海拔對烤煙品種NC102和NC297物理特性和化學成分的影響

王育軍，周冀衡*，張一揚，李 強，陳麗鵑，柳 立，蔣士東，陳 初

海拔對烤煙品種NC102和NC297物理特性和化學成分的影響

王育軍1，周冀衡1*，張一揚1，李 強1，陳麗鵑1，柳 立1，蔣士東1，陳 初2

［1.湖南農業大學煙草研究院，長沙 410128；2.紅云紅河煙草（集團）有限責任公司原料部，昆明 650202］

為探討昆明煙區美引烤煙新品種NC102、NC297的海拔適應性，在栽培措施一致的前提下，分別在安寧縣和嵩明縣的2個植煙鄉鎮，以每100 m為海拔梯度，從海拔1700～2200 m共布置10個試驗點，研究了種植海拔對兩品種烤煙物理性狀和化學成分含量的影響。結果表明：①煙葉化學成分和物理性狀對種植海拔的敏感性表現為化學成分＞物理性狀；②在1700～2200 m的研究范圍內，煙葉單葉重、開片度、總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷與海拔高度呈顯著或極顯著負相關，含梗率、總糖和還原糖與海拔呈顯著或極顯著正相關。綜合煙葉常規化學成分、多酚和香氣物質含量認為，昆明煙區美引烤煙新品種NC102和NC297均更適宜種植在1700～1900 m的海拔區間，且煙葉品質表現為NC102＞NC297。

烤煙；品種；海拔高度；物理特性；化學成分；昆明

目前，國內煙葉生產面臨著推廣品種單一，品種退化等現象［1］，引進國外優良品種是解決上述問題的有效途徑，也是適應卷煙工業企業對品牌導向型原料需求的重要舉措［2］。為此，2005年云南煙草“工商”聯動，開始了對美引烤煙品種的引育工作，并通過多年的實踐，從7個抗病性較強的雜交種中篩選出了NC102和NC297兩個最為優質的品種。煙葉質量風格的形成是多種環境因素共同作用的結果，光、溫、水、肥、氣、熱等都是影響煙葉品質的重要生態因子，而這些因子往往隨海拔高度的變化而相應發生改變。因此，海拔高度不是單一的因子，而是一個綜合性的生態指標［3］。羅華元等［4］通過大田試驗研究了美引烤煙品種對海拔高度的敏感性，發現品種對海拔的敏感性不完全相同；徐益群等［5］對NC297在不同海拔的生態適應性進行了研究，結果表明NC297是適宜在中海拔區域種植和推廣的良種。昆明市地處云南省中部，常年植煙面積在4.3×104hm2以上，海拔1500～2200 m，生態條件復雜多樣，立體氣候明顯，境內關于新品種烤煙適宜種植海拔段的研究還是空白。鑒此，筆者通過連續2年的多點試驗，分析了海拔高度對昆明煙區NC102和NC297物理性狀和化學成分含量的影響，探索了兩品種的適宜種植海拔區間，以期加快昆明煙區對新引進烤煙品種的推廣和利用進程。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 NC102品種 美國F. W. Rickard種子公司登記注冊的F1代雜交種，由美國金葉種子公司經銷，2001年通過美國最低標準程序試驗，2002—2004年通過北卡州官方品種試驗，2004年由北卡州官方推薦試種［6］。

1.1.2 NC297品種 1988年由美國金葉種子公司育成的雜交F1代品種，具有抗黑脛病、青枯病和南方根結線蟲，易烘烤，香氣質好等特點，2000年通過北卡州官方品種試驗，2001年由北卡州官方推薦試種，2005年由云南中煙公司從美國引進［6］。

