烟草生长发育模拟模型研究进展

烟草模型是烟草生产信息化的核心内容。烟草模型可以模拟烟草的生长发育过程和外在形态特征,量化与气象因子、土壤特征和栽培管理技术的关系,有助于理解、预测和调控烟草生长发育及其对环境的反应,是辅助烟草生产管理和决策的重要工具。将烟草模型分为烟草生长模型和烟草形态模型进行综述,系统梳理了烟草生长模型(生育期预测、光合生产与物质积累、同化物分配、产量品质形成等5个模块)和烟草形态模型(根、茎、叶、花等4个器官)的研究进展,发现烟草模型的研究仍然存在着系统性、机理性和适用性不强等问题,指出极端气候下烟草模型算法的构建、打顶后烟草生长发育过程及叶色的模拟和烟草生长模型和遥感技术的耦合是今后烟草模型研究的重要发展方向,加强人工智能技术与烟草模型的结合,为进一步发展具有我国特色的烟草模型奠定基础。

低氮胁迫诱导烟草亲环素基因表达的研究

为研究低氮营养对烟草生长的主要影响,分别在移栽后50 d到70 d期间测量了低氮胁迫和正常营养条件下烟株中部叶片的叶宽、叶长和50 d与60 d时的株高,同时应用实时荧光定量PCR方法分析了移栽后50 d到70 d期间烟草叶片中胁迫响应基因亲环素mRNA的表达量。结果发现低氮营养下叶长、叶宽和株高都小于正常营养条件下的叶片,但是叶长、叶宽平均生长增幅显著大于正常营养下的叶片,而株高的增长幅度则没有明显差异。低氮胁迫下叶片亲环素基因mRNA表达量与正常条件下的基因转录表达量相比有显著增加,最高为正常条件下的6.9倍,并且在移栽后50 d到70 d期间相对转录水平呈递增趋势。水培实验也证明低氮胁迫可显著诱导叶片亲环素基因的转录表达,诱导表达量达2.0倍之多。结果表明低氮营养胁迫对烟草叶片的生长影响较为显著,且低氮营养可以诱导烟草叶片亲环素基因mRNA表达大量增加,推测低氮营养胁迫下亲环素基因的大量诱导表达可能参与了对烟草叶片生长的调节过程。

生物炭和保水剂用量对土壤状况及烟草品质的影响

为探究不同用量的生物炭和保水剂对土壤状况及烟草品质的影响,以云烟100为供试材料。采用大田试验,以2个生物炭用量(30、50 g/株)和2个保水剂用量(5、10 g/株)组合成4个处理。结果表明,施用生物炭和保水剂可以使土壤中的含水率保持较高的水平,T2处理(生物炭50 g/株和保水剂5 g/株)10 cm和20 cm土壤含水率均处于较高水平。施用生物炭和保水剂后,各个处理均可增加土壤pH值及旺长期烟叶的SPAD值;各处理总糖含量较CK分别增加了1.30、8.37、3.81、5.30百分点;还原糖含量较CK分别增加了0.90、5.62、2.03、3.90百分点;其中T2处理的糖碱比和钾氯比较CK分别增加了19.89%和5.79%;生物炭和保水剂可有效提高烟叶中性致香物质总量和感官评吸质量得分,均以T2处理最高,较CK分别增加39.55%和3.52%。生物炭和保水剂配施对改善土壤含水率、pH值、烟叶叶绿素含量以及烤后烟叶品质均有较好效果,且当生物炭施用量为50 g/株和保水剂施用量为5 g/株时,烟叶品质最好。

