田间成熟度对烟叶机械采收效果的影响_王鹏.pdf

田间成熟度对烟叶机械采收效果的影响 王 鹏 1 2 龚达平 1 管恩森 3 解敏敏 1 孙玉军 3 任 杰 1 刘自畅 1 徐秀红 1 1 中国农业科学院烟草研究所 农业农村部烟草生物学与加工重点实验室 青岛 266101 2 中国农业科学院研究生院 北京 100081 3 山东潍坊烟草有限公司 山东 潍坊 261205 摘 要 为探究田间烤烟成熟度对烟叶机械化采收效果的影响 以中烟100的中 C 上部 B 烟叶为试验材料 测定了低 M1 中 M2 高 M3 3种成熟度烟叶的机械采收质量 力学特性指标 茎叶夹角 细胞壁相关成分等 并对细胞壁相 关成分与力学特性指标进行了相关分析 研究结果显示 随成熟度升高 1 烟叶机械采收破损率先降低后升高 CM2 BM2破损率分别为6 96 8 42 各处理间差异显著 采净率逐渐升高 但中 高两种成熟度烟叶的采净率无显著差异 2 叶肉及叶脉最大拉伸力减小 最大拉伸力位移增大 柔度系数及伸长率升高 弹性模量降低 叶脉抗弯强度递减 3 纤 维素 半纤维素和木质素含量梯度递减 CM1 CM2 CM3 BM1 BM2 BM3 且与弹性模量和抗弯强度显著正相关 4 中 上部叶茎叶夹角增大 茎叶结合力逐渐降低 CM3 BM3的茎叶夹角范围分别为67 78 87 60 69 45 86 89 不利于机 械采收作业 因此 建议在田间烟叶达到中成熟度时开展机械采收 实现采净率与破损率的协同优化 关键词 烤烟烟叶 细胞壁成分 力学特性 机械采收 中图分类号 S572 01文献标识码 A 文章编号 1007 5119 2025 02 0001 08 Influence of Field Maturity on Mechanical Harvesting Effect of Tobacco Leaves WANG Peng1 2 GONG Daping1 GUAN Ensen3 XIE Minmin1 SUN Yujun3 REN Jie1 LIU Zichang1 XU Xiuhong1 1 Institute of Tobacco Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing Ministry of Agriculture and Rural Affairs Qingdao 266101 China 2 Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100081 China 3 Shandong Weifang Tobacco Co Ltd Weifang 261205 Shandong China Abstract To investigate the effects of field grown flue cured tobacco maturity on mechanical harvesting performance middle C and upper B leaves of Zhongyan 100 were selected as experimental materials Three maturity levels low M1 medium M2 and high M3 were tested and the following parameters were measured mechanical harvesting quality mechanical property indices stem leaf angles and cell wallrelated components A correlation analysis was conducted between cell wall components and mechanical properties The results showed that With increasing maturity 1 The mechanical harvesting damage rate first decreased and then increased The damage rates of CM2 and BM2 were 6 96 and 8 42 respectively with significant differences between treatments The harvesting completeness rate gradually increased but no significant difference was observed between medium and high maturity levels 2 The maximum tensile force of mesophyll and veins decreased while the displacement at maximum