1.2 試驗設計與樣品采集

采用GPS定位技術，在昆明市安寧縣和嵩明縣的2個種煙鄉鎮，按照100 m的海拔梯度在1700～2200 m內共布置10個取樣點，并于2012—2013年連續2年在取樣點種植規劃的主栽品種，其中安寧縣八街鎮布置NC102，嵩明縣滇源鎮布置NC297，每個試驗品種在海拔高度為1750、1850、1950、2050、2150 m的5個海拔點布置取樣點，試驗點的土壤類型均為紅壤，坡度和朝向等條件基本保持一致，海拔高度根據實際情況可以上下浮動10 m，10個取樣點每年各取10個重復樣品。對試驗田正常生長的煙株進行掛牌標記，嚴格成熟采收，并在當地烤房按照三段式烘烤工藝進行烘烤調制，烤后煙葉由專職人員按照國家標準《烤煙》（GB 2635—92）采集C3F等級樣品共計200份，每份2 kg，具體煙葉生產措施均按昆明市優質煙葉生產標準進行。

1.3 樣品的測定

煙葉樣品統一由湖南農業大學煙草研究院進行物理性狀和化學成分含量的檢測，其中物理性狀測定指標有：單葉重、開片度、含梗率、葉片厚度和含水率，測定方法均參照鄧小華等［7］研究方法；常規化學成分檢測指標有：總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯，鉀的測定采用火焰光度計［8］，其余指標的測定采用連續流動分析法［9］；煙葉綠原酸、蕓香苷和莨菪亭的測定采用高效液相色譜法［10］，新植二烯等香氣物質含量的測定采用氣質聯用儀進行內標法（硝基苯）測定［11］。

1.4 數據處理與分析

煙葉化學成分可用性指數（Chemical Components Usability Index， CCUI）根據隸屬度函數模型指數和方法確定［12］，計算公式為：

式中Nij和Wij分別表示第i個樣品的第j個化學成分指標的隸屬度值和對應的權重系數（0＜Nij≤1，0≤Wij≤1）。根據主成分分析方法來確定各煙葉化學成分指標的權重，利用SPSS 19.0統計軟件進行數據統計分析。

2 結 果

2.1 煙葉物理性狀和化學成分含量的描述性統計

由表1可知，品種間煙堿和綠原酸含量差異極顯著（P＜0.01），還原糖和香氣物質總量差異顯著（P＜0.05），其余指標差異均不顯著；從變異系數來看，兩品種烤煙的常規化學成分、多酚和香氣物質含量的變異系數較大，而物理指標的變異系數較??；其中物理指標除NC102的開片度和NC297的含梗率外，其余指標的變異系數基本控制在15%以內，而化學成分指標的變異系數最高可達74.28%。說明海拔高度對煙葉化學成分含量影響較大，而對物理性狀的影響較小。

2.2 烤后煙葉物理性狀和化學成分含量與海拔高度的相關性

由表2可知，兩美引品種的化學成分與海拔高度相關性達顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）水平的指標較物理性狀的指標多。具體來講，NC102的開片度與海拔呈極顯著（P＜0.01）負相關，NC297的單葉重與海拔呈極顯著（P＜0.01）負相關，含梗率與海拔呈顯著（P＜0.05）正相關，說明物理性狀中的單葉重、開片度和含梗率受海拔的影響較大。NC102的總糖與海拔呈顯著（P＜0.05）正相關，總氮、綠原酸和鉀與海拔分別呈極顯著（P＜0.01）和顯著（P＜0.05）負相關；NC297的總糖和還原糖與海拔呈極顯著（P＜0.01）正相關，總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷與海拔呈極顯著（P＜0.01）負相關，說明大多煙葉化學成分指標受海拔的影響均較大。

2.3 不同海拔煙葉化學成分含量的方差分析

方差齊次性檢驗結果表明，兩烤煙品種化學成分指標的P值均大于0.05，說明該處理的總體方差相等，滿足方差分析的前提條件。進一步進行方差分析發現，海拔高度對NC102總糖、總氮、鉀和綠原酸含量有顯著影響（P＜0.05）；對NC297總糖、還原糖、總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷含量有顯著影響（P＜0.05）。由此可知，海拔高度確能顯著影響兩品種烤煙的化學成分含量。

2.4 煙葉化學成分可用性綜合評價

選取總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量以及鉀氯比、糖堿比和氮堿比共9項指標，作為評價煙葉化學成分可用性的因子。按照模糊數學理論，根據隸屬函數公式可以將各煙葉化學成分指標的原始數值轉化為0～1分布的、無量綱差異的隸屬度值。常用于綜合評價的隸屬函數類型主要有S型、反S型和拋物線型3種，其中煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿和氯含量，以及糖堿比和鉀氯比的函數類型均為拋物線型，鉀含量和鉀氯比的函數類型均為S型，函數表達式分別為（1）和（2）。

