鄭小雨， 白森， 祁春苗， 白金瑩， 馬京民， 王勇軍， 申洪濤

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530000；3.河南省煙草公司三門峽市公司，河南 三門峽 472000；4.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 河南 鄭州 450000)

隨著卷煙工業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)上部葉需求量的不斷增加，各烤煙產(chǎn)區(qū)紛紛積極響應(yīng)，力求卷煙原料上水平，然而上部葉烘烤難度大，上等煙比例較低，一直困擾著烤煙的生產(chǎn)[1-3]。另外，烤煙的種植區(qū)域廣泛，不同區(qū)域間的生態(tài)氣候差異較大，所生產(chǎn)的烤煙外觀形態(tài)與烘烤特性有很大差異[4-8]，而烤煙作為一種農(nóng)作物，其生態(tài)環(huán)境不僅與烤煙的質(zhì)量形成息息相關(guān)，而且復(fù)雜多變又不以人的意志為轉(zhuǎn)移[9-10]，為此，分析研究烤煙上部葉的生態(tài)環(huán)境不僅對(duì)了解上部葉的質(zhì)量的形成具有一定的意義，同時(shí)也為烤煙上部葉的研究提供理論支撐。近年來，眾多學(xué)者圍繞著“提高上部葉質(zhì)量”這一主題開展了諸多工作[11-15]。卜令鐸等[11]研究了赤霉素對(duì)上部葉開片度的影響，結(jié)果表明，打頂期噴施GA3可有效促進(jìn)兩類煙田烤煙上部葉的開片和產(chǎn)質(zhì)量的提高；羅斐等[15]研究了打葉留頂對(duì)烤煙上部葉煙堿與合成酶的影響，結(jié)果表明，打頂后40 d打葉留花和打葉留莖的煙堿積累量較常規(guī)打頂分別下降53.72%和35.82%，鳥氨酸脫羧酶、腐胺-N甲基轉(zhuǎn)移酶和N-甲基腐胺氧化酶活性變化總體穩(wěn)定,生長素含量變幅不大；張渝婕等[16]研究了密度與施氮量對(duì)烤煙上部葉香氣物質(zhì)的影響，結(jié)果表明，種植密度和氮用量與中性致香物質(zhì)含量皆呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。由此可見，提高上部葉質(zhì)量多是從施肥、噴藥、留葉數(shù)把控，但對(duì)不同部位烤煙生育期生態(tài)環(huán)境差異的分析鮮見報(bào)道。由于各生態(tài)環(huán)境因素共同組成了烤煙生長發(fā)育的復(fù)雜系統(tǒng)，針對(duì)此復(fù)雜的系統(tǒng)需要運(yùn)用相應(yīng)的方法進(jìn)行分析，德爾菲法在長期預(yù)測(cè)和不可測(cè)因素較多時(shí)尤為適用，可以以此進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的匹配度分析。本研究以中部葉生長發(fā)育各時(shí)期的生態(tài)環(huán)境為參考，利用德爾菲法，采用烤煙生育期內(nèi)生態(tài)環(huán)境指標(biāo)對(duì)烤煙的影響力進(jìn)行打分，以期為上部葉的質(zhì)量形成研究提供理論依據(jù)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中有重點(diǎn)地去解決相應(yīng)問題，實(shí)現(xiàn)烤煙的精益生產(chǎn)，提高烤煙質(zhì)量，彰顯地方烤煙特色。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年在四川省宜賓市興文縣大壩鄉(xiāng)煙草基地單元進(jìn)行。供試土壤為黃壤土，pH值為5.48，有機(jī)質(zhì)11.45 g·kg-1，全氮0.72 g·kg-1，堿解氮55.00 mg·kg-1，速效磷15.01 mg·kg-1，速效鉀160.00 mg·kg-1。試驗(yàn)田前茬作物為油菜。供試品種為云煙 87，煙苗于2019-04-24移栽，行距120 cm，株距55 cm，按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范種植管理，煙田施氮量為60 kg·hm-2，使用煙草專用復(fù)合肥，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶15∶25，以培育“中棵煙”目標(biāo)進(jìn)行田間管理，單株留葉數(shù)18～20片。大田光照度由遠(yuǎn)方Z-10智能照度計(jì)測(cè)得，大田氣溫、日降雨量、相對(duì)濕度以及光照時(shí)數(shù)等數(shù)據(jù)由興文縣氣象局提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)自烤煙中部葉與上部葉出現(xiàn)有效葉時(shí)，開始對(duì)影響烤煙生長的最高氣溫(a1)、最低氣溫(a2)、平均溫度(a3)、晝夜溫差(a4)、光照度(a5)、光照時(shí)數(shù)(a6)、相對(duì)濕度(a7)、日降雨量(a8)等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，直到烤煙成熟采收為止。依據(jù)烤煙葉片的發(fā)育時(shí)期，對(duì)不同部位各時(shí)期烤煙葉片生長發(fā)育的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，并邀請(qǐng)長期從事烤煙生產(chǎn)的9位具有高級(jí)職稱的專業(yè)人員利用德爾菲法 (Delphi method)，采用10分制(>0，≤2分無影響；>2，≤4分影響?。?4，≤6分影響較??；>6，≤8分影響較大；>8，≤10分影響非常大)將各環(huán)境因素對(duì)烤煙的影響程度進(jìn)行打分?？緹熑~片的生長發(fā)育分為幼葉生長期(S1)、快速生長期(S2)、生理成熟期(S3)與工藝成熟期(S4)等4個(gè)時(shí)期。按下列計(jì)算公式分別對(duì)各烤煙生態(tài)環(huán)境匹配度進(jìn)行計(jì)算。

