土壤與初烤煙葉成分及烤煙品質(zhì)的相關(guān)性分析

趙鵬力，申洪濤，徐辰生，王艷芳,張仕祥, 劉德鴻，劉 領(lǐng)，楊自軍

(1.河南科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023；2.河南中煙工業(yè)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(zhì)量受多種因素的影響，土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本生產(chǎn)資料，對(duì)煙葉生產(chǎn)及品質(zhì)特色的形成具有重要作用。以往研究多集中在土壤成分對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響[1-2]，進(jìn)而影響到煙葉質(zhì)量和烤煙品質(zhì)[3-4]等方面。近年來(lái)，土壤成分對(duì)煙葉微量元素的影響研究也較多[5]，但對(duì)特色煙區(qū)煙葉中土壤成分與煙葉化學(xué)成分及其與感官品質(zhì)的區(qū)域特征關(guān)系的研究，報(bào)道較少。在工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，普遍認(rèn)為以福建省南平市邵武市為代表的南平煙區(qū)煙葉的透發(fā)性相對(duì)較好，配伍性強(qiáng)，是高檔香煙的重要原料[6-8]，但其標(biāo)準(zhǔn)和成因尚不清楚。本試驗(yàn)以南平主產(chǎn)煙區(qū)K326品種烤煙為材料，通過(guò)對(duì)邵武市、光澤市、武夷山市、浦城縣、松溪縣等不同煙區(qū)土壤中幾種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)煙葉主要成分的影響，并與煙樣感官品質(zhì)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，以期揭示煙葉成分與感官品質(zhì)的區(qū)域特征，探討影響煙葉透發(fā)性的風(fēng)格特色形成生態(tài)因子，精細(xì)調(diào)控南平市煙區(qū)施肥量，改善煙葉化學(xué)成分，增加工業(yè)可用性。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與檢測(cè)

試驗(yàn)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(gè)市縣的不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙區(qū)進(jìn)行，其中，邵武市有沿山、水北、大埠崗、吳家塘等18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，武夷山市有興田鄉(xiāng)、吳屯鄉(xiāng)，光澤市有崇仁鄉(xiāng)、寨里鄉(xiāng)，浦城縣有臨江鄉(xiāng)、永興鄉(xiāng)，松溪縣有溪東鄉(xiāng)、河?xùn)|鄉(xiāng)等。每個(gè)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(diǎn)用全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)定位，按5點(diǎn)取樣法采集0～20 cm耕層混合土壤1 kg左右，風(fēng)干、研細(xì)混勻，用四分法取土樣，按照文獻(xiàn)[9]方法處理，測(cè)定土壤樣品中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀等基礎(chǔ)成分含量。

1.2 烤煙樣品的測(cè)定

烤煙品種為K326，樣品對(duì)應(yīng)土壤，統(tǒng)一成熟度采收，常規(guī)烘烤，分別采集C3F和B2F等級(jí)各5份，每份5 kg，采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀(德國(guó)BRAN & LUEBBE公司生產(chǎn))測(cè)定煙樣總糖、還原糖、煙堿、鉀和氯含量，硫酸-過(guò)氧化氫消化處理測(cè)定總氮含量，計(jì)算糖堿比、氮堿比和兩糖比等。

1.3 烤煙樣品感官評(píng)吸

烤煙感官質(zhì)量的評(píng)價(jià)參照YC/T 138—1998《煙草及煙草制品 感官評(píng)價(jià)方法》[10]，組織工業(yè)評(píng)吸專家，在河南中煙工業(yè)有限公司技術(shù)中心對(duì)烤煙樣品進(jìn)行感官評(píng)吸，各項(xiàng)指標(biāo)均按9分制打分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理及相關(guān)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 土壤基礎(chǔ)成分含量

表1為土壤基礎(chǔ)成分含量。表1結(jié)果表明：5個(gè)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(qū)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(qū)和平均值(81.48 mg/kg)。有機(jī)質(zhì)含量的區(qū)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(duì)較低，地區(qū)間有一定的變化。

