d07394c5bcc7ccea6fb1a7bafd340159fe explored to clarify the optimal harvesting time. The results of agronomic character analysis showed that with the delay of harvesting time， the middle and upper tobacco leaves gradually became longer and wider， and the identity became thicker to a constant level； the color of the leaves changed from green to dark， and then yellow-brown markings appeared； the angle between the stem and leaf increased， and the tensile force decreased， which indicated that the maturity of the leaves was gradually improved. The analysis of physiological indexes showed that the pigment indexes （SPAD， chlorophyll a， etc.） and photosynthetic characteristics （net photosynthetic rate， stomatal conductance， etc.） decreased with the growth， which led to an increase in the color value of tobacco leaves （LAB）. The entropy weight analysis revealed the important role of photosynthetic indexes and pigment indexes in the evaluation of tobacco maturity， which not only had high weight， but also had a significant correlation， providing a key reference for the identification of tobacco maturity. According to the analysis results of photosynthetic indexes and pigment indexes， the changes of the middle leaves tended to be stable at 66～73 days after transplanting， and the upper leaves tended to be stable at 87～94 days after transplanting， indicating that the maturity stage might be at this time， which could be selected as the appropriate time for harvesting.

Key words： tobacco； wrapper； maturity； transplanting time； physiological indexes； agronomic character

茄衣是包裹在雪茄最外層的煙葉，也被稱為外包皮［1］，是雪茄品質(zhì)的外在象征，因此對其外觀質(zhì)量及物理特性要求更為嚴苛［2］，正因如此茄衣價格是雪茄最昂貴的部分。優(yōu)質(zhì)的茄衣煙葉完整性好，延展性佳，燃燒性強［3］，不僅可以利用外觀提升雪茄的檔次，還可以借助其內(nèi)在品質(zhì)提高抽吸時的香吃味［2］，然而國內(nèi)可用于制作茄衣的原材料很少，大部分只能用作茄芯，對優(yōu)質(zhì)茄衣的需求都依賴進口［4］，究其原因是由于技術(shù)及經(jīng)驗的缺乏導(dǎo)致國產(chǎn)原料質(zhì)量檔次及耐加工性與國外都有很大的差距［5］。因此突破技術(shù)瓶頸，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的茄衣原料，對中國雪茄高質(zhì)量發(fā)展，提高國產(chǎn)雪茄的國際競爭力有較強的意義。研究表明，煙葉的成熟度會影響煙葉的品質(zhì)以及烤后煙葉的可用性［6］。采收時間過早會使煙葉顏色不均，吃味青澀刺激性強［5，7］，而采收時間過晚則使煙葉葉片結(jié)構(gòu)疏松，香氣味欠佳［8，9］，導(dǎo)致經(jīng)濟效益下降。只有適熟采收的煙葉內(nèi)部化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，感官質(zhì)量更佳［10-12］。

采收成熟度受種植環(huán)境、煙葉品種等條件影響，甚至不同的煙葉部位對成熟度的要求也不一致［12，13］。丹江口市作為雪茄煙葉生產(chǎn)新區(qū)，具有宜人的氣候條件、豐富的土地人力資源、較為完善的技術(shù)儲備［14］。然而目前對于茄衣生產(chǎn)中上部葉的利用效率很低，原因之一是對煙葉的采收成熟度把握并不清晰，因而導(dǎo)致煙葉相關(guān)品質(zhì)較差。因此若能明確茄衣中上部葉的適宜采收成熟度，對改善丹江口市雪茄煙原料生產(chǎn)水平、提高茄衣產(chǎn)出率、生產(chǎn)能滿足國產(chǎn)雪茄產(chǎn)品需求的中高檔煙葉原料、實現(xiàn)中式雪茄煙質(zhì)量的提升具有重要意義。

