我國初烤煙葉鉀含量現狀與變化趨勢分析

閆 寧，劉新民，杜詠梅，張偉峰，顧毓敏，高 遠，盧曉華，唐 宇，蔡憲杰，程 森*

(1.中國農業科學院 煙草研究所，山東 青島 266101；2.上海煙草集團有限責任公司，上海 200082)

鉀是烤煙生長發育的必需元素，同時也是公認的品質元素，其含量的高低是評價煙葉燃燒性和吸食品質的重要依據之一[1-3]。鉀是煙草吸收的所有礦質元素中需求最多的元素，鉀含量不僅對煙葉燃燒性有重要影響，而且與煙葉香吃味和卷煙制品安全性密切相關；較高的鉀含量能夠顯著提高煙葉的燃燒性，改善煙葉身份顏色和降低煙葉焦油產生量，對提高煙葉的可用性發揮重要作用[4]。煙葉鉀含量是評價煙草品質最直接的指標之一，優質煙葉鉀含量一般不低于3%，巴西、津巴布韋和美國等優質煙葉生產國的煙葉鉀含量高達4%～6%，而我國煙葉鉀含量平均值僅為1.93%；與國際優質煙葉相比，我國煙葉鉀含量相對較低[5-6]。目前，關于烤煙鉀含量的研究主要集中在其與香氣物質、評吸品質和煙葉物理性狀等的關系方面[7-9]，而不同地區烤煙鉀含量的研究僅僅限定在某一區域(涼山[10]、黔西南[11]、曲靖[12]和湘西[13])，尤其是針對我國不同省份煙葉鉀含量變化趨勢的研究就更少。

為明確我國不同省份煙葉鉀含量現狀及其變化趨勢，選取2002～2016年16個烤煙生產省(直轄市)代表產地煙葉樣品86361份，系統分析了全國和不同省份2012～2016年煙葉鉀含量現狀，研究了2002～2016年全國和不同省份煙葉鉀含量變化趨勢，以期為煙草科技工作者有針對性地解決煙葉產區鉀含量低的問題奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

煙葉樣品：選擇安徽(704份)、福建(9378份)、貴州(18064份)、河南(11661份)、黑龍江(2625份)、湖北(682份)、湖南(1867份)、吉林(3111份)、江西(759份)、遼寧(1539份)、內蒙古(191份)、山東(6175份)、陜西(1813份)、四川(8038份)、云南(15419份)和重慶(1936份)等地2002～2016年初烤煙葉樣品，15年共選擇86361份煙葉樣品；煙葉樣品均為中部煙葉，等級包括C1F、C2F、C3F、C4F、C1L、C2L、C3L、C4L(C代表中部；F、L分別代表橘黃和檸檬黃；1、2、3、4代表級別)。使用的儀器為VERCTOR 22/N型傅里葉變換近紅外光譜儀(德國BRUKER光譜儀器公司)。

1.2 檢測指標及方法

采用近紅外光譜(NIR)定量分析技術[14]對煙葉樣品的鉀含量進行分析，使用積分球漫反射檢測器，鍍金漫反射體作背景。首先將烤煙煙葉樣品在60 ℃條件下恒溫2 h烘干，研磨成粉末，粒度為40目。取煙葉樣品粉末50 g置于石英測量杯中，按下述實驗條件進行光譜掃描：分辨率8 cm-1；掃描次數64次；譜區范圍4000～8000 cm-1；室溫24 ℃，濕度60%。

1.3 數據分析方法

對代表樣鉀含量品的平均值、中位數、標準差、方差、變異系數、最小值、最大值、極差、95%范圍和頻次分布等基本數據特征進行計算，并進行方差分析。使用DPS 7.05 數據處理軟件進行數據計算。

