优质上部烟叶是中、细支卷烟配方的重要原料
[1]。但在实际烟叶生产中,上部鲜烟叶往往因其含水量低和叶片较厚的特性,烘烤过程中易烤青或挂灰,烤后烟叶出现成熟度不够、叶片组织僵硬、烟碱与淀粉含量偏高、刺激性大、杂气重等缺陷,导致上部烟叶工业可用性低及难以用于一类、高一类卷烟配方中
[2]。因此提高上部烟叶可用性是保障优质烟叶原料供应和烟草行业高质量、可持续发展亟需解决的问题。提高上部烟叶可用性的相关研究主要集中在采收叶片数
[3-5]、采收成熟度
[6-7]、装烟密度
[8]和烘烤工艺
[9]等方面。烟叶成熟度是烟叶品质的核心要素,田间鲜烟叶采收成熟度判定是制定烘烤工艺的前提条件。不同生态区域,即使主栽品种一致,适宜采烤成熟度要求也并不一致,K326品种在湖南郴州烟区以烟叶90%~100%黄落
[10]为采收标准,而福建龙岩则在打顶后68 d左右进行带茎采烤
[11]。同样,不同品种即便在同一生态区采烤成熟度要求也不一致
[12],贵州烟区的云烟87品种要求主脉、侧脉附近是黄色,主脉全部发白,而K326品种只要求主脉、侧脉附近是黄绿色、主脉部分发白。上部6片烟叶一次性采烤是提高上部烟叶可用性的重要举措,其采收方式主要有非带茎采烤和带茎采烤。上部烟叶带茎采烤的叶片数较多,采收成熟度不同于非带茎采烤
[13-14],且有烟茎的存在,水分输送与非带茎采烤也有差异,故鲜烟叶采收成熟度不能简单沿用非带茎采烤的成熟度标准。上部6片烟叶一次性非带茎采烤要求鲜烟叶成熟度高,以提高上部烟叶可用性,而在烘烤过程中上部烟叶带茎采烤的后熟作用明显,变黄时间会有所延长
[15-16],故也有研究认为带茎采烤的采收成熟度应低于非带茎采烤,但究竟成熟度低多少,一直存在争论。目前各地带茎采烤成熟度标准一般是按照当地上部烟叶一次性非带茎采烤成熟度要求来实施,可操作性差;同时关于湘西山地烟区上部烟叶带茎采烤的成熟度研究却报道较少。鉴于此,本研究以湖南省慈利县云烟87上部烟叶为材料,分析不同成熟度带茎采烤鲜烟叶物质变化的差异,探索带茎采收成熟度对上部烟叶产量和品质的影响,并比较上部烟叶一次性非带茎采烤和带茎采烤品质和成本的差异,为湘西山地烟区上部烟叶带茎采烤成熟度的确定提供理论依据和技术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验地点与试验材料
试验于2024年在湖南省张家界市慈利县(110°43′ E,29°26′ N)进行,该地海拔800 m,主要地形为山地。烤烟品种为云烟87。
1.2 试验设计
试验设3个带茎采烤成熟度处理:适熟带茎采收(当地常规采收时间,T1)、成熟带茎采收(较常规采收时间推迟4 d,T2)、过熟带茎采收(较常规采收时间推迟8 d,T3);1个非带茎采烤(上部6片烟叶一次性采收非带茎采烤)处理:过熟上部6片烟叶一次性非带茎采收(较常规采收时间推迟8 d,CK)。鲜烟叶适熟、成熟、过熟3种成熟度的外观特征见
图1。为便于比较不同成熟度鲜烟叶外观特征的差异,且具有实际可操作性,以倒数第3叶位(由上至下第3片烟叶)的成熟特征作为成熟度的判定标准,即T1处理烟叶的外观成熟特征为叶面黄绿色,主脉变白1/3,支脉开始变白,无脱落茸毛,叶面起皱有光泽,叶缘微曲,有少许黏手感,叶尖有少量成熟斑并下勾;T2处理烟叶的外观成熟特征为叶面变黄程度1/2~2/3,主脉变白1/2,支脉变白1/3,部分茸毛脱落,叶面起皱有光泽,叶缘卷曲,有少许黏手感,叶面有成熟斑,叶尖下勾;T3和CK处理烟叶的外观成熟特征为叶面变黄2/3至全黄,主脉变白2/3至全白,支脉变白1/3~1/2,茸毛部分脱落,叶面起皱有光泽,叶缘卷曲,有少许黏手感,叶面有成熟斑,叶尖下勾。
