劉久羽 輝樹光 鄧泳 祁紹俊 趙東杰 黃卲理 李智 楊曉斌

（1.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530000；2.云南省煙草公司保山市公司，云南 保山 678000；3.云南五佳生物科技有限公司，云南 昆明 650106）

土壤是作物生長發(fā)育的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其養(yǎng)分狀況直接影響作物生長發(fā)育，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量和質(zhì)量。植煙土壤養(yǎng)分特征剖析與評價是明確基地土壤肥力狀況、土壤改良和土壤保育的有效手段[1，2]。而植煙土壤受自然因素、人為耕作等多種因素影響，土壤肥力呈現(xiàn)時空動態(tài)變化特征[3，4]。同時，優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)、煙葉品質(zhì)與土壤養(yǎng)分狀況密切聯(lián)系[5，6]。煙葉化學(xué)成分是衡量煙葉內(nèi)在品質(zhì)的重要因素之一，很大程度上決定煙葉品質(zhì)的優(yōu)劣[7，8]。因此，掌握植煙土壤營養(yǎng)狀況和動態(tài)變化趨勢，明確煙葉常規(guī)化學(xué)成分變化特點和變化規(guī)律，探索土壤與煙葉化學(xué)成分相關(guān)性，對于指導(dǎo)烤煙生產(chǎn)具有重要意義。廣西中煙保山基地位于云南省保山市昌寧縣珠街彝族鄉(xiāng)，境內(nèi)氣候和海拔高度差異較大，年平均氣溫17.8℃，年平均降雨量625mm，最高海拔2816.6m，最低海拔1100m，適宜優(yōu)質(zhì)烤煙生長。全鄉(xiāng)宜種煙面積達(dá)23000畝以上，100%種植“紅花大金元”品種，實現(xiàn)了“一鄉(xiāng)一品”。目前，保山基地研究主要集中在土壤和煙葉微量元素以及土壤肥力綜合評價方面[9，10]，對于煙區(qū)土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)成分變化趨勢以及相關(guān)性研究未見報道。因此，本文對保山基地2010—2019年這10年的植煙土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)成分進(jìn)行特征分析以及變化動態(tài)研究，并探討土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)成分相關(guān)性，旨在為基地烤煙生產(chǎn)技術(shù)措施調(diào)整優(yōu)化以及卷煙企業(yè)定制化煙葉原料和保障優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定煙葉原料需求提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集與測定

2010—2019年間，每年選擇在保山珠街基地10個村委會代表性植煙區(qū)域采集土壤樣品10個，共90個。取樣時間均在晴天進(jìn)行，在烤煙前茬作物收獲后，整地未施用底肥之前，應(yīng)用S形取樣法，多點采集0～20cm深度耕作層的植煙土壤，混勻后采用四分法取1kg土壤樣品，進(jìn)行登記編號、風(fēng)干、預(yù)處理和備用。土壤測定指標(biāo)主要包括pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、水溶性氯、有效鎂和有效硼，測定方法均參照魯如坤的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》進(jìn)行[11]。土壤養(yǎng)分適宜度分級參照全國第二次土壤普查分級標(biāo)準(zhǔn)和中國植煙土壤養(yǎng)分評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行豐缺狀況評價[12]。具體見表1。

表1 植煙土壤pH值和養(yǎng)分適宜度分級

1.2 煙葉樣品的采集與測定

2010—2019年間，每年在土樣樣品采集點分別選取初烤煙葉樣品，主要等級為C3F，每個煙葉樣品2.0 kg；烤煙品種均為“紅花大金元”。煙葉化學(xué)成分測定指標(biāo)主要包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀離子、氯離子和淀粉含量，測定方法均參照中華人民共和國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010統(tǒng)計分析2010—2019年土壤和煙葉樣品資料，得出保山基地植煙土壤養(yǎng)分分布狀況與變化趨勢和中部煙葉化學(xué)成分特征與變化趨勢；利用SPSS 21.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗和鄧肯法（Duncan）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 保山基地植煙土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計與分布特征

