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云南省烤烟烟叶无机元素分析

时间:2024-05-23

荆磊磊++申钦鹏++刘志华++刘春波++杨光宇++王晋

摘要:为研究云南省不同烤烟中无机元素的差异,采用烟草行业标准方法对云南省烤烟中主要的14种无机元素指标进行了全面数据采集和统计分析。结果表明,在云南省不同产区之间,不同部位的烤烟样品各无机元素分布存在差异,利用中部烤烟样品能够明显区分5个区域的样品;对云南省样品进行综合分析,明确了云南省内不同产区烤烟的无机元素差异。

关键词:烤烟;无机元素;统计;云南省

中图分类号:TS47 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)22-5940-05

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.22.053

Comparison of Inorganic Elements in Flue-cured Tobaccos in Yunnan Province

JING Lei-lei1,2,SHEN Qin-peng1,LIU Zhi-hua1,LIU Chun-bo1,YANG Guang-yu1,

WANG Jin1,LAN Guo-zhi2,SI Xiao-xi1,MIAO Ming-ming1

(1.Key Laboratory of Tobacco Chemistry of Yunnan Province/Research and Development of Center, China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunming 650231,China;2.Academy of Chemical Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500,China)

Abstract: The differences of inorganic elements in flue-cured tobacco from Yunnan province were investigated. 14 main inorganic elements in flue-cured tobaccos from different planting zones were analyzed using standard method in tobacco industry. The results showed that among the Yunnan planting zones, composition of inorganic elements in flue-cured tobacco samples were found have differences in the upper, middle and lower tobacco leaves, respectively, and 5 planting zones also can be distinguished using the middle tobacco leaves. After comprehensive analysis of the flue-cured tobaccos in Yunnan province, a clear difference of inorganic elements in flue-cured tobacco from different planting zones were identified.

Key words: tobacco; inorganic element; statistic; Yunnan province

煙草在生长过程中除需要吸收二氧化碳和水来获得碳、氢、氧外,还要从土壤中吸收无机元素,以保证代谢作用顺利进行。分析烟草植物体的组成,发现除碳、氢、氧外,还有37种主要元素,其中16种元素是烟草生长发育过程中必需的,这16种元素为C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Mo、Cu、B、Zn、Cl[1]。如果其中某种元素吸收过少或过多时,都会对烟株的正常生长带来不利影响,甚至产生病害,降低烟草产量和品质。烟草中大多数无机元素对烟叶的燃烧性、安全性、烟灰颜色以及品质都有重要影响,如烟草是喜钾作物,充足的钾素有助于植株健壮生长;含钾量高的烟叶色泽呈深桔黄色,香气量、吃味好,富有弹性和韧性,填充性强,阴燃持火力和燃烧性好[1-3];适量的氯可提高烟叶产量,改善烟叶品质,当烟叶含氯量过高,则会使叶色青绿发脆,燃烧不良,抽吸时有海藻样怪腥味[4,5]。钙、镁则是影响卷烟灰色的重要成分,钙、镁含量适中的烟叶灰色白,燃烧性好,烟灰不易散落[6,7]。近年来,研究者对烟草中无机元素进行了大量研究。张玉顺等[8]分析了云南曲靖地区的9个标准级别烤烟中的10种无机元素的含量,发现各个级别中K、Ca、Mg的含量均高(1 mg/g),Zn、Al、Fe为中等(0.1 mg/g),Mn、Cu、Cr、Cd为微量元素,且烤烟的质量与Zn的含量具有相关性。付亚丽等[9]综合分析了红河烟区植烟土壤的中微量元素含量及分布特点,以期为红河生产优质烟叶合理施用中微肥提供科学的理论依据。

云南省作为国内最有代表性的烟叶产地,目前对其烤烟无机元素的研究还不够系统全面,因此通过对云南省不同产地的烤烟14种无机元素进行差异性分析,以期对无机元素在云南省不同产地的含量情况作进一步了解,改良烟草的种植工艺和生长环境,进而提高国内烟草的产量和质量,对中国烟草行业的发展具有重要的经济意义及社会效益。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

烤烟样品(分为上、中、下部烟叶)均来自云南省不同县市区,取样主要按照文献所划分的区域内来选择[10],区域包括滇中:安宁、澄江、峨山、弥勒、石林、新平、宜良、元江;滇东:陆良、马龙;滇西:宾川、弥渡、永平、禄丰、南华;滇东南:泸西、丘北;滇东北:昭阳区。

1.2 烟叶无机元素检测项目与方法

烟叶主要14种无机元素(氯、钾、氮、铁、锰、铜、锌、钠、硼、钙、镁、硝酸根、硫酸根和磷酸根)按以下方法进行检测:氯(YC/T 162-2011)、钾(YC/T 217-2007)、氮(YC/T 161-2002)、铁(NY/T 305.3-1995)、锰(NY/T 305.4-1995)、铜(NY/T 305.1-1995)、锌(NY/T 305.2-1995)、钠(YC/T 274-2008)、硼、钙(YC/T 174-2003)、镁(YC/T 175-2003)、硝酸根(YC/T 296-2009)、硫酸根(YC/T 269-2008)、磷酸根(YC/T 343-2010)。