表1 煙葉物理性狀和化學成分含量的描述性統計Table1 Statistics of physical property and chemical component contents of flue-cured tobacco leaves

表2 烤后煙葉物理性狀和化學成分含量與海拔高度的相關系數Table2 Correlation coefficients between altitude and physical properties， chemical contents of flue-cured tobacco leaves

式中x為各化學成分指標的實際測量值，x4和x1表示各指標的上、下臨界值，x3和x2表示各指標的上、下限最優值。參照以往研究［13］，確定各煙葉化學成分指標的隸屬函數類型及閾值（表3）。將煙葉樣品各化學成分指標的實測值代入公式（1）、公式（2），計算各參評指標的隸屬度值，并基于轉化后的隸屬度值進行主成分分析，求出各煙葉化學成分指標的權重。由表3可知，糖堿比的權重最大，鉀含量的權重最小。

參照以往研究［13］，按化學成可用性指數分值≥0.9、0.75～0.9、0.60～0.75和≤0.6，將煙葉化學成分可用性情況分為好、較好、中等和稍差4個檔次。由表4可知，整體上看，NC102的化學成分可用性指數要高于NC297。具體來講，NC102在1700～2000 m海拔段的煙葉化學成分可用性均處于“較好”水平，其中1700～1800 m海拔段的煙葉質量最好，CCUI得分高于1800～2000 m，顯著（P＜0.05）高于2000～2200 m海拔段煙葉；NC297在1700～1900 m海拔段的煙葉化學成分可用性同樣處在“較好”水平，好于1900～2000 m海拔段煙葉，顯著（P＜0.05）好于2000～2200 m海拔段煙葉，且隨海拔的升高，煙葉化學成分可用性指數表現出逐漸降低的趨勢。

2.5 海拔高度對不同品種烤煙多酚含量的影響

由表5可知，除1800～1900 m和2100～2200 m海拔段煙葉的莨菪亭含量表現為NC297＞NC102外，其余海拔段的各煙葉多酚含量均呈現出NC102＞NC297的趨勢；且除NC102的蕓香苷、莨菪亭和NC297的莨菪亭含量外，兩品種烤煙的其余多酚含量均隨海拔升高而逐漸降低。根據鐘慶輝［14］的研究，多酚含量與煙葉等級呈正相關，多酚含量越高，煙葉及卷煙品質越好。因此，NC102品種的煙葉質量整體上要好于NC297，且在1700～2200 m的研究范圍內，1700～1800 m海拔段的煙葉多酚含量最高，煙葉品質最好。

表3 昆明市煙葉化學成分指標的隸屬函數類型、閾值及權重Table3 Function types， inflection points and weights of chemical components indices of tobacco leaves in Kunming

表4 不同種植海拔烤煙的煙葉化學成分可用性指數Table4 Usability index of chemical components of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

2.6 海拔高度對不同品種烤煙質體色素降解產物香氣物質的影響

由表6可知，新植二烯和質體色素降解產物香氣物質總量在1700～2200 m的各海拔段均表現為NC102＞NC297，且含量隨海拔升高呈現先增高后降低的規律，兩品種的新植二烯和香氣物質總量均表現出1800～1900 m＞1700～1800 m＞1900～2000 m＞2000～2100 m＞2100～2200 m的趨勢。質體色素降解產物香氣物質以β-大馬酮、法尼基丙酮、β-二氫大馬酮和巨豆三烯酮-類的含量較高，以β-紫羅蘭酮和6-甲基-5-庚烯-2-醇的含量較低。色素降解產物香氣物質中除NC102的巨豆三烯酮-B、氧化異佛爾酮、二氫獼猴桃內酯和3-羥基-β-二氫大馬酮以及NC297的巨豆三烯酮-A、巨豆三烯酮-B、氧化異佛爾酮和二氫獼猴桃內酯外，其他降解產物均以1800～1900 m海拔段煙葉含量最高。

