杨丽平,张继兵,敖金成,秦树岗,张彩娥,赵 刚

(1.云南省烟草公司曲靖市公司,云南曲靖 655000；2.云南烟草公司昆明市公司,云南昆明 652200；3.云南兔耳兰艺农业科技有限公司,云南昆明 650106)

烤烟是典型的喜钾忌氯植物。烟叶钾、氯含量与烟叶品质密切相关[1-3]。烟叶钾含量高则烟叶香气量、抽吸品质等较好,而烟叶氯离子含量偏高(>0.6%)或偏低(<0.3%)均不利于烟叶的燃烧性。我国烟叶钾含量(1%～2%)普遍低于优质烟叶钾含量要求(>2.5%)[4]。近年来,烟叶钾含量偏低和氯离子含量偏高现象已引起行业的广泛关注。烟梗是烟叶中粗硬叶脉,占烟叶质量的25%左右,作为造纸法再造烟叶和膨胀梗丝添加到卷烟配方中是烟梗利用的主要途径之一。因此烟梗钾氯含量对再造烟叶化学成分协调性也有一定的影响。同时,烟梗也是一种常见的农林废弃物,是优良的有机肥源[5],具有商品有机肥的肥力效应[6],高温堆肥可实现废弃烟末(梗)的无害化处理和资源化利用[5]。

近年来,国内关于钾和氯在烟株中的分布特征许多学者进行了研究。从着生部位看,烟叶钾含量表现为下部>中部>上部[7-10]。从单个叶片看,烟叶钾含量在上二棚以下各部位烟叶中由叶基向叶尖逐渐降低[11]。王建安等[12]研究发现单个叶片钾、氯含量存在较弱的相关性。王勇等[13]研究发现烤烟品种间、烟叶部位间钾含量和累积量存在显著差异。表明烟株、烟叶中钾含量存在明显的部位特征及递减规律,但烟叶及烟梗钾氯含量空间特征研究鲜见报道。基于此,笔者研究了云南烟叶及烟梗钾氯含量的部位、品种及区域特征,以期为云南烟叶的钾氯营养调控方案制定和烟梗的炭化利用等提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 样品取样及处理于2019年分别选取云南省昆明市、曲靖市、红河州核心烟区主栽品种红花大金元(以下简称红大)、K326、云烟87的下桔二(X2F)、中桔三(C3F)、上桔二(B2F)等级初烤烟叶,共计512个样品。每个样品2.0 kg,取样后将烟叶和烟梗分离并送检。

1.2 样品分析采用烟草行业标准YC/T 173—2003《烟草及烟草制品 钾的测定 火焰光度法》、YC/T 162—2011《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》分别测定烟叶、烟梗的钾和氯含量。

1.3 数据分析利用SPSS 19.0 软件进行Duncan方差分析,利用Excel 2010 进行作图和描述性统计。

2 结果与分析

2.1 云南烟叶和烟梗钾、氯含量垂直分布特征

2.1.1钾含量的垂直分布特征。从图1可以看出，云南烟叶、烟梗钾含量与部位均呈线性负相关。下桔二(X2F)等级烟叶和烟梗钾含量均极显著高于中桔三(C3F)和上桔二(B2F)等级烟叶(P<0.01),其中烟叶钾含量的变异系数(CV)为44%～50%,属于强变异,烟梗钾含量的变异系数为15%～18%,属于中等强度变异。烟叶和烟梗钾含量线性决定系数(R2)分别为0.862 3、0.870 4,均表现出较好的线性相关性。以上结果说明,烟叶和烟梗钾含量随着生部位的升高呈明显降低趋势。

注：不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)Note:Different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)图1 不同部位烟叶和烟梗钾含量特征Fig.1 Characteristics of potassium content in tobacco leaf and tobacco stem of different parts

2.1.2氯含量的垂直分布特征。从图2可以看出，云南烟叶、烟梗氯含量与部位均呈线性正相关。X2F、C3F、B2F等级烟叶氯含量部位间差异不显著(P>0.05),但随着生部位的升高,烟叶氯含量呈增加趋势；线性方程决定系数(R2)为0.912 0,表现出较好的线性正相关；变异系数为67%～85%,属于强变异。随着生部位的升高,烟梗氯含量呈明显增加趋势,但线性相关性稍弱(R2=0.694 6),以B2F等级烟叶极显著高于X2F和C3F等级烟叶；变异系数为26%～30%,属于强变异。以上结果说明,烟叶和烟梗氯含量随部位的升高呈线性增加趋势。