外源褪黑素对不同品种雪茄烟生长和光合生理特性的影响

为探明外源褪黑素对不同品种雪茄烟生长和光合生理特性的影响,以CX80和德雪5号为试验材料,设置喷施100μmol/L褪黑素(MT)和喷施清水(CK)两个处理,研究外源褪黑素对两个雪茄烟品种光合色素、光合气体交换参数、光合作用关键酶活性、根系构型参数、干物质积累量等的影响。结果表明,外源褪黑素显著提高了两个品种雪茄烟叶片的叶绿素含量、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性,CX80和德雪5号的净光合速率(Pn)分别较对照组提高26.39%和26.19%,光能利用率(LUE)分别提高31.64%和26.43%,气孔限制值(Ls)分别降低33.70%、47.79%;两个品种雪茄烟褪黑素处理的的总根长、根系表面积、根系体积、根系平均根直径、总根尖数、株高、叶面积、比根长、根冠比均不同程度提高,并且CX80的地上部和根系生物量增加比例更高,分别较对照提高24.59%和41.89%;褪黑素与品种互作效应对地下部根长、根体积、根系表面积的影响达到显著水平。综上所述,叶面喷施外源褪黑素对雪茄烟的生长发育和光合生理特性具有显著促进作用,尤其对地下部根系的生长和构型起到正向调节的作用,因此,可以通过施用外源褪黑素提高其对环境的适应能力。

物联网概述及其在烟草农业中的应用展望

近年来,物联网技术备受世界关注,在多个行业得到了应用。简要介绍了物联网的含义、发展历程、现代农业与物联网的关系,综述了国内外农业物联网的发展现状,对物联网在现代烟草农业中智能育苗棚的建立、烟田病虫害预警系统建立、烟田墒情监测及精准灌溉系统组建、烟株长势监测系统和精准施肥等方面的应用提出设想,并分析了物联网在现代烟草农业建设中存在的问题。

衡阳烟区茄衣烟叶综合评价模型构建及栽培品种评价

通过构建茄衣烟叶多指标综合评价模型,为衡阳烟区茄衣烟叶综合评价和品种选择提供科学依据。以CX80、CX81、CX26、古巴2号和古巴7号为供试品种,对比分析其农艺性状、发酵后烟叶外观质量、物理特性和感官质量,并采用主成分分析对茄衣烟叶进行综合评价。对34个烟叶品质指标进行主成分分析,提取出4个主成分(Y_(1)-Y_(4)),累积方差贡献率达90.25%,通过主成分分析建立的综合评价模型为Y=0.480Y1+0.296Y2+0.143Y3+0.081Y4,并计算主成分得分及综合得分。主成分分析结合三维得分图构建的衡阳烟区茄衣烟叶多指标综合评价模型可视化程度较高,能较好地评价衡阳烟区茄衣烟叶的综合质量。依据上述模型对各栽培品种进行综合评价,结果显示CX81品种茄衣烟叶综合得分最高,具体表现为叶片宽大、身份较薄、完整性好、油分有、拉力强、颜色均匀、支脉细而平伏、组织结构疏松,符合优质茄衣标准。

雪茄烟叶在不同发酵条件下的风味物质分析研究进展

雪茄烟叶的风味物质对雪茄风格特征起到决定性的作用。从雪茄烟叶发酵研究进展、雪茄烟叶风味物质研究和不同发酵条件下风味物质研究三个方面开展了综述,发酵是改善雪茄烟叶品质的重要过程,能够影响雪茄烟叶的风味物质种类、含量和组成比例,从而决定雪茄烟叶质量和雪茄烟品质,本研究对雪茄烟叶的发酵机理和方法进行了分析,风味物质是决定雪茄产品风格特征的关键因素,总结了风味感知机理、分析方法、风味物质分类的研究进展,对雪茄烟叶在不同温湿度、发酵时间和发酵介质条件下的风味物质开展了研究。同时对未来雪茄风味研究进行展望,为相关的研究提供理论支撑。

上部烟叶可用性关键影响因素研究进展

目前,我国烤烟上部叶由于组织结构紧密、成熟度差、烟碱含量高、刺激性大等质量问题导致其可用性差,一定程度上限制了其在国内卷叶品牌的应用。本文就品种、环境因子、栽培管理措施、烘烤调制技术等方面对上部烟叶可用性的影响研究进展进行了综述,并对烤烟上部叶可用性的未来发展作了展望,旨在为优质上部叶开发提供理论依据和生产指导。

