楊　湉，王　毅，陳宗瑜，宋鵬飛，譚淑文，王　娟，吳瀟瀟

(1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，昆明 650201；2 云南省熱帶作物科學(xué)研究所，云南景洪 666100；3 云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，昆明650202；4 云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650212)

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不同生態(tài)煙區(qū)烤煙δ13C值與生理及品質(zhì)特征的比較研究

楊湉1,2，王毅3，陳宗瑜1*，宋鵬飛3，譚淑文1,4，王娟1，吳瀟瀟1,4

(1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，昆明 650201；2 云南省熱帶作物科學(xué)研究所，云南景洪 666100；3 云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，昆明650202；4 云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650212)

以烤煙品種K326為試驗材料，在云南、福建和河南三個生態(tài)煙區(qū)大田種植，自煙葉生理成熟期起至工藝成熟期，分4次采集中部(第11葉位)煙樣，對煙葉的δ13C值、總碳、全氮、光合色素等進(jìn)行測定，比較不同生態(tài)煙區(qū)烤煙δ13C值的分布、生理生態(tài)適應(yīng)性及品質(zhì)特征。結(jié)果表明：(1)三個生態(tài)煙區(qū)煙葉δ13C值、總碳、碳氮比、比葉重、葉綠素a、總?cè)~綠素含量均表現(xiàn)為云南>福建>河南，全氮含量則為河南>云南>福建，葉綠素b含量為云南>河南>福建，類胡蘿卜素含量為河南>福建>云南，其中的δ13C值、總碳、碳氮比、類胡蘿卜素含量在福建和云南煙區(qū)間較為接近。(2)煙葉δ13C值與總碳含量在云南呈正相關(guān)，在福建、河南呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；三個生態(tài)煙區(qū)煙葉δ13C值與全氮含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；δ13C值與光合色素含量在云南、河南煙區(qū)均呈正相關(guān)關(guān)系，在福建煙區(qū)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；δ13C值與煙堿、氮、鉀、氯呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與總糖、還原糖呈正相關(guān)關(guān)系。(3)云南烤煙香韻豐富，刺激性中等，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好；河南烤煙香氣量較高，刺激性較大；福建烤煙在香氣量和化學(xué)成分協(xié)調(diào)性方面表現(xiàn)較差。研究發(fā)現(xiàn)，煙葉δ13C值與煙葉的生理特征、品質(zhì)特征存在緊密聯(lián)系，用煙葉的δ13C值、生理指標(biāo)、化學(xué)品質(zhì)可區(qū)分不同生態(tài)煙區(qū)烤煙香氣風(fēng)格和品質(zhì)特征。

烤煙；δ13C值；生理特征；品質(zhì)評價

植物穩(wěn)定碳同位素組成(δ13C)可反映不同植物13C/12C比值的差異，測定植物體內(nèi)的δ13C含量及生理指標(biāo)，可以揭示與植物生理生態(tài)過程相聯(lián)系的環(huán)境信息和有代表性的生理特征[1]，植物水分利用效率(WUE)、礦質(zhì)元素含量、光合氮利用效率(PNUE)、C/N比值、脯氨酸含量、比葉重、光合色素含量等生理指標(biāo)與δ13C值存在復(fù)雜的聯(lián)系。穩(wěn)定碳同位素除了受植物自身生理狀態(tài)的制約外，同時受到其他環(huán)境因子如溫度、濕度、光照、CO2濃度等的影響[2]。通過對煙葉δ13C值的測定，可以間接獲得烤煙對不同環(huán)境條件的適應(yīng)特征[3]。當(dāng)烤煙處于不同地域生態(tài)煙區(qū)，由于受到氣候帶內(nèi)眾多不同氣候要素的影響，導(dǎo)致其δ13C值對氣候要素的響應(yīng)不同。

近年來，有研究利用穩(wěn)定碳同位素的特性來分析或指示植物種內(nèi)和種間生理生態(tài)特性的差異，不同生態(tài)環(huán)境下植物WUE的變化以及樹木年輪δ13C與氣候的關(guān)系[4]，植物δ13C對氣候環(huán)境因子的響應(yīng)等已成為植物生理生態(tài)學(xué)研究的熱點之一[5-6]。然而，迄今利用穩(wěn)定碳同位素技術(shù)進(jìn)行煙草種植生理生態(tài)適應(yīng)研究的報道并不多，因此本試驗選擇河南省襄城縣、福建省上杭縣和云南省紅塔區(qū)所在國內(nèi)三大生態(tài)煙區(qū)，探討烤煙中部葉片(11葉位)的碳氮代謝、比葉重、光合色素、化學(xué)成分及感官評吸等對其δ13C值的響應(yīng)特征及與烤煙香型風(fēng)格形成的關(guān)系，為烤煙種植評價指標(biāo)體系的優(yōu)化完善提供理論依據(jù)。