其中，烤煙生育期內(nèi)的生態(tài)環(huán)境指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算以烤煙生育期內(nèi)各生態(tài)環(huán)境參數(shù)的得分之和為分母，以各生態(tài)環(huán)境參數(shù)得分為分子，計(jì)算各環(huán)境因子權(quán)重。

(1)

各生育時(shí)期單項(xiàng)指標(biāo)匹配度的計(jì)算以相同生育時(shí)期中部葉與上部葉指標(biāo)間的差值為分子，中部葉的指標(biāo)參數(shù)為分母，與式1的差值作為各環(huán)境參數(shù)的匹配度。

單項(xiàng)指標(biāo)匹配損失率：Ms=100-Fj其中，F(xiàn)j為單項(xiàng)指標(biāo)匹配度)

綜合匹配損失率：Mc=100-Fz(其中，F(xiàn)z為綜合匹配度)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)環(huán)境因子對(duì)烤煙生長發(fā)育的影響

不同的生態(tài)環(huán)境指標(biāo)對(duì)生育期內(nèi)烤煙有著不同的影響(表1)。由表1可知，平均氣溫對(duì)烤煙生長發(fā)育的影響最大，晝夜溫差次之，降雨量對(duì)烤煙生長發(fā)育同樣有著較大影響，其他環(huán)境指標(biāo)也有著不同程度的影響。

2.2 不同部位烤煙各生育時(shí)期生態(tài)環(huán)境變化

為了進(jìn)一步挖掘不同部位烤煙大田生態(tài)環(huán)境潛在規(guī)律，由圖1可知，烤煙大田生育期不同部位烤煙的日均最高溫均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，且上部葉在幼葉生長期與快速生長期的日均最高溫度明顯高于中部葉，而在生理成熟期與工藝成熟期明顯低于中部葉。與日均最低氣溫相比，不同部位烤煙的日均最低氣溫的變化趨勢(shì)也表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，且上部葉在幼葉生長期與快速生長期的日均最低氣溫明顯高于中部葉，但在工藝成熟期明顯低于中部葉的日均最低氣溫。不同部位烤煙的日均平均溫度的變化趨勢(shì)與日均最高氣溫變化的趨勢(shì)基本一致。上部葉烤煙日均最低氣溫隨著生育期推進(jìn)逐漸降低，而中部葉的日均晝夜溫差隨著生育期的推進(jìn)表現(xiàn)為先快速增加后小幅度降低的趨勢(shì)。不同部位烤煙的日均光照度表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，且上部葉在幼葉生長期與快速生長期的日均光照度明顯高于中部葉，而在生理成熟期與工藝成熟期明顯低于中部葉。不同部位烤煙的日均光照時(shí)數(shù)也表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，且上部葉在幼葉生長期與快速生長期的日均光照時(shí)數(shù)明顯高于中部葉，而在生理成熟期與工藝成熟期明顯低于中部葉。不同部位烤煙的日均相對(duì)濕度表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢(shì)，且上部葉在幼葉生長期、快速生長期以及工藝成熟期的日均相對(duì)濕度略高于中部葉，而在生理成熟期明顯低于中部葉。不同部位烤煙的日均降雨量表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢(shì)，且上部葉在幼葉生長期的日均相對(duì)濕度略高于中部葉，而在快速生長期的日均降雨量明顯高于中部葉，上部葉的日均降雨量在生理成熟期與工藝成熟期明顯低于中部葉。

表1 烤煙生長發(fā)育的環(huán)境影響因子得分Table 1 Scores of environmental factors affecting the growth and development of flue-cured tobacco

