梁 兵，黃 坤*，闕勁松，李宏光，陸慶華，邵小東，胡承孝，閆 輝

(1.云南省煙草公司紅河州公司,云南 彌勒 652300; 2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,湖北 武漢 430070; 3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所,云南 昆明 650205)

紅河植煙區(qū)煙葉品質(zhì)與土壤中微量元素含量關(guān)系研究

梁 兵1，黃 坤1*，闕勁松1，李宏光1，陸慶華1，邵小東1，胡承孝2**，閆 輝3

(1.云南省煙草公司紅河州公司,云南 彌勒 652300; 2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,湖北 武漢 430070; 3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所,云南 昆明 650205)

【目的】本研究對(duì)云南紅河州8個(gè)縣市煙葉基地300個(gè)土壤樣品和900份煙樣進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)?！痉椒ā坎捎肧PSS19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述和相關(guān)性分析，系統(tǒng)闡述紅河不同煙區(qū)煙葉品質(zhì)及土壤中微量元素的特征，并深入挖掘紅河烤煙煙葉品質(zhì)與土壤養(yǎng)分的相關(guān)關(guān)系?！窘Y(jié)果】紅河州不同煙區(qū)土壤中微量元素含量變異較大，其中有效鋅和有效錳變異最為明顯；紅河煙區(qū)煙葉總氮、煙堿、總糖、還原糖、煙葉鉀、氯元素、石油醚和淀粉呈現(xiàn)不同程度的變異，其中氯離子變異極為明顯?！窘Y(jié)論】紅河植煙土壤不同中微量元素對(duì)煙葉化學(xué)組成影響不同，其中交換性鎂及交換性鈣與上、中、下部位煙葉鉀均呈負(fù)相關(guān)，有效錳與3個(gè)部位煙葉總氮含量均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

紅河植煙區(qū)；中微量元素；煙葉品質(zhì)；相關(guān)性分析

【研究意義】土壤是作物生長的媒介，作物生長發(fā)育所需的礦質(zhì)養(yǎng)分主要來自于土壤，適宜的土壤條件是作物優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的基礎(chǔ)[1-2]。【前人研究進(jìn)展】微量元素是煙草生長過程中不可缺少的必需元素[3-4]，土壤中微量元素的含量影響烤煙對(duì)微量元素的吸收、積累，進(jìn)而影響到煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[5-7]。【本研究切入點(diǎn)】了解土壤中的中微量元素含量，并為烤煙生長提供全面均衡的營養(yǎng)是提高烤煙品質(zhì)和可用性的重要措施?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究對(duì)2015年采集的8個(gè)主要種煙縣的土壤中微量元素及煙葉內(nèi)在化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解土壤中微量元素及煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的含量狀況，并對(duì)土壤中微量元素與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分進(jìn)行相關(guān)性分析，以期能揭示中微量元素與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的關(guān)系，更好指導(dǎo)烤煙的生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

根據(jù)煙田分布及海拔、土壤類型等因素，2015年在紅河州8個(gè)主要種煙縣市采集具有代表性的土壤樣本300個(gè)。采用GPS技術(shù)，在尚未施用底肥和移栽前采集土樣，取樣深度為耕作層20 cm，以反映地塊的真實(shí)養(yǎng)分狀況和供肥能力，取樣前1周無雨。每份土壤樣品采用“S”形取樣法，取8～10個(gè)點(diǎn)的土樣混勻，用四分法取大約1 kg土樣，登記編號(hào)。每個(gè)土樣研磨成20目和60目2個(gè)級(jí)別，分別裝袋后備用。

1.2 煙葉樣品采集

采集當(dāng)年與土樣對(duì)應(yīng)地塊的初烤煙葉，分B2F、C3F、X2F共3個(gè)等級(jí)煙葉，每個(gè)地塊每個(gè)等級(jí)煙葉取1個(gè)樣，共取煙葉樣品900個(gè)。

