王躍能，李大肥，李鵬飛，楊 細(xì)，何文煒，蔣福昌，許 龍，李水平

（云南省煙草公司文山州公司，云南 文山 663000）

煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，煙草產(chǎn)業(yè)是我國(guó)重要的實(shí)體經(jīng)濟(jì)之一，煙草行業(yè)已連續(xù)四年實(shí)現(xiàn)稅利總額和上繳財(cái)政總額超1萬(wàn)億元，是我國(guó)財(cái)政收入重要來(lái)源［1］。煙葉的質(zhì)量和風(fēng)格主要由生態(tài)條件決定，生態(tài)條件主要包括氣候和土壤條件，其中氣候條件對(duì)品質(zhì)的影響更顯著［2-4］。氣候條件中的光照、溫度、水分等因素是植物生命活動(dòng)的基礎(chǔ)［5］，對(duì)煙葉品質(zhì)的形成至關(guān)重要［6-9］，環(huán)境因子海拔對(duì)其也具有重要影響［10-11］。前人對(duì)氣象因子與煙葉化學(xué)成分的關(guān)系進(jìn)行了大量研究，采用的分析方法主要有簡(jiǎn)單相關(guān)、典型相關(guān)、灰色關(guān)聯(lián)度分析等。王育軍等［12-13］運(yùn)用簡(jiǎn)單相關(guān)和典型相關(guān)統(tǒng)計(jì)針對(duì)氣溫、降雨量和日照對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響進(jìn)行研究，研究表明氣象因子對(duì)煙葉化學(xué)品質(zhì)影響為氣溫＞降雨＞日照，結(jié)果只是明確了各氣象因子與化學(xué)成分是否存在相關(guān)性以及兩組變量間的變化關(guān)系，并不能很好解決各氣象因子與化學(xué)成分之間的關(guān)聯(lián)程度。而楊天旭等［14］研究表明，與遵義烤煙總糖和還原糖含量關(guān)聯(lián)度最大的氣象因子主要是各生育期的日照時(shí)數(shù)，而影響烤煙煙堿和總氮含量的主要?dú)庀笠蜃觿t是旺長(zhǎng)期的降雨量，沈燕金等［15］研究表明，文山煙區(qū)月平均溫度對(duì)主要化學(xué)成分的影響明顯大于降水量，且3個(gè)部位煙葉主要常規(guī)化學(xué)成分與月平均溫度和降水量的關(guān)聯(lián)順序不一致，灰色關(guān)聯(lián)度分析方法很好地解決了氣象因子與化學(xué)成分之間的關(guān)聯(lián)程度大小。我們結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析和典型相關(guān)分析兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)文山州海拔和4個(gè)主要?dú)庀笠蜃优c烤煙主要常規(guī)化學(xué)成分的關(guān)系進(jìn)行了分析，旨在揭示海拔和不同氣象因子與煙葉化學(xué)成分間的關(guān)聯(lián)程度及其變化趨勢(shì)，從而探明生態(tài)條件對(duì)文山煙葉品質(zhì)的影響，剖析文山煙葉風(fēng)格特色成因和進(jìn)行烤煙合理種植區(qū)劃提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

文山州地處103 ° 35＇～106 °12＇E、22°40＇～24°48＇N，東與廣西百色接壤，南與越南接界，西與紅河州毗鄰，北與曲靖市相連，全州國(guó)土面積31 456 km2，國(guó)境線長(zhǎng)438 km，共轄8縣（市）101個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）3個(gè)街道辦事處，總?cè)丝?62.1萬(wàn)人，農(nóng)業(yè)人口占92.3%［16］。全州干濕季節(jié)分明，終年太陽(yáng)高度角大，日照時(shí)間長(zhǎng)，光照充分，光質(zhì)較好，光熱資源在全國(guó)和云南優(yōu)質(zhì)煙區(qū)中首屈一指，且接近于津巴布韋特色優(yōu)質(zhì)煙區(qū)。全州總耕地面積634 000 hm2，其中宜煙面積520 000 hm2，是云南僅次于曲靖的第二大潛力煙區(qū)，得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和優(yōu)越的光熱水土資源造就了文山“香氣質(zhì)好、香氣量足”風(fēng)格特色鮮明的煙葉品質(zhì)。北回歸線橫貫文山州全境，是“云南黃金走廊”生態(tài)特色優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的核心區(qū)域。從1998年與上海煙草集團(tuán)合作建立第一個(gè)優(yōu)質(zhì)煙葉基地以來(lái)，目前，與全國(guó)11家卷煙工業(yè)企業(yè)和2家商業(yè)企業(yè)建立調(diào)撥關(guān)系，成為“中華”“云煙”“芙蓉王”等重點(diǎn)卷煙品牌核心原料基地。