表1 土壤基礎(chǔ)成分含量 (x±SD) mg/kg

2.2 不同地區(qū)烤煙化學(xué)成分含量

不同地區(qū)烤煙中成分含量見(jiàn)表2。由表2可知：5個(gè)市縣初烤C3F煙葉總氮含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)平均值為1.74%，B2F總氮含量平均值為1.89%，組間無(wú)顯著性差異。B2F松溪縣的氯含量顯著高于其他區(qū)域，光澤市顯著低于其他區(qū)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(qū)差異不明顯。地區(qū)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(qū)域間無(wú)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(qū)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(wú)顯著性差異。

地區(qū)間烤煙中化學(xué)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(duì)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(qū)。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(qū)。蒲城縣B2F烤煙中的總糖含量高于其他地區(qū)，糖堿比也較高?？緹熤锌偟?、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(nèi)。

表2 不同地區(qū)烤煙中成分含量

續(xù)表2

2.3 評(píng)吸結(jié)果

表3為不同地區(qū)C3F和B2F烤煙評(píng)吸分值。由表3可知：按照9分制標(biāo)準(zhǔn)打分，各縣市C3F烤煙評(píng)吸得分基本一致，個(gè)別指標(biāo)有區(qū)別，其中，邵武市C3F烤煙評(píng)吸香氣質(zhì)、香氣量、透發(fā)性、濃度、柔細(xì)度和余味指標(biāo)均達(dá)到最高值，具體表現(xiàn)為煙葉香氣質(zhì)好，香氣量較足，透發(fā)性好，柔細(xì)度好，煙氣細(xì)膩柔和；武夷山市烤煙的香氣質(zhì)、香氣量和透發(fā)性較好。

B2F烤煙評(píng)吸與C3F一致，邵武市烤煙整體表現(xiàn)為：煙氣濃度稍有，口腔充實(shí)感較強(qiáng)，雜氣稍有，刺激性小，余味較干凈；光澤市烤煙顯示香氣質(zhì)中等，香氣量和透發(fā)性相對(duì)較好，有雜氣，余味中等偏上。武夷山市B2F烤煙的香氣質(zhì)較好，香氣量和透發(fā)性表現(xiàn)中等，稍有雜氣，煙氣濃度稍有。蒲城縣烤煙的香氣質(zhì)和香氣量稍好，但透發(fā)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(fā)性相對(duì)較好。C3F烤煙香氣質(zhì)、透發(fā)性、柔細(xì)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(qū)C3F和B2F烤煙評(píng)吸分值

2.4 土壤成分含量與烤煙化學(xué)成分含量的相關(guān)性

土壤成分含量與烤煙化學(xué)成分含量的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表4。由表4可知：土壤成分含量與烤煙化學(xué)成分有一定的相關(guān)性。其中，土壤有機(jī)質(zhì)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(guān)性，與總糖含量相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.82。與B2F烤煙的各成分均有顯著相關(guān)性。土壤堿解氮與C3F初烤煙葉煙堿含量有一定的正相關(guān)性，但差異不顯著，與其他化學(xué)成分含量無(wú)顯著相關(guān)性，與B2F烤煙均無(wú)顯著相關(guān)性。土壤速效磷含量與C3F烤煙葉中煙堿含量相關(guān)系數(shù)為0.68，與其他成分以及B2F烤煙均無(wú)顯著相關(guān)性。土壤速效鉀與C3F烤煙葉中還原糖和糖堿比有顯著相關(guān)性，與B2F烤煙成分含量均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

