基于正交试验针对烤烟经济性状及烟叶结构特征的栽培技术优化

黄 浩， 严玛丽， 郭 宁， 周立非， 曾繁东， 林建委， 邵兰军， 陈泽鹏， 王 维*

(1.广东中烟工业有限责任公司，广东广州 510610；2.华南农业大学烟草研究室，广东广州 510642；3.广东省烟草专卖局(公司)，广东广州 510610)



基于正交试验针对烤烟经济性状及烟叶结构特征的栽培技术优化

黄 浩1， 严玛丽2， 郭 宁1， 周立非1， 曾繁东1， 林建委1， 邵兰军1， 陈泽鹏3， 王 维2*

(1.广东中烟工业有限责任公司，广东广州 510610；2.华南农业大学烟草研究室，广东广州 510642；3.广东省烟草专卖局(公司)，广东广州 510610)

[目的]研究不同栽培措施对烤烟经济性状及烟叶结构特征的影响，摸索出适合福建武平产区烟叶结构优化的配套栽培技术措施。[方法]以福建武平产区主栽品种云烟87为供试材料，采用4因素3水平正交试验设计，探讨施肥模式、打顶时期、留叶数及打脚叶时期对烤烟主要经济性状及优化烟叶结构特征的影响。[结果]4个处理因素对烤烟的经济性状及烟叶结构均存在影响，留叶数为主导因素，施肥模式和打顶时间影响程度相当。最终获得福建武平烟叶产区的最佳栽培技术措施组合为A2B3C1D1，即50%基施(N，K)、P肥全部基施，50%追肥(N，K)，施肥量(N、K)为生产上常规施肥的90%；初花打顶；留15片叶；打顶时打脚叶。[结论]福建武平烟叶产区的最佳栽培技术措施组合的A2B3C1D1，这一栽培技术措施组合经大面积种植验证后烟叶的产质量相较于当地对照有所提高，上等烟比例和中部烟比例均高于对照，感官质量评分高于对照，适合大面积推广应用。

烤烟；烟叶结构优化；正交试验；经济性状

当前，国家烟草专卖局针对烟叶库存量大、等级结构和部位结构不平衡的实际，提出优化烟叶结构，提高质量的战略决策和部署[1-2]。近年来烟叶生产虽然取得了较大发展，但是由于品牌规模的扩张，烟叶生产的供求矛盾突出，主要表现在烟叶原料供应等级结构与部位结构两个方面，产生了上等烟和中部烟供不应求的现象[3-4]，而如何提高烟叶的上等烟比例和中部烟比例成为当前研究的热点问题。有关研究认为烤后烟叶的等级结构和部位结构与施肥、打顶、留叶及打脚叶等众多栽培因素密切相关，氮、磷、钾是烤烟生长的三大营养元素，其施用的合理与否对烤烟产量有决定性的影响[5-8]；烤烟打顶是调节烟叶营养水平的重要手段，打顶可以改变烟叶，特别是上部烟叶内在化学成分，打顶时间不同对烟叶中烟碱含量的影响很大[9-11]；合理的留叶数可改善烟叶等级结构和部位结构[12-14]；选择适当的打脚叶时间和打脚叶数有利于优化烟叶等级结构，提高烟叶质量[15-16]。现有的研究多集中单一栽培措施或某2种栽培措施组合对烤烟经济性状与烟叶结构的影响，而鲜有对烟叶综合栽培措施的系统研究。而我国一些烟叶产区优化烟叶结构，主要是通过加强组织管理、处理田间不适用烟叶，达到提高上等烟比例的目的[2]，但由于大量低次烟积压，不可避免地影响了烟农利益，给此项工作的顺利进行带来了极大难度。笔者认为，要真正实现优化烟叶结构，增加上等烟和中部烟比例且要均衡烟农利益就必须要有配套的烤烟栽培技术措施，促进烟叶良好生长，达到烟叶结构优化的目的。该试验针对烟叶原料结构与卷烟工业需求结构间存在的矛盾，开展田间施肥、打顶、留叶及打脚叶试验，旨在探索出适合福建武平产区烟叶结构优化的配套栽培技术措施，提高烤烟生产整体水平，减少不适销烟叶等级。

1　材料与方法

1.1试验地概况及材料试验于2014～2015年在福建武平县中山镇新城村进行，试验地为壤土，地块平整，地势平坦，肥力均匀，前茬作物为水稻，植烟土壤pH6.72，有机质25.2 g/kg、速效磷23.32 mg/kg、速效钾108 mg/kg、碱解氮35.45 mg/kg。供试品种为云烟87，种植密度为16 500 株/hm2。