1　材料和方法

1.1研究區(qū)概況

在最新完成的《中國煙草種植區(qū)劃(2009)》[7]中，對選用指標(biāo)設(shè)定不同的權(quán)重，以土壤有機(jī)質(zhì)等5項指標(biāo)作為土壤適宜性評價指標(biāo)，以成熟期氣溫等4項指標(biāo)評價烤煙氣候適應(yīng)性，按生態(tài)類型區(qū)劃一般原則，將烤煙生態(tài)適應(yīng)性劃分為最適宜、適宜、次適宜和不適宜4個區(qū)。本研究所選的3個試驗點，襄城縣所在的河南省許昌市、上杭縣所在的福建省龍巖市、紅塔區(qū)所在的云南省玉溪市均被劃入最適宜區(qū)。按香型劃分，襄城縣屬典型的濃香型煙區(qū)，其余兩地則屬典型的清香型煙區(qū)。從氣候特點來看，河南屬于北亞熱帶與暖溫帶過渡型氣候，趨于大陸性氣候特點；福建屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，水熱條件和垂直分帶較明顯，趨于海洋性氣候特點；云南則兼具低緯高原季風(fēng)氣候特點。

1.2材料及處理

選用烤煙品種K326為試驗材料，在云南省玉溪市紅塔區(qū)趙桅試驗基地(24°18′N，102°29′E，1645ma.s.l.)、福建省龍巖市上杭縣白砂鎮(zhèn)塘豐村(25°05′N，116°35′E，428ma.s.l.)和河南省許昌市襄城縣郝莊后大路李村(33°56′N，113°34′E，88ma.s.l.)進(jìn)行大田種植試驗。云南、福建和河南的移栽期分別為2012年4月25日、2月23日和4月28日。大田種植株行距均為50 cm×120 cm。試驗地土壤物理化學(xué)性質(zhì)見表1。

選取100株長勢基本一致的烤煙，于打頂前對第11葉位煙葉進(jìn)行標(biāo)記。待煙葉進(jìn)入生理成熟時，采集標(biāo)記的煙葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定分析。為了保證采集到的煙葉都達(dá)到生理成熟，依據(jù)K326的生育期及葉齡進(jìn)行推算以確定取樣時間。各地移栽后70 d開始對標(biāo)記葉片進(jìn)行第一次采集分析，此后每間隔12 d采集1次。為保證每個測定指標(biāo)都有3次重復(fù)，每次取樣時分別取3株標(biāo)記葉片進(jìn)行各項指標(biāo)的測定。各生態(tài)區(qū)烤煙大田生長期氣候要素見表2。

表1　各試驗點土壤物理化學(xué)特征Table 1　Basic chemical characters of soil

表2　生態(tài)區(qū)烤煙大田生長期氣候要素Table 2　Meteorological factors of each testing site during tobacco field growth period

注：表中河南和云南數(shù)據(jù)為2012年5～8月，福建數(shù)據(jù)為2012年3～6月

Note: The meteorological data for Henan and Yunnan in 5-8 month 2012; the meteorological data for Fujian in 3-6 month 2012

1.3測定指標(biāo)及方法

1.3.1穩(wěn)定碳位素組成(δ13C)將葉片洗凈后，殺青烘干，粉碎過80目篩制成備用樣品，送中國科學(xué)院南京土壤研究所測定。

1.3.2煙葉總碳和全氮含量將葉片殺青烘干，粉碎過篩制成樣品后，送云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院云南同川農(nóng)業(yè)分析測試技術(shù)有限公司聯(lián)合實驗室測定。

1.3.3比葉重用打孔器避開主脈打取一定數(shù)量的圓片，將圓片放于105 ℃烘箱中殺青后用60 ℃烘干至恒重，稱取干重后計算比葉重[8]。

1.3.4光合色素含量采用丙酮∶無水乙醇(1∶1，V∶V)浸提—比色法。通過測定663 nm、646 nm和470 nm處的吸光值來計算葉綠素a、b(mg·dm-2)和類胡蘿卜素(mg·L-1)的單位面積(體積)含量[9]。