注：相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)；不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)Note:The same lowercase letters indicate no significant difference (P>0.05);different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)图2 不同部位烟叶和烟梗氯含量特征Fig.2 Characteristics of chlorine content in tobacco leaf and tobacco stem of different parts

2.2 云南主栽品种烟叶和烟梗钾、氯含量特征分析

2.2.1钾含量特征分析。从图3可以看出，烤烟品种不同,其烟叶和烟梗的钾含量均存在明显差异。烤烟K326与红大、云烟87的烟叶钾含量存在极显著差异(P<0.01),以K326品种钾含量最高,变异系数为39.5%,属于强变异，以红大最低,变异系数为24.1%，属于中等强度变异。烟梗钾含量品种间差异不显著(P>0.05),以红大品种最高,云烟87品种最低。

注：相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)；不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)Note:The same lowercase letters indicate no significant difference (P>0.05);different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)图3 不同品种烟叶和烟梗钾含量特征Fig.3 Characteristics of potassium content in tobacco leaf and stem of different varieties

2.2.2氯含量特征分析。从图4可以看出，不同品种间烟叶和烟梗的氯含量均存在明显差异。烤烟红大品种烟叶氯含量极显著高于烤烟K326和烤烟云烟87；3个品种的变异系数为45%～97%,均属于强变异。烤烟云烟87烟梗氯含量极显著高于烤烟红大和K326,烤烟红大和烤烟K326品种氯含量差异不显著(P>0.05)；变异系数为21%～37%,说明异质性高。

注：不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)Note:Different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)图4 不同品种烟叶和烟梗氯含量特征Fig.4 Characteristics of chloride content in tobacco leaf and stem of different varieties

2.3 云南烟叶和烟梗钾、氯含量的区域特征分析

2.3.1钾含量区域特征。从图5可以看出，不同生态产区的烟叶、烟梗钾含量存在明显差异。云南省昆明市、曲靖市、红河州3个生态产区烟叶的钾含量存在差异,其中红河产区烟叶钾含量显著高于昆明、曲靖产区(P<0.01),昆明、曲靖产区间差异不显著(P>0.05)；样本间变异系数在22%～25%,属于中等强度变异，说明组内样本钾含量差异较大。云南3个主产烟区烟梗的钾含量存在差异,其中红河产区显著高于曲靖产区(P<0.05),昆明产区介于红河和曲靖产区间,变异系数为8%～14%,整体变异强度较小,说明产区内样本的钾含量差异不明显(P>0.05)。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)Note:Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05);different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01)图5 不同生态产区烟叶和烟梗钾含量特征Fig.5 Characteristics of potassium content in tobacco leaf and stem in different ecological production areas

2.3.2氯含量的区域特征。从图6可以看出，云南省不同生态产区间烟叶、烟梗氯含量无明显差异(P>0.05)。云南省昆明市、曲靖市、红河州3个生态烟叶产区间的烟叶氯含量无显著差异(P>0.05),其中以红河烟区烟叶氯含量最高,均值在优质烟叶要求范围(0.3%～0.6%)；样本间变异系数在96%～107%,说明异质性高。不同生态产区间烟梗氯含量产区间差异不显著(P>0.05),以昆明烟区最高,红河烟区最低，变异系数为23%～34%,说明区域间烟梗氯含量差异较大。

注：相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)Note:The same lowercase letters indicate no significant difference (P>0.05)图6 不同生态产区烟叶和烟梗氯含量特征Fig.6 Characteristics of chloride content in tobacco leaf and stem in different ecological production areas