2 結果與分析

2.1 全國2012～2016年煙葉鉀含量現狀分析

為能準確反映近年來我國不同省份煙葉鉀含量現狀，選取2012～2016年16個烤煙生產省(直轄市)代表產地煙葉樣品25383份，研究了全國和不同省份2012～2016年煙葉鉀含量現狀(表1、2、3)。從表1中可以看出，全國16個省2012～2016年煙葉鉀含量平均值為1.91%，中位數為1.86%，變異系數為32.29%，最小值為0.02%(河南許昌)，最大值為5.88%(湖南郴州)，極差為5.86%，95%煙葉鉀含量范圍在0.83%～3.30%；煙葉鉀含量小于1.5%的樣品占23.75%，鉀含量在1.5%～2.0%范圍的樣品占36.73%，鉀含量在2.0%～2.5%范圍內的樣品占24.20%，鉀含量大于2.5%的樣品占15.33%，具體頻次分布情況見表2。綜上可見，全國16個省2012～2016年烤煙中部葉鉀含量整體偏低。

表1全國16個省2012～2016年煙葉鉀含量基本數據特征%

平均值中位數標準差方差變異系數最小值最大值極差1.911.860.620.3832.290.025.885.8695%K范圍K<1.5%占比1.5%2.5%占比0.83～3.3023.7536.7324.2015.33

表2 全國16個省2012～2016年煙葉鉀含量樣本數據頻次分布

2.2 不同省份2012～2016年煙葉鉀含量狀況分析

根據2012～2016年不同省份煙葉鉀含量數據分析結果(表3)，煙葉鉀含量較低的省份為內蒙古、黑龍江、河南，其平均值分別為0.85%、1.23%、1.27%；山東、吉林、陜西煙葉鉀含量屬于中等偏低水平，其平均值分別為1.59%、1.61%、1.64%；云南、重慶、四川、湖北、貴州、遼寧、安徽煙葉鉀含量屬于中等水平，其平均值分別為1.80%、1.90%、1.98%、2.02%、2.04%、2.10%、2.12%；湖南、江西、福建煙葉鉀含量相對較高，其平均值分別為2.48%、2.69%、2.95%。

從表3中還可以看出，不同省份煙葉鉀含量的變異系數在18.04%～45.98%的范圍內，全國煙葉鉀含量的變異系數為32.29%。具體來看，湖北、江西、福建、湖南煙葉鉀含量的變異系數較低，其變異系數分別為18.04%、19.77%、20.69%、20.85%；重慶、安徽、四川、貴州、遼寧、云南、黑龍江、山東、陜西煙葉鉀含量的變異系數處于中等水平，其變異系數分別為22.33%、22.65%、23.28%、23.87%、24.44%、24.69%、26.39%、28.28%、29.28%；河南、吉林、內蒙古煙葉鉀含量的變異系數相對較高，其變異系數分別為33.72%、40.55%、45.98%。

表3 2012～2016年不同省份煙葉鉀含量基本數據特征

2.3 2002～2016年全國煙葉鉀含量變化趨勢分析

由表4可以看出，2002～2012年全國煙葉鉀含量在波動中緩慢上升，2003年全國煙葉鉀含量(1.19%)為歷年最低，2012年全國煙葉鉀含量(2.16%)為歷年最高；2012年以后全國煙葉鉀含量趨于平穩，2015年全國煙葉鉀含量(2.00%)相對較高。

表4 2002～2016年全國烤煙中部葉鉀含量

2.4 2002～2016年不同省份煙葉鉀含量變化趨勢分析

由表5可以看出，2002～2016年不同省份煙葉鉀含量變化情況大致分為以下4類：①2002～2016年煙葉鉀含量波動中緩慢上升，且一直處于較高水平，如福建、江西、湖南、湖北；②2002～2016年煙葉鉀含量先緩慢上升，在2012～2013年以后出現下降趨勢，但整體是上升的，如河南、山東、貴州、四川；③2002～2016年煙葉鉀含量出現不同幅度的波動，但總體變化趨勢不明顯，如黑龍江、遼寧、吉林、陜西、云南；④2009～2016年安徽煙葉鉀含量出現波動中緩慢下降趨勢。

