土壤與初烤煙葉成分及烤煙品質的相關性分析

趙鵬力，申洪濤，徐辰生，王艷芳,張仕祥, 劉德鴻，劉 領，楊自軍

(1.河南科技大學 動物科技學院，河南 洛陽 471023；2.河南中煙工業公司, 河南 鄭州 450000；3.南平市煙草公司，福建 南平 354000;4.鄭州煙草研究院, 河南 鄭州450000)

0 引言

煙葉質量受多種因素的影響，土壤作為農業生產的基本生產資料，對煙葉生產及品質特色的形成具有重要作用。以往研究多集中在土壤成分對煙葉化學成分的影響[1-2]，進而影響到煙葉質量和烤煙品質[3-4]等方面。近年來，土壤成分對煙葉微量元素的影響研究也較多[5]，但對特色煙區煙葉中土壤成分與煙葉化學成分及其與感官品質的區域特征關系的研究，報道較少。在工業應用過程中，普遍認為以福建省南平市邵武市為代表的南平煙區煙葉的透發性相對較好，配伍性強，是高檔香煙的重要原料[6-8]，但其標準和成因尚不清楚。本試驗以南平主產煙區K326品種烤煙為材料，通過對邵武市、光澤市、武夷山市、浦城縣、松溪縣等不同煙區土壤中幾種營養物質對煙葉主要成分的影響，并與煙樣感官品質進行關聯性分析，以期揭示煙葉成分與感官品質的區域特征，探討影響煙葉透發性的風格特色形成生態因子，精細調控南平市煙區施肥量，改善煙葉化學成分，增加工業可用性。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與檢測

試驗于2018年在南平市所轄邵武市、光澤市、武夷山市、浦城縣和松溪縣5個市縣的不同鄉鎮植煙區進行，其中，邵武市有沿山、水北、大埠崗、吳家塘等18個鄉鎮，武夷山市有興田鄉、吳屯鄉，光澤市有崇仁鄉、寨里鄉，浦城縣有臨江鄉、永興鄉，松溪縣有溪東鄉、河東鄉等。每個市縣選擇5塊以上代表性煙田，在移栽前10 d采集土壤(未施底肥)，采樣點用全球定位系統(global positioning system,GPS)定位，按5點取樣法采集0～20 cm耕層混合土壤1 kg左右，風干、研細混勻，用四分法取土樣，按照文獻[9]方法處理，測定土壤樣品中有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀等基礎成分含量。

1.2 烤煙樣品的測定

烤煙品種為K326，樣品對應土壤，統一成熟度采收，常規烘烤，分別采集C3F和B2F等級各5份，每份5 kg，采用AAⅢ型連續流動化學分析儀(德國BRAN & LUEBBE公司生產)測定煙樣總糖、還原糖、煙堿、鉀和氯含量，硫酸-過氧化氫消化處理測定總氮含量，計算糖堿比、氮堿比和兩糖比等。

1.3 烤煙樣品感官評吸

烤煙感官質量的評價參照YC/T 138—1998《煙草及煙草制品 感官評價方法》[10]，組織工業評吸專家，在河南中煙工業有限公司技術中心對烤煙樣品進行感官評吸，各項指標均按9分制打分。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 25.0統計軟件進行處理及相關分析。

2 試驗結果

2.1 土壤基礎成分含量

表1為土壤基礎成分含量。表1結果表明：5個市縣土壤中堿解氮和速效磷含量差異較大，其中，光澤市堿解氮含量(344.93 mg/kg)顯著高于其他地區和平均值(192.51 mg/kg)；而速效磷含量(40.51 mg/kg)顯著低于其他地區和平均值(81.48 mg/kg)。有機質含量的區間差異不明顯，總體處于中等～豐富水平；邵武市和武夷山市土壤速效鉀含量相對較低，地區間有一定的變化。