光氮互作对烟草气体交换和部分碳氮代谢酶活性及品质的影响

以烤烟品种豫烟5号为材料,采用4种光照强度和3种氮素水平的复因子盆栽试验,分析了不同光照强度和氮素水平及其互作对烤烟气体交换参数、碳氮代谢酶活性及其品质指标的调控效应。结果表明,遮阴降低了烤烟叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)以及干物质积累量,但胞间CO2浓度(Ci)升高;光氮互作效应对光合生理指标有显著影响,在遮阴引起烤烟叶片光合速率下降的情况下,氮素的施用可以提高光合效率,促进干物质积累,但过量氮素会产生反馈抑制。遮阴使转化酶(INV)活性降低,但充足的氮素营养能够促进碳代谢。硝酸还原酶(NR)活性随施氮量的增加而升高,中、低氮处理的NR活性高峰出现在移栽后45d,高氮处理则出现在移栽后60d,表明氮代谢转向碳代谢的时间推后。随光强减弱和施氮量增加烟碱、总氮含量上升,碳水化合物含量下降,总体上呈现氮代谢强于碳代谢的趋势。光氮互作效应主要表现为:在同一氮素水平下减弱光照(本试验70%光照强度)和在弱光条件下增施氮肥(本试验N2,每盆3.5g),能够有效地改善烟株的光合性能,促进体内碳氮代谢平衡,有利于光合产物的积累和优良品质的形成。

不同产地和品种白肋烟烟草特有亚硝胺与前体物关系

收集了我国4个白肋烟产区33份白肋烟晾制后上部叶样品,并以美国、马拉维样品为对照,测定了烟草特有亚硝胺(TS-NA)、生物碱和硝酸盐含量,以揭示TSNA含量与前体物之间的关系。结果表明,四川达州和云南宾川白肋烟TSNA含量水平较低,分别与美国和马拉维相当,不同产区间NNN和总TSNA含量差异较大,NNK、NAT和NAB含量差异相对较小。烟碱转化导致降烟碱含量升高是造成国内一些产区NNN和总TSNA含量较高的主要原因,随着总TSNA含量的增加,NNN所占比例增大。烟叶降烟碱含量、烟碱转化率与NNN和总TSNA含量呈极显著的正相关关系。NNK、NAT、NAB含量与硝酸盐含量呈显著正相关,同一产区不同烟叶样品NNK含量与硝酸盐含量呈极显著的正相关。品种间比较可知,鄂烟1号和鄂烟3号烟碱转化率较高,是导致其TS-NA含量升高的主要原因。

烟草叶绿体密码子的偏好性及聚类分析

综合运用多种软件对3种烟草属植物以及其他对照植物的6个叶绿体蛋白编码基因进行了分析。结果表明,普通烟草在密码子使用特性上与林生烟草最为接近,在所分析的59个密码子中,有39个密码子的RSCU(Relative Synonymous Codon Usage)值完全一样;8种参与分析的植物中共出现了30个具有偏好使用的密码子,其中7种双子叶植物在碱基组成上偏爱以C结尾的密码子,而水稻偏爱以T和C结尾的密码子;以RSCU值为基础的聚类结果显示出植物的密码子偏好性具有种族特征,表明基于叶绿体蛋白编码基因的密码子使用特性的聚类结果较适合用于系统发育分析的重要补充。

