平頂山煙區氣候因素分析及對煙葉化學成分的影響

李亞男，閆 鼎，宋瑞芳，王冰瑩，葉賢文，張宏偉

(1.河南省平頂山市氣象局，河南 平頂山 467001;2.河南農業大學 國家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450002;3.平頂山市煙草公司 寶豐縣分公司，河南 寶豐 467400;4.河南省葉縣氣象局，河南 葉縣 467200)

氣候因素是影響烤煙內在化學品質形成的重要因素之一，烤煙對環境相當敏感，氣象條件的變化對煙葉產量、質量均有較大影響［1］，大量的科學研究和生產實踐［2-6］表明，盡管品種、栽培及調制技術均是影響煙葉質量形成的重要因素，但生態因素卻是煙葉品質特點和風格區域特色形成的基礎條件，其中氣候因素是造就優質煙葉特點的主要生態學外因［4-6］。平頂山市位于河南省中南部，西依伏牛山脈，東接黃淮平原，地理坐標在33°08′-34°20′N，112°14′-113°45′E，總面積7882 km2。通過對平頂山煙區氣候因素及大田氣候條件對煙葉化學成分的影響進行分析，以期為該地區煙葉優質適產和種植區劃提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 煙葉樣品與氣象數據

按照取樣代表性原則，采用GPS定位技術，選取郟縣、葉縣、魯山、汝州和寶豐5個植煙縣2009年的主栽品種 (中煙100，K326，NC89)47份，等級為C3F。樣品等級由專職評級人員按照GB2635—92烤煙標準進行，等級合格率達到85%以上。每個樣品取5.0 kg，煙樣烘干、粉碎，過0.25 mm(60目)篩備用。用于化學成分測定。

平頂山市1995-2009年氣候資料來源于平頂山市氣象局。主要地點包括寶豐、魯山、汝州、郟縣和葉縣5個植煙縣，各縣氣象站點對當地烤煙種植區域具有一定的代表性。平頂山煙區一般于5月初移栽，各點按照烤煙大田期 (移栽至成熟采收完畢)、伸根期 (還苗至團棵)、旺長期 (團棵至現蕾)、成熟期 (現蕾至采收完畢)等不同生育期對氣候指標進行分項統計。主要氣候因素包括對煙葉生長發育及品質形成影響較大的伸根期均溫、旺長期均溫、成熟期均溫、伸根期晝夜溫差、旺長期晝夜溫差、成熟期晝夜溫差、伸根期日照、旺長期日照、成熟期日照、伸根期降雨量、旺長期降雨量、成熟期降雨量和大田期≥10℃積溫等13項。國外優質煙區氣象數據參考文獻 ［7］。

1.2 指標測定方法

煙葉化學成分測定指標包括:煙堿、總氮、總糖、還原糖、鉀和氯，并計算氮/堿、糖/堿和鉀/氯，各指標測定方法參考文獻 ［8］。

2 結果與分析

2.1 氣候因素

平頂山煙區氣候因素的平均表現和變異情況見表1。氣候因素是影響烤煙產量和質量最為重要的因素之一［9］，烤煙對環境相當敏感，氣候條件的變化對煙葉產量、質量均有較大影響［10］。在各氣候因素中，溫度對烤煙的生長至關重要，烤煙在整個大田生長期最適宜溫度為22～28℃，最低為10～13℃。由表1可知，平頂山煙區烤煙大田期均溫24.2℃，且變異系數小，完全在最

