恩施州不同海拔下烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量及香型風(fēng)格的差異性分析

王 瑞，劉國順，向必坤

（1.湖北省煙草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002）

烤煙是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的最終形成是品種（基因型）、環(huán)境以及兩者相互作用的結(jié)果。環(huán)境包括生態(tài)環(huán)境和社會環(huán)境，社會環(huán)境涉及到種植制度、管理措施以及栽培技術(shù)等方面，是可以加以學(xué)習(xí)和模仿的，而生態(tài)環(huán)境主要是由地理位置和地形所決定的，是難以改變和模仿的。因此，合理的利用生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢，開發(fā)特色優(yōu)質(zhì)煙葉是當(dāng)前我國煙葉工作中的重點(diǎn)。

恩施州地處鄂西南山區(qū)，是湖北最大的烤煙產(chǎn)區(qū)，也是全國重點(diǎn)烤煙產(chǎn)區(qū)之一。境內(nèi)山巒起伏，高低懸殊，地形復(fù)雜多樣，垂直變化十分明顯。烤煙分布亦很廣泛，從海拔500～1500 m均有種植。海拔是一個綜合了各種環(huán)境因子的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，海拔梯度包含了溫度、濕度、光照等諸多環(huán)境因子的劇烈變化，與緯度梯度相比，環(huán)境因子沿海拔梯度變化要快1000倍[1-2]。大量的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，海拔對煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量以及香吃味有著較明顯的影響[3-6]。

本研究以3個遺傳背景不同的烤煙品種為材料，探討其在恩施州不同海拔下烤煙的產(chǎn)、質(zhì)量以及香型風(fēng)格的差異，為合理進(jìn)行煙草種植區(qū)劃，充分利用資源，滿足不同的工業(yè)需求提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

試驗(yàn)于 2009年在湖北省恩施州宣恩縣進(jìn)行，在同一山脈沿同一坡向選擇3個不同海拔點(diǎn)進(jìn)行大田試驗(yàn)，分別為海拔500 m（109°22′8″E、29°57′5″N），海拔 900 m（109°22′45″E、29°58′15″N），海拔 1300 m（109°23′13″E、29°59′5″N）。各海拔點(diǎn)大田的土壤肥力接近，土壤類型均為黃棕壤，質(zhì)地偏粘，基礎(chǔ)肥力見表1。

表1 各試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)肥力狀況Table 1 Soil fertility of the test sites

每個試驗(yàn)點(diǎn)分別種植品種K326、云煙87和中煙103，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積60 m2。施純氮量75 kg/hm2，氮、磷、鉀比例為1∶2∶3，行、株距分別為120 cm和55 cm。各點(diǎn)均采用漂浮育苗，海拔500、900和1300 m分別于5月13日、5月14日和5月15日移栽完畢，其他管理均按常規(guī)措施進(jìn)行。分小區(qū)適時采收、烘烤、定級和稱重，計算產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、單葉重。各小區(qū)取C3F進(jìn)行感官評吸。

按照傳統(tǒng)香型分類方法，將河南平頂山烤煙作為濃香型代表，云南曲靖為清香型代表，貴州畢節(jié)為中間偏清型代表，吉林敦化為中間型代表，重慶武隆為中間偏濃型代表。各產(chǎn)區(qū)選取同年C3F樣品3個，加上試驗(yàn)處理的9個樣品，共24個樣品，分析中性致香物質(zhì)。

1.2 測定項(xiàng)目和方法

評吸質(zhì)量由湖北中煙工業(yè)公司技術(shù)中心組織評吸專家，按照YC/T138—1998進(jìn)行評吸。采用美國API公司生產(chǎn)的305D型連續(xù)流動分析儀測定煙葉總糖、還原糖、淀粉、煙堿、總氮。中性致香物質(zhì)測定參閱文獻(xiàn)[6]。