生物炭与有机无机肥配施对烟草和土壤汞含量及保护酶活性的影响

盆栽条件下,研究了生物炭与有机无机肥配施对烟草生育期内干物质积累量、烟草和土壤重金属汞含量、烟株根系土壤p H、烟草保护酶活性的影响。结果表明:(1)生物炭与低量有机肥(70%氮磷钾复合肥+30%芝麻饼肥)配施一定程度地增加了烟草生育期干物质积累量;烟草成熟期根、茎、叶干物质量较未施肥处理增加363.77%、32.10%、136.22%,根干物质量生物炭与低量有机肥配施较未添加生物炭的增加47.01%。(2)高量有机肥(70%)处理烟株和土壤重金属含量较高,低量和中量有机肥(50%)配施较低,成熟期时重金属含量表现为根>茎>下部叶>中部叶>上部叶,生物炭与低量有机无机肥配施与低量有机无机肥施用相比,烟草根、茎、叶以及根际土壤汞含量降低21.81%、10.64%、18.00%、12.50%。(3)生物炭与低量有机肥配施生育期内p H提升幅度不大,成熟期显著提高了烟叶SOD、CAT活性。综上所述,汞胁迫下生物炭和低量有机肥配施既能有效降低汞对烟草的危害,抑制烟草对汞的富集,提高烟叶的保护酶活性,还能够增加土壤有机质含量,提高土壤养分的有效性和肥料的利用率,促进烟叶生长。

不同钾肥施用方式下烟草钾素积累动态模型与特征分析

为探索黄腐酸钾的不同施用方式对豫中烟区浓香型烟草钾素吸收特征的影响,以豫烟10号为研究对象,分别采用不同基追肥比例1∶0、4∶6、4∶3∶3施用黄腐酸钾,并监测整个生育期烟株的生长发育动态,建立烟草不同部位钾素积累动态模型,进而分析烟草钾素积累的动态特征。结果表明,钾肥基追比为4∶3∶3时,烟草叶、茎、根的钾素积累量均明显高于其他处理。叶片最大积累速率出现于移栽后58 d,快速增长期发生于移栽后43~73 d,此期间叶片钾素积累量为2.437 3 g/m2,占整个生育期烟叶钾素积累量的59.07%。茎部最大积累速率出现于移栽后63 d,快速增长期发生于移栽后57~70 d,此期间茎部钾素积累量为1.967 4 g/m2,占整个生育期茎部钾素积累量的57.81%。根系最大积累速率出现于移栽后67 d,快速增长期发生于移栽后53~80 d,此期间根部钾素积累量为0.764 3 g/m2,占整个生育期根系钾素积累量的59.72%。采用Logistic模型能较好地拟合烟草钾素积累动态,以基追比4∶3∶3施用黄腐酸钾能有效提高烟草钾素的积累速率和烟叶钾素积累量。

框架式烟草散叶烘烤技术应用效果分析

为解决普通密集烤房劳动强度大、成本高的问题,进一步提高烟叶烘烤效率,对框架式散叶烤房烘烤技术应用效果进行了研究。结果表明,与普通密集烤房相比,框架式散叶烤房装烟量可增加25%以上,且能明显降低烘烤环节用工和耗煤、耗电成本,其中用工成本降幅约达45%,1 kg干烟耗能成本降幅达41.2%,达到了省工降本的目的,为进一步提高烟叶烘烤效率提供依据。

不同遮荫强度下雪茄烟叶晾制变色差异的研究

【目的】探究不同遮荫强度雪茄烟叶在晾制过程中颜色变化的差异。【方法】以川雪1号中部叶为试验材料,设置100%,85%,70%,55%和40%共5个遮荫透光处理,研究各处理雪茄烟叶晾制过程中含水率、相关酶活性、色素含量及多酚类物质含量变化对烟叶颜色的影响。【结果】①变黄、变褐特性以55%~70%遮荫透光处理烟叶转化更顺利。②55%~70%遮荫透光处理烟叶含水率显著高于其他处理,且70%遮荫透光处理烟叶失水速率适中、干燥速度适当,有利于提高颜色变化与物质转化的协调性。③55%~70%遮荫透光处理烟叶晾制过程中LOX和PPO活性较高,有利于酶促棕色化反应和质体色素降解。④55%~70%遮荫透光处理的烟叶质体色素降解量较大且降解速度快,促进了烟叶颜色的转化和品质的形成。⑤70%遮荫透光处理烟叶在晾制过程中绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量在各阶段均维持在适宜水平,有利于烟叶颜色转化和品质形成。⑥70%遮荫透光处理的烟叶颜色均匀饱满,烟叶正反面色差值小。【结论】70%遮荫透光处理烟叶在晾制过程中变黄变褐转化顺利,失水速率协调性好,维持有较高的酶活性,促进了色素降解与多酚转化,有利于酶促棕色化反应以及晾后颜色转化,烟叶颜色多呈棕褐色和咖啡色,提升了晾制效果。