1.3.5化學(xué)成分由紅塔集團(tuán)技術(shù)中心采用(SKALAR San++)全自動連續(xù)流動分析儀測定，主要包括煙堿、總糖、還原糖、氮、鉀、氯等含量。

1.3.6感官評吸煙葉感官品質(zhì)由紅塔集團(tuán)技術(shù)中心感官評吸室評定。

1.4數(shù)據(jù)處理

運用SPSS17.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，繪圖在Microsoft Excel 2010中完成。

2　結(jié)果與分析

2.1各生態(tài)煙區(qū)煙葉δ13C值比較

3個生態(tài)煙區(qū)第11葉位煙葉δ13C含量存在明顯差異，均表現(xiàn)為云南>福建>河南(圖1)。其中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次取樣煙葉的δ13C值均表現(xiàn)為河南顯著低于云南、福建(P<0.05)，而后兩者間無顯著差異；第Ⅳ次取樣煙葉的δ13C值則表現(xiàn)為福建、河南顯著低于云南，而前兩者間無顯著差異。4次取樣煙葉δ13C平均值在云南、福建、河南三地之間差異顯著，其δ13C平均值分別為-26.31‰、-27.22‰和-29.54‰，即煙葉δ13C含量能較好反映3個生態(tài)煙區(qū)間環(huán)境因子的差異。

Ⅰ～Ⅳ分別代表第1～4次取樣，Ⅴ代表4次取樣的平均值；同期不同字母表示生態(tài)區(qū)間差異達(dá)到0.05顯著水平(P<0.05)；下同圖1　不同生態(tài)煙區(qū)煙葉δ13C值Ⅰ-Ⅳ stand for the first ,second ,third and fourth sample, whileⅤstand for average value. The different letters within the same time indicate significant difference among eco-regions；The same as belowFig.1　The leaf δ13C values in different ecoregions

圖2　不同生態(tài)煙區(qū)煙葉生理指標(biāo)的差異Fig.2　The physiological characteristics of tobacco in different ecoregions

2.2各生態(tài)區(qū)煙葉生理指標(biāo)的比較

2.2.1總碳含量圖2，A顯示，河南煙區(qū)4次取樣煙葉總碳含量均顯著低于云南煙區(qū)(P<0.05)，河南煙區(qū)雖也不同程度低于福建煙區(qū)，但僅第Ⅰ、Ⅳ次取樣的差異達(dá)到顯著水平。4次取樣煙葉總碳平均值表現(xiàn)為河南煙區(qū)(39.10%)顯著低于云南煙區(qū)(44.70%)、福建煙區(qū)(44.33%)(P<0.05)，而云南和福建煙區(qū)間無顯著差異。

2.2.2全氮含量圖2，B顯示，第Ⅰ、Ⅱ次取樣煙葉全氮含量在3個生態(tài)煙區(qū)間均差異不顯著(P>0.05)，第Ⅲ、Ⅳ取樣煙葉全氮含量表現(xiàn)為河南煙區(qū)顯著高于云南、福建煙區(qū)(P<0.05)，而后兩者間無顯著差異；4次取樣煙葉全氮平均值表現(xiàn)為河南煙區(qū)(3.41%)顯著高于云南(2.10%)、福建(2.07%)煙區(qū)(P<0.05)。即全氮平均值為河南>云南>福建。

2.2.3碳氮比從圖2，C可知，第Ⅰ、Ⅱ次取樣煙葉碳氮比在3個生態(tài)煙區(qū)間差異均不顯著(P>0.05)；第Ⅲ次取樣煙葉碳氮比在3個生態(tài)煙區(qū)間差異均顯著(P<0.05)，表現(xiàn)為福建>云南>河南；第Ⅳ次取樣碳氮比表現(xiàn)為云南、福建顯著高于河南(P<0.05)。4次取樣煙葉碳氮比平均值雖表現(xiàn)為云南(26.59)>福建(25.28)>河南(12.68)，但3生態(tài)煙區(qū)之間差異不顯著(P>0.05)。

2.2.4比葉重從圖2，D來看，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次取樣煙葉的比葉重均表現(xiàn)為河南煙區(qū)與福建煙區(qū)差異不顯著(P>0.05)，但顯著低于云南煙區(qū)(P<0.05)；第Ⅳ次取樣比葉重僅河南煙區(qū)與福建煙區(qū)差異顯著(P<0.05)，其余煙區(qū)間差異均不顯著(P>0.05)。4次取樣煙葉比葉重的平均值表現(xiàn)為云南(7.72 mg·cm-2)>福建(6.03 mg·cm-2)>河南(3.46 mg·cm-2)，但其間差異均不顯著。