本研究立足湖北省丹江口市氣候特征及生產(chǎn)現(xiàn)狀，以楚雪26號（CX-026）為研究材料，通過設(shè)置不同采收時間點，綜合分析不同成熟度煙葉農(nóng)藝性狀、內(nèi)在生理指標(biāo)的變化規(guī)律，探尋易于把握和識別適宜成熟度的農(nóng)藝判斷指標(biāo)及對應(yīng)的具體技術(shù)參數(shù)，為建立適用于湖北省丹江口市煙區(qū)茄衣煙葉大田生產(chǎn)采收工藝技術(shù)體系提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2022年在湖北省十堰市丹江口市習(xí)家店鎮(zhèn)（111°18′E，32°75′N）進行，大田生育期（4—8月）月平均氣溫23.6 ℃，降雨量55.1～111.5 mm，土壤為黃棕壤，其基本理化性質(zhì)如下：pH 7.5，有機質(zhì)8.4 g/kg，速效磷8.1 mg/kg，速效鉀161.7 mg/kg，堿解氮88.7 mg/kg。供試材料品種為楚雪26號（CX-026）。田間試驗株移栽于4月20日，管理按照當(dāng)?shù)匮┣褵熑~生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一進行。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，以中部（8～11葉位）、上部（16～19葉位）煙葉為研究對象，根據(jù)煙葉不同的采收時間設(shè)置5個處理，每個處理設(shè)3次重復(fù)。每重復(fù)小區(qū)種植68株，采用4行區(qū)。中部葉于移栽后59 d采收第一次，之后每7 d采收1次，共采收5次，上部葉于移栽后73 d采收第一次，之后每7 d采收1次，共采收5次（表1）。樣品的采集根據(jù)葉位的順序從下往上進行，并做好相應(yīng)的標(biāo)記用于指標(biāo)的測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 外觀評價 參考GB 15269.4—2011以及孫浩巍等［15］的方法對煙葉的顏色、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分、均勻性、支脈粗細、葉面平展度進行分析。

1.3.2 農(nóng)藝性狀 各處理各重復(fù)中選取2株具有代表性的煙株，測定煙葉的葉長、葉寬、莖葉夾角、拉力。共進行6個生物學(xué)重復(fù)。

1.3.3 煙葉含水率 使用百分之一天平稱量葉片鮮重，隨后將葉片放入77 ℃烘箱約24 h，取出稱其干重。使用公式計算其含水率（MC）：葉片含水率=（葉片鮮重-葉片干重）÷葉片鮮重×100%。共進行6個生物學(xué)重復(fù)。

1.3.4 SPAD的測定 使用SPAD 502葉綠素含量測定儀測定煙葉葉尖、葉中和葉柄部3個部位的SPAD，取平均值。共進行6個生物學(xué)重復(fù)。

1.3.5 葉綠素含量的測定 樣品粉碎后，根據(jù)《植物生理生化試驗原理和技術(shù)》，用分光光度法測定葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量。共進行6個生物學(xué)重復(fù)。

1.3.6 LAB（葉片色度值）的測定 樣品用CR-400/410色彩色差計測定煙葉色彩和色差，每片葉選取葉尖、葉中和葉柄部3個部位進行測定，取平均值，共進行6個生物學(xué)重復(fù)。

1.3.7 光合指標(biāo)的測定 使用Li-6400型便攜式光合測定儀測定葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs），共進行6個生物學(xué)重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

使用WPS Office 2021軟件進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析，使用GraphPad Prism8軟件作圖，使用IBM SPASS Statistics 27軟件進行方差分析，運用Duncan’s檢驗法比較處理間的差異顯著性（P<0.05），使用Pyphon、Cacono 5軟件進行相關(guān)性分析，使用SPSS pro軟件進行熵權(quán)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收時間中上部煙葉外觀評價

設(shè)置5個采收時間點（圖1、圖2），對中上部煙葉外觀進行評價。中上部煙葉的外觀特征發(fā)生了明顯的變化。中部煙葉整體呈綠色，隨著采收時間延后，煙葉顏色由淺綠變深綠最后至淡黃，觸覺感知油分先增加后減少，葉面有輕微皺縮且身份變厚，在MT5采收的中部煙葉甚至可觀察到明顯的成熟斑（圖1）。對比中部葉，上部煙葉UT2處理開始出現(xiàn)明顯淡黃色，身份變厚，組織緊密，成熟斑較多。隨著采收時間延后，上部煙葉落黃程度變大，油分逐漸增加，葉片結(jié)構(gòu)由緊密到疏松，葉面皺縮明顯，身份從較厚到厚，成熟斑進一步增多，其中在UT5采收的上部煙葉成熟斑最明顯。中部煙葉外觀表型說明煙草MT3內(nèi)適合進行成熟度相關(guān)研究，而上部煙葉在UT3內(nèi)適合進行成熟度相關(guān)研究。

