礦質(zhì)養(yǎng)分對雪茄燃燒性的影響研究進(jìn)展

孫敬國，孫學(xué)成，張?jiān)收ｂw，高享坤，楊春雷，王 欣，孫光偉，陳振國，馬俊峰

（1.湖北省煙草科學(xué)研究院煙草栽培調(diào)制研究中心，武漢 430030；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430070；3.十堰市煙草公司，湖北十堰 442000）

雪茄的燃燒性包括易燃程度、燃燒速度、燃燒方式、煙灰顏色、煙灰呈現(xiàn)狀態(tài)等，雪茄的燃燒性是其感官質(zhì)量的重要指標(biāo)。全球各地的雪茄因其種植土壤、環(huán)境和雪茄卷制工藝不同在燃燒性上有較大的差異，而土壤中礦質(zhì)元素含量和組成是影響煙葉燃燒性的重要因素。國內(nèi)關(guān)于煙葉燃燒性的研究主要集中在烤煙方面，雪茄煙燃燒性尤其是礦質(zhì)養(yǎng)分對雪茄燃燒性研究的報道較少。本研究通過闡述礦質(zhì)元素對煙葉及雪茄燃燒性的影響，為通過礦質(zhì)營養(yǎng)調(diào)控雪茄燃燒性提供理論依據(jù)。

1 國內(nèi)雪茄煙發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

國內(nèi)外雪茄市場需求日益增長，該產(chǎn)業(yè)在全世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢。2014—2019 年，國產(chǎn)雪茄煙銷量年均增幅40%以上，銷售額年均增幅30%以上，已經(jīng)成為煙草行業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，雪茄產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對原料和產(chǎn)品提出了新要求。中國雪茄煙生產(chǎn)嚴(yán)重依賴國外煙葉，尤其是雪茄茄衣和茄套基本上依靠進(jìn)口。這種情況極大限制了中國雪茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有效提高國產(chǎn)雪茄煙葉質(zhì)量，保障國產(chǎn)雪茄原料的穩(wěn)定供應(yīng)，是中國雪茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的突出問題。中國雪茄煙原料產(chǎn)地主要有海南產(chǎn)區(qū)、四川產(chǎn)區(qū)、浙江產(chǎn)區(qū)和湖北產(chǎn)區(qū)。2011 年，湖北省煙草公司從印尼引進(jìn)雪茄煙芯葉品種H382試種，經(jīng)過十年的發(fā)展，該產(chǎn)區(qū)基地面積已經(jīng)初具規(guī)模，技術(shù)也日趨成熟，生產(chǎn)出的雪茄煙品質(zhì)基本達(dá)到印尼原產(chǎn)地標(biāo)準(zhǔn)，其煙支的整體特征為具有突出甜感，其煙氣有特殊風(fēng)格，帶有花香以及青草香；突出的缺點(diǎn)是個別煙區(qū)香氣風(fēng)格有偏離，煙灰發(fā)黑、灰分含量低、燃燒性差。

2 礦質(zhì)元素與煙葉燃燒性的關(guān)系

煙葉燃燒性不僅是煙葉物理特性指標(biāo)，而且是煙葉感官質(zhì)量的重要指標(biāo)，燃燒性的好壞直接關(guān)系著煙葉的可用性和安全性。影響煙葉和煙支燃燒性的因素較多，主要包括煙葉水分含量、葉片的組織結(jié)構(gòu)、有機(jī)化學(xué)成分和礦物質(zhì)元素的含量及其比例關(guān)系等。其中，煙葉灰分的顏色可反映出煙葉燃燒及其燃燒的完全性，煙葉灰分中主要包括鉀、鈣、鎂、磷、硫、氯、硅、鋁和鐵等礦質(zhì)元素［1］。煙葉灰分中的氯、鉀、鈣、鎂、硫等礦質(zhì)元素含量是直接影響煙葉燃燒性的重要因子。

