宋鹏飞，马 迅，王萝萍，董高峰，闫 辉，王 炽，李枝武，倪 明，胡 靖，陈兴位，召 阳

(1.云南中烟工业有限责任公司技术中心, 云南 昆明 650231; 2.云南省农业科学院农业环境资源研究所, 云南 昆明 650205；3.永德县土肥站, 云南 临沧 677600)

【研究意义】烟叶的生长发育是对营养物质吸收、转化和积累的过程，是吸收氮素等营养元素合成各种含氮化合物(氮代谢)同时进行光合作用合成并积累碳水化合物(碳代谢)的过程[1]。收获烟叶作为烤烟种植的主要目的，烟叶受生态环境的不同表现出化学成分及协调性的差异，进而影响烟气特性和评吸质量，最终决定烟叶品质的形成。【前人研究进展】关于烟叶品质与土壤条件、施肥状况、栽培管理等因素的影响已有不少研究[2-3]，烟叶是烟株与环境接触面积最大的器官，其内在成分的变化被认为是对环境适应性的表现[4]。【本研究的切入点】试验研究表明，海拔对烟叶产量、质量以及香吃味有着较明显的影响[5-6]。但对烟叶内在化学成分随生态环境纬度和海拔二维因素阶梯性变化研究较少，因此，研究不同生态环境条件下烟叶内在化学成分变化，进一步认识生态环境主效应和交互效应对烟叶代谢活动的影响。云南是世界上海拔最高的烤烟种植区，其地势由西北向东南形成3个阶梯依次降低，立体气候特征明显，生态环境差异化特征突出。烟叶受生态环境和空间分布的差异，影响烟叶的代谢活动和品质形成。【拟解决的关键问题】文章通过在云南烟区抽样、调查、对比试验研究云南烟区不同纬度、不同海拔阶梯分布下烟叶化学成分特征，系统地分析烟叶碳代谢、氮代谢随生态环境阶梯性的变化，为烟叶品质形成和质量稳定提供理论依据，并对烟叶原料体系的构建具有重要指导作用。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

云南省烤烟主产区，纬度跨度为北纬23.0°～27.0°，海拔高程跨度为600～2400 m，分布于云南省的普洱、红河、临沧、文山、玉溪、德宏、保山、楚雄、昆明、大理、曲靖、昭通等12个州(市)。年均降水量800～1600 mm，年平均温度11.0～19.0℃，年均日照时数1000～3300 h，气候温暖湿润、雨热同季、紫外线辐射强烈，烤烟主栽品种以K326、红大、云87为主。

1.2 试验设计

图1 纬度对烟叶总糖的估算边际均值Fig.1 The figure of marginal mean in total sugar of flue-cured tobacco with different latitude

本研究在云南主要烟叶产区范围北纬23°～27°，按1.0°纬度带划分，共分为5个纬度带，按200 m海拔段划分，分为1200、1400、1600、1800、2000、2200 m共6个海拔段。筛选出306个代表性烟叶产区，采集C3F烟叶进行化学成分(总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯)的检测。总糖和还原糖的测定采用连续流动法(YC/T 159-2002)，总氮采用连续流动法(YC/T 161-2002)，烟碱采用连续流动法(YC/T 160-2002)，钾采用火焰光度法(YC/T 173-2003)，氯采用连续流动法(YC/T 162-2011)。

1.3 数据处理

试验数据采用SPSS 18.0软件进行统计分析与作图，使用多因素方差分析(UNIANOVA)对不同纬度、海拔的烟叶化学成分指标差异进行分析，方差分析F检验达显著水平(P<0.05)时，采用Duncan多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 纬度、海拔对烟叶总糖和还原糖的影响

将纬度和海拔二维因素做多因素方差分析，结果表明(表1)，纬度分布的主效应对烟叶总糖、还原糖含量在0.05水平上具有显著差异，海拔分布的主效应和纬度*海拔的交互效应对烟叶总糖、还原糖含量的影响差异不显著。在相同海拔分布下，不同纬度分布对烟叶总糖、还原糖的含量具有显著差异。Duncan多重比较分析(表2)和纬度对烟叶总糖、还原糖的边际均值图(图1～2)可看出，北纬25°～26°地区的烟叶总糖含量显著高于其余纬度带，北纬27°地区的烟叶还原糖含量显著低于其余纬度带，其余纬度带的还原糖含量差异不显著。由此造成云南烟区北纬25°～26°烟叶两糖差含量高于其余纬度带。

图2 纬度对烟叶还原糖的估算边际均值Fig.2 The figure of marginal mean in reduced sugar of flue-cured tobacco with different latitude

表1 不同纬度、海拔对烟叶总糖、还原糖的效果方差分析

表2不同纬度分布烟叶总糖、还原糖含量

Table 2 The content of total sugar and reduced sugar in flue-cured tobacco with different latitude

纬度Latitude总糖Totalsugar还原糖Reducingsugar23°31 94±3 75a26 99±3 76b24°33 25±4 30a26 33±4 13b25°36 01±4 33b27 12±4 50b26°36 23±4 89b26 92±4 26b27°31 61±5 10a24 38±4 59a

注：表中小写字母ab表示不同纬度带在0.05水平上的差异显著性。

Notes：The ab indicated the difference between different latitudes at the 0.05 level.