以上結(jié)果說明，煙葉的碳、氮、比葉重與烤煙的生長過程緊密聯(lián)系，能較好地反映3個生態(tài)煙區(qū)煙葉碳氮代謝的特征、比葉重的差異及與之相聯(lián)系的烤煙δ13C值、水分利用效率等指標(biāo)的評定狀況。

2.3各生態(tài)煙區(qū)煙葉光合色素含量的比較

2.3.1葉綠素a圖3，A顯示，第Ⅰ次取樣煙葉葉綠素a含量河南與福建差異顯著P<0.05)，其余兩者差異不顯著(P>0.05)；第Ⅱ、Ⅲ次取樣煙葉葉綠素a含量河南與云南和福建差異顯著(P<0.05)；第Ⅳ次取樣煙葉葉綠素a含量表現(xiàn)為福建與云南差異顯著(P<0.05)，其余兩者差異不顯著(P>0.05)。4次取樣煙葉葉綠素a平均值雖表現(xiàn)為云南(0.024 9 mg·dm-2)>福建(0.022 5 mg·dm-2)>河南(0.021 1 mg·dm-2)，但云南、福建、河南煙區(qū)之間均差異不顯著。

圖3　不同生態(tài)煙區(qū)煙葉光合色素含量的差異Fig.3　The content of tobacco photosynthetic pigment in different ecoregions

2.3.2葉綠素b從圖3，B來看，第Ⅰ、Ⅱ次取樣煙葉葉綠素b含量表現(xiàn)為河南煙區(qū)顯著低于云南、福建煙區(qū)(P<0.05)，而云南、福建煙區(qū)無顯著差異；第Ⅲ次取樣煙葉葉綠素b含量表現(xiàn)為云南、福建、河南煙區(qū)間差異均顯著，并以福建煙區(qū)顯著較低；第Ⅳ次取樣煙葉葉綠素b含量表現(xiàn)為3個煙區(qū)間差異不顯著(P>0.05)。4次取樣煙葉葉綠素b平均值表現(xiàn)為云南(0.008 7 mg·dm-2)>河南(0.0077 mg·dm-2)>福建(0.006 6 mg·dm-2)，但三者之間差異不顯著(P>0.05)。

2.3.3總?cè)~綠素3個生態(tài)區(qū)煙葉總?cè)~綠素含量的表現(xiàn)與其葉綠素a含量、葉綠素b含量的表現(xiàn)相似(圖3，C)。其中，總?cè)~綠素含量在第Ⅰ、Ⅱ次取樣時表現(xiàn)為云南、福建煙區(qū)高于河南煙區(qū)；第Ⅰ次取樣河南與云南、福建差異顯著(P<0.05)；第Ⅱ次取樣3個煙區(qū)差異不顯著(P>0.05)。在第Ⅲ、Ⅳ次取樣時表現(xiàn)為云南、河南煙區(qū)高于福建煙區(qū)(P<0.05)；第Ⅲ次取樣3個煙區(qū)差異顯著；第Ⅳ次取樣云南與福建差異顯著。4次取樣總?cè)~綠素含量表現(xiàn)為云南(0.033 7 mg·dm-2)>福建(0.029 2 mg·dm-2)>河南(0.028 8 mg·dm-2)，但云南、福建、河南之間也無顯著差異(P>0.05)。

2.3.4類胡蘿卜素3個生態(tài)區(qū)煙葉類胡蘿卜素含量的表現(xiàn)與葉綠素含量有較大差異(圖3，D)。其中，煙葉類胡蘿卜素含量于第Ⅰ次取樣時河南與福建差異顯著(P<0.05)；第Ⅱ次取樣時表現(xiàn)為河南與云南、福建差異顯著(P<0.05)；第Ⅲ次取樣3個煙區(qū)差異顯著；第Ⅳ次取樣時河南與云南差異顯著。4次取樣煙葉類胡蘿卜素含量平均值表現(xiàn)為福建(0.005 7 mg·L-1)>云南(0.005 4 mg·L-1)>河南(0.004 3 mg·L-1)，但云南、福建、河南煙區(qū)之間差異不顯著(P>0.05)。

以上結(jié)果說明， 煙葉光合色素的表現(xiàn)不僅能反映3個生態(tài)煙區(qū)不同的光合作用和生理特征，而且與煙葉的外觀質(zhì)量和香味也有密切的關(guān)系。