3 讨论

3.1 云南烟叶和烟梗中钾氯含量的垂直分布特征聂荣邦等[8-9]研究认为,烤烟上、中、下3个部位叶片钾含量呈明显的递减规律,叶片从叶基到叶缘也存在明显的递减变化。该试验中,云南烟叶、烟梗的钾含量与部位线性相关,自下而上呈线性递减趋势,而氯含量呈线性递增趋势，说明烟叶和烟梗中钾含量垂直方向呈递减趋势,而氯含量垂直方向呈递增趋势,结果也解释了烤烟后期钾素易流失[14-15]、氯易积累的现象,进一步说明烤烟成熟后期中上部位烟叶补钾的必要性,应避免施用含氯钾肥,且在烟梗薄片应用方面,下部位烟梗较有利于提高薄片的钾氯比值。

3.2 云南烟叶和烟梗中钾氯含量的品种特征一般认为,烟叶中的钾含量主要由品种、生态条件和栽培技术共同决定[16-17]。烤烟品种对钾和氯的吸收和利用存在差异。杨威等[18]研究认为不同品种中部叶烟梗钾含量差异显著。K346为钾高效基因型[19]。烟草ND202为富钾基因型[20],其在成熟期叶片中的钾积累量极显著高于K326和NC89[21]。该试验中,烤烟红大、K326、云烟87品种的烟叶、烟梗中钾和氯含量存在明显差异,烟叶钾含量以K326含量最高,烟叶氯含量以红大最高，烟梗钾含量以红大最高，氯含量以云烟87最高，说明烤烟品种对钾、氯的吸收积累也存在品种特征。杨铁钊等[22-24]研究认为,根系发达、根系活力强、根系活化能强和钾吸收速率较大是富钾基因型烤烟的钾高效积累机制,说明K326具有较好的钾素富集能力，而红大具有较好的氯富集能力。

3.3 云南烟叶和烟梗中钾、氯含量的区域特征李强等[25]研究指出,我国几个主产烟区烤烟钾含量地区间差异较大,呈现南高北低,且北方地区烟叶钾含量变异程度大于南方烟区。李强等[26]研究则认为,我国烤烟钾含量普遍偏低,在烟区、品种、部位间存在显著或极显著差异,表现为南方烟区烤烟钾含量高于北方烟区。该研究结果表明,云南几个典型烟区烟叶、烟梗中钾和氯含量存在明显差异,以红河烟区烟叶的钾氯含量及烟梗钾含量均最高,但烟梗氯含量以昆明烟区最高。有研究表明,大田生长前、中、后期的光、温、水时段分配和匹配上的特性决定了云南烟叶含糖量较高、烟碱和氮适中、钾含量不高的气候原因[27]。张阳等[28]研究指出,雨水淋溶可能是造成茶陵烟区烟叶氯含量偏低的主要原因,提高伸根区土壤温度可提高烟叶钾、氯含量。可见,生态产区因为气候、土壤背景等因素的不同,导致烟叶、烟梗中钾、氯含量的分布呈现不同的区域特征。

3.4 施肥建议植物体内的钾易流动,其再分配、再利用的能力很强[29]。烟株旺长期运往地上部的钾有20%～40%可回流到根中,而打顶后烟株运往地上部的钾有50%～70%可回流到根中[14]。成熟期期间钾素的外流是造成烟叶钾含量低的主要原因[30]。而烟梗中钾含量均明显高于烟叶,说明烟梗作为炭基材料是制取高钾炭基肥的优质原料,在开发富钾型炭基肥方面具有较好的市场前景。综上所述，无论是部位,还是品种或产区,烟梗中钾含量均明显高于烟叶,可能主脉是烟叶重要的“钾库”,是长期适应环境的结果。正如王政等[31]研究指出,叶面喷施钾肥是一种可行的烟叶提钾增香技术。因而对于云南烟草在烤烟成熟后期应采用不含氯的钾肥进行叶面施钾,促进主脉中钾向叶片中移动可能是未来值得探索的方向。

4 结论

云南典型烟区烟叶、烟梗中钾、氯含量与部位、品种和生态产区密切相关。烟叶钾含量与随着生部位的升高而线性降低,氯含量则相反。烤烟品种对烟叶和烟梗中钾、氯元素的积累存在异质性,以K326具有较好的钾素富集能力，红大具有较好的氯富集能力。云南3个典型生态产区烟叶、烟梗的钾、氯含量存在明显的区域异质性,在生产中应根据区域特征,实行烟株钾氯营养的差异化管理。