2.1 氯對煙葉燃燒性的影響

煙草是公認(rèn)的忌氯作物，但氯也是煙草生長的必需營養(yǎng)元素。煙葉中適當(dāng)?shù)穆群?，可以增加煙葉的彈性和油性，降低煙葉破碎率，提高煙葉的內(nèi)、外品質(zhì)［2］。竇玉青等［3］研究發(fā)現(xiàn)，鉀氯比與烤煙燃燒性呈正相關(guān)，而與氯含量呈顯著負(fù)相關(guān)，且氯含量對煙葉燃燒性起著決定性的負(fù)作用。鄧小華等［4］對煙葉中氯含量與煙葉燃燒性和灰色的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氯含量適中時，煙葉燃燒性分值最高，當(dāng)氯含量偏低時煙葉灰分分值最高。一般認(rèn)為氯含量在0.7%～3.0%，灰分分值高，當(dāng)烤煙氯含量低于0.7%時，隨著氯含量增加，煙葉的燃燒性變好；但當(dāng)氯含量高于0.7%時，隨著氯含量增加，燃燒性急劇變差，當(dāng)氯含量超過1.0%時，煙葉燃燒性變得較差［5］。也有研究指出，當(dāng)鉀氯比＜4 時，鉀氯比與灰色、燃燒性、總分和余味的簡單相關(guān)系數(shù)均為正相關(guān)，隨著鉀氯比的增加，煙葉燃燒性會得到明顯提高。有關(guān)煙草氯與燃燒性方面的研究，更多的研究者關(guān)注到氯對煙草燃燒性的負(fù)面影響。由于煙草長期施用硫酸鉀等不含氯肥料，土壤中有效氯的含量逐步降低，尤其是在降雨量較大的區(qū)域，這一問題可能變得尤為嚴(yán)重。在長期施用不含氯肥料背景下，煙草適量補(bǔ)充氯的研究值得關(guān)注。

2.2 鉀對煙葉燃燒性的影響

鉀元素是烤煙生長必需三大營養(yǎng)元素之一，其含量對烤煙品質(zhì)起著決定性作用。煙葉的焦油產(chǎn)生量、燃燒性、陰燃持火力、香氣質(zhì)和香氣量均直接受其鉀含量的影響。常愛霞等［6］研究發(fā)現(xiàn)，煙葉中總鉀含量提高時，煙葉雜氣較輕，燃燒性提高，煙灰顏色較白，整體感官質(zhì)量變好。竇玉青等［3］對北方地區(qū)煙葉鉀含量與其燃燒性進(jìn)行研究，得出二者呈高度正相關(guān)關(guān)系。許自成等［7］研究認(rèn)為，隨著煙葉鉀含量的提高，煙葉香氣、燃燒性均變好，當(dāng)鉀含量超過2%時，煙葉燃燒性可以穩(wěn)定在較高水平。不同的施肥量對烤煙不同部位的煙葉鉀素含量影響很大，代曉燕等［8］研究表明，在鉀肥基肥與追肥的比例為50∶50 時，鉀素對煙葉品質(zhì)提升效果最為明顯。湯宏等［9］研究也表明，煙葉含鉀量隨施鉀量增加而增加，氯含量降低，鉀氯比增大；同時，煙葉的糖堿比、氮堿比和糖氮比處于適宜范圍，煙葉的評吸品質(zhì)隨施鉀量增加而提升。研究表明，合理的使用鉀肥，能有效提高煙葉香氣質(zhì)、香氣量、余味及煙葉燃燒性，改善煙葉灰分顏色［10］。