1.2试验方法试验设置4个因素，每因素设置3个水平，因素、水平为：①施肥模式(A)：A170%基施(N、K)，P肥全部基施，30%追肥(N、K)，参照生产上常规施肥；A250%基施(N、K)，P肥全部基施，50%追肥(N、K)，N、K施肥量为生产上常规施肥的90%；A330%基施(N、K)，P肥全部基施，70%追肥(N、K)，N、K施肥量为生产上常规施肥的70%。②打顶时期(B)：B1扣心打项；B2现蕾打项；B3初花打顶。③留叶数(C)：C1留15片叶；C2留17片叶；C3留19片叶。④打脚叶时期 (D)：D1打顶时打脚叶；D2打顶后10 d打脚叶；D3打顶后20 d打脚叶。

采用正交试验方法L9(34)设计成9个处理组合(表1)，其中处理②与当地栽培技术措施相当，设为对照组。田间采用随机区组排列，3次重复，共27个小区。

表1　试验处理组合

1.3验证试验2015年在福建武平地区选择6.67 hm2地势平坦、肥力均匀的成片地块，对2014年正交选择出的最优栽培组合进行大面积验证。以当地农户生产烟叶作对照，对验证区烟叶进行经济性状、部位结构特征、中部叶化学成分、外观质量及感官质量测定。

1.4取样与项目测定

1.4.1主要经济性状。分区计产，每小区定30株烟测产，分别标记采收烘烤，烟叶烤后经济性状按国家烤烟分级标准(GB 2635—1992)[17]进行分级，各级烟叶价格参照当地烟叶收购价格，并按处理取样。

1.4.2烤烟化学成分。选取烤后各处理中部叶进行化学成分测定，采用邹琦[18]的方法测定淀粉、可溶性总糖的含量；采用李合生[19]的方法测定总氮含量，参照公式计算蛋白质含量；参照王瑞新[20]的方法测定烟碱、还原糖含量。

1.4.3烤烟外观质量及感官质量。对各处理中部叶(C3F)外观质量及感官质量因素进行评定。评分标准参考行业专家研究结果，并结合广东中烟卷烟品牌原料质量要求制定。根据各外观质量指标的评分值及该指标所占权重，采用指数和法进行评判，具体评分标准参照文献[21]。

1.5数据分析试验数据采用Excel 和DPS 软件(3.01专业版)[22]进行处理。

2　结果与分析

对不同栽培技术措施下烤烟的经济性状和部位结构比例进行比较，结果表明处理①、⑤、⑥的产量、产值、均价及上等烟比例均较处理②(CK)要高，处理①、③、⑥、⑦和⑨的中部烟比例相较于处理②(CK)要高。

表2　不同栽培技术措施烤后烟叶经济性状及部位结构比例

2.1产量、产值统计分析表明，该试验中各因素在不同试验水平下的模型误差均不显著(P<0.05)，试验各因素间交互作用也不显著，各因素所在列有可能未出现交互作用的混杂，此时各因素水平间的差异能真正反映因素的主效，因而进行各因素水平间的多重比较有实际意义，并从各因素水平间的多重比较中选出各因素的最优水平，最终得到最优水平组合。对于某一因素，若各水平多重比较不显著，则选取指标平均数最大所在的水平为最优水平。对产量、产值性状方差结果进行分析，发现不同因素之间差异未达到显著水平，因此试验中各因素之间交互作用也不显著，从中选择各因素的最优水平进行组合，得到对产值性状最优的栽培措施组合。

对于产量性状，根据极差结果分析，各因素对产量的影响程度依次为留叶数、施肥模式、打脚叶时间、打顶时间，其中留叶数为影响烤烟产量的主导因素(表3)；对于产值性状，根据极差结果分析，各因素对产值的影响程度依次为施肥模式、留叶数、打脚叶时间、打顶时间，主导因素为施肥模式(表4)。

表3　各因素产量性状的极差

表4　各因素产值性状的极差

由表5、6可知，各处理的3个水平之间除打顶时间B1和B3产量差异未达到显著水平，其余各处理的不同水平间的差异均达到显著水平，说明不同水平处理对烤烟的产量存在显著影响。对于产量性状，最优水平组合为A2B2C1D1。产值性状的方差分析表明，4个因素各水平之间除打顶时间的B1、B3和留叶数的C2、C3水平差异未达到显著外，其余各水平间差异均达到显著，说明不同水平处理对烤烟产值存在影响，对于产值性状，最优水平组合为A2B2C1D2。

表5　产量性状各因素水平的最优组合选择

注：同列数据后小写字母不同表示在0.05水平差异显著。

Note: Different lowercases in the same row indicated significant differences at 0.05 level.