由保山基地植煙土壤養(yǎng)分平均含量（見表2）可知，保山基地植煙土壤pH均值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效硼和水溶性氯離子的平均含量適宜，速效磷、速效鉀、有效鎂的平均含量偏高。從變異系數(shù)看，植煙土壤各養(yǎng)分的變異系數(shù)分布范圍為13%～255%，屬于中等和強(qiáng)度變異，其中pH值的變異程度最小，水溶性氯離子含量的變異程度最大。從分布特征看，保山基地植煙土壤養(yǎng)分pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鎂和水溶性氯離子處于適宜范圍內(nèi)的比例分別達(dá)到36.52%、32.17%、29.57%、29.57%、20.00%、20.00%、39.13%和35.65%；同時基地植煙土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效硼和水溶性氯離子處于低和很低范圍內(nèi)的比例較高，分別達(dá)到36.52%、43.48%、62.61%、68.70%和56.52%；而基地植煙土壤速效磷、速效鉀、有效鎂含量處于高和很高范圍內(nèi)比例較高，分別為51.30%、42.61%、54.79%。

表2 保山基地植煙土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計分析和分布特征

2.2 保山基地植煙土壤年度變化趨勢分析

由保山基地不同年度間的植煙土壤養(yǎng)分多重比較可知（表3），2010—2019年基地植煙土壤養(yǎng)分年度間存在差異顯著性。隨著年份的增加，整體上，土壤pH值表現(xiàn)為2019年顯著較高，與2011年和2013—2016年間無顯著差異；土壤有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)為先降低后增加趨勢，2011—2013年顯著最低；土壤堿解氮含量表現(xiàn)為先降低后增加趨勢，2011—2013年及2016年顯著最低；土壤速效磷含量表現(xiàn)為2014年和2018年顯著最高，其他年份無差異顯著性；土壤速效鉀含量表現(xiàn)為增加趨勢，2014年、2016年和2018年顯著最高；土壤有效硼含量表現(xiàn)為2018年顯著最高，其他年份較低且無差異顯著性；土壤有效鎂含量表現(xiàn)為增加趨勢，2019年顯著最高，2012年、2014年和2015年無顯著差異；水溶性氯離子含量表現(xiàn)為先降低后增加趨勢，2012年和2013年顯著最低。

表3 保山基地不同年度間植煙土壤變化分析

2.3 保山基地植煙土壤區(qū)域特征分析

廣西中煙保山基地包含10個村（組）。從多重比較來看（見表4），10個煙區(qū)間的速效磷和有效鎂含量存在差異顯著性，其他養(yǎng)分指標(biāo)差異不顯著。同時，10個煙區(qū)的pH值均適宜；有機(jī)質(zhì)含量以谷滿和珠街偏低，其他適宜；堿解氮含量除從崗?fù)饩?；速效磷含量均適宜和偏高；速效鉀含量均適宜和偏高；有效硼含量以比此、谷滿、黑馬、慶美和子堂偏低，其他適宜；有效鎂含量均適宜和偏高；水溶性氯離子含量以谷滿和子堂偏高，其他適宜。

表4 保山基地不同村（組）植煙土壤養(yǎng)分含量狀況

2.4 保山基地中部煙葉化學(xué)成分分析

根據(jù)云南省優(yōu)質(zhì)烤煙化學(xué)指標(biāo)要求：總糖15%～35%，總氮1.5%～3.5%，煙堿1.5%～3.5%，鉀離子1.5%～6.0%，氯離子0.3%～0.7%。我國烤煙淀粉含量較高整體為4%～6%。保山基地?zé)熑~總糖和還原糖含量較高；總氮和氯離子含量在適宜范圍內(nèi)但偏低；煙堿、鉀離子和淀粉含量比較適中。從變異系數(shù)看，總糖變異系數(shù)小于10%，變異程度較??；還原糖、總氮、鉀離子變異系數(shù)處于10%～20%之間，變異程度中等；煙堿、氯離子和淀粉變異系數(shù)大于20%，變異程度較大（具體情況見表5）。

