生态条件对特色烟形成影响因素的研究进展

生态条件对特色烟形成影响因素的研究进展

摘要：植烟生态条件是烟叶品质、风格的主要影响因素，作者对影响烟叶品质的主要化学成分总糖、还原糖、烟碱、总氮、石油醚提取物、多酚、致香物质在不同生态条件下与各种生态因素的相关性进行了综述。

关键词：生态条件；特色烟；影响因素

0 引言

烤烟是我国重要的经济作物，由于各地的土壤和气候等生态条件显著不同，烤烟产量、质量、风格也不一样。因此，按照市场对烟叶质量、风格的需求，发展特色烟已经成为生产者和经营者的共识。充分利用生态条件的优势，按照中式卷烟的发展方向，围绕卷烟工业对原料的需要，开发各种特色烟叶，在各烟叶产区渐成热点。烤烟的生长发育和品质与生态环境、烤烟品种、栽培技术、营养供应和烘烤加工等因素密切相关[1-3]。由于生态条件是烤烟形成产量、质量和风格的基础，国内外十分重视烤烟生产与生态环境的关系[2-4]。影响烟叶生长和品质的生态条件包括气候因素，如温度、光照、热量、降雨、湿度等；土壤条件，如土壤质地、土壤肥力及矿质营养、土壤酸碱度；以及海拔高度，地势地形等多方面的复杂因素。作者就生态条件对烤烟主要化学成分的影响进行了综述。

1 生态条件对烟叶总糖、还原糖的影响

光、温、水是影响作物生长的主要生态因素，烟叶的顺利生长也需要合适的生态条件。

烟草是典型的喜光植物，光照强度增强，烟叶光合作用增强，糖分合成增加[12]。云

南烟叶品质优良就是适宜的气候条件尤其日照强度影响的结构[13]。在影响烤烟品质的气象因子中，5月份和8月份的日照时数与水溶性总糖、还原糖均有较高的相关度[5]。同时，也有研究认为，日照总时数与烟叶还原糖积累呈显著负相关[7]。

6月份和8月份的温度与水溶性总糖和还原糖的关联度较大，为影响水溶性总糖的重要气象因子[5]。总糖和还原糖与烤烟大田期5~8月份的平均气温均呈显著的负相关，当5~8月份的平均气温每增加1℃，总糖含量降低0.6%，还原糖含量降低1.3%，这说明烤烟糖分的积累受全生育期平均气温的影响，平均气温过高时不利于糖分的积累，而气温适宜时则有利于糖分的积累[6]。成熟采烤期日气温超过20℃天数过长对烟叶还原糖积累呈不利倾向[7]。温度对糖含量的影响，在其他作物上也有相关研究。通过对日本的长十郎梨的含糖量进行研究，结果表明寒冷地区含糖量仅为9%，温暖地区含糖量达到12%；这在葡萄、菠萝等多种果树上也得到了同样的结论，说明热量高比热量低的地区果实含量高[8,9]。

烟草大田所需的水分主要来自降水，降雨量的多少也是影响烟叶化学成分的主要因素。5、6月份的降雨是影响水溶性总糖的相对重要的气象因子，同时6月份的降雨量对还原糖的影响也较大[5]。随着降雨量的增加，下部、中部叶糖类含量升高[10]。也有研究表明，在正常的栽培管理措施下，对早熟烤烟品种采用上部5片叶延迟采收的采收方式，烟叶能够得到更多的活动积温和降雨量，从而总糖和还原糖含量有所下降，化学成分更趋协调[11]。

海拔高度的差异对光、热、水的再分配，地下水的动态变化，潜水面、土地及土壤的空间分布都起着重要的作用，这些因素直接影响着烤烟。随着海拔升高，大田积温增加，还原糖含量提高，烟碱则随海拔增加而有所下降，从而使糖碱比升高并趋于合理，提高烟叶的可用性[14,15]。研究发现1995—1997年“K326”烟叶还原糖含量均以海拔高度

1100m烟区最高，海拔高度<1100m烟区烟叶还原糖含量随海拔升高而增加，海拔高度>1100m烟区随海拔升高而减少，表明温度过低或过高均不利于烟叶还原糖合成和积累[16]。胡国松[17]等也认为烟叶还原糖含量随海拔高度的提高而增加，但并不是海拔高度越高烟叶质量越好。综合各海拔段烟叶化学成分指标分析，以中海拔地区(800～1000m)烟叶品质最佳[18]。杨虹琦等研究发现，在纬度相近，海拔高度不同的烟区，烤烟中还原糖、水溶性总糖的差异均不显著，但不同海拔高度烟区烤烟中的非还原糖差异显著。并且多重比较分析表明，高海拔产区烤烟的非还原糖含量显著高于低海拔产区烤烟[19]。