2.3 氮對煙葉燃燒性的影響

氮素對煙草的產(chǎn)量、質(zhì)量影響顯著，氮素通過影響煙株代謝及物質(zhì)合成過程，最終影響煙葉的內(nèi)在品質(zhì)。氮是煙葉蛋白質(zhì)、煙堿的重要組成成分，煙葉中氮化合物有種類多、含量少、成分復(fù)雜、熱解分散的特點(diǎn)，在熱解過程中對煙葉的燃燒性能產(chǎn)生一定的影響［11］。氮素過高時，煙草葉片大而厚，彈性差，油分少，葉片中煙堿和蛋白質(zhì)含量高，糖含量低，刺激性大，燃燒性差。雪茄煙隨煙葉氮含量的增加，勁頭、雜氣、刺激性均增加，燃燒性變差，香氣量和余味得分先升后降，甜感變化不明顯［12］。易鎮(zhèn)邪等［13］研究發(fā)現(xiàn)，如果煙草氮素含量過低，會影響煙葉的香味和吃味及燃燒性。李洪勛等［14］在對烤煙內(nèi)在化學(xué)成分含量與感官評吸指標(biāo)的關(guān)系研究分析發(fā)現(xiàn)，煙葉燃燒性與總氮含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)。氮、鉀作為大量元素，二者的營養(yǎng)平衡及配合使用對改善烤煙的品質(zhì)及燃燒性具有極其重要［15］。煙草種植過程中，只有合理的氮用量才能確保煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定。已有的對提高煙葉燃燒性的研究，主要圍繞大田煙葉鉀含量開展，而關(guān)于氮、鉀用量及其配比對燃燒性的影響研究報道較少。

2.4 鎂對煙葉燃燒性的影響

鎂是組成植物葉綠體的重要成分，既能促進(jìn)碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)化，又在蛋白質(zhì)代謝中起重要作用。鎂可以通過硝酸還原酶來影響煙株的氮代謝，最終影響煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。煙葉鎂含量與燃燒性和灰色呈顯著正相關(guān)，鎂含量增加對香氣量有不利影響，但對香氣質(zhì)、余味、雜氣、刺激性均有良好作用［16］。李永忠等［17］盆栽煙草試驗(yàn)表明，充足的鎂供應(yīng)能促進(jìn)煙株對硝態(tài)氮的吸收和積累，顯著降低煙葉Ca 的含量；提高M(jìn)g 供給能促進(jìn)煙葉對鉀離子的吸收，降低鈣的吸收，提高煙葉中K/（Ca，Mg）值，改善卷煙燃燒品質(zhì)。鎂肥用量增加，煙葉鈣、鉀含量降低，煙葉煙堿含量增加。鎂元素增加，會導(dǎo)致烤煙上部葉灰分含量持續(xù)升高，直接影響煙葉的燃燒性［1］。

2.5 鈣對煙葉燃燒性的影響

鈣是植物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素，在金屬元素中，煙草對鈣素的吸收量僅次于鉀素，煙草吸收的鈣主要儲存在葉部，因此，鈣素能顯著影響煙葉灰分含量。一般認(rèn)為，總灰分和鈣含量較低的煙葉，其綜合質(zhì)量較高，鈣對煙草的燃燒性表現(xiàn)為中等，而煙草灰分中K+與Ca2+、Mg2+總量之比與煙草的持續(xù)燃燒性呈正相關(guān)關(guān)系。鈣和鎂能控制煙草燃燒達(dá)到完全程度，并改變灰分的顏色而使之發(fā)白［18］。肖艷霞［19］通過研究曲靖煙區(qū)烤煙鈣含量與感官質(zhì)量之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在煙葉鈣含量≥3.5%時，煙葉燃燒性、灰色評分均為最低，在煙葉鈣含量在2.5%~3.5%時，煙葉燃燒性分值最高，在煙葉鈣含量在1.5%~2.5%時，灰色分值為最高，且煙葉鈣含量與煙葉灰色、燃燒性分值均呈負(fù)相關(guān)。