2.4各生態(tài)區(qū)煙葉化學(xué)成分的比較和感官質(zhì)量評價

由表3可知，云南煙區(qū)煙葉煙堿含量處于適宜值范圍；總糖、還原糖含量偏高；總氮含量處于適宜值范圍，鉀含量偏低，氯含量偏高；糖/堿偏高，氮/堿接近適宜值范圍，鉀/氯偏低。福建煙葉煙堿含量偏高，總糖和還原糖處于適宜值范圍；總氮和鉀含量偏低，氯含量偏高；糖/堿處于適宜值范圍，氮/堿和鉀/氯比值偏低。河南煙葉的煙堿含量偏高，總糖和還原糖含量偏低；總氮含量處于適宜值范圍，鉀含量偏低，氯含量偏高；糖/堿偏低，氮/堿接近適宜值，鉀/氯比偏低?？傮w來看，各煙區(qū)煙葉煙堿含量表現(xiàn)為云南小于福建和河南，總糖和還原糖含量均為云南高于福建和河南，煙葉總糖為河南小于云南和福建，鉀含量則表現(xiàn)為云南<福建<河南。綜合比較，云南煙葉化學(xué)成分總體協(xié)調(diào)性最好，其次是福建，河南則較差。

表3　不同生態(tài)煙區(qū)煙葉化學(xué)成分Table 3　Contrast of chemical ingredients in different ecoregions

表4　不同生態(tài)煙區(qū)感官質(zhì)量評價Table 4　Estimate to sensory quality in different ecoregions

進(jìn)一步從3個生態(tài)煙區(qū)煙葉感官質(zhì)量(表4)來看，云南煙葉香韻豐富性好，刺激性中等，勁頭適中，稍有雜氣，口腔干凈度、濕潤度和回味較好；河南煙葉香氣量較高，刺激性較大；福建煙葉則在香氣量和刺激性方面表現(xiàn)都略差。

2.5各生態(tài)區(qū)煙葉δ13C與其生理指標(biāo)相關(guān)性分析

表5顯示，云南煙葉δ13C值與其總碳含量呈正相關(guān)且相關(guān)性最強(qiáng)，福建、河南煙葉δ13C值與總碳含量呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)性較弱；云南、福建、河南三地?zé)熑~δ13C值與全氮含量均呈負(fù)相關(guān)，且河南負(fù)相關(guān)性最強(qiáng)；云南、福建煙葉δ13C值與其碳氮比均呈正相關(guān)，并以福建煙區(qū)相關(guān)性更強(qiáng)，河南煙葉δ13C值與其碳氮比卻呈較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)。各煙區(qū)煙葉δ13C值與其比葉重的相關(guān)性均較弱。云南、河南δ13C值與葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素含量均呈正相關(guān)，而福建煙葉δ13C值與以上各光合色素含量均呈負(fù)相關(guān)，并以云南煙區(qū)的相關(guān)性最強(qiáng)。

