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自主科技创新 传承百年浓香

河南农业大学“浓香型特色优质烟叶开发”重大专项开展纪实
2017年12月06日 来源:《东方烟草报》 作者:王经纬、任天宝
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  烟草在线据《东方烟草报》报道

一望无际的烟叶长势喜人。

项目组研发的高碳基烟草专用肥。

  河南农业大学烟草学院教授、“浓香型特色优质烟叶开发”重大专项项目组首席专家刘国顺(左一)在开展试验的烟田进行课题调研指导。 

  河南农业大学是我国开展烟草学本科教育、培养烟草学专业硕士和博士研究生最早的高校,拥有国家烟草栽培生理生化研究基地、烟草行业烟草栽培重点实验室等多个省部级科研平台,并于2009年与国家烟草专卖局签订共建烟草学院的战略合作协议。

  2009年,中国烟草总公司启动“特色优质烟叶开发”重大专项,由中国烟叶公司牵头实施;2011年2月,隶属于该重大专项的“浓香型特色优质烟叶开发”项目正式启动,河南农业大学和上海烟草集团有限责任公司作为项目牵头单位,携手19家工商企业和科研单位,共同走上了我国浓香型特色优质烟叶开发的新征程。

  六年多时间里,项目组在八大浓香型烟叶主产区围绕浓香型烟叶形成的生态基础、物质代谢途径、品种筛选利用、栽培与调制关键技术、规模开发与工业利用等进行了系统研究,在理论创新、技术集成和工程转化等方面取得了重大突破。

  “我们这里是老烟区,重茬问题和土壤传染病害比较严重,今年施用了河南农业大学研发的高碳基土壤修复肥后,不仅化肥使用量少了三分之一,而且烟叶长势喜人、发育良好,病害和虫害都明显减少了。今年我种了55亩烟叶,总收入将近30万元。”日前,望着自家已经采收完毕的烟田,河南省襄城县汾陈乡半坡店村烟农李金叶兴奋地说。

  不仅烟农种烟经济效益有了提升,卷烟工业公司近年来对浓香型烟叶的使用也有增量。

  2016年开始,山东中烟工业有限责任公司在浓香型烟叶产区调拨量持续增加6%,在一、二类卷烟配方中使用比例稳定在12%~37%;浙江中烟工业有限责任公司在浓香型烟叶产区的调拨比例提升5%,在一、二类卷烟配方中使用比例达25%以上;湖南中烟工业有限责任公司在“白沙”“芙蓉王”等品牌卷烟配方中使用浓香型烟叶比例在10%~28%之间;广西中烟工业有限责任公司在一、二类“真龙”品牌卷烟配方中,使用浓香型烟叶比例为5%~10%……

  这一连串变化的背后,是河南农业大学近年来围绕“浓香型特色优质烟叶开发”重大专项取得一系列突破性创新成果的生动写照。

  聚焦目标强管理

  浓香型烟叶是中式卷烟的主要原料,也是国际市场优质烟叶的主体,其香韵突出、醇厚丰满、余味舒适的品质特征,是中式卷烟实现创新发展的重要因素,在当前各卷烟品牌配方中具有不可替代的调香作用。

  在烟叶生产总量基本稳定的情况下,随着卷烟品牌的快速发展,优质烟叶需求资源将越来越紧俏。以市场为导向抓好烟叶生产,实现烟叶生产供给侧结构性改革,是培育和发展我国浓香型特色优质烟叶的迫切需求。与此同时,随着降焦工作的稳步推进,浓香型烟叶在卷烟配方中的作用更加凸显,增加浓香型烟叶的配方比例、稳定提升各风格区浓香型烟叶的质量风格显得非常迫切。

  然而,近年来,受我国烟叶产区的生态条件、土壤质量、生产条件等因素影响,我国浓香型烟叶的质量和数量一直不能满足卷烟工业企业的需求。

  为打造中式卷烟核心技术,夯实中式卷烟原料基础,提高中式卷烟市场竞争力,满足工业企业对浓香型优质烟叶质量的战略需求,2009年,中国烟草总公司启动“特色优质烟叶开发”重大专项。2011年2月,由河南农业大学和上海烟草集团有限责任公司作为“浓香型特色优质烟叶开发”专题项目的牵头单位,联合19家工商企业和科研单位共同开启了我国浓香型特色优质烟叶开发的新征程。

  优良的顶层设计是实现项目预期目标的基础。在中国烟叶公司的统一指挥下,项目组聚焦研究目标,积极创新科研管理模式,构建了“以课题组为主体的产区负责制”项目垂直组织管理方式。

  “我们一方面通过定期举行高层次大河金叶论坛和专家论证会,凝练学术思路和项目技术路线;另一方面在核心示范区,采用自选品种、自配肥料和自主烘烤的技术策略,把项目突破的先进技术高度集成,确保科研成果能够及时得以转化。”河南农业大学烟草学院教授、“浓香型特色优质烟叶开发”重大专项项目组首席专家刘国顺介绍道。