2.2 不同處理間煙葉農(nóng)藝性狀與含水率的差異

為了分析不同處理間煙葉的生長趨勢以及水分的變化，測定了煙葉的相關(guān)農(nóng)藝性狀以及含水率。如圖3a至圖3d所示，采收時間的延長（MT2、MT3、MT4和MT5處理）可增加中部煙葉葉長、葉寬及莖葉夾角3個農(nóng)藝性狀，且相比于MT1處理達顯著差異。相比于MT1處理，MT2處理葉長顯著增加了8.75%，葉寬顯著增加了10.67%，同時莖葉夾角顯著增大了11.11%。與之相反，相比于MT1處理，MT2處理拉力顯著下降了41.55%，并且在MT5處理中，這一趨勢進一步加劇。不同處理間，中部煙葉的含水率無顯著差異（圖3i）。

如圖3e至圖3h所示，隨著采收時間的推移，上部煙葉的變化趨勢表現(xiàn)出與中部煙葉相似的趨勢。與UT1處理相比，UT2處理煙葉葉長顯著變長9.87%，葉寬顯著變寬11.10%，同時莖葉夾角增大了1.69%，但差異不顯著。與之相反，相比于UT1，UT2拉力顯著下降了17.30%，此后變化趨于平穩(wěn)。相對于UT1處理，上部煙葉的含水率從UT2處理開始下降，且達到顯著差異，但UT2、UT3、UT4處理之間無顯著差異（圖3j），說明不同的成熟度對葉片含水率的影響不明顯。

中上部煙葉農(nóng)藝性狀以及含水率的分析結(jié)果表明，葉長、葉寬、莖葉夾角、拉力可以作為煙葉成熟度的判斷指標(biāo)，并且中部葉于MT2、上部葉于UT3各指標(biāo)變化開始趨于平穩(wěn)。

2.3 不同處理間煙葉SPAD與色素含量的差異

為了解不同處理間色素含量的變化，測定了煙葉的SPAD以及葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量。如圖4a至圖4d所示，隨著采收時間的推移中部葉SPAD逐步下降，下降為0.42%～3.29%；與MT1相比，MT2葉綠素a、葉綠素b含量分別降低了17.42%和24.98%，此后變化逐漸趨于穩(wěn)定。隨著采收時間的推移，自MT3開始類胡蘿卜素含量與MT1之間差異顯著，下降趨勢與SAPD相似，在MT5中含量最低。

如圖4e至圖4h所示，隨著采收時間的推移，上部葉SAPD與色素含量逐漸下降，與中部葉變化趨勢一致。與UT1相比，SPAD和葉綠素b含量從UT2開始顯著下降，UT2分別下降了7.68%和16.56%，且在UT4進一步下降，此后變化逐漸趨于穩(wěn)定。不同處理之間，葉綠素a含量和類胡蘿卜素含量呈緩慢降低趨勢，與UT1相比，分別于UT3和UT4開始出現(xiàn)顯著差異，UT3和UT4分別下降了24.08%和16.37%。各指標(biāo)均在UT5達到最低值。

綜上所述，隨著采收時間的推移，中部葉和上部葉色素含量逐漸降低，且中部葉于MT3、上部葉于UT3各指標(biāo)變化開始趨于平穩(wěn)。

2.4 基于LAB的不同處理間煙葉顏色的評價

LAB分析是對煙葉顏色進行量化的常用工具，可以用于表示煙葉各處理間的顏色差異。其中L*表示顏色的明亮度，正數(shù)表示偏白，負數(shù)表示偏黑。A*表示紅綠值，正數(shù)表示偏紅，負數(shù)表示偏綠。B*表示黃藍，正數(shù)表示偏黃，負數(shù)表示偏藍［16］。

不同處理間中上部煙葉的LAB分析結(jié)果如圖5所示，中上部煙葉的L*、A*、B*均隨著采收時間的推移而緩慢上升，中部葉L*從MT4開始，而B*從MT3開始有顯著的上升，相比于MT1分別上升了2.63%和20.60%，而A*則從MT2開始顯著上升，相比于MT1上升了12.84%。上部葉變化趨勢與中部葉相似，L*與B*均從UT3開始有顯著的上升，UT3相比于UT1分別上升了9.14%和36.49%，而A*則從UT4開始顯著上升，UT4相比于UT1上升了12.24%。這說明隨著煙葉的成熟，葉片明亮度逐漸升高，綠色逐漸減弱，黃色增強，葉色從綠變黃，這可能與色素含量的降低存在關(guān)聯(lián)。總體而言，對于中上部煙葉而言，成熟度的不同對B*的影響更顯著。