2.2 纬度、海拔对烟叶总氮和烟碱的影响

将纬度和海拔二维因素做多因素方差分析，结果表明(表3)，纬度和海拔分布的主效应和交互效应对烟叶总氮、烟碱含量在0.05水平上差异不显著。说明地理空间分布对烟叶总氮和烟碱含量的影响较小。通过计算得烟叶总氮和烟碱含量的变异系数大于总糖和还原糖的变异系数，烟碱(c.v.27.29 %)>总氮(c.v.18.37 %)>还原糖(c.v.15.99 %)>总糖(c.v.13.95 %)，烟叶烟碱和总氮均为含氮化合物，与土壤氮含量和施氮量相关，总体看来，土壤环境与人为施肥管理对烟叶总氮和烟碱含量的影响大。

2.3 纬度、海拔对烟叶钾和氯的影响

将纬度和海拔二维因素做多因素方差分析，结果表明(表4)，海拔分布的主效应对烟叶钾、氯含量在0.05水平上具有显著差异，纬度分布的主效应和纬度*海拔的交互效应对烟叶钾、氯含量的影响差异不显著。在相同纬度分布下，不同海拔分布对烟叶钾、氯的含量具有显著差异。Duncan多重比较分析(表5)和纬度对烟叶钾、氯的边际均值图(图3～4)可看出，随海拔升高，烟叶钾含量总体呈下降趋势，而烟叶氯含量总体呈上升趋势。这可能与钾离子、氯离子作为正、负离子在土壤中的运移和烟株根系对离子的吸收有关。

3 讨 论

纬度和海拔分布涉及温度、光照、降水等诸多环境因子，是影响烤烟生长发育、物质代谢、结构和功能等重要的生态因素。云南低纬度烟区，烤烟整个生长季内持续高温，温差变化小，空气湿度大，烤烟前期生长迅速，旺长期缩短，烟株过早开始生殖生长，提早进入成熟期，但烟叶光合作用的碳代谢不足，烟叶糖类物质合成累积较少。云南日照时数在区域分布上具有西边多，东边相对较少，中南部比北部多，滇东北及以北地区日照最少[7]。处于北纬25°-26°的云南重要烟叶产区，其光照资源优越，促进烟叶面积增长，叶片增厚，碳的累积代谢增强，烟叶碳氮代谢协调[8]。云南日照时数在时间上分布为干季(11月至翌年4月)多，雨季(5-10月)少的特征，如遇降水偏多年份，烟叶成熟期阴雨天气造成烟叶光合作用合成的碳水化合物和能量不足，分解烟叶体内贮存的碳水化合物和释放能量用于氮代谢，烟叶碳氮代谢协调性不好，烟叶品质下降。这与戴冕，杨天旭，黄中艳等研究结论相同，烟叶糖类累积含量与日照时数关系密切，呈显著正相关关系，降水对烟碱累积起主导作用，呈极显著的正相关关系[9-11]。

表3 不同纬度、海拔对烟叶总氮、烟碱效果的方差分析

表4 不同纬度、海拔对烟叶钾、氯效果的方差分析

图3 海拔对烟叶钾的估算边际均值Fig.3 The figure of marginalmean in potassium of flue-cured tobacco with different altitude

烟叶生长发育过程中进行的碳氮代谢是最基础、最重要的代谢活动，其代谢强度和协调程度对烟叶的生长发育和烟叶品质及各类化学成分的形成与转化有着重要影响。烟叶生长成熟过程中，只有对氮的吸收保持在一定水平下，烟叶的代谢适时由氮代谢为主转为碳代谢为主，才有可能获得香吃味较协调的烟叶[7]。据林彩丽研究表明，烟叶碳代谢在不同基因型间差异较小，在烟株的不同生长阶段变化幅度小，主要受地理位置及其大气候环境影响，而烟叶氮代谢对碳氮代谢的平衡和协调程度起着决定性作用[12]。因此有必要根据烟叶产区纬度和海拔地理位置内的温度、光照、降水和土壤环境等条件，调节烤烟施氮量，以协调烟叶光合产物的分配，从而满足碳代谢和氮代谢的需要，达到烟叶化学成分的协调[13-14]。

表5不同海拔分布烟叶钾、氯含量

Table 5 The potassium and chlorine in flue-cured tobacco with different altitude

海拔(m)Altitude钾Potassium氯Chlorine12002 03±0 32c0 173±0 082a14001 95±0 42bc0 239±0 147ab16001 90±0 46b0 247±0 218ab18001 74±0 39ab0 306±0 273b20001 69±0 39a0 299±0 278ab22001 68±0 39a0 327±0 367b

注：表中小写字母abc表示不同纬度带在0.05水平上的差异显著性。

Notes：The abc indicated the difference between different latitudes at the 0.05 level.

图4 海拔对烟叶氯的估算边际均值Fig.4 The figure of marginalmean in chlorine of flue-cured tobacco with different altitude

4 结 论

云南烤烟种植区域，纬度和海拔分布影响区域内温度、光照、降水等气候环境条件，进而影响烟叶总糖和还原糖含量随纬度变化差异显著，烟叶总糖和还原糖含量随纬度增加呈现出先升高后降低的趋势，北纬25°～26°的烟叶总糖和还原糖含量高于其余纬度带；烟叶总氮和烟碱含量与纬度和海拔变化差异不显著，主要受土壤环境与施氮量影响；烟叶钾和氯含量随海拔变化差异显著，随海拔升高烟叶钾含量呈下降趋势，而烟叶氯含量呈增加趋势。综合研究表明，云南烟区北纬25°～26°，烟叶总糖和还原糖含量高，总氮和烟碱含量低，钾和氯含量中等，烟叶化学成分协调性、稳定性较好。

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