注： *表示在 0.05 水平(兩側(cè))上顯著相關(guān)。相關(guān)系數(shù)在0.7以上說(shuō)明相關(guān)有顯著性。下同。

2.5 烤煙化學(xué)成分含量與烤煙品質(zhì)的相關(guān)性

烤煙化學(xué)成分含量與烤煙部分品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性見(jiàn)表5。由表5可知：C3F烤煙透發(fā)性與烤煙鉀含量有密切正相關(guān)性，與糖堿比有密切負(fù)相關(guān)性；B2F烤煙透發(fā)性與烤煙總氮含量有強(qiáng)正相關(guān)性，與總糖含量有密切負(fù)相關(guān)性。B2F烤煙香氣質(zhì)與總糖和糖堿比有密切正相關(guān)性，與煙堿有較強(qiáng)負(fù)相關(guān)性；C3F烤煙香氣質(zhì)與烤煙成分無(wú)明顯相關(guān)性。C3F香氣量與還原糖含量有極強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，與兩糖比和氮堿比有密切相關(guān)性；B2F烤煙香氣量與氯含量有較密切正相關(guān)性。C3F烤煙濃度與煙堿有強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，與氮堿比密切相關(guān)；B2F烤煙濃度與總氮密切相關(guān)。其他指標(biāo)關(guān)系不密切。

表5 烤煙化學(xué)成分含量與烤煙部分品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

2.6 烤煙品質(zhì)與土壤成分的相關(guān)性

表6為烤煙部分品質(zhì)指標(biāo)與土壤成分的相關(guān)系數(shù)。由表6可知：烤煙不同品質(zhì)指標(biāo)與土壤不同的成分有不同的相關(guān)性，其中，C3F烤煙的透發(fā)性與土壤速效鉀含量有顯著負(fù)相關(guān)性(r=0.96)，烤煙的香氣質(zhì)與土壤堿解氮含量有顯著負(fù)相關(guān)性(r=0.88)，烤煙的香氣量與土壤速效鉀含量有顯著負(fù)相關(guān)性；B2F烤煙的香氣質(zhì)含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量有顯著正相關(guān)性，烤煙的香氣量與土壤有機(jī)質(zhì)有強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.95，烤煙的濃度與速效磷有較強(qiáng)負(fù)相關(guān)性。其他對(duì)應(yīng)關(guān)系均無(wú)顯著性(r<0.7)。

表6 烤煙部分品質(zhì)指標(biāo)與土壤成分的相關(guān)系數(shù)

續(xù)表6

3 分析與討論

3.1 南平市部分地區(qū)土壤和烤煙中基礎(chǔ)成分含量的關(guān)聯(lián)性

土壤基礎(chǔ)成分對(duì)植物的作用與環(huán)境、植物種類等多種因素有關(guān)，直接或間接影響煙葉化學(xué)成分，繼而影響烤煙品質(zhì)。土壤氮素影響煙株生長(zhǎng)發(fā)育和煙葉品質(zhì)，施氮過(guò)多會(huì)降低煙葉品質(zhì)[11]。土壤中磷素缺乏或過(guò)多時(shí)，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(zhì)和焦油量[13]。本研究結(jié)果表明：南平5個(gè)市縣土壤基礎(chǔ)成分有一定的差異性，總體上有機(jī)質(zhì)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(huán)境質(zhì)量要求[14]。

煙草品質(zhì)評(píng)價(jià)受多種因素影響[15]，常以評(píng)吸結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)單個(gè)原料煙質(zhì)量。致香物質(zhì)是煙草重要的化學(xué)成分，是評(píng)價(jià)煙草品質(zhì)、煙葉香氣質(zhì)、香氣量和香型等的重要指標(biāo)，是評(píng)定煙草及其制品品質(zhì)的重要因素之一[16-17]。但文獻(xiàn)[18-19]研究表明：致香物質(zhì)的性質(zhì)和種類主要受遺傳因素影響，而致香物質(zhì)的質(zhì)量和組成比例受環(huán)境因素影響。土壤養(yǎng)分是影響烤煙品質(zhì)的重要因素之一，土壤中鉀素能提高煙葉香氣質(zhì)、香氣量及煙制品安全性，煙葉中含鉀量適中，化學(xué)成分協(xié)調(diào)，香氣足，品質(zhì)較好[20-21]。土壤有機(jī)質(zhì)含量高，在一定范圍內(nèi)會(huì)促進(jìn)煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，降低煙葉的刺激性和雜味，改善煙葉的香氣量和香氣質(zhì)，提高煙葉質(zhì)量[22]。本研究結(jié)果表明：南平各市縣烤煙中化學(xué)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(duì)較高，B2F烤煙中的煙堿含量顯著低于其他地區(qū)；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(qū)煙葉總糖和還原糖含量達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)?？緹熤锌偟?、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(qū)土壤成分、烤煙成分、評(píng)吸結(jié)果之間關(guān)聯(lián)性分析