表6　产值性状各因素水平的最优组合选择

注：同列数据后小写字母不同表示在0.05水平差异显著。

Note: Different lowercases in the same row indicated significant differences at 0.05 level.

2.2上等烟比例、中部烟比例对上等烟比例进行方差分析，发现不同因素之间差异未达到显著水平，因此试验中各因素之间交互作用也不显著，从中选择各因素的最优水平进行组合可得到对上等烟比例的最优栽培措施组合；对中部烟比例进行方差分析，发现除打顶时间对中部烟比例影响达到显著水平外，其余因素均未达到显著水平，所以打顶时间为影响烤烟中部烟比例的主导因素。

上等烟比例的极差结果显示(表7)，各栽培因素对上等烟率的影响排序依次为留叶数、施肥模式、打顶时间、打脚叶时间，其中留叶数为主导因素；中部烟比例的极差结果显示，栽培因素影响程度排序依次为打顶时间、打脚叶时间、施肥模式、留叶数，打顶时间为影响中部烟比例的主导因素。

表7　各因素上等烟比例、中部烟比例的极差

统计分析结果表明，各因素不同水平之间的上等烟比例除打脚叶时间外均存在显著差异。由表8可知，根据前面的推理同样可获得试验的最优水平组合为A2B3C1D1；中部烟比例的方差分析结果表明，各因素不同水平的中部烟比例差异均达到了显著水平(P<0.05)，说明同一因素的不同水平处理对烤烟的中部烟比例产生显著影响。根据前面的推理得到中部烟比例最优水平组合为A3B3C2D1。

表8　上等烟、中部烟比例各因素水平的最优组合选择

注：同列数据后小写字母不同表示在0.05水平差异显著。

Note: Different lowercases in the same row indicated significant differences at 0.05 level.

2.3最佳组合汇总从表9可知，针对4个经济性状指标，其主导因素以留叶数为主(2次)，其次为打顶时间(1次)和施肥模式(1次)，这充分说明在该研究所涉及的4个处理因素中留叶数对经济性状的影响最大，是其决定性因素。留叶数是产量和上等烟比例的主导因素，选择最优水平C1；而打顶时间是中部烟比例的主导因素，选择最优水平B3；施肥模式为产值的主导因素，选择最优水平A2；打脚叶时间为次要因素，服从主导因素选择最优组合中出现最多的D1水平，福建武平地区的最优栽培组合为A2B3C1D1，即50%基施(N、K)，P肥全部基施，50%追肥(N、K)，N、K施肥量为生产上常规施肥的90%；初花打顶；留15片叶；打顶时打脚叶。

表9　经济性状各因素最优水平组合结果汇总

2.4验证区烤烟经济性状、化学成分及感官质量在2015年进行的大面积验证试验中发现，2014年正交选择出的最优栽培组合A2B3C1D1在产量、产值、上等烟比例及中部烟比例方面均高于当地对照，且这一栽培措施组合烤后烟叶的化学成分及感官质量评分均优于当地对照(表10～12)，说明这一最优栽培措施组合具有大面积种植的可行性。

表10　栽培措施对烤后烟叶经济性状及部位结构比例的影响

表11　栽培措施对烤后烟叶化学成分的影响

表12　栽培措施对烟叶感官质量的影响

注：总分=10×(香气质×20%+香气量×35%+杂气×20%+刺激性×10%+余味×15%)。

Note: Total score = 10× (aroma quality×20% + volume of aroma × 35% + offensive odor ×20% + irritation×10% + after taste×15%).