表1 1995-2009年平頂山煙區烤煙生長期的氣候指標

適溫度內，熱量條件可以充分滿足優質煙葉生長發育的需要。

圖1 平頂山煙區與國外優質煙區生育期均溫對比

一般認為，烤煙在還苗與伸根期氣溫在18～28℃、旺長期氣溫在20～28℃、成熟期氣溫在20～25℃有利于優質煙葉的生長發育。以此來看平頂山煙區在伸根期均溫、旺長期均溫、成熟期均溫均在優質煙葉生長的適宜范圍之內。與國外優質煙區相比，平頂山煙區在各生育期均溫與美國煙區最接近 (圖 1)，即由伸根期(21.3℃)到旺長期(26.1℃)逐漸增加，進入成熟期(24.5℃)后溫度略微降低，且各生育期均溫均高于國外優質煙區，熱量充足，有利于煙葉迅速生長。晝夜溫差呈現出由伸根期(12.5℃)到旺長期(11.7℃)，再到成熟期(9℃)逐漸降低的趨勢。平頂山煙區烤煙大田期總日照時數 (911.7 h)，略低于美國煙區(1104 h)而高于津巴布韋和巴西煙區，其主要原因是由于平頂山煙區與美國煙區所處的緯度一致，表現出由伸根期 (212.8 h)到旺長期 (199.9 h)再到成熟期 (160.4 h)逐漸減少的趨勢。活動積溫是影響烤煙葉片發生、生長與成熟的主導因子，平頂山煙區烤煙大田期≥10℃活動積溫(3503.7℃)高 于 美 國 (3366℃)、 巴 西(2379℃)和津巴布韋(2501℃)等國外優質煙區。各生育期降雨量與國外優質煙區的比較見(圖2)，降雨量與巴西煙區變化趨勢一致，從伸根期到旺長期再到成熟期不斷增加，伸根期、旺長期的降雨量均低于國外煙區，成熟期降雨量高于美國和津巴布韋煙區，但時空分布不均勻，各生育期變異系數均較大。

圖2 平頂山煙區與國外優質煙區生育期降雨量對比

2.2 化學成分

2.2.1 化學成分含量

平頂山煙葉化學成分含量見表2。煙堿含量(2.65%)與優質烤煙煙堿含量標準 (2.50%)接近，但煙堿變異系數較大，說明各個取樣點烤煙煙堿含量差異較大。總氮含量 (1.74%)低于優質烤煙氮含量標準 (2.50%)，變異系數較小，說明各個取樣點總氮含量較為一致。氮堿比 (0.68)低于優質煙葉的標準，較低的氮堿比會造成煙葉吸味兒濃，刺激性重，比值偏高則會使身份變薄，顏色變淺。還原糖含量 (24.47%)高于優質烤煙還原糖含量的范圍，比上限高出了將近5個百分點。平頂山煙葉總糖含量 (27.46%)較高，糖堿比略低于優質煙葉含量范圍，糖堿比主要用來評價吃味，比值偏高時會使刺激性加大，偏低時雖然煙味溫和，但勁頭變小。鉀能促進煙支的燃燒，平頂山煙葉鉀含量為 (1.92%)，低于優質煙葉鉀含量(≥2.50%)的標準。煙葉中的氯阻礙煙支的燃燒，氯的平均含量為 (0.79%)，在優質烤煙氯含量的范圍之內，但變異系數較大，各個取樣點氯含量差異性大。鉀氯比比單獨的鉀、氯含量更能代表煙支的燃燒性，平頂山烤煙的鉀氯比 (2.67)低于優質烤煙鉀氯比≥4.00的標準。