3　討　論

3.1不同生態(tài)煙區(qū)氣候環(huán)境對煙葉穩(wěn)定碳同位素組成的影響

植物穩(wěn)定性碳同位素(δ13C)的組成受眾多環(huán)境因子的影響，如溫度、濕度、光照、CO2濃度等[10]。其中，降水、溫度、光照條件和土壤鹽分通過改變?nèi)~片氣孔導(dǎo)度(開閉大小)改變Pi/Pa(植物葉片內(nèi)外CO2的濃度比)，從而影響植物的δ13C，尤以降水因素影響最明顯，溫度的變化對δ13C的影響復(fù)雜[11]。本試驗對不同氣候條件下3個生態(tài)煙區(qū)的煙葉δ13C進(jìn)行比較研究，結(jié)果表現(xiàn)為云南>福建>河南，且云南和福建δ13C值相近，云南和福建兩地與河南的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。本試驗研究獲得的不同生態(tài)煙區(qū)第11葉位煙樣δ13C值的分布與顏侃等[12]同步研究的云南、福建、河南三個生態(tài)煙區(qū)縱向取樣(依次取7、10、13、16葉位)穩(wěn)定碳同位素的動態(tài)變化特征結(jié)果表現(xiàn)一致。據(jù)報道，煙株不同部位煙葉間由于環(huán)境條件等的差異，造成化學(xué)成分和香氣物質(zhì)間存在較大的差異，茄酮和新植二烯含量均以中部葉位最高，而茄酮是腺毛分泌物西柏烷類的主要降解產(chǎn)物，新植二烯是葉綠素降解產(chǎn)物[13]。這說明用中部葉位的第11葉位就可以研究整株烤煙成熟期內(nèi)對環(huán)境適應(yīng)的生理生態(tài)動態(tài)變化過程，對烤煙質(zhì)量的評價更準(zhǔn)確且代表性更強(qiáng)。李志宏等[14]以云南、河南等氣象站點1980～2010年30年平均氣溫、降水總量和日照時數(shù)等氣候資料，應(yīng)用多元統(tǒng)計的逐步判別分析方法分析獲知，平均氣溫對烤煙香型判別貢獻(xiàn)最大，其次為日照時數(shù)。本研究中，對3個典型香型煙葉產(chǎn)區(qū)生育期平均溫度等氣候要素的分析表明，由濃香型、中間香型、清香型轉(zhuǎn)變過程中烤煙生育期平均溫度逐漸降低，降雨量差異不大，日照時數(shù)逐漸減少。云南、福建和河南烤煙主要大田生長期平均氣溫分別為20.8 ℃、22.8 ℃、25.7 ℃，降水總量分別為364.9 mm、821.6 mm、250.1 mm，日照時數(shù)僅以河南707.8 h、云南610.0 h相比較，可以看出三項氣候要素的分布符合此規(guī)律。而δ13C平均值則分別為-26.31‰、-27.22‰、-29.54‰，即氣溫與煙葉δ13C之間呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與何春霞[15]、寧有豐等[16]、劉賢趙等[17]的結(jié)論類似；降水與煙葉δ13C之間的關(guān)系符合張瑞波等[18]降水對穩(wěn)定碳同位素影響不大的結(jié)論。從氣候特點來看，云南氣候兼具低緯高原季風(fēng)氣候的特點；福建屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，水熱條件和垂直分帶較明顯，趨于海洋性氣候特點；河南屬于北亞熱帶與暖溫帶過渡型氣候，趨于大陸性氣候特點。可見，河南烤煙大田生長期氣溫高降水少，其煙葉δ13C值較小，而福建和云南烤煙大田生長期氣候條件有一定相似性，兩地雨水充足氣溫較低，其煙葉δ13C值較高且相近。說明三個不同生態(tài)煙區(qū)氣候條件的差異或趨同及與烤煙自身生理特征的耦合關(guān)系是影響煙葉δ13C值的重要因素。

表5　煙葉δ13C值與生理指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 5　The correlation coefficient between δ13C and the physiological indexes

注：表中煙葉δ13C值與生理指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著

Note:No significant correlation between coefficient betweenδ13C and the physiological indexes

3.2不同生態(tài)區(qū)煙葉δ13C值與碳氮代謝、比葉重的關(guān)系

碳、氮是烤煙生長發(fā)育必須的營養(yǎng)元素，在烤煙組織構(gòu)成和生理代謝方面發(fā)揮著重要作用。碳氮代謝是烤煙最基本的代謝過程，與煙葉品質(zhì)形成密切相關(guān)。在煙葉生長成熟過程中,只有碳氮代謝平衡協(xié)調(diào)，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)煙葉[19]。因此，研究碳氮代謝對煙葉品質(zhì)形成的作用機(jī)理有重要意義?？緹煢?3C值與礦質(zhì)元素的吸收、碳氮代謝等生理過程有密切的關(guān)系，它既能夠反映烤煙碳氮代謝的實際狀況，也能反映出環(huán)境條件對烤煙光合生理的綜合影響[12]。本試驗中3個不同生態(tài)區(qū)煙葉的δ13C值、總碳、碳氮比平均值均表現(xiàn)為云南>福建>河南，且福建和云南值相近，但三地間差異均不顯著(P>0.05)。

植物葉片的氮含量在一定程度上反映了葉片吸收和固定大氣CO2的能力，進(jìn)而影響其δ13C值[20]。氮素營養(yǎng)對煙葉品質(zhì)形成的影響最大，含氮化合物較多時香氣量增加，調(diào)制后香氣濃度較高[13]。本試驗中煙葉全氮含量平均值表現(xiàn)為河南>云南>福建，且云南和福建的值相近。河南煙葉全氮含量最高，這與河南烤煙為濃香型烤煙相符，而河南煙葉δ13C平均值則表現(xiàn)最小；云南和福建煙葉的全氮值相近，與云南、福建烤煙為清香型烤煙相符，而云南、福建δ13C平均值相近。說明烤煙香型與全氮含量存在密切關(guān)系，而δ13C值與煙葉碳氮代謝存在密切關(guān)系，即δ13C值可能一定程度上與烤煙品質(zhì)和香味特征相聯(lián)系。