选择大田生长整齐一致的烟田,待中部烟叶采收完毕后,根据试验设计需要留足上部6片烟叶,按不同处理的要求采收鲜烟叶,按从上至下分别标记为D1~D6叶位。各处理在设定时间内均达到预期成熟特征,推迟采收时间与成熟特征描述一致。每个处理设置3次重复(1个重复为5秆烟叶),每个重复分别装在烤房的上、中、下挂烟层。不同处理安排在不同烤房。烤房内非处理鲜烟素质与采收方式和处理鲜烟叶一致,避免交叉影响。烘烤工艺均为中温中湿烘烤工艺
[14],烟叶烘烤燃料为生物质颗粒,密集烤房是气流上升式,每个烤房装烟量约4 000 kg。
1.3 测定指标及方法
1.3.1 鲜烟叶SPAD值和干物质量
采收烟叶时选择5棵烟株,按叶位在烟叶的叶尖、叶中、叶基对称处选择6个点,离主脉约3 cm,避开叶脉,采用日本Konica Minolta便携式SPAD-502 plus仪测定鲜烟叶SPAD值,取平均值。按叶位分别采摘,于烘箱中105 ℃杀青30 min,然后70 ℃烘干至恒定质量,即为干物质量。
1.3.2 烟叶经济性状
烟叶分级后,统计各处理微带青烟叶(叶脉带青或叶片含青面积≥10%)、杂色烟叶(杂色面积≥20%)和正组烟叶(BL、BF、BR、HF等级)的质量,计算各级烟叶质量占处理总质量的比例;统计各处理上等烟质量、烟叶产量(可收购烟叶的产量),计算上等烟率,并按收购价计算烟叶均价和产值。
1.3.3 烤后烟叶品质检测
选择D3~D4叶位的B2F等级烟叶,参照文献[
15]的方法,定性和定量赋分颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度等指标,分别按权重2.0,3.0,1.2,1.0,1.6和1.2
[17]评价外观质量并计算外观质量指数(AQI)。参照文献[
18]的方法测定单叶质量、含梗率、叶片厚度、平衡含水率、叶面积质量。用荷兰SKALAR San
++连续流动分析仪测定烤后烟叶的烟碱、总氮、总糖、还原糖、氯含量,用英国Sherwood公司M410火焰光度计测定钾含量
[19],并计算糖碱比与两糖比(糖碱比=总糖/烟碱,两糖比=总糖/还原糖)。参照《YC/T 138-1998 烟草及烟草制品》的方法赋分鉴评香气质(20分)、香气量(18分)、透发性(6分)、杂气(8分)、细腻程度(6分)、柔和程度(6分)、圆润感(8分)、刺激性(10分)、干燥感(8分)、余味(10分)等指标(括号内为该指标最高赋分值),计算感官评吸质量总分。
1.3.4 采烤成本统计
采烤成本主要包括采收、运输、编夹、装烟、剥叶用工(按100元/d计算)、燃料(生物质颗粒按1.1元/kg计算)和用电(按0.6元/千瓦时计算)费用。
1.4 数据处理
皮尔逊相关系数利用SPSS17.0统计软件进行分析。灰色关联分析利用DPS15.10软件,数值标准化处理后再进行灰色关联分析,根据灰色关联系数大小判断其影响大小
[20-21]。
2 结果与分析
2.1 不同成熟度鲜烟叶SPAD值的变化
鲜烟叶的SPAD值与烟叶成熟程度有关
[22]。由