2.6 硫?qū)熑~燃燒性的影響

硫元素作為植物的必需營養(yǎng)元素，是植物多種蛋白質(zhì)、酶和生理活性物質(zhì)的重要組成部分，而且硫與煙葉的燃燒性密切相關(guān)。鄧小華等［4］對烤煙燃燒性與煙葉硫含量的量化關(guān)系進(jìn)行了研究，表明烤煙燃燒性分值會隨著煙葉硫含量的增加而降低，煙葉燃燒性變差。常愛霞等［6］分析烤煙主要化學(xué)成分與感官質(zhì)量的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)硫與煙氣濃度除外的其他感官指標(biāo)均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，表明當(dāng)煙葉硫含量高時，煙氣燃燒性變差。隨著施硫量的增加，烤煙的硫含量升高，煙葉燃燒性變差，化學(xué)成分不協(xié)調(diào)。溫玉轉(zhuǎn)［20］通過硫肥試驗(yàn)對燃燒性的影響研究表明隨著硫用量的增加，陰燃時間逐漸縮短，燃燒性逐漸變差，可見硫含量與煙葉陰燃時間呈負(fù)相關(guān)，硫?qū)熑~的燃燒起阻礙作用。

3 雪茄施肥技術(shù)對燃燒性和灰色的影響

燃燒性是雪茄茄芯煙葉的重要質(zhì)量指標(biāo)，燃燒性差會導(dǎo)致煙葉內(nèi)含物質(zhì)無法充分分解，潛在香氣成分釋放不充分，且會產(chǎn)生多種令人不愉悅的氣味，影響煙葉的工業(yè)可用性。雪茄煙葉中含有多種無機(jī)元素，其中與燃燒相關(guān)性比較強(qiáng)的元素有鉀、氯、鎂、鈣，對雪茄煙灰顏色起著重要的作用。單質(zhì)鉀是一種銀白色的軟質(zhì)金屬，煙草中的鉀元素能助燃，其含量越高，煙葉的燃燒性越好，煙草種植中增加鉀肥的用量，可提高煙葉的燃燒性、香氣質(zhì)以及香氣量等重要指標(biāo)。鈣、鎂、鋅、錳等元素對雪茄茄芯品質(zhì)均有重要影響，其中鈣和鎂能較大影響燃燒的完全程度，即影響煙灰的灰白程度。含鎂和含鈣鎂較多的雪茄，煙灰顏色偏白。

雪茄煙生長過程中需肥較多，特別是對氮肥和鉀肥需求量大，具體的施肥量應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮云贩N、土壤養(yǎng)分狀況和土壤類型來確定。一般情況下，雪茄煙需要較高的煙堿來維持其特色風(fēng)格，因此在生產(chǎn)中需要施入足夠的氮肥，氮肥缺乏或?qū)е聼熑~含氮量不足，會造成雪茄煙葉香氣減少，使產(chǎn)品缺少典型的雪茄風(fēng)格。中國雪茄煙煙區(qū)習(xí)慣施肥一般為N、P2O5、K2O，分別為180～200、110～220、220～330 kg/hm2。張銳新等［21］研究不同施氮量對海南五指山雪茄煙品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)五指山種植的雪茄煙以施氮量180 kg/hm2綜合表現(xiàn)最佳。唐大鵬［22］研究表明，在湖北來鳳旱地種植的雪茄芯煙，以施氮165~195 kg/hm2為宜。已有關(guān)于礦質(zhì)元素與雪茄燃燒性關(guān)系研究的報道，多關(guān)注單一元素的用量，較少關(guān)注元素之間的相互關(guān)系，及元素間不同比值對燃燒性的影響。

4 展望

隨著中國雪茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對雪茄原料和產(chǎn)品提出了新要求，部分產(chǎn)區(qū)雪茄煙葉存在較突出的質(zhì)量問題是燃燒性差，煙灰發(fā)黑。影響燃燒性和灰色的因素較多，有機(jī)物質(zhì)的種類和組成，礦質(zhì)元素的組成及含量等因素相互影響、相互交織。雖然已有研究表明多種礦質(zhì)元素（如鉀、氯、氮、鎂、鈣、硫等）與煙草的燃燒性和灰色相關(guān)，但其相關(guān)性并不明確，有必要通過調(diào)查分析明確影響雪茄燃燒性和灰色關(guān)鍵因子，并通過田間試驗(yàn)等手段探明雪茄燃燒性和灰色的關(guān)鍵礦質(zhì)元素種類、配比及其適宜用量，研發(fā)出具有“調(diào)灰色和提品質(zhì)”功能的雪茄專用肥，為雪茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。