2 生态条件对烟叶烟碱、总氮的影响

平均气温对烟叶总氮、蛋白质含量影响较小，降水量和日照时数对烟叶总氮、蛋白质含量影响显著。大田中后期（尤其7、8月份）南方多雨寡照、湿度大的气候特点，可显著增加烟叶总氮、蛋白质含量，但后期气温偏低和寡照高湿可降低烟叶糖分的转化和转移，糖碱比下降。7~8月的平均气温对提高总氮和蛋白质含量有一定的正效应。

烤烟总氮含量随着海拔的升高呈现出降低的趋势，与土壤碱解氮含量的趋势相反，但是这并不意味着烤烟总氮含量与土壤碱解氮含量之间不存在正相关的关系，说明烤烟对氮素的吸收不仅受到土壤氮素的影响，还受到其它因素的影响 [20,21,22,23]。进一步对烤烟总氮含量与土壤碱解氮含量分组之间的关系分析表明，随着土壤碱解氮含量的升高，烤烟总氮含量也相应升高，说明土壤中氮素的含量尤其是碱解氮含量的高低直接影响到烤烟氮素含量的高低。

穆彪等[16]研究了黔北大娄山区海拔高度与烟碱、总氮的相关性。结果表明，烟叶烟碱含量却随海拔高度的升高而下降，导致这种结果的原因很可能是海拔升高造成的气候因子的改变使得烟碱合成酶的活性下降，根系合成烟碱的速度减慢，因而烟叶中烟碱含量降

低。简永兴等[15]研究了海拔高度对烟叶烟碱与总氮的影响，研究得出：烟叶中烟碱含量、总氮含量与海拔高度呈显著负相关。但是，也有部分研究得出了相反的结果：王彪等[24]研究了云南曲靖地区海拔高度与化学成分之间的相关性，结果显示：烟碱含量与海拔高度呈显著正相关，中部叶达到极显著。结果的不一致性，可能是由于海拔范围、人为活动以及烟叶品种特性影响所造成的。

不同生态区的烤烟烟碱含量年际间都会出现波动，南北两大烟区对比，北方烟叶烟碱含量年际间变异程度大于南方，南方烟叶烟碱含量年际间稳定性优于北方[25]。烟叶生产中应采取有效技术措施进行调控，保持烟碱含量的稳定。烟碱含量的变异大，影响烟叶内在质量的稳定，导致烟叶原料质量的稳定性降低，给卷烟产品的质量稳定和控制带来困难。

不同生态区的烟碱含量在部位间、部位内和等级内都存在一定变异，变异程度各不相同。南北两大烟区比较，南方烟区的烟碱含量部位间变异较大，部位特征较明显；北方烟区变异较小，部位特征相对不显著。北方烟区烟叶烟碱含量在部位内和等级内的稳定性均好于南方烟区。上部叶烟碱含量虽然较稳定，但处于高温强光照条件下时间较长，烟碱含量偏高，可用性较差。中部叶处于最有利生长环境，总体质量最佳[27]，但烟碱含量的变异也较大。因此，采取相应技术措施保持烟叶化学成分在等级内的相对稳定，也是十分必要的。

不同生态区烤烟烟碱含量的变异主要来源于橘黄烟叶烟碱含量的变异。就南北两大烟区而言，北方烟区烟碱含量高于南方烟区，但北方辽宁烟区含量倾向南方，南方云南烟区的烟碱含量靠近北方。不同生态区的烤烟生长在不同的生态条件下，其烟碱的积累受自然条件因素的影响很大，其中光照、温度、土壤和水分是影响烟碱含量的主要生态因素。烟碱与光照时间和光线波长有密切的关系[23,28,29]。北方烟区日照充足，烟叶烟碱含量随日光照射时间的增加而增加[30]。旺长期和成熟期时常发生的干旱也是北方烟叶烟碱含量

高的生态因子之一，成熟期夜间低温，昼夜温差大是烟碱含量高的又一生态原因[26]。南方烟区日照少，前期降雨多，烟株成熟阶段日均气温> 20℃持续天数较多，昼夜温差较小是烟碱含量较低的生态原因。

3 生态条件对烟叶石油醚提取物的影响

烤烟石油醚提取物总量随海拔高度的升高而增加。间[31]等研究发现，虽然海拔从600m升至1000m石油醚提取物总量均缓慢增加，但总趋势是其石油醚提取物总量随海拔高度的上升而显著增加。石油醚提取物中含有能形成烟草香气的烃类、醇类、酚类、醚类、醛类、酮类、酸类、酯类、精油、树脂、脂肪烃、类胡萝卜素等多种有机化合物，石油醚提取物总量较高的烟叶香气量较足。陈传孟等[14]在研究南岭山区海拔高度对烤烟品质的影响时指出，烤烟的香气量随海拔高度的升高而增加。研究[32]表明，多种烤烟香气物质如大马酮、苯甲醛、苯乙醇等的含量均随海拔高度的增加而增加；闫克玉等[33]也认为，石油醚提取物总量的高低与烟叶的整体质量相一致，总量高的烟叶综合质量更佳。因此，适当提高烤烟种植的海拔高度可以增加烟叶的香气量，提高烟叶的整体质量。