1.3 樣品測(cè)定方法

土壤樣品測(cè)定方法：氯離子采用NY/T 1378-2007，有效鋅采用NY/T 889-2004，有效錳采用NY/T 889-2004，有效銅采用NY/T 889-2004，有效硼采用NY/T 1121.8-2006，交換性鈣采用NY/T 1121.13-2006，交換性鎂采用NY/T 1121.13-2006。煙葉測(cè)定方法：總糖、還原糖測(cè)定采用YC/T 32-1996；總氮采用克達(dá)爾法YC/T 33-1996；煙堿采用光度法GB/T 23225-2008；淀粉采用GB/T 5009.9-2008；石油醚提取物采用YC/T 176 -2003；氯離子采用電位滴定法YC/T 153-2001；煙葉鉀采用火焰光度法YC/T 173-2003法進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.4 數(shù)據(jù)結(jié)果表述

數(shù)據(jù)結(jié)果采用統(tǒng)計(jì)描述性表格(平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、變幅)和空間分布圖進(jìn)行表述。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅河不同煙區(qū)土壤中微量元素含量及空間分布情況

對(duì)紅河8個(gè)不同植煙區(qū)進(jìn)行中微量元素描述性統(tǒng)計(jì)表明，土壤交換性鎂石屏和彌勒含量變化幅度大，明顯高于其他6個(gè)煙區(qū)。土壤交換性鈣石屏含量變化幅度最大，明顯高于其他7個(gè)煙區(qū)。氯離子含量個(gè)舊、建水變異程度最為明顯，瀘西其次，彌勒、石屏變異差異不大，其余3個(gè)煙區(qū)變異較小。有效硼開遠(yuǎn)變異系數(shù)最大，遠(yuǎn)高于其他幾個(gè)煙區(qū)。有效銅建水、屏邊變異最大，且兩者差異小，明顯高于其他6個(gè)煙區(qū)。有效鋅蒙自變異極大，明顯高于其他6個(gè)煙區(qū)，屏邊其次，其余煙區(qū)亦存在一定程度的變異。有效錳屏邊變化幅度最大，開遠(yuǎn)其次，其余煙區(qū)亦呈現(xiàn)不同程度的變異。

根據(jù)土壤中微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在紅河州植煙土壤中，交換性鎂含量主要分布在中等、高和很高3個(gè)級(jí)別上，這3個(gè)級(jí)別占到全州植煙土壤的82.61 %；交換性鈣含量分布也主要分布在中等、高和很高3個(gè)級(jí)別上，這3個(gè)級(jí)別占到全州植煙土壤的86.00 %。紅河州植煙土壤中交換性鎂和交換性鈣均處于中等及以上含量水平，整個(gè)紅河州植煙土壤中不缺乏交換性鎂及交換性鈣。

土壤氯離子含量總體處于中等及以下含量水平，占到紅河州植煙土壤的96.65 %，對(duì)于烤煙來說，較低的土壤氯離子含量適宜于烤煙生長；土壤銅含量總體處于中等及以上含量水平，占到紅河州植煙土壤的95.00 %；土壤鋅含量總體處于中等及以上含量水平，占到紅河州植煙土壤的79.93 %；土壤硼含量總體處于中等及以上含量水平，占到紅河州植煙土壤的86.00 %；土壤錳含量總體處于很高的含量水平，占到紅河州植煙土壤的88.67 %。紅河不同煙區(qū)土壤微量元素除氯離子外，其含量總體處于中等含量水平以上。

土壤中微量元素空間分布見圖1。紅河8個(gè)不同煙區(qū)土壤交換性鈣和土壤交換性鎂的含量差異較大，石屏、彌勒土壤交換性鎂含量明顯高于其他6個(gè)煙區(qū)，土壤交換性鈣含量差異中等，石屏土壤交換性鈣含量明顯高于其他7個(gè)煙區(qū)。

紅河不同煙區(qū)土壤微量元素的氯離子含量8個(gè)煙區(qū)存在一定程度的變異，其中個(gè)舊、建水變異程度最為明顯，瀘西其次，彌勒、石屏變異差異不大，其余3個(gè)煙區(qū)變異較??；各煙區(qū)土壤有效硼含量存在一定的差異，開遠(yuǎn)高于其他幾個(gè)煙區(qū)；有效銅含量差異較大，在各煙區(qū)中，建水、屏邊有效銅含量差異小，明顯高于其他6個(gè)煙區(qū)；土壤有效鋅8個(gè)煙區(qū)含量差異大，蒙自土壤有效鋅含量明顯高于其他6個(gè)煙區(qū)，屏邊其次，其余煙區(qū)亦存在一定程度的差異；有效錳在8個(gè)煙區(qū)土壤含量差異較大，其中屏邊最大，開遠(yuǎn)其次，其余煙區(qū)亦呈現(xiàn)不同程度的差異。