2.2.2 氣候因素對煙葉化學成分的逐步回歸分析

分別以平頂山煙區煙葉化學成分煙堿 (y1)、總氮 (y2)、還原糖 (y3)、鉀 (y4)、氯 (y5)、總糖 (y6)、氮堿比 (y7)、糖堿比 (y8)和鉀氯比 (y9)為因變量，以伸根期均溫 (x1)、旺長期均溫 (x2)、成熟期均溫 (x3)、伸根期晝夜溫差(x4)、旺長期晝夜溫差 (x5)、成熟期晝夜溫差(x6)、伸根期日照時間 (x7)、旺長期日照時間(x8)、成熟期日照時間 (x9)、伸根期總降雨量(x10)、旺長期總降雨量 (x11)、成熟期總降雨量(x12)和大田期≥10℃ 活動積溫 (x13)為自變量，就氣候因素對煙葉化學成分的影響進行了逐步回歸分析。建立回歸方程初始數的選擇標準是，視自變量對因變量作用的顯著程度，從大到小逐個引入，直到既無不顯著的變量從回歸方程中剔除 (F≥0.01)，又無顯著變量可引入 (F≤0.05)回歸方程為止［11］。由此得到如下方程:y1=4.1646+0.1936x1+0.1398x4-0.2673x6+0.0074x10-0.0009x12+0.0016 x13(R=0.9034**);y2=3.0377+0.0242 x1+0.0437 x4-0.0231 x5-0.1107x6+0.0015x10-0.0003x12+0.0003x13(R=0.9347**);y3= -18.2648+0.7433X2-0.7430X4+1.650X6-0.0154X10+0.0065X12+0.0047X13(R = 0.8320*);y4=7.9803-0.1137X1-0.1126x2-0.1245x3-0.0199x4+0.0638x6+0.0004x8-0.0003x9-0.0015x10-0.0002x11+ 0.0001x12+ 0.0007x13(R =0.4856);y5=3.0341-0.0366x1+0.0342x2-0.0682x3-0.0674x4-0.0340x5-0.0521x6+0.0032x7-0.0008x8+0.0006x9+0.0016x10-0.0001x11+0.0004x12(R = 0.4982);y6=-26.7013+0.9952x2-0.8564x4+2.1698x6-0.0159x10+ 0.0103x12+ 0.0048x13(R =0.8310*);y7=1.6919-0.0472x1-0.0689x3-0.0260x4+0.0004x9-0.0007x10+0.0002x12+0.0005x13(R=0.7234);y8= -55.9034+0.7666x1+0.8920x2+1.1631x3-0.3337x4+0.2562x5+0.8934x6+0.0030x8-0.0016x9-0.0033x10+0.0045x11+0.0029x12-0.0020x13(R =0.5885);y9= 1.2014+0.4126x6-0.0038x9-0.0039x10(R=0.9077*)。

回歸方程的顯著性檢驗表明氣候因素與煙葉中的煙堿含量、總氮含量的回歸方程達極顯著水平，與總糖含量、還原糖含量和鉀氯比的回歸方程達顯著水平，與氯含量、鉀含量、氮堿比和糖堿比的回歸方程不顯著。分析表明氣候因素與煙堿和總氮之間存在極顯著線性關系，與總糖、還原糖和鉀氯比之間存在顯著線性關系。

對呈極顯著和顯著的回歸方程進行分析可以看出:煙葉中的煙堿含量受伸根期均溫、伸根期晝夜溫差、伸根期降雨量、成熟期晝夜溫差、成熟期降雨量和大田期≥10℃ 積溫的綜合影響，其中成熟期晝夜溫差和成熟期降雨對煙葉煙堿含量的增加起抑制作用;煙葉中的總氮含量受伸根期均溫、伸根期晝夜溫差、旺長期晝夜溫差、成熟期晝夜溫差、伸根期降雨量、成熟期降雨量和大田期≥10℃ 積溫綜合影響，其中伸根期均溫、伸根期晝夜溫差、伸根期降雨和大田期≥10℃ 積溫對煙葉中總氮含量起促進作用，旺長期晝夜溫差、成熟溫差和成熟期降雨量對煙葉中的總氮含量起抑制作用;煙葉中總糖含量受旺長期均溫、伸根期晝夜溫差、成熟期晝夜溫差、伸根期降雨量、成熟期降雨量、大田期≥10℃積溫的綜合影響，其中伸根期晝夜溫差、伸根期降雨量不利于煙葉中總糖含量的增加;影響總糖和還原糖的氣候因素相同，兩者都受旺長期均溫、伸根期晝夜溫差、成熟期晝夜溫差、伸根期降雨量、成熟期降雨量和大田期≥10℃ 積溫的影響，且伸根期晝夜溫差、伸根期降雨量也不利于還原糖含量的增加;煙葉中的鉀氯比受成熟期晝夜溫差、成熟期日照、伸根期降雨量的綜合影響，成熟期日照和伸根期降雨量對鉀氯比的提高起抑制作用。

2.3 氣候因素與煙葉化學成分之間的偏相關分析

為反映氣候因素與煙葉中化學成分的真實關聯性，進一步進行偏相關分析。氣候因素與化學成分之間的偏相關分析結果 (表3)表明，煙葉中的煙堿含量與成熟期晝夜溫差呈顯著負相關，與伸根期降雨量呈極顯著正相關，與其他氣候因素的偏相關系數均未達到顯著水平;煙葉中的總氮含量與成熟期晝夜溫差呈極顯著負相關，與伸根期降雨量呈顯著正相關，與其他氣候因素的偏相關系數均未達到顯著水平;煙葉中的還原糖含量與成熟晝夜期溫差呈極顯著正相關，與伸根期降雨量呈顯著負相關，與其他氣候因素的偏相關系數均未達到顯著水平;煙葉中總糖含量與成熟期晝夜溫差呈極顯著正相關，與成熟期降雨量呈顯著正相關，與其他氣候因素的偏相關系數均未達到顯著水平;鉀氯比與成熟期晝夜溫差呈顯著正相關，與成熟期日照呈顯著負相關，與其他氣候因素的偏相關系數均未達到顯著水平。