2.5 不同處理間煙葉光合特性的差異分析

如圖6a至圖6c所示，隨著煙葉采收時間的推移，中部煙葉的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率總體均呈下降趨勢。其中，氣孔導(dǎo)度從MT2開始顯著下降，到MT5時進一步下降，相比于MT1下降了90.94%，說明成熟度對葉片氣孔張合有較大的影響。而煙葉凈光合速率從MT3開始呈顯著差異，相比于MT1下降了16.84%。蒸騰速率在MT3處理下有微小的增幅，但與MT1之間差異不顯著，從MT4開始顯著下降，到MT5蒸騰速率降到最低，較MT1下降幅度為40.84%。

如圖6d至圖6f所示，隨著采收時間的推移，上部煙葉的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均從UT2開始顯著下降，到UT5達到最低，相比于UT1分別下降了40.86%、83.39%、47.61%，其中，氣孔導(dǎo)度降幅最大。整體可以看出，中上部煙葉成熟度與光合特性存在緊密的關(guān)聯(lián)。

2.6 不同處理間各指標(biāo)的相關(guān)性分析和熵權(quán)分析

為了分析各指標(biāo)參數(shù)變化的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，對不同處理間的各指標(biāo)進行相關(guān)性分析。如圖7a所示，不同處理間煙葉的色度值（LAB）與葉片長度、寬度以及莖葉夾角有顯著的正相關(guān)，與SPAD、葉綠素a、葉綠素b呈顯著負相關(guān)，說明雪茄煙葉片成熟度的外觀表現(xiàn)（顏色變化）與農(nóng)藝性狀變化同步發(fā)生。同時煙葉色素含量（葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素）與光合指標(biāo)（凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率）呈顯著的正相關(guān)，這與前人的研究一致，色素含量的提高可以促進光合作用［17］。此外，主成分分析（PCA）進一步證實了這一結(jié)論。如圖7b所示，色素含量指標(biāo)與光合指標(biāo)的向量之間呈現(xiàn)銳角關(guān)系，這表明它們之間存在正相關(guān)性。相反，色素含量指標(biāo)與顏色值之間呈鈍角關(guān)系則表明它們之間存在負相關(guān)性。為了進一步明確各指標(biāo)在采收成熟度判斷中的權(quán)重，進行了熵權(quán)分析，得到各指標(biāo)權(quán)重（表2）。在成熟度判別中，光合指標(biāo)（凈光合速率、氣孔導(dǎo)度等）和色素指標(biāo)（葉綠素a、葉綠素b等）信息熵值都比較小，說明這些指標(biāo)數(shù)據(jù)的離散程度更大，提供的效用信息就越多，因而在分析評價中所占的權(quán)重更大。具體來看，凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度三者累計權(quán)重為24.435%，SPAD、葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素四者累計權(quán)重為38.222%，共累計權(quán)重為62.657%。這一顯著的權(quán)重凸顯了光合指標(biāo)和色素指標(biāo)在判斷煙葉成熟度時的重要性和參考價值，其為煙葉成熟度的準(zhǔn)確評估提供了強有力的數(shù)據(jù)支持。

3 討論

與國外優(yōu)質(zhì)雪茄相比，國內(nèi)對雪茄采收成熟度的把握不足導(dǎo)致雪茄茄衣產(chǎn)出率低，特別是對于上部煙葉工業(yè)可用性不高［18］。而上部葉由于處于光照充足、蒸騰作用激烈的條件下生長成熟，葉片厚、干物質(zhì)多、成熟慢，因而葉齡比中部葉高［19］，需要人為延長采收時間促進煙葉內(nèi)物質(zhì)充分轉(zhuǎn)化。本試驗上部葉的采收時間比中部葉晚14 d。整體而言，在不同的采收成熟度下對中部葉與上部葉的農(nóng)藝性狀與相關(guān)生理指標(biāo)（色素含量、光合特性等）影響一致。