1.3 統(tǒng)計分析

采用DPS統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析[7]。

2 結(jié) 果

2.1 經(jīng)濟(jì)性狀

各品種的單葉重均隨海拔的升高而增加（表2），海拔間差異達(dá)到顯著水平。K326產(chǎn)量在海拔900 m最高，其次為海拔1300 m，海拔間差異達(dá)到顯著水平；云煙87和中煙103的產(chǎn)量均隨著海拔的升高而增加。K326和云煙87的產(chǎn)值和均價均以海拔900 m最高，顯著高于其他兩個海拔；中煙103的產(chǎn)值和均價均在海拔1300 m最高，顯著高于其他兩個海拔。

表2 各海拔烤煙經(jīng)濟(jì)性狀Table 2 Economic values of tobacco leave at various attitudes

2.2 化學(xué)成分

從表3可知，除氮堿比以外，其他各處理的化學(xué)成分指標(biāo)均在合理的范圍內(nèi)，表明在恩施地區(qū)烤煙化學(xué)成分均比較協(xié)調(diào)。K326和云煙87的還原糖和總糖含量均以海拔900 m最高，海拔1300 m次之，海拔500 m最低，海拔間差異達(dá)到顯著水平；中煙103的還原糖和總糖含量均隨著海拔的升高而增加，海拔間差異達(dá)到顯著水平。各品種淀粉含量均以海拔900 m最低，海拔500 m次之，海拔1300 m最高。各品種煙堿和總氮含量均以海拔900 m最高，海拔500 m次之，海拔1300 m最低。中煙103煙葉煙堿含量在各個海拔下均明顯較低，由此看來，中煙103是一個低煙堿品種，針對恩施州烤煙煙堿含量偏高的狀況，根據(jù)需要適當(dāng)擴(kuò)大中煙 103的種植規(guī)模是可行的。

2.3 評吸質(zhì)量

從表4可知，各品種的香氣質(zhì)得分均以海拔900和1300 m較高。各品種的香氣量得分均以海拔500和900 m較高，海拔1300 m較低；余味、雜氣和刺激性得分均以海拔900和1300 m較高，顯著高于海拔500 m。總體看來，在海拔900 m區(qū)域的烤煙評吸質(zhì)量最好，其次為1300 m，海拔500 m最差。

表3 各海拔煙葉化學(xué)成分Table 3 Chemical component contents of tobacco leave at various attitudes

表4 各海拔煙葉評吸質(zhì)量Table 4 Smoking test results of tobacco leave at various attitudes

2.4 基于各指標(biāo)的聚類分析

將不同品種海拔組合進(jìn)行聚類分析（圖1），以單葉重和群體產(chǎn)量作為評定烤煙產(chǎn)量的評價指標(biāo)，可以分成3類（圖1a），即高產(chǎn)型，包括中煙103-1300 m，中煙103-900 m以及云煙87-1300 m；中產(chǎn)型，包括中煙103-500 m，云煙87-900 m，云煙87-500 m，K326-900 m以及K326-1300 m；低產(chǎn)型K326-500 m。以產(chǎn)值和均價作為煙農(nóng)收益的評價指標(biāo)，也可以分成3類（圖1b），即高收益型，包括K326-900 m，云煙87-500 m，云煙87-900 m，云煙87-1300 m，中煙103-1300 m；中收益型，包括K326-1300 m，中煙103-900 m；低收益型，包括K326-500 m，中煙103-500 m。以品吸質(zhì)量和外觀質(zhì)量作為煙葉質(zhì)量的評價指標(biāo)，也可以分成3類（圖1c），質(zhì)量較好型，包括K326-900 m和云煙87-900 m，質(zhì)量中等型，包括 K326-1300 m，云煙 87-500 m，云煙87-1300 m，中煙103-900 m，中煙103-1300 m；質(zhì)量較差型，包括K326-500 m和中煙103-500 m。綜合煙農(nóng)利益和工業(yè)企業(yè)需求考慮，K326-900 m和云煙87-900 m是最佳的海拔和品種組合，其次為云煙87-500 m，云煙87-1300 m，中煙103-1300 m。

2.5 基于中性致香物質(zhì)的香型風(fēng)格分析

判別分析是先根據(jù)某些類別歸屬已知的對象（訓(xùn)練樣本）建立判別函數(shù)，再將要進(jìn)行分類樣本的相應(yīng)觀察指標(biāo)值帶入該判別函數(shù)，根據(jù)所得函數(shù)值判斷該對象所應(yīng)歸入的類別[7]。