新型复合水凝胶AM/HAK的制备及其对烟草生长发育的影响

【目的】制备新型复合水凝胶,为烟草抗旱栽培开发新型保水材料。【方法】以丙烯酰胺(AM)为单体,分别以羧甲基纤维素钠(CMC)和腐植酸钾(HAK)为交联介质,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,制备了聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺/腐植酸钾复合水凝胶。采用红外光谱(FT-IR)对其结构进行表征,并研究了水凝胶的吸水和保水性能,通过盆栽试验研究了其对烟草生长发育的影响。【结果】FT-IR和SEM验证了复合水凝胶AM/CMC和AM/HAK的形成。水凝胶AM/CMC和AM/HAK的平衡溶胀度高达26.52 g·g^(-1)和31.43 g·g^(-1);在室温下放置12 h,2种水凝胶的保水率可达68.09%和79.56%;添加水凝胶AM/CMC和AM/HAK后,土壤含水率分别提高2.4%和3.65%;烟株株高、茎围、节距等农艺性状均比对照提高;SPAD值分别比对照增加4.65%和10.22%;地上部生物量分别增加23.30%和52.51%;2种水凝胶处理的谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别提高1.81μmol·(g·h)^(-1)、2.12μmol·(g·h)^(-1);谷氨酸脱氢酶(GDH)活性增加16.78 U·g^(-1)和40.45 U·g^(-1);烟草根系活力比对照提高31.76%和63.98%;总糖、钾含量增加,氯含量降低。【结论】复合水凝胶AM/HAK材料可有效促进烟草生长、改善化学品质。

基于气候条件的湖南雪茄烟叶种植区分类研究

【目的】明确湖南雪茄烟叶种植区与国外优质雪茄烟叶产地的气候相似性,为湖南不同雪茄烟叶种植区的气候评价及雪茄烟叶种植类型选择提供参考依据。【方法】选取湖南8个雪茄烟叶种植区(长沙宁乡市、衡阳常宁市、永州双牌县、张家界永定区、张家界慈利县、张家界桑植县、郴州桂东县和怀化麻阳县),以移栽后第1~5个月的逐月气温、降水量、相对湿度、短波辐射净强度和日照时数为气候因子,分析各种植区与国外优质雪茄烟叶产地(古巴茄衣产地圣路易斯、古巴茄芯产地圣胡安马丁内斯、非古巴茄衣产地厄瓜多尔和非古巴茄芯产地多米尼加)的气候相似性,结合聚类分析和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)对种植区进行分类,并进一步明确各种植区的气候条件差异。【结果】湖南8个雪茄烟叶种植区的气候条件均与古巴茄衣产地中等相似,其中长沙宁乡市、张家界桑植县和郴州桂东县还与非古巴茄芯产地多米尼加中等相似;基于气候条件可将上述区域分为两大类:第Ⅰ类为茄衣生产潜力区,包括张家界慈利县、张家界永定区、怀化麻阳县、衡阳常宁市和永州双牌县5个种植区;第Ⅱ类为茄衣茄芯生产潜力区,包括长沙宁乡市、张家界桑植县和郴州桂东县3个种植区;OPLS-DA模型可成功区分Ⅰ类区和Ⅱ类区,说明两大类种植区的气候条件有明显区别;重要性排序(VIP)预测值分析结果显示,烟株移栽后第1、2、3和5个月的短波辐射净强度和第1、2和3个月的日照时数等7个气候指标为两大类种植区间的差异性指标(VIP>1.2);Ⅱ类区较高的短波辐射净强度和日照时数是其可进行茄芯烟叶生产的主要原因。【结论】湖南雪茄烟种植区可分为茄衣生产潜力区和茄衣茄芯生产潜力区,对种植区分类影响最大的气候因素是短波辐射净强度和日照时数。