表1 土壤基礎成分含量 (x±SD) mg/kg

2.2 不同地區烤煙化學成分含量

不同地區烤煙中成分含量見表2。由表2可知：5個市縣初烤C3F煙葉總氮含量(質量分數，下同)平均值為1.74%，B2F總氮含量平均值為1.89%，組間無顯著性差異。B2F松溪縣的氯含量顯著高于其他區域，光澤市顯著低于其他區域的值,總均值為0.4%～0.5%；鉀含量為2.5%～3.5%,武夷山市偏高,其他地區差異不明顯。地區間煙堿含量變化較大,B2F煙堿含量明顯高于C3F含量。總糖含量均值為25%～35%，區域間無顯著差異性且C3F含量明顯高于B2F含量。還原糖含量均值為20%～35%，C3F還原糖含量蒲城縣最高，B2F還原糖含量松溪縣較低。不同地區初烤煙葉糖堿比、氮堿比差異較大，且C3F比值明顯高于B2F比值(蒲城縣例外)，兩糖比值均為0.8～0.9，無顯著性差異。

地區間烤煙中化學成分有一定的差異性，武夷山市C3F烤煙中總氮、鉀、煙堿含量相對較高，總糖、還原糖、糖堿比偏低，B2F烤煙中的煙堿含量顯著低于其他地區。松溪縣C3F烤煙中氯含量偏低，B2F烤煙中的氯含量顯著高于光澤市和其他地區。蒲城縣B2F烤煙中的總糖含量高于其他地區，糖堿比也較高。烤煙中總氮、氯、煙堿的平均含量C3F低于B2F，總糖、鉀、還原糖的平均含量C3F烤煙中高于B2F烤煙中的含量，均在合理范圍之內。

表2 不同地區烤煙中成分含量

續表2

2.3 評吸結果

表3為不同地區C3F和B2F烤煙評吸分值。由表3可知：按照9分制標準打分，各縣市C3F烤煙評吸得分基本一致，個別指標有區別，其中，邵武市C3F烤煙評吸香氣質、香氣量、透發性、濃度、柔細度和余味指標均達到最高值，具體表現為煙葉香氣質好，香氣量較足，透發性好，柔細度好，煙氣細膩柔和；武夷山市烤煙的香氣質、香氣量和透發性較好。

B2F烤煙評吸與C3F一致，邵武市烤煙整體表現為：煙氣濃度稍有，口腔充實感較強，雜氣稍有，刺激性小，余味較干凈；光澤市烤煙顯示香氣質中等，香氣量和透發性相對較好，有雜氣，余味中等偏上。武夷山市B2F烤煙的香氣質較好，香氣量和透發性表現中等，稍有雜氣，煙氣濃度稍有。蒲城縣烤煙的香氣質和香氣量稍好，但透發性一般，煙氣濃度中等偏上，余味較干凈；松溪縣烤煙香氣量充足，透發性相對較好。C3F烤煙香氣質、透發性、柔細度、余味的平均值稍高于B2F烤煙的，香氣量、濃度的平均值稍低于B2F烤煙的。

表3 不同地區C3F和B2F烤煙評吸分值

2.4 土壤成分含量與烤煙化學成分含量的相關性

土壤成分含量與烤煙化學成分含量的相關系數見表4。由表4可知：土壤成分含量與烤煙化學成分有一定的相關性。其中，土壤有機質含量與C3F初烤煙葉中總氮、總糖、還原糖和鉀含量有較顯著相關性，與總糖含量相關系數達到0.82。與B2F烤煙的各成分均有顯著相關性。土壤堿解氮與C3F初烤煙葉煙堿含量有一定的正相關性，但差異不顯著，與其他化學成分含量無顯著相關性，與B2F烤煙均無顯著相關性。土壤速效磷含量與C3F烤煙葉中煙堿含量相關系數為0.68，與其他成分以及B2F烤煙均無顯著相關性。土壤速效鉀與C3F烤煙葉中還原糖和糖堿比有顯著相關性，與B2F烤煙成分含量均無統計學意義。