1.2 試驗(yàn)材料

于2015年在文山州7個(gè)植煙縣（市）51個(gè)植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)137個(gè)取樣點(diǎn)采集煙樣，選取中部煙葉C3F等級(jí)代表樣品，每份1.5 kg，共137份樣品，樣品等級(jí)由專(zhuān)業(yè)煙葉分級(jí)人員按照《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):烤煙（GB2635-1992）》進(jìn)行分級(jí)，等級(jí)合格率要求90%以上，樣品品種均為云煙87。樣本經(jīng)烘干、去梗、粉碎、過(guò)篩，于4℃棕色瓶中保存，用于烤煙常規(guī)化學(xué)成分測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品化學(xué)成分測(cè)定 總氮含量測(cè)定采用YC/T161方法［17］，煙堿含量測(cè)定采用YC/T160方法［18］，水溶性糖含量測(cè)定采用YC/T159方法［19］，鉀含量測(cè)定采用YC/T173方法［20］，氯含量測(cè)定采用YC/T162方法［21］，石油醚提取物含量的測(cè)定采用YC/T176方法［22］，淀粉含量測(cè)定采用YC/T216方法［23］。

1.3.2 海拔和氣象數(shù)據(jù)收集 收集2015年文山州51個(gè)植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)烤煙生長(zhǎng)大田期（5～8月）平均氣溫、降雨量、日照時(shí)數(shù)、平均濕度等數(shù)據(jù)，并在采集樣品時(shí)通過(guò)GPS定位獲取海拔數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)V17.10對(duì)煙葉主要化學(xué)成分含量和海拔及氣象因子進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析和典型相關(guān)分析。

1.4.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析 （1）將海拔和氣象因子作為比較數(shù)列，煙葉主要化學(xué)成分含量作為參考數(shù)列。

（3）比較數(shù)列Xi對(duì)參考數(shù)列X0的關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)的原則，灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)越大，表示該序列與參考數(shù)列的關(guān)系越密切，反之則疏遠(yuǎn)，以此建立關(guān)聯(lián)序列，并對(duì)其進(jìn)行排列。

1.4.2 典型相關(guān)分析 典型相關(guān)分析是研究?jī)山M變量之間相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法。其基本原理為：為整體上把握2組指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系，分別在2組變量中提取有代表性的2個(gè)綜合變量U1和V1（分別為2個(gè)變量組中各變量的線性組合），利用這2個(gè)綜合變量之間的相關(guān)關(guān)系反映2組指標(biāo)之間的整體相關(guān)性。本研究將海拔和氣象因子包括海拔（x1）、大田期降雨量（x2）、大田期均溫（x3）、大田期日照時(shí)數(shù)（x4）、大田期空氣濕度（x5）當(dāng)作一組變量，把煙葉化學(xué)成分指標(biāo)包括總氮（y1）、煙堿（y2）、水溶性總糖（y3）、還原糖（y4）、鉀（y5）、氯（y6）、石油醚提取物（y7）和淀粉（y8）看作一組變量。

2 結(jié)果與分析

2.1 文山煙區(qū)海拔和氣象因子基本情況

從表1可以看出，文山煙區(qū)51個(gè)植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)的平均海拔為1 528 m，大田期平均降雨量為699 mm，大田期平均溫度21.1℃，大田期日照時(shí)數(shù)608.9 h，大田期平均空氣濕度為80.4%。海拔的極差較大、為713 m，但是變異系數(shù)較小，僅為9.60%，且大田期降雨量、大田期平均溫度、大田期日照時(shí)數(shù)和大田期空氣濕度變異系數(shù)都較小，在2.12%～7.05%之間，說(shuō)明文山煙區(qū)各植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)在烤煙生長(zhǎng)大田期氣候差異不大。

表1 文山煙區(qū)海拔和5～8月氣象因子描述性統(tǒng)計(jì)

2.2 文山煙葉主要化學(xué)成分基本情況

從表2可以看出，文山煙區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中部煙葉總氮、煙堿、水溶性總糖、還原糖、鉀和石油醚提取物含量變異程度近似，變異系數(shù)在12.31%～20.39%之間，但是煙葉氯和淀粉含量變異程度高，變異系數(shù)分別為60.41%和45.60%。對(duì)照文山煙葉主要化學(xué)成分與全國(guó)8種香型風(fēng)格區(qū)劃之一的“西南高原-清甜青香型”化學(xué)成分指標(biāo)特征值（總糖含量26%～37%、還原糖含量22%～32%、總氮含量1.4%～2.1%、煙堿含量1.6%～2.9%、鉀離子含量1.2%～2.1%、氯離子含量0.1%～1.0%），發(fā)現(xiàn)文山煙葉除總氮含量略超過(guò)特征值范圍外，總體符合典型“清甜青香型”優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分特征。