4 生态条件对烟叶多酚的影响

光照可以影响烟叶中多酚物质的形成。左天觉等研究表明，生长在16h光周期下的烟草比生长在8h光照下的烟草芸香苷要高；在每个光周期的黑暗之前，接受远红光的烟草的芸香苷和其它多酚含量也要高，而红光处理的结果则相反[34]。光照强度和紫外线与多酚生成是正效应关系，生长在温室中的烟草，由于光照较低，紫外线辐射较小，其烟叶中的总可溶性多酚、绿原酸、芸香苷含量和多酚氧化酶活性均低于大田生长的烟草[35]。在温室中补充紫外线时，绿原酸和芸香苷含量均显著增加。因此，一定的紫外线辐射有利于多酚物质的形成。紫外线有利于酚类物质的形成，是由于绿原酸等类黄酮物质是陆生植物

的“紫外过滤器”，能减轻紫外辐射对植物的损伤[36]。温永琴等[34]研究也确实证实，云南烤烟多酚含量、绿原酸和芸香苷占总多酚的比率均随光照的加强而提高，并认为云南海拔高，太阳辐射强，是云南烟叶多酚类香气物质质优量足的主要生态学外因，而辐射强度的差异则是烟区间烟叶多酚类香气物质的质、量变化的主要生态学外因。

韩锦峰等[33]研究表明，海拔高度对多酚、绿原酸和芸香苷含量都有明显的影响，随海拔高度的增加，烟叶中的多酚含量也增加，但海拔800m和海拔1000m的差异较小。

5 生态条件对烟叶致香物质及烤烟香气风格的影响

从初烤烟叶中致香物质含量与植烟地海拔高度看，除福建永定外，植烟地在海拔较高地区的初烤烟叶中的致香物质含量较高，在海拔较低地区的样品则含量较低。从初烤烟叶中致香物质含量与植烟地纬度看，植烟地在北纬23︒06´ 至北纬27︒46´ 地区的初烤烟叶样品中致香物质含量较高，植烟地在北纬33︒48´ 至北纬42︒06´ 的烟叶样品含量都较低。表明不同生态条件对初烤烟样品中的致香物质含量影响较大，一定海拔高度对提高烤烟样品中的致香物质含量有益；在中国纬度偏南地区初烤烟样品中的致香物质含量比偏北地区高[37]。

与云南比，津巴布韦和巴西烤烟大田中后期温度明显偏高、日照偏多30%~78%、雨量偏少14%以上，其烤烟均为“浓香型”[39]；云南烟区海拔较高，福建烟区烤烟大田中后期平均气温比云南高1.1℃（其中大田后期偏高3.3），两者烤烟大田前期、后期的气候类型显著不同，温度平衡度[38]差异也大，唯一的共同点是烤烟大田后期寡照多雨湿度大，但烟叶品质风格同属典型“清香型”[39]。另外，河南、湖南、山东等地因烤烟大田中后期日照充足而盛产“浓香型”烤烟。

5 展望

随着我国社会主义市场经济的不断完善，烤烟生产在打破了单一的生产模式以后，出现了更为丰富多彩的局面。按照市场需要提高烟叶质量，已经成为烟叶生产者和经营者的共识。充分利用生态条件的优势，发挥现代的或发掘传统的有效生产技术的潜力，按照中式卷烟的发展方向，围绕卷烟工业对原料的需要，开发各种特色烟叶，在各烟叶产区渐成热点。生态条件是形成特色烟叶最重要的基础因素之一。在烤烟生长期以及生长期间的各时段，温度、雨量、日照和湿度等气象因子，它们的量的大小、分配和组合，都和特色烟叶特色的形成密切相关。配置合适的生态条件是开发特色烟叶的基础，不管选用什么品种、使用什么栽培、调制技术，合适的生态条件是特色烟叶形成的关键因素之一。特别是在引进新型特色烟叶开发时，必须选择和原产地生态条件相似的地区；以及在开发创新类型的特色烟叶时，则应弄清质量特征和生态条件的关系，选择质量特征最能充分表达的生态条件地区进行开发。因此，生态条件引起许多研究者的重视，特别是随着ArcGIS、RS等地理统计技术在生态学领域的应用，现已对烟草生态系统的信息采集及时空变异有了较多研究。但目前仍然有许多问题尚有进一步研究。如大多数的研究是在同一区域和同一生态条件下进行的，或只是收集有关烤烟产量、品质、气象数据进行数据分析，缺乏严格的多点、多生态条件下的比较研究；影响特色烟叶形成的生态因素很多，如何利用、控制关键因素来形成稳定、可用、有一定规模的特色烟叶；如何通过研究烟叶风格特色与生态因子的关系，建立特色烟叶的生态评价模型。这些问题尚有待今后进一步研究。

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