注： *表示在 0.05 水平(兩側)上顯著相關。相關系數在0.7以上說明相關有顯著性。下同。

2.5 烤煙化學成分含量與烤煙品質的相關性

烤煙化學成分含量與烤煙部分品質指標的相關性見表5。由表5可知：C3F烤煙透發性與烤煙鉀含量有密切正相關性，與糖堿比有密切負相關性；B2F烤煙透發性與烤煙總氮含量有強正相關性，與總糖含量有密切負相關性。B2F烤煙香氣質與總糖和糖堿比有密切正相關性，與煙堿有較強負相關性；C3F烤煙香氣質與烤煙成分無明顯相關性。C3F香氣量與還原糖含量有極強負相關性，與兩糖比和氮堿比有密切相關性；B2F烤煙香氣量與氯含量有較密切正相關性。C3F烤煙濃度與煙堿有強負相關性，與氮堿比密切相關；B2F烤煙濃度與總氮密切相關。其他指標關系不密切。

表5 烤煙化學成分含量與烤煙部分品質指標的相關系數

2.6 烤煙品質與土壤成分的相關性

表6為烤煙部分品質指標與土壤成分的相關系數。由表6可知：烤煙不同品質指標與土壤不同的成分有不同的相關性，其中，C3F烤煙的透發性與土壤速效鉀含量有顯著負相關性(r=0.96)，烤煙的香氣質與土壤堿解氮含量有顯著負相關性(r=0.88)，烤煙的香氣量與土壤速效鉀含量有顯著負相關性；B2F烤煙的香氣質含量與土壤有機質含量有顯著正相關性，烤煙的香氣量與土壤有機質有強負相關性，相關系數達到0.95，烤煙的濃度與速效磷有較強負相關性。其他對應關系均無顯著性(r<0.7)。

表6 烤煙部分品質指標與土壤成分的相關系數

續表6

3 分析與討論

3.1 南平市部分地區土壤和烤煙中基礎成分含量的關聯性

土壤基礎成分對植物的作用與環境、植物種類等多種因素有關，直接或間接影響煙葉化學成分，繼而影響烤煙品質。土壤氮素影響煙株生長發育和煙葉品質，施氮過多會降低煙葉品質[11]。土壤中磷素缺乏或過多時，影響煙葉香味和焦油含量[12]。鉀素能夠有效地改善煙葉燃燒性，降低燃燒溫度、煙氣中有害物質和焦油量[13]。本研究結果表明：南平5個市縣土壤基礎成分有一定的差異性，總體上有機質處于中等～豐富水平，堿解氮處于中等～較低水平，速效磷處于豐富水平，速效鉀總體處于較低～中等水平。其他元素含量均符合土壤環境質量要求[14]。

煙草品質評價受多種因素影響[15]，常以評吸結果來評價單個原料煙質量。致香物質是煙草重要的化學成分，是評價煙草品質、煙葉香氣質、香氣量和香型等的重要指標，是評定煙草及其制品品質的重要因素之一[16-17]。但文獻[18-19]研究表明：致香物質的性質和種類主要受遺傳因素影響，而致香物質的質量和組成比例受環境因素影響。土壤養分是影響烤煙品質的重要因素之一，土壤中鉀素能提高煙葉香氣質、香氣量及煙制品安全性，煙葉中含鉀量適中，化學成分協調，香氣足，品質較好[20-21]。土壤有機質含量高，在一定范圍內會促進煙葉化學成分的協調性，降低煙葉的刺激性和雜味，改善煙葉的香氣量和香氣質，提高煙葉質量[22]。本研究結果表明：南平各市縣烤煙中化學成分有一定的差異性，武夷山市C3F烤煙中總氮、鉀、煙堿含量相對較高，B2F烤煙中的煙堿含量顯著低于其他地區；松溪縣C3F烤煙中氯含量偏低，蒲城縣B2F烤煙中的總糖含量、糖堿比較高。南平市植煙區煙葉總糖和還原糖含量達到優質煙葉標準。烤煙中總氮、氯、煙堿的平均含量C3F低于B2F，總糖、鉀、還原糖的平均含量C3F高于B2F的含量。