2.2 紅河不同煙區(qū)煙葉品質(zhì)指標(biāo)與土壤中微量元素相關(guān)性

對(duì)8個(gè)不同煙區(qū)不同部位(上部葉、中部葉、下部葉)總糖、還原糖、煙堿、淀粉、石油醚、氯離子、鉀等指標(biāo)進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)分析，結(jié)合煙區(qū)土壤中微量元素含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，土壤氯離子含量與上部葉煙鉀含量呈極顯著正相關(guān)，而土壤交換性鎂、交換性鈣含量與上部葉煙鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)，交換性鈣與還原糖呈負(fù)相關(guān)，土壤有效銅和有效錳與煙葉總氮呈顯著負(fù)相關(guān)。植煙區(qū)土壤氯離子含量與中部葉石油醚含量呈正相關(guān)，土壤交換性鎂、交換性鈣與中部葉煙葉鉀呈顯著負(fù)相關(guān)，交換性鈣與中部葉總糖呈負(fù)相關(guān)，土壤有效銅與中部葉總糖呈正相關(guān)，土壤有效錳與中部葉總氮呈負(fù)相關(guān)，與還原糖和總糖呈顯著正相關(guān)。土壤氯離子含量與下部葉煙堿、石油醚含量呈正相關(guān)，土壤有效硼含量與煙葉總糖和氯含量呈顯著正相關(guān)；土壤交換性鎂與煙葉總氮、煙葉鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙堿、石油醚呈負(fù)相關(guān)；土壤交換性鈣與下部葉總氮、煙葉鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙堿呈負(fù)相關(guān)；土壤有效錳與下部葉總氮呈負(fù)相關(guān)。

圖1 紅河州植煙區(qū)土壤中微量元素空間分布Fig.1 Spatial distribution of medium and micro elements in Honghe tobacco growing soil

總體上來看，土壤中微量元素對(duì)煙葉品質(zhì)呈現(xiàn)不同程度的影響，其中氯離子含量對(duì)上部煙葉鉀、中部煙葉氯離子、下部煙葉煙堿和石油醚存在正效應(yīng)；可交換性鎂和交換性鈣均與3個(gè)部位煙葉的鉀含量成負(fù)相關(guān)，并與下部煙葉的總氮和煙堿亦成負(fù)相關(guān)；有效硼對(duì)煙葉的影響出現(xiàn)在下部葉，該元素對(duì)總糖和氯元素含量呈現(xiàn)正效應(yīng)；有效鋅則對(duì)不同部位煙葉各品質(zhì)指標(biāo)均未見明顯效應(yīng)；而有效錳較高會(huì)抑制3個(gè)部位煙葉的總氮含量，促進(jìn)中部煙葉總糖和還原糖的含量。

根據(jù)植煙土壤中微量元素養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和紅河州植煙區(qū)不同中微量元素和不同部位煙葉品質(zhì)進(jìn)行指標(biāo)相關(guān)性分析(表1)結(jié)果，選擇相關(guān)性較為明顯的2個(gè)指標(biāo)交換性鎂及鈣含量進(jìn)行分級(jí)，并將不同級(jí)別土壤交換性鎂及鈣含量與煙葉鉀含量進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。土壤鎂、鈣不同含量與上部葉、中部葉及下部葉煙葉鉀含量均呈現(xiàn)顯著差異；同時(shí)對(duì)土壤鎂及鈣不同級(jí)別含量對(duì)應(yīng)的不同部位煙葉鉀含量進(jìn)行分析，由圖2～3可知，隨著土壤中交換性鎂、交換性鈣含量的增加，上部、中部及下部煙葉的鉀含量均呈下降趨勢(shì)，這說明土壤交換性鎂、交換性鈣的對(duì)煙葉鉀含量有明顯的拮抗作用，且隨著土壤中交換性鎂、交換性鈣的增加，其對(duì)煙葉鉀的拮抗作用越來越明顯。