從農(nóng)藝性狀結(jié)果來看，隨著采收時間推移，煙葉逐漸成熟，煙株生長發(fā)育，葉片逐漸變長變寬，葉片增厚、結(jié)構(gòu)疏松，這可能是由于葉片柵欄組織厚度與海綿組織厚度會隨葉長的增加而增加導(dǎo)致，并且在后期組織細胞會逐步裂解，細胞間隙增大，使得葉片結(jié)構(gòu)變疏松［20］。對于葉片的莖葉夾角，會隨采收成熟度的提高而增大，這是因為葉片增大使得所受重力增加以及葉片衰老會導(dǎo)致葉柄周圍細胞體積結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，組織間形成的內(nèi)力會將葉片向下壓，從而使莖葉夾角度數(shù)增大［21］。葉片拉力則呈與莖葉夾角相反的趨勢，這與主脈結(jié)構(gòu)疏松、拉伸力減少有關(guān)［22］。而含水率在不同的采收成熟度下沒有顯著的差異，說明采收成熟度對煙葉內(nèi)的水分含量影響并不大，也表明CX-026的保水能力強。

從相關(guān)的光合生理指標(biāo)結(jié)果來看，隨著采收成熟度的提高，葉片中的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量逐漸降低，而SPAD的變化趨勢與之一致，這也驗證了前人的研究結(jié)果，即可以通過SPAD來表示葉綠素的含量［10］。相關(guān)性分析結(jié)果表明，色素含量與顏色指標(biāo)以及光合特性有顯著的相關(guān)性。因此，在本研究中顏色的變化可能是由于色素降解導(dǎo)致，隨著煙葉成熟，色素逐漸降解，綠色退去，黃色程度變大（A*、B*提高），導(dǎo)致葉片發(fā)黃。并且葉片中亮度也逐漸提高，這可能是因為葉綠素含量相較于類胡蘿卜素含量變化更快［10］導(dǎo)致色澤變化明顯。同時，色素含量的降低影響了葉片中的光合作用，使得凈光合速率降低，從而導(dǎo)致蒸騰速率的下降。而氣孔導(dǎo)度也隨采收成熟度的提高而下降，說明凈光合速率的降低也有氣孔限制的因素。

從熵權(quán)分析結(jié)果來看，光合指標(biāo)以及色素指標(biāo)在各指標(biāo)中權(quán)重比值較大，說明這2個指標(biāo)可作為把握和識別適宜成熟度的參考，而根據(jù)試驗結(jié)果，CX-026茄衣中部葉光合指標(biāo)及色素指標(biāo)在MT2開始有顯著的變化，MT3開始趨于穩(wěn)定，上部葉在UT2或UT3開始有顯著變化，到UT4趨于穩(wěn)定，表明中部煙葉可能于MT2或MT3（移栽后66～73 d）進入適熟期，上部煙葉于UT3或UT4（移栽后87～94 d）進入適熟期，可以選擇作為適宜的采收時間，下一步可基于此結(jié)合更多的生理指標(biāo)（硝酸還原酶活性、代謝水平等）以及晾制后煙葉最終的品質(zhì)比較（外觀質(zhì)量、吸食味道等）進行探討及驗證。

4 小結(jié)

隨著采收時間的推移，煙葉的相關(guān)農(nóng)藝性狀（葉長、拉力、角度等）以及生理指標(biāo)（SPAD、Pn、Gs等）均發(fā)生了變化，其中光合指標(biāo)以及色素指標(biāo)可作為把握和識別適宜成熟度的參考，根據(jù)其變化規(guī)律，中部葉在移栽后66～73 d，上部葉在移栽后87～94 d為適宜的采收時間。

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收稿日期：2023-10-09

基金項目：中國煙草總公司重大專項（110202101013（XJ-05））

作者簡介：劉?，摚?999-），女，廣東廣州人，在讀碩士研究生，研究方向為雪茄煙的采收成熟度及采收方式，（電話）15975484901（電子信箱）haiyingliu@webmail.hzau.edu.cn；通信作者，楊錦鵬，高級農(nóng)藝師，主要從事雪茄栽培及營養(yǎng)機理研究，（電子信箱）yjp2022@126.com；汪社亮，副研究員，博士，主要從事植物礦質(zhì)養(yǎng)分高效調(diào)控的分子機理研究，（電子信箱）sheliangwang2017@mail.hzau.edu.cn。