比葉重(LMA)能反映植物對生長光環(huán)境的適應(yīng)能力，以及不同生育期光合作用制造有機(jī)物質(zhì)及其分配趨勢，同時也反映出植物養(yǎng)分利用和貯藏方式的差異，是衡量植物相對生長速率的重要參數(shù)[21]。比葉重較大通常表明葉片厚度更大，或是葉脈密集、組織密度更大，而許多研究均表明碳同位素與水分利用效率呈正相關(guān)[22-23]。本試驗中不同氣候條件下三個生態(tài)煙區(qū)植株比葉重表現(xiàn)為云南>福建>河南，云南、福建煙葉δ13C值與比葉重呈正相關(guān)，而河南煙葉δ13C值與比葉重呈負(fù)相關(guān)。由此可知，云南煙葉的葉片厚度、光合能力、水分利用效率等優(yōu)于福建煙葉，更明顯好于河南煙葉。

3.3不同生態(tài)區(qū)煙葉δ13C值與其光合色素含量的關(guān)系

色素是植物光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，煙葉中的色素一般不具有香味特征，但通過分解、轉(zhuǎn)化可形成致香成分的物質(zhì)[24]。因此，煙葉中的色素不僅影響烤煙的光合作用和生理特征，同時與煙葉的外觀質(zhì)量和香味也有密切的關(guān)系。本試驗對不同氣候條件下三個生態(tài)煙區(qū)的光合色素含量進(jìn)行分析比較，試驗結(jié)果表明三個生態(tài)煙區(qū)煙葉葉綠素a、總?cè)~綠素均表現(xiàn)為云南>福建>河南；云南、河南煙葉δ13C值與其光合色素含量均呈正相關(guān)，而福建煙葉δ13C值與光合色素含量均呈負(fù)相關(guān)。植物的δ13C值與Pi和Pa有密切的聯(lián)系[25]，在郝興宇等[26]研究中葉綠素含量較高，表明在一定程度上有較高的光合速率，但高光合速率能夠降低Pi，因此會使δ13C值增加。本試驗研究結(jié)果與此一致，說明葉綠素含量與δ13C值存在密切關(guān)系。類胡蘿卜素是煙草中一類重要的香味物質(zhì)，它與其他類型香味物質(zhì)(如美拉德反應(yīng)產(chǎn)物等)的相互關(guān)系也可能對煙葉的感官質(zhì)量存在重要影響。但并不是類胡蘿卜素含量越高，煙葉的感官質(zhì)量就越好，而應(yīng)分區(qū)域(香型)加以分析評價[27]。本試驗類胡蘿卜素含量測定分析結(jié)果為福建(0.005 7 mg·L-1)>云南(0.005 4 mg·L-1)>河南(0.004 3 mg·L-1)，云南和福建類胡蘿卜素含量相近；同時，通過感官質(zhì)量評定得出的云南、福建、河南煙葉香氣量分別為12.5、12.5和13.0，同樣表現(xiàn)為云南、福建相近。說明煙葉中的類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物與煙葉的香氣量及品質(zhì)存在密切關(guān)系，且在不同香型典型產(chǎn)區(qū)間存在差異。因此，烤煙的δ13C值、光合色素含量與煙葉香氣品質(zhì)存在緊密的聯(lián)系，可以把δ13C值用作劃分不同香型典型產(chǎn)區(qū)的參考值。