tensile force increased The flexibility coefficient and elongation rate increased whereas the elastic modulus decreased The bending strength of veins showed a declining trend 3 Cellulose hemicellulose and lignin contents exhibited a gradient decline CM1 CM2 CM3 BM1 BM2 BM3 and were significantly positively correlated with elastic modulus and bending strength 4 The stem leaf angles of middle and upper leaves increased while the stem leaf binding force gradually decreased The stem leaf angles of CM3 and BM3 were 67 78 87 60 and 69 45 86 89 respectively which were deemed unfavorable for mechanical harvesting operations Therefore it is recommended to perform mechanical harvesting when the field grown tobacco leaves reach medium maturity to achieve collaborative optimization of net extraction rate and damage rate Keywords flue cured tobacco leaves cell wall components mechanical properties mechanical harvesting 基金项目 中国烟草总公司山东省公司科技重点项目 202114 中国烟草总公司重大科技项目计划项 110202201007 JY 07 中国农业科学院 科技创新工程 ASTIP TRIC03 第一作者 王 鹏 2001 男 在读硕士 主要研究方向为烟草调制加工 E mail 3265718993 通信作者 刘自畅 1992 男 助理研究员 主要研究方向为农业机械化工程 E mail liuzichang 徐秀红 1970 女 研究员 主要研究方向为烟草调制加工 E mail xuxiuhong 收稿日期 2024 12 04 修回日期 2025 03 31 中国烟草科学 Chinese Tobacco Science 2025 46 2 1 8 DOI 10 13496 j issn 1007 5119 2025 02 001 在现代烟草农业发展进程中 烤烟机械化采收 具有重要意义 实现机械化采收可大幅提升作业速 度 缩短采收时间 有效解决劳动力季节性短缺 同时降低人工成本支出 1 然而 当前烟草机械化 采收仍存在诸多问题 如破损率高 采净率低 农 机农艺融合程度低 采收成熟度对机械采收质量的 影响不明确等 国内外关于成熟度对作物机械采收 效果的影响已有一定研究 侯明涛等 2 研究了黄 淮海区不同成熟度玉米机械化收获情况 发现适时 晚收可以降低机采玉米籽粒破碎率 周文卿等 3 研究发现棉花适中成熟度采收时 会减少落地棉和 遗留棉数量 提高棉花机械采收采净率 一定程度 上能提高棉花机械采收质量 张任飞等 4 则发现 较低成熟度时采收会降低番茄损伤程度 成熟度通过影响植物纤维素 半纤维素及木质 素等的含量影响其机械强度 张玉琴等 5 研究发 现纤维素 半纤维素等物质含量随成熟度升高而逐 渐降低 张秀丽等 6 对不同成熟度烤烟茎叶结合 强度进行探究 发现茎叶连接强度随成熟度增加逐 渐降低 成熟期较未成熟期下降29 植物组织 机械强度主要由细胞壁强度决定 7 而细胞壁主要 由纤维素 半纤维素 木质素及果胶等多糖类物质 组成 马延华等 8 对不同品种的玉米茎秆地上部 第3节抗穿刺强度与化学成分含量的相关关系进行 研究 发现茎皮抗穿刺强度与茎皮纤维含量显著正 相关 Bonham等 9 发现半纤维素随机分布在纤维 素表面 结构松散 主要影响细胞壁横向力学性能 陈晓光等 10 发现提高茎秆木质素含量可以提升植 株茎秆机械强度 增强植株的抗倒伏能力 茎叶夹 角是决定作物株型的重要指标 11 影响作物群体 的透光和受光姿态 以及叶片的空间分布和整体构 型 合理的茎叶夹角有助于减少叶片间的遮挡 使 每片叶子都能得到充足的光照 进而影响植物的光 合作用效率和生长状况 目前烟叶田间成熟度对于烤烟机械采收质量和 效果的影响并不清楚 因此 本研究通过分析不同 成熟度烟叶的纤维素 半纤维素及木质素含量以及 相关力学指标等 初步明确成熟度对烤烟机械采收 