3 討 論

煙葉質量由外在物理特性和外觀質量、內在化學成分和感官評吸質量以及安全性等組成［15］。本研究表明，不同美引烤煙品種間化學成分差異較大，而物理性狀差異較小，這可能與試驗品種的生長環境以及烤煙品種間的遺傳基礎不同有關。另外，海拔高度對美引烤煙品種物理性狀和化學成分含量的影響也有所不同，影響程度表現為化學成分＞物理性狀；在1700～2200 m的研究范圍內，煙葉單葉重、開片度、總氮、鉀、綠原酸和蕓香苷與海拔高度呈顯著或極顯著負相關，含梗率、總糖和還原糖與海拔呈顯著或極顯著正相關，這與以往的研究結論基本一致［16-17］。

本研究認為，在1700～2200 m的研究范圍內，煙葉化學成分可用性指數和多酚含量均隨海拔升高而逐漸降低，質體色素降解產物香氣物質含量隨海拔升高表現為先升高后降低的規律。具體來講，NC102和NC297的煙葉化學成分可用性指數和多酚含量均在1700～1800 m海拔段最高，質體色素降解產物香氣物質含量在1800～1900 m海拔段最高。綜合煙葉常規化學成分、多酚和香氣物質含量認為，昆明煙區美引烤煙新品種NC102和NC297均更適宜種植在1700～1900 m的海拔區間，這與楊洪雄等［6］的研究結論基本一致。近年的實踐情況也表明，在昆明煙區某些烤煙品種的種植逐步在向海拔較低、熱量較足的區域轉移。根據李向陽等［18］的研究，云南地區立體氣候明顯、不同海拔段的氣象因子差異較大，海拔高于1706.60 m后氣溫偏低；而多數品種烤煙都不耐寒，煙葉的種植對熱量要求較高［19］。由此分析，低溫可能是限制昆明高海拔煙區NC102和NC297煙葉品質的主要生態因子，具體原因還有待進行深入研究。

表5 不同種植海拔烤煙的多酚含量Table5 Polyphenols contents of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

表6 不同種植海拔烤煙的香氣物質含量Table6 Aroma substances of flue-cured tobacco leaves in different altitudes

本研究就NC102、NC297在昆明不同海拔煙區的生態適應性進行了初步探討，研究結果對于指導新引烤煙品種的立體優化布局具有一定的理論意義。但由于受到樣本來源和數量的限制，該研究具有一定的地域相對性，且同一品種烤煙在相同海拔條件下對土壤類型和地形條件等生態環境的響應規律還有待進一步研究。

4 結 論

在1700～2200 m的研究范圍內，NC102、NC297的化學成分指標對海拔高度的敏感性大于物理性狀；其中化學成分可用性指數、多酚含量在1700～1800 m海拔段最高，質體色素降解產物香氣物質含量在1800～1900 m海拔段最高；綜合分析認為，NC102、NC297的煙葉品質在1700～1900 m海拔段最好，且品種間表現為NC102＞NC297。

［1］ 賈興華，馮全福，王元英，等. 烤煙新品種中煙202（CF202）的選育及其主要性狀鑒定［J］. 中國煙草科學，2012，33（1）：1-6.

［2］ 唐遠駒. 試論特色煙葉的形成和開發［J］. 中國煙草科學，2004，25（1）：10-13.

［3］ 李軍營，方敦煌，宋春滿，等. 烤煙品種間煙葉化學成分含量對海拔高度的響應［J］. 中國煙草科學，2012，33（2）：17-23.

［4］ 羅華元，馬劍雄，徐興陽，等. 引進美國烤煙品種對海拔高度的敏感性研究［J］. 中國煙草學報，2010，16（2）：50-54.

［5］ 徐益群，田育天，張留臣，等. 美引烤煙品種NC297不同海拔生態適應性研究［J］. 中國農學通報，2013，29（22）：167-172.

［6］ 楊洪雄，徐興陽，羅華元，等. 云南煙區推廣種植NC102與NC297品種的良區良法配套方案探索［J］. 昆明學院學報，2011，33（6）：23-26.