表2 文山煙區(qū)煙葉主要化學(xué)成分描述性統(tǒng)計(jì)

2.3 文山煙葉主要化學(xué)成分與海拔和氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析

由表3可知，海拔和氣象因子與煙葉還原糖和石油醚提取物含量的灰色關(guān)聯(lián)度值相對(duì)較小，與煙堿、氯和淀粉含量的灰色關(guān)聯(lián)度值相對(duì)較大。由表4可知，文山煙葉總氮、煙堿、水溶性總糖、還原糖、鉀、氯、石油醚提取物和淀粉等化學(xué)成分含量受海拔和氣象因子影響的大小不一致，總氮、水溶性總糖和還原糖含量主要受大田期日照影響，且三者受海拔和氣象因子影響趨勢(shì)較為一致，均表現(xiàn)為大田期日照＞大田期空氣濕度＞大田期均溫＞海拔＞大田期降雨量，煙堿、鉀和石油醚提取物含量主要受大田期空氣濕度影響，氯和淀粉含量主要受大田期平均溫度影響，海拔對(duì)煙葉主要化學(xué)成分含量的影響相對(duì)較小。

表3 煙葉主要化學(xué)成分與海拔和氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果

表4 海拔和氣象因子與煙葉化學(xué)成分的灰色關(guān)聯(lián)度順序結(jié)果

2.4 文山煙葉主要化學(xué)成分與海拔和氣象因子的典型相關(guān)分析

對(duì)文山煙葉主要化學(xué)成分與海拔和氣象因子進(jìn)行典型相關(guān)分析，從典型相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果（表5）可以看出，前2個(gè)典型相關(guān)系數(shù)分別是0.6078、0.4248，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)達(dá)到極顯著和顯著水平，說(shuō)明文山煙葉主要化學(xué)成分與海拔和氣象因子之間有顯著相關(guān)關(guān)系。由于原始變量的計(jì)量單位不同，不宜進(jìn)行直接比較，這里采用標(biāo)準(zhǔn)化的典型系數(shù)給出典型相關(guān)模型li和mi，并計(jì)算觀察值與典型變量之間的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表6，由表6可知，第1典型變量的回歸方程如下：

在達(dá)到極顯著水平的第1對(duì)典型變量（U1，V1）中，U1與大田期日照時(shí)數(shù)存在較高負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.8247，與大田期降雨量（x2）存在較高正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.6499，故U1可以理解為主要描述了大田期日照時(shí)數(shù)和大田期降雨量的綜合性狀；V1與鉀（y5）存在較高正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.6312，與還原糖（y4）存在較高負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.4634，因此，V1為描述了煙葉化學(xué)成分中鉀和還原糖含量的綜合性狀。這一線性組合說(shuō)明大田期日照時(shí)數(shù)和大田期降雨量與煙葉鉀含量和還原糖關(guān)系密切，反映出在一定范圍內(nèi)，隨著大田期日照時(shí)數(shù)減少，大田期降雨量增加，文山煙葉中的鉀含量有增加趨勢(shì)，還原糖含量有降低趨勢(shì)。

表5 典型相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)

第2典型變量的回歸方程如下：

在達(dá)到顯著水平的第2對(duì)典型變量（U2，V2）中，U2與海拔（x1）存在較高正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.6725，與大田期均溫（x3）存在較高負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.4556，故U2可以理解為主要描述了海拔和大田期均溫的綜合性狀；V2與氯（y6）和還原糖（y4）存在較高負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.6041和-0.4495，因此，V2可以理解為主要描述了煙葉化學(xué)成分中氯和還原糖含量的綜合性狀。這一線性組合說(shuō)明海拔和大田期均溫與煙葉氯和還原糖含量關(guān)系密切，反映在一定范圍內(nèi)，隨著海拔升高，大田期均溫降低，文山煙葉中的氯和還原糖含量有降低趨勢(shì)。