效果的影响 确定适宜机械采收的烤烟成熟度 以 期为改善烤烟机械采收效果提供理论和技术依据 1 材料与方法 1 1 材料与设备 试验于2023年在山东省诸城市洛庄烟草试验 站科技示范园进行 种植面积0 5 hm2 供试品种 为中烟100 由青岛中烟种子有限责任公司提供 大田管理按当地优质烤烟烟叶生产技术规程管理措 施执行 使用中国农业科学院烟草研究所自主研 发的4YZ 1型全自动烟草分层采收机进行机械 采收 1 2 试验设计 在烟叶成熟期选取大田长势良好 均匀一致的 烟株 在中 上部叶达到相应成熟标准时取样 采 用随机区组设计 选取中部 9 11叶位 上部 15 17叶位 烟叶为供试材料 设置3个成熟度处 理 分别为低成熟度 CM1 BM1 中成熟度 CM2 BM2 及高成熟度 CM3 BM3 共计6个处 理 表1 表 1 试验设计 Table 1 Experimental design 部位 Position 处理 Treatment 鲜烟叶主要外观特征 Main appearance characteristics of fresh tobacco leaves 中部 Middle leaf CM1 6 7成黄 叶面浅黄色 主脉变白1 3以上 支脉稍见变白 CM2 7 8成黄 叶面浅黄色 主脉变白1 2以上 支脉变白1 3以上 CM3 8 9成黄 叶面浅黄至基本全黄 主脉变白2 3以上 支脉变白1 2以上 上部 Upper leaf BM1 7 8成黄 叶面浅黄色 主脉变白1 2以上 支脉变白1 3以上 BM2 8 9成黄 叶面浅黄至基本全黄 主脉变白2 3以上 支脉变白1 2以上 BM3 9 10成黄 叶面基本全黄至全黄 主脉基本全白 支脉变白2 3以上 1 3 测定指标及方法 1 3 1 机械化采收破损率和采净率测定 每处理选 取30株烤烟进行机械采收效果评价 采收机采收 后测定各处理采下的鲜烟叶叶片数 m 采下的破 损叶片数量 k 未采下的叶片数 n 3次重复 破损叶片的判定标准 叶片撕裂长度大于叶宽的 2中国烟草科学2025年第46卷 1 4 或叶片缺失面积超过1 5 或烟叶主脉折断缺 失的长度超过其总长1 3 参照李阳等 12 的方法 计算各处理的采净率 c 和破损率 p 计算公 式如下 c mm n 100 1 p km 100 2 1 3 2 叶肉 叶脉拉伸力及主脉抗弯强度测定 各 小区中 上部叶达到相应成熟度后 选取各处理代 表性烟叶10片 采用电子万能试验机 深圳三思纵 横科技有限公司 测定叶肉拉伸力 进行力学性能 测试 试样在自然状态下制作 选择无明显虫蛀 病害区域取样 各叶片分叶尖 叶中 叶基3个部 位取拉伸样 取样标准长度为80 mm 标距为 25 mm 试样边缘用剪刀修剪均匀 避免应力集中 为防止试样在拉伸过程中出现滑移以及基部断裂 在叶片与夹具间增加保护装置橡胶块 并用透明胶 带包裹加厚试样两端 便于夹具夹紧试样 电子万 能试验机的加载速度设定为10 mm min 按式 3 6 分别计算叶肉应力 应变 弹性模量及柔 度系数 叶片取完叶肉拉伸样后用于叶脉拉伸力测定 将主脉从叶基处开始量取120 mm 选取样品时尽 量保证主脉横截面尺寸大致相同 去除叶肉和支 脉等部分 去除过程中要防止主脉受损 试验时 首先将万能试验机调整至适宜高度 通过锁紧装置 将烟叶主脉两端夹持固定 两端夹持长度分别为 10 mm 保证烟叶主脉与夹持装置垂直 确保叶脉 两端受力均匀 将加载速度设定为2 mm min 直 至叶脉完全断裂 按式 3 6 分别计算叶脉应力 应变 弹性模量及柔度系数 主脉抗弯强度采用三点抗弯强度测试方法 利 用电子万能试验机进行主脉抗弯强度试验 各处理 选取具有代表性的叶片10片 尽量保证主脉基部 横截面尺寸相同 去除叶肉及支脉 去除过程中防 止主脉受损 从叶基处开始选取100 mm主脉 将 叶脉水平置于相距80 mm的两个支撑点上 保证 夹具稳固且对齐 在两个支撑点的中点上方向标本 施加向下载荷 直至叶脉断裂 试验机以5 mm min 的速度施加载荷 记录样品在断裂时的最大加载力 及相应形变量 按式 7 计算烟叶主脉抗弯强度 F1000000S 3 E 5 式中 烟叶试样应力 MPa F 烟叶 试样拉伸力 N S 烟叶试样的原始截面积 m2 烟叶试样应变 L1 烟叶试样变 形后的长度 m L0 烟叶试样的原始标距长度 m E 烟叶试样的弹性模量 MPa L21000EA 6 式中 烟叶试样的柔度系数 mm N L2 烟叶试样的长度 m E 烟叶试样的弹 性模量 MPa A 烟叶试样的原始截面积 m2 R 3FL32000000bh2 7 式中 R 试样的抗弯强度 MPa F 试样所受到的最大力 N L3 试样的跨距 长 度 m b 试样横截面的宽度 m h 试 样横截面的厚度 m 1 3 3 烟叶细胞壁成分测定 将各处理测定叶肉和 叶脉拉伸力后剩余部分烘干后用于细胞壁成分测定 细胞壁粗提物采用Turner等 13 的方法分离提纯 纤维素含量测定采用Updegraff 