  依托由多家单位共同搭建的浓香型特色优质烟叶开发重大专项科研管理平台,如今项目组已顺利完成了研究目标,解答了一系列科学问题,取得了理论突破和技术创新,解决了困扰我国烤烟生产的瓶颈问题,促进了烟叶质量的提升和特色的彰显。

  归纳起来,“浓香型特色优质烟叶开发”重大专项成果主要集中在“三大突破、四类创新、五项提升、七类产出、两个支撑”上。“三大突破”即突破了传统香型概念,细化了烤烟风格特色和区域定位;突破了生态因子对烟叶风格特色的效能,确定出关键生态指标;突破了烟叶风格特色形成的代谢机理,明确了主要特征成分产生的代谢途径。同时,实现了“理论、技术、平台、管理”四类创新和“品种布局与配套技术、壮苗早栽保障大田生育期技术、水肥一体化管理技术、特色烟叶烘烤工艺和技术、打叶复烤和增香除杂技术”五项提升,做到了“出技术、出专利、出产品、出成果、出标准、出论文、出人才”七类产出,建立了“中式卷烟核心原料生产、中式卷烟骨干品牌建设”两个支撑。

  项目研究期间,项目组制定相关标准10项,获得授权发明专利38件,公开发表论文417篇,其中SCI收录论文17篇,出版专著6部。

  探索发现求创新

  众所周知,生态因素对烟叶风格特色的形成起决定性作用。然而在实际生产中,气候、土壤、地质背景等诸多生态因子对烟叶特色风格形成的贡献不尽相同。

  “所谓‘橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳’,地域生态环境是形成烟叶风格特色最直接也是最主要的因素。要优化浓香型烟叶生产技术,首先必须弄清楚不同烟区的生态促进因子、限制因子和障碍因子。在这个基础上,一方面优化浓香型烟叶布局,另一方面制定相应的农艺、化学、分子等调控和补偿措施,充分利用生态有利因子,避免或减弱不利因子。”项目组成员、烟草栽培重点实验室主任史宏志教授说道。

  为能更加科学地解析烟叶风格特色形成的生态学机理,本着实事求是的科研态度,史宏志带领的课题组围绕烟叶风格特色关键生态指标开展了一系列科研探索。

  他们结合GPS定位,在项目确定的各典型取样点进行气候资料及各相关参数的采集,搜集了当地近30年及项目进行期间有关气象资料。通过比较分析,他们筛选出影响烟叶香型的关键气候因子及其效应阈值。此外,他们还在典型烟区设置太阳光谱分析系统,实时监测总辐射、紫外及不同波段可见光,比较不同产区光谱波段特征和差异,并对典型烟叶样品质量和特色开展对比分析,明确光谱特征与烟叶质量和风格的内在关系。

  功夫不负有心人,经过一系列田间试验,项目组最终得出明确结论:成熟期温度条件是烟叶风格特征的决定因素。

  “烟叶成熟期日均温、昼夜温差、成熟期日均温大于30℃天数等温度指标,是烟叶香型和香韵特征形成的决定因素。以焦甜香和焦香为主要香韵的浓香型烟叶的形成,需要在成熟期具有较高的温度条件。成熟期日平均温度高于25℃,且日最高温度大于30℃的天数达到45天以上,昼夜温差小于9℃是形成典型浓香型烟叶的必备条件。”史宏志所说的这一结论,第一次向行业清晰地揭示了影响烟叶香型和香韵特征的关键所在。

  基于这一重大发现,项目组随后在经过大量试验基础上,针对浓香型烟叶培育开创性地提出了“成熟期高温强光增香理论”。

  “烟叶表面腺毛分泌物是重要的香气前体物,而提高异戊烯基焦磷酸异构酶的活性则是其中关键。我们通过转录组数据分析发现高温强光促进了合成异戊烯基焦磷酸异构酶基因的表达量上调,进而使下游萜类代谢加速。由此证明,高温强光促进叶片类胡萝卜素降解产物和腺毛分泌物积累是浓香型烟叶风格形成的重要机理。”河南农业大学烟草学院崔红教授阐述了该理论背后蕴藏的原理。

  在这一理论成果的指引下,项目组又创新提出了生态区域趋利避害技术体系。

  他们通过对全国各烟叶产区生态条件及其与烟叶质量特色关系进行深入分析,并结合关键生态因子对烟叶致香物质代谢机理研究结果,明确了各产区生态条件的有利因素及不利因素,最终根据各烟区实际,因地制宜制定出趋利避害提高烟叶香气质量和彰显烟叶特色的技术体系。依靠差异化的生产技术,从而实现了不同烟区对浓香型烟叶的高效产出。

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