3 討論

鉀元素不僅是烤煙生長必需的營養元素，而且是烤煙重要的品質元素，對煙葉燃燒性和吸食品質有重要影響，因此提高烤煙鉀含量一直是我國煙草科技工作者重點關注的課題[1-5]。鉀是煙草中含量最高的元素之一，煙葉鉀含量大致在1.5%～6.0%的范圍內[15]。本研究表明，全國煙葉鉀含量整體偏低，2012～2016年煙葉鉀含量平均值為1.91%，最大值為5.88%，最小值為0.02%，煙葉鉀含量小于1.50%的樣品占23.75%(表1)；內蒙古(0.85%)、黑龍江(1.23%)、河南(1.27%)、山東(1.59%)、吉林(1.61%)、陜西(1.64%)煙葉鉀含量處于較低或中等偏低水平(表3)，需引起重點關注。前人研究表明，我國烤煙鉀含量存在著南高北低的趨勢，云南、貴州煙葉鉀含量多在2%以上，福建三明煙葉鉀含量可達3%～4%，而黃淮煙區鉀含量一般在1.5%左右[6]。需要指出的是，煙葉鉀含量受煙草品種、植煙土壤、肥料施用和栽培技術等因素的影響[3-5]，要想提高煙葉鉀含量需要從煙草品種、植煙區域選擇、肥料施用以及栽培技術優化等方面著手。

煙葉鉀含量存在年份間的差異，2002～2012年全國煙葉鉀含量在波動中緩慢上升，在2012年達到最高(2.16%)，2012年以后趨于平穩(表4)。具體來看，2002～2016年福建、江西、湖南、湖北煙葉鉀含量波動中緩慢上升，并處于較高水平；河南、山東、貴州、四川煙葉鉀含量先緩慢上升后下降，但整體是上升的；黑龍江、遼寧、吉林、陜西、云南出現不同幅度的波動，但總體變化趨勢不明顯；2009～2016年安徽煙葉鉀含量出現波動中緩慢下降的趨勢，需引起重點關注(表5)。李衛等[15]研究發現，2003～2005年云南煙葉鉀含量明顯升高，2005～2007年有緩慢下降的趨勢，與我們的研究結果有較大不同，這可能與樣品選擇有關；李強等[16]研究發現，我國東北煙區、黃淮煙區、西南煙區煙葉鉀含量隨年份變異程度較大，而東南煙區鉀含量穩定性較好、變異程度較小，與我們的研究結果基本一致。

表5 2002～2016年不同省份煙葉鉀含量變化趨勢

除鉀含量外，煙葉中氯[17-20]、硫[21-24]、鈣和鎂[25]等元素含量都對煙葉燃燒性有重要影響。針對部分產區煙葉原料出現燃燒性變差(主要是鉀低氯高)的問題，可以系統評價不同產區煙葉燃燒性主要障礙因素(鉀、氯、硫、鈣和鎂含量)，全面分析土壤、肥料、灌溉水等外源物質和對應煙葉中制約燃燒性的主要因素，明確煙葉燃燒性障礙生產因素及其主要來源，提出調控煙葉燃燒性的生產技術措施(煙草品種和植煙區域選擇、科學施肥、合理灌溉等)，并且在煙葉產區進行示范和推廣，解決部分產區煙葉燃燒性變差的問題，有效提升煙葉原料的質量水平。

4 結論

本研究表明，全國煙葉鉀含量整體偏低，其平均值僅為1.91%，煙葉鉀含量小于1.5%的樣品占23.75%，尤其是內蒙古、黑龍江、河南、山東、吉林、陜西煙葉鉀含量低的問題較為突出；相比之下，云南、重慶、四川、湖北、貴州、遼寧、安徽煙葉鉀含量處于中等水平，湖南、江西、福建煙葉鉀含量相對較高。同時，2002～2012年全國煙葉鉀含量在波動中緩慢上升，2012年后趨于平穩，但是安徽煙葉鉀含量出現波動中緩慢下降趨勢，需引起重點關注。

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