2.5.1 特異香氣物質(zhì)篩選 將河南平頂山、云南曲靖、貴州畢節(jié)、吉林敦化和重慶武隆按各自香氣表現(xiàn)類型劃分為5類，依次用1、2、3、4、5來表示，將試驗(yàn)各處理煙葉作為未知類進(jìn)行判別，通過比較歸入在5類中最相似的一類。煙葉香氣分析中所測定的 24種中性致香物質(zhì)作為分類的判別變量，并進(jìn)行逐步篩選判別。因?yàn)樵谂袆e分析中，對判別結(jié)果可能產(chǎn)生影響的變量往往很多，但是影響有大有小。如果忽略了其中最主要的影響因素，則所建立起來的判別函數(shù)的判別效果肯定不好。當(dāng)判別變量個數(shù)很多時，如果不加選擇地一概采用來建立判別函數(shù)，不僅計算工作量大，而且往往由于變量間的自相關(guān)性，可使解逆矩陣的計算精度下降，最終使得判別函數(shù)缺乏穩(wěn)定性。因此，適當(dāng)篩選變量是判別分析中一件很重要的事情。所以在此對測定的香氣物質(zhì)（變量）選用逐步判別分析。通過逐步判別分析找到了各類之間進(jìn)行劃分區(qū)別的特異變量（香氣物質(zhì)），即類與類間的差異貢獻(xiàn)的主要因素。經(jīng)過分析處理共篩選出9個特異變量：β-大馬酮、巨豆三烯酮 1、巨豆三烯酮 3、法尼基丙酮、糠醇、苯甲醛、芳樟醇、螺巖蘭草酮和新植二烯。

圖1 不同組合烤煙聚類分析Fig.1 Cluster analysis of various combinations of varieties and attitudes

2.5.2 各類判別函數(shù) 通過采用 fisher方法[7]，得到fisher線性判別函數(shù)，每一類都有一組相應(yīng)的系數(shù)（表5）。把每個觀測點(diǎn)帶入5個函數(shù)，就可以得到分別代表5類的5個值，哪個值最大，該點(diǎn)就屬于相應(yīng)的那一類。表6列出了本試驗(yàn)9個處理烤煙香氣表現(xiàn)類型各自歸屬，從表6可見，有3個歸為重慶中間偏濃香型一類，包括K326-1300 m、中煙103-900 m、中煙103-1300 m；3個樣本歸為河南濃香型一類，包括K326-900 m、云煙87-500 m、中煙103-500 m；2個樣本歸為云南清香型一類，包括云煙87-900 m和云煙87-1300 m；1個樣本歸為吉林中間香型一類，為K326-500 m。

3 討 論

李章海等[8]認(rèn)為，在大尺度生態(tài)條件下（地理位置跨度較大的不同省份或地區(qū)）烤煙香型風(fēng)格存在較大差異，地理位置和生態(tài)特點(diǎn)接近區(qū)域煙葉風(fēng)格在一定程度接近；但在小尺度生態(tài)條件下（同一地區(qū)）烤煙香型風(fēng)格差異不顯著。從本研究結(jié)果來看，即使在小尺度生態(tài)條件下（同屬恩施地區(qū)）下，由于海拔梯度形成的生態(tài)環(huán)境變化，導(dǎo)致香型風(fēng)格有著明顯的差異。關(guān)于煙葉香型風(fēng)格的特征化學(xué)成分的研究已被國家煙草專賣局列為特色煙開發(fā)的重要專題之一，對特征物質(zhì)進(jìn)行篩選，找出影響香型風(fēng)格的關(guān)鍵成分是研究的主要內(nèi)容。邵巖等[9]采用正交信號校正與偏最小二乘法相結(jié)合方法，分析了造成不同地區(qū)烤煙上、中和下部煙葉差異的致香物質(zhì)有新植二烯、蘋果酸、西柏三烯二醇、茄酮和巨豆三烯酮4等。王能如等[10]通過煙葉香味成分與香氣、吃味品質(zhì)的相關(guān)分析，得出大馬酮、巨豆三烯酮、茄酮等最能代表我國烤煙主體香味成分。本研究以烤煙中性致香物質(zhì)為基礎(chǔ)，利用判別分析方法，從 24種樣品共有的中性致香物質(zhì)成分中篩選了9種關(guān)鍵成分：β-大馬酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮 3、法尼基丙酮、糠醇、苯甲醛、芳樟醇、螺巖蘭草酮和新植二烯。同時，以具有典型風(fēng)格特色的煙葉為參照，將不同海拔和品種組合的煙葉的質(zhì)量風(fēng)格進(jìn)行歸類，結(jié)果看出，恩施州9個不同海拔、品種組合的烤煙香型風(fēng)格各屬于4個類型，其中清香型2個，濃香型3個，中間偏濃香型3個，中間香型1個。由于本研究僅以中性致香物質(zhì)成分為研究對象，而影響烤煙香型風(fēng)格的化學(xué)物質(zhì)不僅是中性致香物質(zhì)，還有常規(guī)化學(xué)成分、有機(jī)酸、石油醚提取物等，因此，研究結(jié)果存在一定局限性，與實(shí)際評吸結(jié)果可能存在偏差，這在今后的研究中應(yīng)予以彌補(bǔ)和完善。