［7］ 鄧小華，陳東林，周冀衡，等. 湖南烤煙物理性狀比較及聚類評價［J］. 中國煙草科學，2009，30（3）：63-68.

［8］ 王瑞新. 煙草化學［M］. 北京：中國農業出版社，2003.

［9］ 杜瑞華，周明松. 連續流動分析法在煙草分析中的應用［J］. 中國測試技術，2007，33（3）：76-78.

［10］ 王育軍，周冀衡，張一揚，等. 不同打葉時間對烤煙產質量和化學成分的影響［J］. 云南農業大學學報，2014，29（1）：78-83.

［11］ 拓陽陽，趙銘欽，張廣富，等. 延邊地區烤煙主要化學成分與中性香氣物質的關系［J］. 中國煙草科學，2012，33（3）：37-41.

［12］ 楊杰，王昌全，馮廣林，等. 四川涼山煙區紅大煙葉化學成分可用性綜合評價［J］. 煙草科技，2013（11）：48-51.

［13］ 沈晗，周冀衡，趙百東，等. 云南保山煙區主栽品種海拔適應性研究［J］. 中國煙草學報，2013，19（5）：29-35.

［14］ 鐘慶輝. 煙草芳香吃味化學指標的探索［J］. 煙草科技，2000（1）：27-28.

［15］ 閆鐵軍，畢慶文，何結望，等. 湖北烤煙感官質量狀況及與其它質量的關系分析［J］. 中國煙草科學，2008，29（6）：7-11.

［16］ 陳傳孟，陳繼樹，谷堂生，等. 南嶺山區不同海拔烤煙品質研究［J］. 中國煙草科學，1997，18（4）：8-12.

［17］ 李自強，劉新民，董建新，等. 羅平縣海拔高度和土壤類型與煙葉化學成分的關系［J］. 中國煙草科學，2010，31（5）：45-48.

［18］ 李向陽，鄧建華，張曉海，等. 云南煙區不同海拔高度區間烤煙氣象因子分析［J］. 西南農業學報，2011，24（3）：877-881.

［19］ 徐興陽，羅華元，歐陽進，等. 紅花大金元品種的煙葉質量特征及配套栽培技術探討［J］. 中國煙草科學，2007，28（5）：26-30.

Effect of Latitude on Physical Properties and Chemical Component of Flue-cured Tobacco Varieties NC102 and NC297 in Kunming

WANG Yujun1， ZHOU Jiheng1*， ZHANG Yiyang1， LI Qiang1，CHEN Lijuan1， LIU Li1， JIANG Shidong1， CHEN Chu2
（1. Institute of Tobacco， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China；2. Hongyun Honghe Tobacco （Group） Co.， Ltd.， Kunming 650202， China）

Altitude adaptability of tobacco varieties of NC102 and NC297 were determined in two main tobacco growing townships in Anning and Songming county， Kunming. Data were collected in experiments conducted at 10 sites at every 100 m in the altitude range of 1700-2200 m， where cultivation practices were largely consistent. The effects of altitude on physical properties and chemical components of flue-cured tobacco were determined. The result indicated that: （1） The chemical components of leaves were more sensitive to altitude than the physical properties. （2） In the 1700-2200 m altitude range， altitude was significantly negatively correlated with leaf weight， opening degree， content of total nitrogen， potassium， chlorogenic acid and rutin. Also in the 1700-2200 m altitude range， altitude was significantly positively correlated with stem ratio， total sugar and reducing sugar content. In summary，Leaf chemical components， polyphenol content and aroma properties of NC102 and NC297 were optimum at altitude range of 1700-1900 m in Kunming， and the tobacco leaf quality decreased as follows: NC102＞NC297.

flue-cured tobacco； variety； altitude； physical property； chemical component； Kunming

S572.03

1007-5119（2015）01-0042-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2015.01.009

紅云紅河煙草（集團）有限責任公司項目“云南基地烤煙品種立體優化布局研究”（HYHH2012YL03）

王育軍，男，在讀碩士研究生，主要從事煙草栽培與生理生化研究。E-mail：375319438@qq.com。*通信作者，E-mail：jhzhou2005@163.com

2014-09-24 修回日期：2014-12-05