遮荫栽培条件下茄衣烟田微气候特征及其对烟株生长发育和烟叶质量的影响

【目的】探究遮荫栽培条件下茄衣烟田微气候特征对烟株生长发育和发酵后烟叶质量的影响,以期为国产茄衣遮荫栽培提供理论依据。【方法】以雪茄烟品种云雪1号为试验材料,设透光率100%(CK)、75%(T1)和65%(T2)3个处理,分析不同处理下的烟田微气候特征及其对烟株农艺性状、生物量积累与分配及发酵后烟叶主要品质特征的影响。【结果】遮荫处理能降低烟田的气温、光照强度、昼夜温差及≥10℃有效积温,提高相对湿度。遮荫对烟株株高、茎围、最大叶面积、生物量积累等生长发育指标均有显著影响(P<0.05,下同)。其中,株高、最大叶面积、叶生物量均以T2处理最高,且在遮荫后40 d时增幅最大,而茎围则以CK最大。T2处理烟叶的叶片结构、油分、颜色均匀度、支脉粗细等外观质量指标得分最高,其拉力强度也显著高于其他处理。遮荫处理茄衣产量和茄衣产出率均显著高于CK,与CK相比,T1和T2处理茄衣产量分别显著增加5.87%和13.78%,茄衣产出率分别显著增加8.56%和18.56%。相关分析结果表明,遮荫条件下温度(积温、≥10℃有效积温和平均气温)的降低是烟株叶厚、茎围和根茎生物量积累减少的主要原因;平均光照强度降低和平均相对湿度增加是提升烟叶外观质量和物理特性的关键因素。【结论】遮荫能降低茄衣烟田的环境温度和光照强度,提高相对湿度,使烟株的形态发育和物质积累产生改变,从而提高茄衣产量和茄衣产出率,也使发酵后烟叶的外观和物理指标更符合工业使用。综合来看,在豫西南遮荫种植茄衣时以65%透光率较适宜。

晾烟调制研究进展

文章阐述了晾烟调制过程中内含物的主要变化时期和变化结果,对2种主要晾烟(白肋烟和雪茄烟)的调制工艺进行了归纳,总结了目前晾烟调制过程中应用的各种简便的温湿度调控技术。认为目前关于晾烟调制的研究多集中在白肋烟,雪茄烟调制方面的研究较少且集中在雪茄烟调制过程中内含物的变化规律、调制方式和调控技术对烟叶品质的影响方面。今后需对雪茄烟调制过程中内含物的转化机理、调制期细胞组织超微结构变化和微生物群落演化及功能进行研究分析,优化调制工艺,制定雪茄烟调制的各项标准。

烤烟上部叶成熟度对烟叶品质的影响

为探究四川省广元产区上部烟叶适宜的采收成熟度,以云烟87为试验材料,设置4个成熟度处理,测定不同处理烤后烟外观质量、化学成分、感官质量及经济效益。结果表明:2021年较常规采收时间推迟3 d采收,上部烟叶烤后外观质量最好,化学成分较为协调,但还原糖和总糖含量稍低于优质烟叶目标;2022年较常规采收时间推迟3 d采收,上部烟叶烤后外观质量、感官质量及经济效益均最好。综合来看,建议较常规采收时间推迟3 d,此时可达到广元烟区上部烟叶采收的最佳成熟度。