3.4三個生態(tài)區(qū)煙葉δ13C值與其化學(xué)成分及品質(zhì)的聯(lián)系

烤煙化學(xué)成分主要包括煙堿、糖類、氮類、氯、鉀等，不同生態(tài)類型下煙葉各種化學(xué)成分含量存在差異，其含量高低及配伍直接影響到卷煙的香氣與吃味，并直接影響煙葉品質(zhì)的優(yōu)劣[28]。煙葉中的糖是衡量煙草優(yōu)良品質(zhì)的指標(biāo)，一方面能平衡煙氣的酸堿度，降低刺激性產(chǎn)生令人滿意的吃味；另一方面能形成香氣物質(zhì)[13]。本試驗結(jié)果表明云南煙葉總糖和還原糖含量均高于福建和河南煙葉，即云南的煙葉品質(zhì)優(yōu)于福建和河南煙葉。煙葉中的煙堿含量對煙支的香氣、吃味及吸食者的生理強(qiáng)度有重要影響，含量過低則勁頭小吸食淡而無味，若煙堿含量高則勁頭大，刺激性增強(qiáng)，產(chǎn)生辛辣味。云南煙葉中煙堿含量處于適宜值范圍，而河南和福建煙葉煙堿含量均偏高，說明云南煙葉勁頭適中，產(chǎn)生的刺激性小。鉀含量較高可提高煙支的持火力和燃燒效率，降低煙氣中的焦油和一氧化碳含量，提高卷煙的安全性。鉀/氯主要用于判定煙葉的燃燒性，比值越大，煙葉的燃燒性越好[29-30]。本試驗結(jié)果表明煙葉中的鉀含量為云南<福建<河南，而三個生態(tài)煙區(qū)煙葉鉀/氯均偏低，說明河南煙葉的持火力、燃燒性最好，福建次之，云南最差。由感官質(zhì)量評價得出，云南煙葉香韻豐富，刺激性中等，勁頭適中，δ13C值最大，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好；與同一清香型的云南相比，福建煙葉在香氣量和刺激性方面略差，δ13C值較小，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較差。河南煙葉，因香氣量較高，刺激性較大，雖δ13C值最小，但化學(xué)成分協(xié)調(diào)性次之。此結(jié)果表明，烤煙品質(zhì)不但與δ13C值存在緊密聯(lián)系，還與烤煙生理存在密切關(guān)系。

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(編輯:裴阿衛(wèi))

Comparison ofδ13C Value and the Physiological and Quality Characteristics of Tobacco in Different Ecological Areas

YANG Tian1, 2, WANG Yi3, CHEN Zongyu1*, SONG Pengfei3,TAN Shuwen1,4, WANG Juan1, WU Xiaoxiao1,4

(1 College of Agronomy and Bio-technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China; 2 Yunnan Institute of tropical Crop, Jinghong Yunnan 666100, China;3 China tobacco Yunnan industrial Co.Ltd, Kunming, 650202, China; 4 Yunnan Vocational and Technical College of Agriculture, Kunming 650212, China)

The K326 variety of flue-cured tobacco was selected as experimental material, which was field planted in Yunnan Province, Fujian province and Henan province of China. The middle leaves (leaf 11) of tobacco were collected four times during the mature leaf stage. Theδ13C, total organic carbon, total nitrogen, LMA, photosynthetic pigment were investigated to compare different ecologic area flue-cured tobacco smokes and theδ13C value distribution with the physiological and ecological adaptation. Important findings: (1) three ecology tobacco areaδ13C value, total carbon, C/N, LMA, Chlorophyll a, Chlorophyll results showed Yunnan > Fujian > Henan；total nitrogen results showed Henan> Yunnan > Fujian；Chlorophyll b results showed Yunnan > Henan> Fujian; Content of carotenoid results showed Henan> Fujian> Yunnan. Among themδ13C value, total carbon, C/N, Carotenoids were similar in Yunnan and Fujian. (2) The correlation analysis suggested thatδ13C value with total carbon were positive correlated of Yunnan, negative correlated of Fujian and Henan. In the three ecological areas,δ13C value and total nitrogen were negatively correlated;δ13C value with photosynthetic pigment was positive correlated in Yunnan and Henan, was negatively correlated in Fujian. Thatδ13C value and the smoke alkali, the nitrogen, the potassium, the chlorine assumes the negative correlation, with total sugar and reducing sugar have positive correlation. (3) Yunnan flue-cured tobacco had good fragrance, medium irritation, moderate strength and the best chemical constituents’ coordination; Henan flue-cured tobacco had a higher amount of aroma with heavier irritation, while Fujian flue-cured tobacco showed a worse characteristic in amount of aroma and chemical constituents’ coordination. In conclusion theδ13C value was associated in physiological features and quality evaluation of tobacco. The study found usingδ13C value, physiological features and quality evaluation could be used to identify flue-cured tobacco aroma type and quality characteristics from different ecological tobacco areas.

tobacco;δ13C; physiological feature; quality evaluation

1000-4025(2016)09-1846-09doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.09.1846

2015-12-04;修改稿收到日期:2016-07-15

國家煙草專賣局項目(110201101003TS-03)

楊湉(1988-)，女，碩士研究生，研究實習(xí)員，主要從事高原氣候生態(tài)與植物生理研究。E-mail：yangtian8811@163.com

陳宗瑜，教授，主要從事氣候與環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域研究。E-mail：zchen191@vip.sohu.com

Q945.79; S572

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