14 的方法 半纤维 素含量测定采用杨斌等 15 的方法 木质素含量测 定采用紫外分光光度法 16 1 3 4 烤烟茎叶夹角及茎叶结合力测定 各处理选 取10株具有代表性的烟株进行茎叶夹角及茎叶结 合力测定 测定叶位为中部 9 11叶位 上部 15 17叶位 3次重复 茎叶夹角按照YC T 142 2010 17 的方法测定 茎叶结合力采用数显测 力计 衢州艾普计量仪器有限公司 测定 在距离主 脉茎叶结合处20 mm处 平行于茎秆方向自上而 下施加作用力并不断下压 直到茎叶结合处完全分 离 利用峰值记录模式测量最大结合力 1 4 数据处理 采用Excel 2019作图及数据统计 采用LSD 法进行单因素方差分析 采用皮尔逊相关系数法对 数据进行相关性分析 第2期王 鹏等 田间成熟度对烟叶机械采收效果的影响3 2 结 果 2 1 不同成熟度烟叶的机械采收质量 不同成熟度下的烟叶机械采收破损率和采净率 如表2所示 中部叶破损率以CM2最低 较CM1 CM3分别降低5 64 1 99百分点 中部叶采净率 CM3最高 较CM1提高5 68百分点 与CM2差 异不显著 上部叶破损率以BM2最低 BM3次之 BM1最高 采净率由高到低依次为BM3 BM2 BM1 表 2 不同成熟度烤烟采收质量 Table 2 Harvest quality of flue cured tobacco at different maturity stages 处理 Treatment 破损率 Damage rate 采净率 Harvesting completeness rate CM1 12 60 0 98a 91 45 2 09b CM2 6 96 0 21c 96 60 0 65a CM3 8 95 0 32b 97 13 0 43a BM1 13 25 0 55a 87 64 1 61b BM2 8 42 0 09c 93 17 0 73a BM3 9 89 0 60b 95 74 0 45a 注 表中不同小写字母表示同一部位不同成熟度烟叶处理间差异显著 p 0 05 下同 Note Different lowercase letters in the table indicate significant differences p 0 05 among treatments of tobacco leaves at different maturity stages within the same position The same as below 2 2 不同成熟度烤烟烟叶的力学特性 2 2 1 叶肉及叶脉拉伸力 如图1所示 不同样品 的叶片拉伸力均呈先上升后下降的单峰趋势 叶片 拉伸经历预紧 弹性形变 断裂3个阶段 其中弹 性形变阶段的力 位移曲线近似直线 此时符合胡 克定律 可用于求解烟叶机械强度等相关参数 上 部叶和中部叶的拉伸力变化趋势基本一致 均先升 高达到峰值后下降 但同一成熟度的上部叶拉伸力 大于中部叶拉伸力 随着烟叶成熟度的升高 叶肉 及叶脉拉伸力峰值随之减小 拉伸力峰值位移增大 不同样品的叶肉拉伸力均在位移6 8 mm内达到峰 值 BM1拉伸力峰值较BM2和BM3分别高 33 65 和40 33 CM1拉伸力峰值较CM2和 CM3分别高12 47 和33 62 不同样品的叶脉 拉伸力均在位移2 3 mm内达到峰值 BM1拉伸 力峰值较BM2和BM3分别高75 90 和163 14 CM1拉伸力峰值较CM2和CM3分别高52 37 和145 52 5 4 3 2 1 0 0 2 4 位移 Displacement mm 位移 Displacement mm 6 8 10 叶肉拉伸力 Mesophyll tensile force N 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 叶脉拉伸力 Vein stretch ing force N BM1 CM1 BM2 CM2 BM3 CM3 BM1 CM1 BM2 CM2 BM3 CM3 图 1 不同采收成熟度叶肉及叶脉拉伸力 位移曲线图 Fig 1 Tensile force displacement curves of mesophyll and vein at different harvesting maturity stages 2 2 2 叶肉力学特性 如表3所示 随着成熟度增 加 烤烟中 上部叶肉弹性模量均呈现逐渐下降的 趋势 而柔度系数和伸长率则呈逐渐升高趋势 处 理间差异均达到显著水平 CM3较CM1 BM3 较BM1弹性模量分别降低了29 86 23 28 伸 长率分别提高了1 76 1 69百分点 柔度系数分别 提高了72 97 63 85 说明成熟度越高叶肉的 柔韧性 柔度系数及伸长率 越高而刚性 弹性模量 越低 2 2 3 叶脉力学特性 如表4所示 随着成熟度 升高 烤烟中 上部叶脉弹性模量及抗弯强度递 减 柔度系数及伸长率则同步升高 处理间的差异 均达到显著水平 CM3较CM1 