1.3 统计分析

数据分析采用SIMCA-P DEMO进行主成分分析[11]。通过采用R软件对不同样品类型进行方差齐性分析,满足齐性要求的指标采用单因素方差分析和Duncan多重比较方法,不满足齐性要求的指标则采用Welch稳健单因素方差分析和Games-Howell多重比较方法进行多地点差异分析。

2 结果与分析

由于样品涉及到上、中、下3个部位,为了避免部位因素对产地的差异性造成影响,在分析样品时,须将样品具体分部位进行产地差异性分析。

2.1 云南省主要地点上部烤烟无机元素分析

对云南省主要地点上部烤烟进行了主成分分析(PCA),结果见图1。从图1中可以看出,滇中区域和滇西区域的上部烤烟样品分布位置较为明显,但滇东、滇东南和滇东北区域上部烤烟样品分布则混杂在一起,说明滇中区域和滇西区域之间的无机元素存在差异。

对这11种无机元素采用Welch稳健单因素方差分析和Games-Howell多重比较方法进行多地点差异分析。结果(表1)表明,有5种无机元素的含量在不同县市区间存在显著差异(P<0.05)。其中峨山的铁含量水平相对较高;安宁的氯含量水平显著高于昭阳区,宾川的钾含量水平显著高于新平,安宁的锰含量水平显著高于石林和马龙,宾川的硝酸根含量水平显著高于马龙和澄江,泸西的硝酸根含量水平显著高于澄江,马龙的磷酸根含量水平显著高于宜良。铁、铜等无机元素满足齐性要求,因而采用单因素方差分析和Duncan多重比较方法。结果(表2)表明,丘北和马龙的铜含量水平相对较高,陆良和澄江的铜含量水平相对较低。

由于钾和氯都是烟草必需元素,含量过高或过低都会影响烟叶的质量,含钾量高的烟叶色泽呈深橘黄色,香气量、吃味好,富有弹性和韧性,填充性强,阴燃持火力和燃烧性好;含氯量太高的烟叶燃烧不良,抽吸时有海藻样怪腥味。因此,在卷制烟支时,可以将无机元素含量不同的烟叶按照一定的比例混合进行卷制,以得到更好品质的卷烟产品。如,对于钾含量差异较大的宾川和新平,可以将这两个地区的烟叶按照合适的比例混合以作为卷烟烟叶用,同样,也可以将安宁和昭阳区的烟叶进行混合。

2.2 云南省主要地点中部烤烟无机元素分析

对云南省主要地点中部烤烟进行了主成分分析(PCA),结果见图2。由图2可以看出,5个区域(滇中、滇东、滇西、滇东南和滇东北)的中部烤烟样品分布位置较为明显,说明5个区域间的无机元素存在差异。

对不同区域中各县区所测定的无机元素进行各种统计分析,结果(表3)表明,有2个无机元素的含量在不同县市区之间存在显著差异(P<0.05)。其中弥勒和安宁的氯含量水平显著高于昭阳区;南华的硼含量水平相对较高,峨山的硼含量水平显著高于安宁、元江和澄江,禄丰的硼含量水平显著高于澄江(表4)。

硼可以促进植物对铵、钾、钙等正离子的吸收,缺硼会导致烟株生长缓慢,继而顶心部呈现暗褐色,最后枯萎以至死亡;而硼过量会造成叶片干枯[12,13]。因此,对于硼含量很低的烟叶产区,可通过人工添加硼砂的方式增加土壤的硼含量,以增加烟叶的含硼量,改善烟草的生长环境。

2.3 云南省主要地点下部烤烟无机元素分析

对云南省主要地点下部烤烟进行了主成分分析(PCA),结果见图3。由图3可以看出,只有滇中区域的中部烤烟样品分布位置较为明显,其余4个区域(滇东、滇西、滇东南和滇东北)之间都存在一定程度的分布混杂,说明滇中区域与其余4个区域之间的无机元素存在差异。

对不同区域中各县市区所测定的无机元素进行方差分析和多重比较,结果(表5、表6)表明,有6个无机元素的含量在不同县市区间存在显著差异(P<0.05)。其中澄江的锌含量水平相对较高;对于差异比较而言,泸西和弥勒的氯含量水平显著高于耿马和昭阳区,新平的锰含量水平显著高于石林、泸西和峨山,昭阳区的钠含量水平显著高于南华和安宁,泸西的硝酸根含量水平显著高于峨山、马龙和南华,陆良的硝酸根含量水平显著高于马龙和南华,澄江的磷酸根含量水平显著高于昭阳区,南华的锌含量水平显著高于丘北。

锌是烟株需要量和含量相当高的微量元素,缺锌时细胞内的氧化还原电位将发生紊乱;严重缺锌甚至可导致烟草停止生长和叶片枯死脱落[14,15]。

3 結论

对于云南省不同产区,不同部位的烤烟样品各无机元素分布特征也不同,中部烤烟样品能够明显区分5个区域的样品,上部和下部烤烟样品存在部分区域样品的混杂,但是3个不同部位烤烟样品均能体现出区域间的差异。通过对云南省内烤烟无机元素进行全面分析和比较,明确了云南省内不同产区烤烟的无机元素差异,以期为生产优质烟叶合理施用微量无机元素提供科学的理论依据,为提高国内烟叶质量等方面提供参考。

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