表5 保山基地中部煙葉化學(xué)成分描述性分析

2010—2019年保山基地紅花大金元煙葉總糖和還原糖含量年度變化（見圖1），總糖含量和還原糖含量年際間呈現(xiàn)一定的波動性，總糖平均含量范圍為27.06%～37.30%，還原糖平均含量范圍為23.75%～31.39%，其中2011年糖含量最低，2015—2019年較高。總糖和還原糖線性趨勢分析結(jié)果顯示，2010—2019年保山基地?zé)熑~總糖和還原糖平均含量呈增加趨勢，從趨勢線的變化斜率看，總糖的增加幅度較大。

圖1 保山基地?zé)熑~總糖和還原糖含量年度變化趨勢

2010—2019年保山基地紅花大金元煙葉總氮、煙堿、鉀離子、氯離子和淀粉含量年度變化趨勢見圖2，各指標(biāo)平均含量年際間呈現(xiàn)一定的波動性。其中，總氮平均含量范圍為1.55%～1.90%，2015年和2018年較低；煙堿平均含量范圍為1.41%～3.22%，2011年較高，而2012年、2015年、2016年和2018年較低；鉀離子平均含量范圍為1.84%～2.91%，2017年和2018年較高；氯離子平均含量范圍為0.31%～0.85%，2010年和2012年較高，2014年至2019年較低；淀粉平均含量范圍為2.70%～6.07%，2011年最低，2016年和2018年較高。線性趨勢分析結(jié)果顯示，2010—2019年保山基地?zé)熑~總氮、煙堿和氯離子平均含量呈降低趨勢，鉀離子和淀粉平均含量呈增加趨勢；同時從趨勢線的變化斜率看，煙堿的降低幅度和淀粉的增加幅度較大，而總氮和氯離子降低幅度和鉀離子增加幅度不大。

圖2 保山基地?zé)熑~總氮、煙堿、鉀、氯和淀粉含量年度變化趨勢

2.5 保山基地土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)成分相關(guān)性分析

保山基地植煙土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)成分簡單相關(guān)分析（見表6）。保山基地?zé)熑~總氮與土壤有效鎂含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；煙葉煙堿與土壤有效氯含量呈顯著正相關(guān)，與土壤有效鎂含量呈顯著負(fù)相關(guān)；煙葉鉀離子含量與土壤速效磷和速效鉀含量呈顯著正相關(guān)。

表6 保山基地中部煙葉化學(xué)成分和土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

3 討論

對2010—2019年保山基地植煙土壤養(yǎng)分測定與分析可知，整體上基地土壤超過1/3比例的pH值和有機(jī)質(zhì)適宜，50%左右的速效磷、速效鉀和有效鎂含量偏高，而60%以上的堿解氮和有效硼含量偏低。雖然堿解氮含量隨年份增加表現(xiàn)先降低后增加趨勢，但是堿解氮含量偏低范圍比例較高，達(dá)到62.61%。植煙土壤的堿解氮含量中等，有利于烤煙種植中氮素的調(diào)控。保山基地應(yīng)根據(jù)氣候條件對于沙壤土質(zhì)或速效氮缺乏的植煙土壤適量增加氮肥施用量，重視合理施用氮肥，避免后期烤煙脫肥?；赝寥烙行鸷磕甓乳g無差異顯著性，但偏低范圍占比68.70%，比例較高。因此，基地應(yīng)注重增施硼肥，提高煙葉品質(zhì)。同時，基地土壤速效鉀含量隨年份增加表現(xiàn)為增加趨勢。研究表明，煙葉含鉀量隨施鉀量增加其比重也不斷增加，當(dāng)供鉀強(qiáng)度達(dá)到一定值之后土壤的煙葉鉀占總吸鉀量的百分?jǐn)?shù)最后都趨向于穩(wěn)定值；并且鉀能顯著影響煙草體內(nèi)硼含量，隨著鉀量增加硼含量逐漸下降，在大量使用鉀肥時應(yīng)注意配合施用硼肥以協(xié)調(diào)烤煙體內(nèi)養(yǎng)分平衡[13，14]。一般南方煙區(qū)植煙土壤缺鎂現(xiàn)象屢見報道[15]，需補(bǔ)充含鎂的肥料。但是保山基地土壤有效鎂含量豐富，且表現(xiàn)增加趨勢。土壤中鎂與多種陽離子如K、Ca、NH4間均存在著不同的競爭性吸收抑制關(guān)系，在田間管理中避免單次投入過量養(yǎng)分，均衡施肥，利于調(diào)節(jié)煙葉品質(zhì)。