BM3较BM1弹 性模量分别降低了88 22 80 55 抗弯强度分 别降低了40 74 42 94 伸长率分别提高了 2 76 1 70百分点 柔度系数分别提升了1 100 350 叶脉的力学性能变化情况与叶肉部分基本 一致 4中国烟草科学2025年第46卷 2 3 不同成熟度烟叶的细胞壁有关成分含量 如图2所示 随成熟度升高 纤维素 米纤维 素 木质素等成分含量下降 但中 低成熟度烟叶 的纤维素含量差异不显著 CM2 CM3纤维素含 量较CM1分别下降8 19 10 21百分点 BM2 BM3纤维素含量较BM1分别降低8 00 8 23百分 点 CM3半纤维素 木质素较CM1分别下降2 72 4 09百分点 BM3半纤维素 木质素较BM1分别 下降2 52 2 27百分点 2 4 烤烟烟叶力学特性与细胞壁有关成分的相关 性分析 为探索不同成熟度烟叶细胞壁有关成分对烟叶 力学特性的影响程度 对两者进行相关性分析 结 果如图3所示 叶肉弹性模量 叶脉弹性模量 叶 脉抗弯强度与纤维素 半纤维素及木质素含量极显 著正相关 叶肉伸长率 叶肉柔度系数 叶脉伸长 率 叶脉柔度系数与纤维素 半纤维素及木质素含 量极显著负相关 2 5 不同成熟度烟叶的茎叶夹角及茎叶结合力 2 5 1 不同成熟度烤烟的茎叶夹角差异 如图4所 示 CM1 CM3茎叶夹角的平均值分别为43 13 60 24 77 04 BM1 BM3茎叶夹角的平均值分 别为42 72 60 46 79 89 CM3较CM1均值 升高了78 62 BM3较BM1均值升高了87 01 说明中 上部叶茎叶夹角均随成熟度升高而增大 2 5 2 不同成熟度烤烟的茎叶结合力差异 如表5 所示 随着成熟度的增加 中 上部茎叶结合力呈 现出逐渐降低的趋势 CM1 BM1茎叶结合力最 大 CM3 BM3茎叶结合力最小 CM3较CM1 降低了66 28 BM3较BM1降低了62 80 3 讨 论 在烟叶成熟过程中烟叶的纤维素 半纤维素 木质素等物质含量均会发生显著变化 与此同时烟 表 3 不同成熟度处理烟叶叶肉的力学性能 Table 3 Mechanical properties of mesophyll in flue cured tobacco leaves at different maturity stages 处理 Treatment 弹性模量 Elastic modulus MPa 最大拉伸力 Maximum tensile force N 最大拉伸力位移 Maximum tensile force displacement mm 柔度系数 Flexibility coefficient mm N 1 伸长率 Elongation rate CM1 2 88 0 04a 4 21 0 33a 6 26 0 01c 1 48 0 01c 7 83 0 01c CM2 2 22 0 03b 3 15 0 05b 6 64 0 06b 2 11 0 04b 8 30 0 07b CM3 2 02 0 03c 3 00 0 02c 7 67 0 02a 2 56 0 03a 9 59 0 02a BM1 3 05 0 05a 4 69 0 13a 6 10 0 02c 1 30 0 04c 7 63 0 03c BM2 2 89 0 07b 4 17 0 10b 6 38 0 01b 1 53 0 04b 8 00 0 01b BM3 2 34 0 06c 3 51 0 10c 7 46 0 04a 2 13 0 06a 9 32 0 05a 表 4 不同成熟度处理烟叶叶脉的力学性能 Table 4 Mechanical properties of leaf veins in flue cured tobacco at different maturity stages 处理 Treatment 弹性模量 Elastic modulus MPa 最大拉伸力 Maximum tensile force N 最大拉伸力位移 Maximum tensile force displacement mm 柔度系数 Flexibility coefficient mm N 1 伸长率 Elongation rate 抗弯强度 Bending strength MPa CM1 82 11 0 96a 74 02 3 14a 1 04 0 04c 0 01 0 002c 1 30 0 05c 1 62 0 19a CM2 24 80 0 49b 42 08 2 19b 1 92 0 65b 0 04 0 009b 2 40 0 08b 1 33 0 10b CM3 9 67 0 19c 28 13 1 21c 3 25 0 07a 0 12 0 002a 4 06 0 08a 0 96 0 09c BM1 62 94 2 07a 74 54 3 21a 1 34 0 07c 0 02 0 006c 1 68 0 08c 1 70 0 13a BM2 22 90 0 35b 48 