3.2 南平市部分地區土壤成分、烤煙成分、評吸結果之間關聯性分析

本研究結果顯示：C3F烤煙中總氮含量、總糖含量和還原糖含量與土壤有機質含量有顯著正相關性，還原糖含量和糖堿比與土壤速效鉀含量密切相關；B2F烤煙中成分變化與土壤基礎養分關系不密切；初烤煙葉鉀含量與土壤速效鉀有一定相關性，但差異不顯著。文獻[23-24]研究證明：南平市植煙土壤中全鉀含量處于較低～中等水平、速效鉀含量處于低～較低水平，但是煙葉鉀含量豐富；煙葉鉀與土壤全鉀、速效鉀相關性不顯著，南平市煙區可適量施用鉀肥，同時采取有效措施，適當提高鉀肥利用率。

烤煙透發性、香氣質、香氣量和濃度指標是決定烤煙品質的重要依據，選擇性分析其與土壤養分、烤煙化學成分含量的相關性表明：C3F烤煙透發性與烤煙中鉀含量有密切正相關性，與糖堿比有密切負相關性；與土壤速效鉀含量有強負相關性，說明在一定條件范圍內提高烤煙中鉀的含量，降低糖堿比，可以起到提高烤煙透發性的作用。而對應的B2F烤煙透發性與烤煙總氮含量有強正相關性，與總糖含量有密切負相關性，與土壤養分關系均不密切，可見不同等級的烤煙，影響透發性的因素有區別。

本試驗結果表明：C3F烤煙香氣質與烤煙成分無明顯相關性，B2F烤煙香氣質與土壤有機質含量密切正相關，與烤煙總糖和糖堿比有密切正相關性，與煙堿有較強負相關性；烤煙香氣質與土壤堿解氮含量有較強負相關性。因此，提高土壤有機質含量、適當降低土壤堿解氮含量、協調總糖和煙堿比例，能夠增強烤煙香氣質的含量。烤煙透發性與香氣量有正相關性，與烤煙香氣質和烤煙濃度無關。烤煙香氣量與烤煙香氣質相關性較強，也與烤煙濃度無關。C3F烤煙香氣量與烤煙還原糖含量、兩糖比和氮堿比有密切相關性。C3F濃度與煙堿、氮堿比密切相關。B2F烤煙濃度與總氮密切相關、與土壤速效磷有較強負相關性。但是如何科學協調土壤N、P、K以及有機質含量，合理提高可利用率，提高煙葉中鉀離子含量，綜合增加植煙經濟效益，需要結合南平市相關研究資料[25-26]，開展更系統的試驗研究。

4 結論

(1)土壤中的氮、磷、鉀和有機質含量影響初烤烤煙葉的成分及品質，但對不同成分的影響不一致，同時對不同等級烤煙中成分影響也不相同。土壤中堿解氮和速效磷含量與C3F烤煙煙堿有較高的正相關性(r>0.64)，土壤中有機質與烤煙總氮、總糖、還原糖含量有正相關性(r>0.72)。

(2)初烤煙葉的透發性受烤煙中總氮、鉀、煙堿和總糖含量及其之間的比例關系影響較大。C3F烤煙透發性與土壤速效鉀呈強正相關性(r=0.96),與烤煙中總氮、鉀含量呈較強正相關性(r>0.65)；B2F烤煙透發性與總氮(r>0.84)、糖含量(r>0.74)有正相關性。

(3)初烤煙葉中糖堿比、總植物堿對感官質量影響最大。適當提高烤煙中總氮、鉀、煙堿含量可增強C3F初烤煙葉的透發性。適當提高烤煙中總氮、煙堿含量，協調降低總糖含量，可提高B2F烤煙的透發性。