對2010—2019年保山基地中部煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量檢測與分析可知，總體上基地?zé)熑~總糖和還原糖含量較高；煙堿、鉀離子和淀粉含量比較適中；而總氮和氯離子含量偏適宜范圍下限。同時，基地?zé)熑~總糖和還原糖、鉀離子和淀粉平均含量年際間呈增加趨勢，而煙葉總氮、煙堿和氯離子平均含量年際間呈降低趨勢，且煙堿的降低幅度較大。影響煙葉總氮和煙堿含量的主要因素有遺傳特性、環(huán)境因素和栽培技術(shù)等。根據(jù)保山基地烤煙種植條件和前人研究報道分析，水分是影響基地?zé)熑~煙堿的重要因素之一，在土壤供氮水平適宜條件下，基地前期干旱，而旺長期至成熟期降水過多，葉片擴(kuò)大、煙株生長加快，造成煙堿含量降低[16，7]。同時，土壤中礦質(zhì)元素對煙葉總氮和煙堿含量積累也有重要影響，增加鉀肥施用量可能會降低煙葉煙堿含量；嚴(yán)重缺硼時，煙堿含量增加，輕度時，煙堿含量降低，不缺硼時，煙堿又升高；鎂與煙堿含量呈負(fù)相關(guān)[18，19]。氣候條件無法改變，但可通過調(diào)控土壤中營養(yǎng)元素，改善煙葉品質(zhì)。

本研究結(jié)果表明，保山基地?zé)熑~總氮、煙堿與土壤有效鎂含量呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)，煙葉鉀離子含量與土壤速效磷和速效鉀含量呈顯著正相關(guān)。一般鎂在煙株生長過程中起著重要的作用，缺鎂會影響煙草發(fā)育，造成煙草產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重降低[20]。范才銀研究表明隨著施鎂水平的增加，煙堿含量逐步下降；同時施鎂對下部葉煙堿含量影響較小，對中部葉影響居中，對上部葉影響最大[21]。因此，建議保山基地根據(jù)土壤養(yǎng)分特性和煙葉品質(zhì)特征，控制含鎂肥料的應(yīng)用，同時考慮養(yǎng)分間的相互作用，平衡施用氮肥、鉀肥與硼肥等，以便提高煙葉的總氮和煙堿含量，提升煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，滿足工業(yè)對優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定煙葉原料的需求。

4 結(jié)論

保山基地植煙土壤整體上速效磷、速效鉀與有效鎂偏高，但堿解氮和有效硼偏低比例較高，分別為62.61%和68.70%；并且堿解氮含量隨年份增加表現(xiàn)先降低后增加趨勢；有效硼含量年度間無差異顯著性；同時速效鉀和有效鎂呈增加趨勢。

保山基地?zé)熑~總糖和還原糖平均含量較高，總氮和氯離子處于適宜范圍下限，煙堿、鉀離子和淀粉含量比較適中；年際間呈現(xiàn)一定的波動性，總糖和還原糖、鉀離子和淀粉平均含量呈增加趨勢，總氮、煙堿和氯離子呈降低趨勢，煙堿降低幅度較大。

簡單相關(guān)分析結(jié)果表明，基地?zé)熑~總氮、煙堿與土壤有效鎂呈顯著負(fù)相關(guān)，煙葉鉀離子與土壤速效磷和速效鉀呈顯著正相關(guān)。