92 1 23b 2 36 0 07b 0 05 0 007b 2 95 0 08b 1 38 0 10b BM3 12 24 0 04c 30 36 2 22c 2 70 0 11a 0 09 0 004a 3 38 0 13a 0 97 0 03c 40 a CM1 CM2 CM3 BM1 成熟度处理 Maturity treatment BM2 BM3 CM1 CM2 CM3 BM1 成熟度处理 Maturity treatment BM2 BM3 a a b c a a b c a b cb cb b b b30 20 10 0 7 12 10 8 6 4 2 0 6 5 4 3 2 1 0 CM1 CM2 CM3 BM1 成熟度处理 Maturity treatment BM2 BM3 纤维素含量 Cellulose c ontent 半纤维素含量 Hemicellulos e content 木质素含量 Lingin co ntent 图 2 不同成熟度烟叶细胞壁成分 Fig 2 Cell wall components in flue cured tobacco leaves at different maturity 第2期王 鹏等 田间成熟度对烟叶机械采收效果的影响5 叶的力学特性也会随之发生改变 韧性是指材料受 到使其发生形变的力时对折断的抵抗能力 在机械 化采收作业过程中 具有拉伸弹性模量小 抗弯强 度小 柔软等韧性材料典型特点的烟叶 能够通过 形变卸载大部分载荷进而保护烟叶减少机械损伤 因此 提升烟叶的韧性是降低机械损伤的有效措施 纤维素 半纤维素及木质素是影响细胞壁机械强度 的重要物质 18 本研究发现随成熟度的升高 烟 叶中的纤维素 半纤维素及木质素含量不断降低 相应的刚性 弹性模量和抗弯强度 逐渐降低 韧性 伸长率和柔度系数 显著提升 细胞壁成分含量与 烟叶力学特性指标呈显著相关 这与前人的研究结 果相似 19 20 而叶片机械强度降低的原因可能是纤 维素含量的降低引起了 1 4 葡萄糖苷键和氢键比 例的减少 导致网状结构发生变化 21 具体影响 机制还需进一步研究 而实际机械采收效果显示 中成熟度 M2 破损率最低 其次是高成熟度 M3 低成熟度 M1 最高 这可能是因为采收效果还会 受到茎叶夹角及茎叶结合力的影响 茎叶夹角通过影响烟株的作业空间进而影响烟 叶机械采收破损率与采净率 22 本研究发现随着 成熟度的升高 中 上部茎叶夹角不断变大 这与 王怀珠等 23 研究结果一致 当成熟度为M3时 中 上部茎叶夹角范围分别为67 78 87 60 和 叶肉弹性模量 叶肉伸长率 叶肉柔度系数 叶脉弹性模量 叶脉伸长率 叶脉柔度系数 叶脉抗弯强度 纤维素 半纤维素 木质素 叶肉弹性模量叶肉伸长率叶肉柔度系数叶脉弹性模量叶脉伸长率叶脉柔度系数叶脉抗弯强度 纤维素半纤维素木质素 1 00 0 80 0 60 0 40 0 20 0 0 20 0 40 0 60 0 80 1 00 注 表示差异显著 p 0 05 表示差异极显著 p 0 01 Note indicates significant difference p 0 05 indicates highly significant difference p 0 01 图 3 烤烟烟叶力学特性与细胞壁成分相关性分析 Fig 3 Correlation analysis of mechanical properties of flue cured tobacco leaf and cell wall components 100 80 60 40 20 0 CM1 CM2 CM3 成熟度处理 Maturity treatment BM1 BM2 BM3 茎叶夹角 Angles between stem and leaf a a b cc b 图 4 不同成熟度烤烟茎叶夹角 Fig 4 Stem leaf angles of flue cured tobacco at different maturity stages 表 5 不同成熟度烤烟茎叶结合力 Table 5 Stem leaf binding force of flue cured tobacco at different maturity stages 处理 Treatment 茎叶结合力 Stem leaf binding force N CM1 22 48 1 62a CM2 16 09 0 62b CM3 7 58 0 34c BM1 23 55 1 46a BM2 16 01 0 62b BM3 8 76 0 33c 6中国烟草科学2025年第46卷 69 45 86 89 此时叶片披垂程度较大 上层烟叶 对下层形成遮挡导致叶片间隙减小 压缩采摘机作 业空间 叶片碰伤风险加大 导致烟叶破损率上升 烤烟烟叶采收是以茎叶分离为基础的 茎叶结合力 是影响茎叶分离的最重要因素 随着烟叶成熟度的 升高 茎叶结合力逐渐变小 这与张秀丽等 6 研 究结果一致 当中 