表6 典型變量和其與觀察值間的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

文山州地處云貴高原東南部，在低緯高海拔和境內(nèi)地形起伏等地理?xiàng)l件和亞熱帶氣候綜合影響下，光、熱、水資源充足，但在時(shí)空分布上有一定差異。描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，文山煙區(qū)各植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)的降雨量、溫度、日照時(shí)數(shù)和空氣濕度在烤煙生長(zhǎng)大田期氣候差異不大，且煙葉的總氮、煙堿、水溶性總糖、還原糖、鉀和石油醚提取物含量的一致性較好，但煙葉氯和淀粉含量變異程度高。優(yōu)質(zhì)烤煙大田生長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)需要500～700 h，最適溫度為24～28℃，文山煙區(qū)的大田生長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)和溫度均在最適宜范圍內(nèi)，且大田期降雨量高于美國(guó)（593.5 mm）、巴西（657 mm）、津巴布韋（689.4 mm）、玉溪（698 mm）等其他煙區(qū)，煙區(qū)整體氣候非常適宜優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)［24］，化學(xué)成分具有“西南高原-清甜青香型”典型特征。

我們對(duì)文山煙區(qū)海拔和氣象因子與煙葉化學(xué)成分的關(guān)系進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)度分析，結(jié)果表明文山煙葉的總氮、水溶性總糖和還原糖含量主要受大田期日照影響，煙堿、鉀和石油醚提取物含量主要受大田期空氣濕度影響，氯和淀粉含量主要受大田期平均溫度影響，海拔對(duì)煙葉主要化學(xué)成分的影響相對(duì)較小。這與戴冕等［25］研究的光照時(shí)數(shù)與烤后煙葉還原糖積累呈顯著相關(guān)，降雨量和平均相對(duì)濕度則與烤后煙葉煙堿的積累呈極顯著的相關(guān)關(guān)系結(jié)果相似，也與楊天旭等［14］和古戰(zhàn)朝等［26］研究的總糖和還原糖含量與旺長(zhǎng)期平均日照時(shí)數(shù)和平均日照全輻射的關(guān)聯(lián)度最大結(jié)果部分一致。但常乃杰等［27］研究發(fā)現(xiàn)，總糖含量與溫差灰色關(guān)聯(lián)度最高，還原糖和淀粉含量與平均相對(duì)濕度關(guān)聯(lián)度最高，煙堿、氯和鉀含量均與日照時(shí)數(shù)關(guān)聯(lián)度最高，筆者的結(jié)論與其存在一定的差異，這可能是因?yàn)椴煌a(chǎn)區(qū)氣候條件有所不同導(dǎo)致。

另外，為進(jìn)一步研究二者之間的關(guān)系，我們對(duì)兩組變量進(jìn)行典型相關(guān)性分析，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨著大田期日照時(shí)數(shù)減少，大田期降雨量增加，文山煙葉中的鉀含量有增加趨勢(shì)，還原糖含量有降低趨勢(shì)；隨著海拔升高，大田期均溫降低，文山煙葉中的氯和還原糖含量有降低趨勢(shì)。這與汪孝國(guó)等［28］研究的糖含量與氣溫呈正相關(guān)，而與日照呈顯著負(fù)相關(guān)結(jié)果有所出入，但是進(jìn)一步印證了灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果，煙葉糖含量主要受大田日照影響，因?yàn)橹参镆揽抗夂献饔猛趸己退圃煲蕴穷?lèi)化合物為主的有機(jī)物儲(chǔ)存能量，而延長(zhǎng)光合時(shí)間是提高光能利用率，產(chǎn)生更多糖類(lèi)物質(zhì)的重要途徑之一［5］；結(jié)果與周翔等［29］研究的煙葉鉀含量與5月和8月降水量呈正相關(guān)結(jié)論基本一致，可能是因?yàn)槲纳綗焻^(qū)5～6月份降雨量較少，而在烤煙生育前期土壤水分過(guò)多或過(guò)少均會(huì)導(dǎo)致煙葉中鉀含量降低［30］，因此，在文山煙區(qū)烤煙大田生長(zhǎng)期適當(dāng)增加降雨量煙葉鉀含量有增加趨勢(shì)。近兩年卷煙工業(yè)企業(yè)反饋文山煙葉質(zhì)量波動(dòng)較大，質(zhì)量有所下滑，可能正是因?yàn)榻鼉赡晡纳綗焻^(qū)氣候異常，多低溫陰雨寡照，烤煙生長(zhǎng)期雨水過(guò)多導(dǎo)致煙葉中還原糖、氯離子含量降低所致。煙葉品質(zhì)特征的形成受生態(tài)條件、品種［31］、栽培管理技術(shù)等因素綜合影響，筆者僅對(duì)生態(tài)條件中的日照、降水、溫度、濕度等幾個(gè)氣象因子和環(huán)境因子海拔與煙葉常規(guī)化學(xué)成分進(jìn)行了初步分析，要想全面解讀文山煙葉風(fēng)格成因，需要進(jìn)一步分析其與感官質(zhì)量的關(guān)系，以及研究土壤、品種、栽培技術(shù)與煙葉品質(zhì)的關(guān)系。