3　结论与讨论

优化烟叶结构是当前满足卷烟品牌原料需求、提高烟叶原料保障能力、增加烟农收入的一项重要措施[23-24]。烟草对环境条件的变化十分敏感，环境条件的差异不仅影响烟草的形态特征和农艺性状，还直接影响烟叶的等级结构[25]。武平烟叶产区早期低温易导致早花，而烟叶生长后期雨水过多易造成贪青烟叶，这些特殊的气候条件均会对烟株株型结构及烟叶生长发育产生不利影响，从而严重影响到烟叶结构的改善，为此必须做到因地制宜，充分利用生态条件，发挥生产技术潜能，制定出一套适合当地环境的栽培技术措施。该研究采用正交试验设计L9(34)，4个因素(施肥模式、打顶时间、留叶数及打脚叶时间)、3个水平，共9个处理来研究福建武平烟叶产区优化烟叶结构的最佳配套栽培技术措施，得出留叶数为影响上等烟比例的主导因素，留叶增多，烤烟上等烟比例下降，这与潘和平等[9]研究结果一致。由于武平烟叶产区易早花，所以选择适当的留叶数可以增加烤烟上等烟比例，降低上部烟比例；打顶措施作为控制烟株生育后期生长株型和养分再次分配的有效手段得到了大家的广泛关注和利用，打顶时间为影响中部烟比例的主导因素，生产实际中当地烟农习惯现蕾打顶，黄一兰等[25]提倡提早打顶时间来提高烤烟上等烟比例，但研究结果表明，初花打顶有利于增加中部叶比例，可能是因为打顶时间推迟，烟叶叶片数变多，导致烟叶部位特征下移[26]，原本的上部叶转化为中部叶。施肥模式对产值的影响也较为突出，当地烟农习惯一次性施基肥，后期不追肥，而武平产区烟叶生长后期雨水较多，肥料流失严重，肥料利用率不高，最佳施肥方式为50%基施(N、K)，P肥全部基施，50%追肥(N、K)，N、K施肥量为生产上常规施肥的90%，不仅提高了肥料的利用率，还增加了烟农的收益。选择合适的打脚叶时间对烤烟的部位特征也存在影响，打脚叶时间过早，采摘时下部叶质量会降低，变为不适用烟叶；而打脚叶时间过迟，影响养分的分配，中上部叶比例降低。

综上所述，得出福建武平地区最佳施肥方式为50%基施(N、K)，P肥全部基施，50%追肥(N、K)，N、K施肥量为生产上常规施肥的90%；初花时打顶；留15片叶；打顶时打脚叶。该栽培措施组合经大面积验证后，烟叶的经济性状、主要化学成分及感官质量相较于对照有所提高，上等烟比例和中部烟比例均高于对照，该试验结果可为福建武平地区优化烟叶的等级、部位结构提供科学依据。

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Optimization of Planting Technology for Economic Characters and Leaf Structure of Flue-cured Tobacco Based on the Orthogonal Experiment

HUANG Hao1, YAN Ma-li2, GUO Ning1, WANG Wei2*et al

(1.China Tobacco Guangdong Industrial Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510610; 2.Tobacco Laboratory, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642; 3.Guangdong Tobacco Monopoly Administration, Guangzhou, Guangdong 510610)

[Objective] To study the effects of different cultivation technique measures on economic traits of flue-cured tobacco and tobacco leaf structure, and to explore a supporting cultivation technique measure suitable for the structural optimization of tobacco leaves in Wuping Production Area in Fujian Province.[Method] With main cultivar Yunyan 87 in Wuping production area as the research material, orthogonal test with four factors and three levels were adopted.Effects of fertilization mode, topping stage, remained leaves and cutting bottom leaf stage on the main economic characters of flue-cured tobacco and structure characteristics of optimized tobacco leaves were researched.[Result] The four factors had impacts on the economic characters of flue-cured tobacco and tobacco leaf structure.However, remained leaves were the leading factor.Fertilization mode had equal influencing degree to topping time.Finally, the optimal cultivation technology combination was A2B3C1D1in Wuping production area of Fujian Province, which was 50% basal application (N,K), basal application of P fertilizer, 50% topdressing (N，K), fertilizing amount (N, K) was 90% in production, first flower-topping, 15 leaves left, removing foot leaves while topping.[Conclusion] The optimal cultivation technology combination is A2B3C1D1in Wuping production area of Fujian Province, which is verified useful for improving the yield and quality compared with local CK by large-scale test.Its high-class leaf proportion and middle-class leaf ratio are higher than those of CK.Meanwhile, sensory quality rating was higher than CK.Treatment A2B3C1D1is finally approved to be suitable for large-scale application.

Flue-cured tobacco; Leaf structure optimization; Orthogonal experiment; Economic characters

广东中烟工业有限责任公司项目 (粤烟工15XM-QK[2014]002)；广东省烟草专卖局(公司)项目(201204)。

黄浩(1988- )，男，安徽蒙城人，硕士，从事烟叶原料调拨工作。*通讯作者，副教授，博士，从事烟草栽培生理研究。

2016-06-21

S 572

A

0517-6611(2016)22-020-05