上部鲜烟成熟度为M1时 离 层尚未完全形成 茎叶结合力过大 剥离不彻底 易造成重复采摘 进而增加茎皮与叶肉的损伤风险 且此时茎叶夹角小 采摘装置无法从叶脉基部施加 载荷 从而导致烟叶采净率降低 当鲜烟叶成熟度 为M3时 离层已经形成 茎叶结合力最小 烟叶 极易从茎秆剥离 因此 采净率随成熟度的增加而 升高 当中部叶与上部叶鲜烟成熟度为M2时 茎 叶夹角适中 茎叶结合力适宜 机具作业时拥有更 好的空间性 茎叶可彻底分离 既能保持最低的破 损率又能够实现较高的采净率 此时采收效果最佳 因此 选择中成熟度烟叶可能利于机械采收过程中 破损率与采净率的协同优化 4 结 论 本研究通过探索成熟度对烟叶力学特性 作业 空间的影响 分析了成熟度对机械采收效果的影响 结果表明 随着烤烟烟叶成熟度的提高 烟叶中的 纤维素 半纤维素和木质素含量降低 茎叶夹角增 大 茎叶结合力降低 烟叶韧性逐渐增强 基于上 述检测数据的综合分析发现 中成熟度烟叶在力学 特性与作业空间最适宜 使得烟叶机械采收破损率 最低且采净率较高 综合采收质量最优 可作为烤 烟机械采收参考成熟度 参考文献 余泳昌 魏富德 秦伟桦 等 烟草收获机技术发展概述 J 农机 化研究 2016 38 2 255 262 YU Y C WEI F D QIN W H et al Technology development of tobacco harvester J Journal of Agricultural Mechanization Research 2016 38 2 255 262 1 侯明涛 张红梅 王万章 等 玉米籽粒物理机械特性及机械化 收获适应性 J 江苏农业科学 2016 44 7 354 357 HOU M T ZHANG H M WANG W Z et al Physical and mechanical characteristics of maize grain and its adaptability to mechanized harvest J Jiangsu Agricultural Sciences 2016 44 7 354 357 2 张任飞 基于番茄生物力学特性的低损伤采摘模式研究 D 南京 南京农业大学 2021 3 ZHANG R F Study on low damage picking pattern based on tomato biomechanical properties D Nanjing Nanjing Agricultural University 2021 周文卿 采棉机采净率的影响因素研究 D 阿拉尔 塔里木大学 2020 ZHOU W Q Study on the factors affecting the harvesting rate of cotton pickers D Ala er Tarim University 2020 4 张玉琴 周蕾 王永 等 温度对烟草叶片细胞壁物质含量及组 成变化的影响 J 江苏农业学报 2022 38 1 39 48 ZHANG Y Q ZHOU L WANG Y et al Effects of temperature on content and composition of cytoderm substances in tobacco leaves J Jiangsu Journal of Agricultural Sciences 2022 38 1 39 48 5 张秀丽 周雪花 李建华 等 烟草茎叶连接强度试验研究 J 河 南农业科学 2014 43 9 173 176 ZHANG X L ZHOU X H LI J H et al Study on connection strength of tobacco stems and leaves J Journal of Henan Agricultural Sciences 2014 43 9 173 176 6 金银根 植物学 M 北京 科学出版社 2006 32 51 JIN Y G Botany M Beijing Science Press 2006 32 51 7 马延华 孙德全 李绥艳 等 玉米茎皮抗穿刺强度与形态性状 和化学成分含量间的相关分析 J 黑龙江农业科学 2012 4 1 4 MA Y H SUN D Q LI S Y et al Correlation analysis between rind penetration resistance and morphological characters and chemical components in maize stalk J Heilongjiang Agricultural Sciences 2012 4 1 4 8 BONHAM V A BARNETT J R Fibre length and microfibril angle in silver birch Betula pendula Roth J Holzfor