根據(jù)圖2～3結(jié)果，并參考云南優(yōu)質(zhì)烤煙無機(jī)元素及內(nèi)在化學(xué)指標(biāo)，對(duì)于上部、中部及下部煙葉中鉀含量的要求(上部葉 ≥ 1.5 %，中部葉≥ 1.7 %，下部葉≥ 1.8 %)[7]；在土壤中交換性鎂含量處于中等(100～200 mg/kg)的情況下[7]，上部、中部及下部煙葉中鉀平均含量分別為1.60 %、1.80 %及2.00 %[7]，均符合云南優(yōu)質(zhì)烤煙無機(jī)元素及內(nèi)在化學(xué)指標(biāo)中對(duì)于上部、中部及下部煙葉中鉀含量的要求；因此，在土壤中交換性鎂含量大于200 mg/kg的情況下，應(yīng)注意合理控制和減少鎂肥的施用。同時(shí)可知，在土壤中交換性鈣含量處于4級(jí)(1200 ～ 2000 mg/kg)的情況下[7]，上部、中部及下部煙葉中鉀平均含量分別為1.57 %、1.90 %及2.10 %，均符合云南優(yōu)質(zhì)烤煙無機(jī)元素及內(nèi)在化學(xué)指標(biāo)中對(duì)于上部、中部及下部煙葉中鉀含量的要求，因此在土壤中交換性鈣含量大于2000 mg/kg的情況下，應(yīng)注意合理控制和減少鈣肥的施用。

表1 紅河煙區(qū)土壤中微量元素與不同部位煙葉品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of different tobacco part leaves quality with medium and micro elements in Honghe tobacco growing soil

表2 土壤鎂、鈣不同含量級(jí)別與各部位煙葉鉀方差分析Table 2 ANOVA of different levels of soil Mg and Ca in different parts of tobacco

圖2 土壤鎂不同含量級(jí)別對(duì)應(yīng)的煙葉鉀均值含量Fig.2 The average content of K in tobacco leaves with different levels of soil Mg

3 討 論

植煙土壤中的中微量元素在烤煙的生長發(fā)育中起著重要作用，中微量元素供應(yīng)直接影響烤煙的生長發(fā)育和煙葉品質(zhì)[8-9]。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般僅注重氮磷鉀肥的施用，常常忽略中微量元素的補(bǔ)充，嚴(yán)重制約烤煙的產(chǎn)量與品質(zhì)[10-11]。了解紅河煙區(qū)土壤中微量元素變異高低可為本地烤煙合理種植提供參考。本研究發(fā)現(xiàn)，在紅河州土壤中，有效鋅、有效錳、有效銅、氯離子、交換性鎂、交換性鈣和有效硼含量變異均較大，8個(gè)煙區(qū)內(nèi)各中微量元素變異均較為明顯，紅河煙區(qū)中微量元素整體分布不均。在7種測(cè)定元素中，其中有效鋅和有效錳變異最大。因此，在紅河州烤煙種植時(shí)，需因地制宜對(duì)植煙土壤中微量元素進(jìn)行測(cè)定，尤其是鋅錳元素，從而科學(xué)指導(dǎo)中微量元素的施用，合理解決土壤中微量元素的不足或過剩而導(dǎo)致的烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)下降問題。