表1可知,随着成熟度的增加,烟叶的SPAD值显著降低。从同一成熟度处理来看,D1~D6烟叶的SPAD值也表现出下降趋势。T2处理各叶位SPAD值较T1处理下降8.08%~13.76%,平均下降10.58%;T3处理各叶位SPAD值较T2处理下降10.24%~15.84%,平均下降13.20%;T3处理各叶位SPAD值较T1处理下降17.50%~27.13%,平均下降22.38%。叶位之间SPAD值变化差异以D6最小,D4较大。结果表明,鲜烟叶SPAD值随成熟度的增加而快速降低。
2.2 不同成熟度鲜烟叶干物质量的变化
由
表2可知,随着成熟度的增加,烟叶干物质量逐渐降低。T1和T2处理D2、D3和D6叶位烟叶的干物质量显著大于T3处理,T1处理D4和D5叶位烟叶的干物质量显著大于T3处理,除D1叶位外,T1与T2处理干物质量均无显著差异。T2处理烟叶的干物质量较T1处理平均下降了5.74%,T3处理烟叶的干物质量较T2处理平均下降了16.08%,T3处理烟叶的干物质量较T1处理平均下降了20.90%。可见,随着烟叶采收成熟度的提高,烟叶干物质量降低,且烟叶成熟度越高干物质量下降幅度越大。
2.3 不同成熟度及采收方式对烤后烟叶比例和经济性状的影响
2.3.1 不同成熟度烤后上部烟叶各等级比例
由
图2可知,随着成熟度的增加,正组烟叶比例逐渐下降,而杂色烟比例略有上升,其中T1处理的正组烟叶比例显著高于T3处理,T1处理的杂色烟叶比例显著低于T3处理,这可能是由于成熟度较高的处理,其上部6片烟叶成熟度差异较大所致
[17]。与逐叶采烤比较,带茎采烤T3处理无青烟,其杂色烟叶比例较CK降低1.56个百分点,而正组烟叶比例较CK提高5.32个百分点,达到显著性差异。表明带茎采烤有利于减少青杂烟叶比例,从而减少烘烤损失。
2.3.2 不同成熟度烤后上部烟叶经济性状
由
表3可知,T3处理的上等烟率和均价显著高于T1处理,T2处理的产值显著高于T1处理,而产量以T1处理最高,且显著高于T3处理,但与T2处理无显著差异。表明采收成熟度对烤烟不同经济性状指标的影响有所差异,产量以T1处理最高,产值以T2处理最高。从两种采收方式看,与CK相比,T3处理的上等烟率显著提高4.89个百分点,均价、产量和产值分别显著提高4.34%,7.05%和11.69%,表明高成熟度下,带茎采收可提高上等烟率、均价、产量和产值。
2.4 不同成熟度及采收方式对烤后烟叶品质的影响
2.4.1 烤后烟叶外观质量
观察发现,所有处理烤后烟叶外观质量表现无差异,均表现为烟叶颜色为橘黄、成熟度好、叶片结构尚疏松、身份稍厚、油分有、色度强。
由
表4可以看出,从不同成熟度定量赋分看,T2、T3处理烟叶的成熟度、叶片结构、身份的分值显著高于T1处理,表明提高鲜烟叶采收成熟度可改善叶片结构和身份,提高烤后烟叶成熟度。从不同采收方式的定量赋分看,T3处理的成熟度、叶片结构、油分、色度分值显著高于CK,表明带茎采烤可提高烟叶成熟度,改善烟叶结构和身份,增加烟叶油分,增强色度,从而提高烟叶外观质量指数。
2.4.2 烤后烟叶物理性状
由
表5可知,随着采收成熟度的提高,烟叶单叶质量略有下降,叶片厚度和叶面积质量显著下降。从不同采收方式看,T3处理单叶质量、叶片厚度、叶面积质量分别较CK降低2.63%,7.94%和8.12%,表明带茎采烤的单叶质量略有下降,叶片厚度略变薄,叶片结构变得疏松。