2.3 大田生態(tài)環(huán)境適宜性匹配度模型構(gòu)建

由表2可知，不同烤煙生育時(shí)期的生態(tài)匹配度存在較大差異，除光照時(shí)數(shù)與相對(duì)濕度外，其余各生態(tài)指標(biāo)在工藝成熟期(S4)上部葉與中部葉的匹配度最低，其中光照度與降雨量的匹配度為0；所有生育時(shí)期中除光照度、光照時(shí)數(shù)與相對(duì)濕度外，其余各生態(tài)指標(biāo)在幼葉生長期(S1)的匹配度最高，且營養(yǎng)積累期的總匹配度比工藝成熟期高17.54%，表明烤煙大田生育期上部葉與中部葉的生態(tài)差異主要發(fā)生在工藝成熟期。由結(jié)果可知，平均氣溫的匹配度最高，最高氣溫的匹配度最低，光照度與光照時(shí)數(shù)的匹配度保持在較低水平；各指標(biāo)的綜合匹配度僅為53.04%，綜合匹配度損失率達(dá)到46.95%，各指標(biāo)的匹配度損失率表現(xiàn)為：最高氣溫>降雨量>光照度>光照時(shí)數(shù)>晝夜溫差>相對(duì)濕度>最低氣溫>平均溫度。

圖1 烤煙不同部位葉片各生育時(shí)期生態(tài)環(huán)境差異Fig.1 Eco-environmental differences of different parts of flue-cured tobacco leaves in different growth stages

表2 烤煙上部葉生態(tài)環(huán)境匹配度Table 2 Eco-environmental matching degree of upper leaves of flue-cured tobacco

續(xù)表Continuing table

3 結(jié)論與討論

隨著烤煙生育期的不斷推進(jìn)，煙株的生命活動(dòng)不斷減弱[17-18]，抵御外界不利環(huán)境的能力逐漸降低，自身所積累的次生代謝物質(zhì)逐漸增加，烘烤過程中的物質(zhì)代謝與轉(zhuǎn)化不協(xié)調(diào)，烘烤難度增加[19]。本研究結(jié)果表明，除相對(duì)濕度外，不同部位烤煙葉片生育期內(nèi)工藝成熟期的各生態(tài)環(huán)境指標(biāo)差異最大。這可能是導(dǎo)致上部葉烘烤過程中變黃失水不協(xié)調(diào)的主要外界因素。

生態(tài)匹配度分析表明，降雨量是影響烤煙烘烤的最重要因素，相對(duì)濕度對(duì)其他因素有比較大的影響，光照度及光照時(shí)數(shù)對(duì)其他因素的影響相對(duì)較小，日均平均溫度、晝夜溫差是受到外界因素影響最大因素，對(duì)烤煙的生長發(fā)育有較大的直接影響；最高氣溫與最低氣溫對(duì)烤煙的生長有一定的影響作用。煙草大田生長的降雨量是影響烤煙烘烤效果的根本因素，大田日均溫度與晝夜溫差是影響烤煙生長發(fā)育的直接因素。對(duì)烤煙生長發(fā)育影響最大的指標(biāo)是大田內(nèi)的日均溫度，其次是大田晝夜溫差，再次是大田內(nèi)的降雨、最低溫度、最高溫度，再次是大田的光照度，而其他因素對(duì)系統(tǒng)的影響相對(duì)較小。

生態(tài)環(huán)境對(duì)烤煙質(zhì)量的形成有極大的影響[20-23]。前期溫度低，后期溫度高且晝夜溫差大利于煙葉干物質(zhì)的積累[24]；適宜的含水量會(huì)提高煙葉質(zhì)量，葉片會(huì)較為耐熟；光照充足則有利于光合作用，提高煙葉的品質(zhì)[25]。范瑞兆等[26]認(rèn)為，烤煙在生長過程中溫度因子對(duì)其影響最大，其次為光照因子，再次為水分因子。本研究與此略有不同，發(fā)現(xiàn)降雨量也是影響烤煙生長發(fā)育的因素之一，這可能與當(dāng)?shù)亟涤炅慷嘤嘘P(guān)。王紅鋒等[27]、楊紅武等[28]分別運(yùn)用相關(guān)分析、逐步多元回歸分析對(duì)生態(tài)環(huán)境與農(nóng)藝性狀、烤后煙葉質(zhì)量進(jìn)行分析，范瑞兆等[26]運(yùn)用主成分分析提取出了影響烤煙生長的主要影響因子。本研究以中部葉各生育時(shí)期的生態(tài)環(huán)境參考，對(duì)上部葉的生態(tài)環(huán)境匹配度進(jìn)行分析，為上部葉的質(zhì)量形成提供依據(jù)。采用德爾菲法打分，更適宜于生態(tài)環(huán)境這種不可控的因素，并能長期預(yù)測(cè)，相對(duì)于前者來說數(shù)據(jù)更為真實(shí)可靠，且具有代表性。

綜上所述，烤煙大田生育期的最高氣溫、降雨量以及光照度是影響不同部位烤煙生長發(fā)育的最重要因素，在煙草生產(chǎn)過程中為提高上部葉的質(zhì)量，降低上部葉的烘烤難度，需要改善移栽技術(shù)與施肥技術(shù)，充分利用最高氣溫、光照度與降雨量等環(huán)境指標(biāo)。