表3 氣候因素與煙葉中化學成分的偏相關系數

2.4 氣候因素與煙葉化學成分的通徑分析

氣候因素與煙葉化學成分的通徑分析結果見表4。氣候因素對 y1的直接作用影響最大的是 x10，其次按絕對值大小依次為 x6、x1、x13、x4和 x12;其中 x1、x4、x10和 x13的影響是正向的，x6、x12對煙堿含量的影響是負向的。

氣候因素對y2直接作用影響最大的是 x6，其次按絕對值大小依次為 x10、x4、x13、x12、x1和x5;其中x10、x4、x13、x1對總氮含量的影響是正向的，x6、x12和x5對總氮含量的影響是負向的。

氣候因素對 y3的直接作用影響最大的是 x6，其次按絕對值大小依次為 x12、x4、x10、x2、x13;其中x6、x12、x2和x13對還原糖含量的影響是正向的，x4和x10對還原糖的影響是負向的。

氣候因素對 y6的直接作用影響最大的是 x6，其次按絕對值大小依次為 x10、x4、x12、x13和 x2;其中x6、x12、x13和x2對總糖的影響是正向的，x10和x4對總糖的影響是負向的。

氣候因素對 y9的直接作用影響最大的是 x6，其次按絕對值大小依次為 x9，x10;其中x6對鉀氯比的影響是正向的，x9和x10對鉀氯比的影響是負向的。

表4 氣候因素與化學成分的直接通徑系數

3 小結與討論

氣候是影響烤煙品質的重要因素，煙葉香氣物質的積累程度受環境因素特別是氣候因素的影響極大［12］。平頂山煙區烤煙生長季節氣候條件優良，表現為大田期間氣溫適宜，整個大田期均溫在24℃，大田期間日均溫≥20℃ 持續時間長，≥10℃活動積溫在3500℃以上，有利于煙葉的生長和品質形成。與國外優質煙區相比各生育期均溫均高于國外煙區，大田期均溫變化趨勢與美國煙區最接近。大田期降雨量趨勢與巴西煙區最接近，伸根期、旺長期降雨量與國外煙區相比較少，成熟期降雨量與國外煙區相比居中。

采用多元線性逐步回歸分析法對平頂山煙區氣候因素與化學成分之間的關系進行分析，氣候因素與煙葉中的煙堿含量、總氮含量的回歸方程達極顯著水平，與總糖含量、還原糖含量和鉀氯比的回歸方程達顯著水平，與氯含量、鉀含量、氮堿比和糖堿比的回歸方程不顯著。通過偏相關分析和通徑分析表明:煙堿和總氮與伸根期均溫呈極顯著正相關，總氮與成熟期晝夜溫差呈極顯著負相關，煙堿與成熟期晝夜溫差呈顯著負相關，影響煙堿和總氮的氣候因素是相同的;還原糖和總糖含量與成熟期晝夜溫差呈極顯著正相關，還原糖與伸根期降雨量呈顯著負相關，總糖含量與成熟期降雨量顯著正相關;鉀氯比與成熟期晝夜溫差顯著正相關，與成熟期日照顯著負相關。因此平頂山煙區氣候因素中成熟期晝夜溫差，伸根期降雨量是主要的氣候影響因子，減小成熟期晝夜溫差，增多伸根期降雨量有利于總糖和還原糖含量的提高，不利于煙堿和總氮含量的提高，而成熟期晝夜溫差的增大，成熟期日照時數的減少則有利于鉀氯比的提高。除了氣候因素對化學成分的影響外，煙葉中化學成分的含量還受到土壤條件［13］，烘烤工藝［14］等其他外因和品種基因型等內因的影響。生產上可以針對不同煙區特點，通過調整移栽期，采用平衡施肥等綜合配套技術進行優質煙葉生產。

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