2.4.3 烤后烟叶化学成分
由
表6可知,随采收成熟度的提高,烤后烟叶的总糖含量和糖碱比显著提高,还原糖含量(T1除外)和钾含量有一定提高,而烟碱和总氮含量及两糖比明显下降。与CK比较,T3处理烤后烟叶的总糖含量和糖碱比显著提高,还原糖和钾含量提高,而烟碱含量、总氮含量、两糖比显著降低。结果表明,带茎采烤可提高烟叶总糖含量及糖碱比,降低烟碱含量和总氮含量及两糖比。
2.4.4 烤后烟叶感官评吸质量
由
图3可知,随采收成熟度的增加,烤后烟叶的感官评吸质量提高,但3个成熟度处理差异不显著。与CK比较,T3处理烤后烟叶的感官评吸质量显著提高6.72%,可见带茎采烤可以提高烟叶评吸质量。
2.5 不同采收方式经济效益的比较
由
表7可知,从采烤用工看,T3处理的采收、运输、编夹、装烟和剥叶工序用工量较CK增加9.0 d/hm
2,总用工成本增加900.0 元/hm
2。从烘烤成本看,T3处理的燃料成本较CK增加55.0 元/hm
2,用电成本较CK增加9.0 元/hm
2,采烤总成本较CK增加964.0 元/hm
2。结合
表3中T3处理产值较CK增加2 461.6 元/hm
2,扣除采烤成本,T3处理经济效益较CK提高1 497.6 元/hm
2,提高了6.63%。可见相较于逐叶采收,带茎采烤虽然增加了用工成本,但总体上经济效益更高。
2.6 不同成熟度鲜烟叶SPAD值与烟叶品质和经济指标的相关性分析
2.6.1 皮尔逊相关分析
皮尔逊相关系数可反映鲜烟叶SPAD值与烤后烟叶品质和经济指标间线性相关的大小和方向。
图4表明,鲜烟叶SPAD值与叶片厚度、钾含量、正组烟叶比例、单叶质量呈显著或极显著正相关,而与杂色烟叶比例呈显著负相关。
2.6.2 灰色关联分析
从
图5可以看出,在经济指标中,成熟度(SPAD值)对烟叶产值影响最大,其次是正组烟叶比例。在烟叶品质指标中,成熟度对烟叶化学成分中总糖含量影响最大,其次是总氮含量。在烟叶物理性状指标中,成熟度对叶片厚度的影响最大,其次是单叶质量,对烟叶外观质量指数的影响大于感官评吸质量;对烟叶采收成熟度影响大小排名前3的指标依次为叶片厚度、单叶质量和产值,影响较小的3个指标为平衡含水率、糖碱比、杂色烟比例。
3 讨 论
3.1 带茎采烤与逐叶采烤烟叶的品质和产量及经济效益
带茎采烤作为一种改善和提高上部烟叶可用性的手段,近几年在部分烟区开始推广。龚明圣
[23]研究认为,带茎采烤可改善上部烟叶外观质量,减少青黄烟、杂色烟叶比例;李倩等
[24]研究认为,带茎采烤可提高上部烟叶均价、上等烟率、产值和黄烟率及糖含量,降低烟碱含量;陈雨等
[25]研究认为,带茎采烤可提高上部烟叶外观质量和评吸质量及烟叶糖含量。本研究认为,带茎采烤可降低青杂烟比例,提高正组烟比例、上等烟率、产值及烟叶总糖含量,降低烟碱含量,与上述研究结果一致。陈雨等
[25]、陈振国等
[26]研究认为,带茎采烤上部烟叶的烟碱含量较逐叶采烤高,与本研究结果不一致,这可能与逐叶采烤是按倒1~3叶、倒4~6叶分开烘烤有关。在烘烤过程中,带茎采收烟叶茎秆内水分可弥补上部烟叶水分的不足,并能在较长时间内向烟叶补充水分
[27],使烟叶各种降解酶保持较高活性,使烟叶色素、淀粉和蛋白质降解转化更为充分
[28-29],从而提高烟叶外观质量和内在品质。
烟叶产量和产值是体现烟农收入的重要因素。张建鹿等
[30]研究认为,带茎采烤上部烟叶的单叶质量和产量有所下降;汪健等