表5 各類判別函數(shù)系數(shù)Table 5 Discrimination coefficient

表6 檢驗(yàn)樣本的判別分類Table 6 Discrimination category of the samples

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，隨著海拔的變化，各品種烤煙產(chǎn)、質(zhì)量表現(xiàn)出明顯的差異。各品種有著明顯的生態(tài)適應(yīng)性，不同品種在不同海拔下，表現(xiàn)出不同的產(chǎn)、質(zhì)量優(yōu)勢。總體來看，在湖北恩施煙區(qū)，海拔 900 m是烤煙生產(chǎn)的最佳適宜區(qū)，其次為海拔1300 m，最差為海拔500 m。K326適合于海拔900 m區(qū)域種植，中煙103適合于海拔1300 m區(qū)域種植，云煙87的生態(tài)適應(yīng)性較寬泛，在3個海拔均表現(xiàn)出較高的產(chǎn)、質(zhì)量水平。在本試驗(yàn)條件下，K326-900 m和云煙87-900 m是最佳的兩種海拔、品種組合，其次為云煙87-500 m，云煙87-1300 m，中煙103-1300 m。

[1]潘紅麗，李邁和，蔡小虎，等.海拔梯度上的植物生長與生理生態(tài)特性[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2009，18（2）：722-730.

[2]Yoda K A.Preliminary survey of the forest vegetation of eastern Nepal[J].Journal of College Art and Sciences,Chiba University(natural Science), 1967, 5: 99-140.

[3]穆彪，楊建松，李明海.黔北大婁山區(qū)海拔高度與烤煙煙葉香吃味的關(guān)系研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2003，11（4）：148-151.

[4]簡永興，董道竹，楊磊，等.種植海拔對烤煙生物堿組成的影響[J].煙草科技，2006（1）：27-30.

[5]簡永興，楊磊，謝龍杰，等.種植海拔對烤煙石油醚提取物及常規(guī)化學(xué)成分的影響[J].煙草科技，2005（7）：3-6.

[6]常壽榮，羅華元，王玉，等.云南烤煙種植海拔與致香成分的相關(guān)性分析[J].中國煙草科學(xué)，2009，30（3）：37-40.

[7]唐啟義，馮明光.DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)—試驗(yàn)設(shè)計、統(tǒng)計分析及模型優(yōu)化[M].北京：科學(xué)出版社，2006：628-642.

[8]李章海，王能如，王東勝，等.不同生態(tài)尺度煙區(qū)烤煙香型風(fēng)格的初步研究[J].中國煙草科學(xué)，2009，30（5）：67-70.

[9]邵巖，宋春滿，鄧建華，等.云南與津巴步韋烤煙致香物質(zhì)的相似性分析[J].中國煙草學(xué)報，2007，13（4）：19-25.

[10]王能如，李章海，王東勝，等.我國烤煙主體香味成分研究初報[J].中國煙草科學(xué)，2009，30（3）：1-6.