本研究結(jié)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(jī)質(zhì)含量有顯著正相關(guān)性，還原糖含量和糖堿比與土壤速效鉀含量密切相關(guān)；B2F烤煙中成分變化與土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分關(guān)系不密切；初烤煙葉鉀含量與土壤速效鉀有一定相關(guān)性，但差異不顯著。文獻(xiàn)[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(guān)性不顯著，南平市煙區(qū)可適量施用鉀肥，同時(shí)采取有效措施，適當(dāng)提高鉀肥利用率。

烤煙透發(fā)性、香氣質(zhì)、香氣量和濃度指標(biāo)是決定烤煙品質(zhì)的重要依據(jù)，選擇性分析其與土壤養(yǎng)分、烤煙化學(xué)成分含量的相關(guān)性表明：C3F烤煙透發(fā)性與烤煙中鉀含量有密切正相關(guān)性，與糖堿比有密切負(fù)相關(guān)性；與土壤速效鉀含量有強(qiáng)負(fù)相關(guān)性，說(shuō)明在一定條件范圍內(nèi)提高烤煙中鉀的含量，降低糖堿比，可以起到提高烤煙透發(fā)性的作用。而對(duì)應(yīng)的B2F烤煙透發(fā)性與烤煙總氮含量有強(qiáng)正相關(guān)性，與總糖含量有密切負(fù)相關(guān)性，與土壤養(yǎng)分關(guān)系均不密切，可見(jiàn)不同等級(jí)的烤煙，影響透發(fā)性的因素有區(qū)別。

本試驗(yàn)結(jié)果表明：C3F烤煙香氣質(zhì)與烤煙成分無(wú)明顯相關(guān)性，B2F烤煙香氣質(zhì)與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切正相關(guān)，與烤煙總糖和糖堿比有密切正相關(guān)性，與煙堿有較強(qiáng)負(fù)相關(guān)性；烤煙香氣質(zhì)與土壤堿解氮含量有較強(qiáng)負(fù)相關(guān)性。因此，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、適當(dāng)降低土壤堿解氮含量、協(xié)調(diào)總糖和煙堿比例，能夠增強(qiáng)烤煙香氣質(zhì)的含量?？緹熗赴l(fā)性與香氣量有正相關(guān)性，與烤煙香氣質(zhì)和烤煙濃度無(wú)關(guān)?？緹熛銡饬颗c烤煙香氣質(zhì)相關(guān)性較強(qiáng)，也與烤煙濃度無(wú)關(guān)。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(guān)性。C3F濃度與煙堿、氮堿比密切相關(guān)。B2F烤煙濃度與總氮密切相關(guān)、與土壤速效磷有較強(qiáng)負(fù)相關(guān)性。但是如何科學(xué)協(xié)調(diào)土壤N、P、K以及有機(jī)質(zhì)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(jīng)濟(jì)效益，需要結(jié)合南平市相關(guān)研究資料[25-26]，開(kāi)展更系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。

4 結(jié)論

(1)土壤中的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量影響初烤烤煙葉的成分及品質(zhì)，但對(duì)不同成分的影響不一致，同時(shí)對(duì)不同等級(jí)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(guān)性(r>0.64)，土壤中有機(jī)質(zhì)與烤煙總氮、總糖、還原糖含量有正相關(guān)性(r>0.72)。

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

(3)初烤煙葉中糖堿比、總植物堿對(duì)感官質(zhì)量影響最大。適當(dāng)提高烤煙中總氮、鉀、煙堿含量可增強(qiáng)C3F初烤煙葉的透發(fā)性。適當(dāng)提高烤煙中總氮、煙堿含量，協(xié)調(diào)降低總糖含量，可提高B2F烤煙的透發(fā)性。