煙葉內(nèi)的各種有機(jī)物和無機(jī)物的含量豐缺及其之間的比例與煙葉評(píng)吸質(zhì)量密切相關(guān)，其中煙葉內(nèi)的煙堿、糖類、石油醚、鉀元素、無機(jī)組分(鉀、鈣、鎂、氯)總氮、淀粉有機(jī)酸和揮發(fā)堿等含量是評(píng)價(jià)煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)[12]。有研究證實(shí)，全國烤煙主產(chǎn)區(qū)各種烤煙不同的化學(xué)成分對(duì)烤煙評(píng)吸質(zhì)量的影響存在明顯差異[13]。不同煙區(qū)烤煙內(nèi)的化學(xué)成分組成不同，煙葉品質(zhì)亦存在差異[14]。了解不同煙區(qū)烤煙各種化學(xué)成分的高低以及變異情況可為穩(wěn)定當(dāng)?shù)責(zé)熑~品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。本研究發(fā)現(xiàn)，紅河8個(gè)煙區(qū)內(nèi)煙葉總氮、煙堿、總糖、還原糖、煙葉鉀、氯元素、石油醚和淀粉呈現(xiàn)不同程度的變異，其中氯離子變異極為明顯，其余化學(xué)成分變化幅度相對(duì)較小，可見在紅河各煙區(qū)煙葉中氯離子含量極不穩(wěn)定，烤煙是忌氯作物[15]，應(yīng)通過降低建水、瀘西等煙區(qū)烤煙內(nèi)的氯離子含量來穩(wěn)定紅河烤煙整體質(zhì)量。

圖3 土壤鈣不同含量級(jí)別對(duì)應(yīng)的煙葉鉀均值含量Fig.3 The average content of K in tobacco leaves with different levels of soil Ca

4 結(jié) 論

煙草生長過程中所需的中、微量元素主要是靠根部從土壤中吸收，所以土壤中有效中微量元素含量必然會(huì)影響煙葉的化學(xué)品質(zhì)[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤不同中微量元素對(duì)煙葉化學(xué)組成影響不同，通過分析發(fā)現(xiàn)，交換性土壤交換性鎂及交換性鈣與上、中、下部位煙葉鉀均呈負(fù)相關(guān)，且這2個(gè)元素與下部煙葉的總氮呈負(fù)相關(guān)，因此在紅河煙區(qū)，應(yīng)減少鈣鎂肥的施用，可對(duì)煙葉鉀含量提升有一定的促進(jìn)作用。另外證實(shí)，土壤有效錳與3個(gè)部位煙葉總氮含量均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)?？偟亢蜔煵輧?nèi)各種類型的氮化合物密切相關(guān)[17]，氮化合物含量對(duì)煙草品種有重要影響，一般認(rèn)為，烤煙總氮含量在1.5 % ～ 3.5 %較為合適[18]，因此紅河煙區(qū)應(yīng)嚴(yán)格控制錳元素的施肥量以保證烤煙總氮水平。

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RelationshipbetweenQualityofTobaccoLeavesandMiddle-MicroElementsinHongheTobaccoSoil

LIANG Bing1,HUANG Kun1*,QUE Jin-song1,LI Hong-guang1,LU Qing-hua1,SHAO Xiao-dong1,HU Cheng-xiao2**,YAN Hui3

(1.Honghe Company of Yunnan Tobacco Corporation,Yunnan Mile 652300,China; 2.College of Resource and Environment,Huazhong Agricultural University,Hubei Wuhan 430070,China; 3.Institute of Agricultural Resource & Environment,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Yunnan Kunming 650205,China)

【Objective】The trace elements in 300 soil samples and the tobacco quality of 900 tobacco leaf samples were determined.【Method】In order to investigate the relationship between trace element in soil and tobacco quality,the tobacco quality and the available N,available P,available K were described.【Result】The content of trace elements in different area variation was larger.The total N,nicotine,reducing sugar,total sugar,K,Cl,starch and petroleum ether had certain variation,but Cl obviously.【Conclusion】Cl in soil was positively correlated with the content of potassium and petroleum ether in leaves.Soil exchangeable Mg and exchangeable Ca were negatively correlated with K in the leaves,available Mn in the soil and the total sugar of tobacco leaf were positively correlated.

Honghe tobacco area; Secondary and mico elements; Tobacco quality; Correlation analysis

1001-4829(2017)4-0824-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.019

2015-10-26

云南省煙草公司計(jì)劃項(xiàng)目(2015YN19，2014YN25)

梁 兵(1967-)，男，云南彌勒人，學(xué)士，主要從事煙草技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)管理工作，E-mail: 209332800@qq.com，*為共同第一作者：黃 坤，E-mail: 443510968@qq.com，**為通訊作者：胡承孝，E-mail: hucx@mail.hzau.edu.cn。

S572

A

(責(zé)任編輯 王家銀)