[31]研究认为,带茎采烤能提高上部烟叶的有效产量;带茎采烤的变黄期拉长,大分子物质降解充分,烟叶单叶质量自然会下降,但这种下降可以被忽略
[32]。本研究结果表明,带茎采烤烟叶的单叶质量较逐叶采烤降低2.63%,但其青杂烟叶比例下降了5.32个百分点,其有效产量反而提高了7.05%。可见,带茎采烤的单叶质量略有下降是客观存在的,但减少了青杂烟叶比例所带来的损失,可以弥补烘烤过程中的单叶质量下降,反而提高了上部烟叶有效产量,有利于增加烟农收益。
本研究中,由于带茎采烤增加了烤后烟叶有效产量和上等烟率,产值提高了11.69%。与此同时,带茎采烤的砍茎、运输和剥叶用工量增加了9 d/hm2,加之燃料和用电成本,整个采烤成本增加了34.10%。但是采烤成本增加与产值增加抵扣后,净产值(不包括大田种植成本)增加了6.63%。可见,带茎采烤虽增加采烤用工量和成本,但能提质和增效,具有推广价值。
3.2 带茎采烤的成熟度
烟叶采收成熟度是制定烘烤工艺的依据,对上部烟叶产量和品质具有重要影响。不同烟区的种植制度、品种、施肥习惯、气候、土壤等存在差异,使其适宜采收的成熟度也有所不同。杨通隆等
[33]研究认为,带茎采烤的成熟度以烟株倒2叶上有50%面积起黄斑、叶耳开始变黄时为适宜成熟度,过高成熟度采烤反而使烟叶品质下降;袁晓霞等
[10]研究认为,上部烟叶9~10成黄时带茎采烤有利于提高烟叶化学成分可用性和经济效益;李丽等
[6]研究认为,上部鲜烟叶的叶面8~9成黄、主脉变白3/4以上、茸毛基本脱落、成熟斑明显的带茎采烤,可提高烟叶外观质量和评吸质量。本研究结果表明,低成熟度(T1处理)烟叶的正组烟叶比例和产量最高,符合大多数烟农的心理预期,这与其干物质在成熟过程中的消耗较少和上6片烟叶成熟度差异小有关;但由于低成熟度(T1处理)烟叶的上等烟率低和均价低,其产值也最低,加之评吸质量也最低,不能作为最佳处理选择。推迟8 d采收的高成熟度(T3处理)烟叶的上等烟率、外观质量指数、评吸质量最高,但产量最低,产值较T2处理降低,未照顾到烟农利益,也不是最佳处理。T2处理烟叶的均价、产值最高,其产量高于T3处理,外观质量和评吸质量略低于T3处理,综合来看可以作为最佳处理选择。带茎采烤的上部鲜烟叶成熟度不能要求过高,否则会导致上6片烟叶的成熟落黄均匀度差,不利于提高烟叶品质和经济效益。相关分析结果表明,成熟度与还原糖含量、糖碱比、杂色烟叶比例、微带青烟叶比例呈负相关,采烤成熟度过高烟叶的还原糖含量和糖碱比降低、青杂烟叶比例增大,也证明了采收成熟度不能过高。综合以上多维度分析可知,带茎采烤可适当降低采收成熟度,以弥补烘烤过程中单叶质量下降所造成的产量损失,但不能为追求烟叶产量而采收成熟度过低,也无必要沿用一次性采收的高成熟度标准。
4 结 论
相比于逐叶采烤,带茎采烤可提高烟叶产量、产值、经济效益、外观质量和评吸质量,改善烟叶物理特性和化学成分可用性,具有一定推广价值。在张家界市慈利县种植的云烟87品种,其带茎采烤的鲜烟叶成熟度以D3叶叶面变黄1/2~2/3、主脉和支脉部分变白、茸毛部分脱落、叶面显露成熟斑为宜。
湖南省科学技术厅横向科研备案项目“高可用上部烟叶带茎采烤技术集成与示范推广”(2024HX0409)
湖南中烟工业有限责任公司科技项目“高可用性上部烟叶带茎采烤技术集成与示范推广”(KY2024JD0001)