羅平縣海拔高度和土壤類型與煙葉化學成分的關(guān)系

李自強，劉新民，董建新，謝老穩(wěn)，王程棟，楊天旭，解 燕，王樹聲*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，青島 266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院，北京 100081；3.云南省曲靖市煙草公司羅平分公司，云南 羅平 655800；4.廣東中煙工業(yè)有限責任公司，廣州 510610；5.云南省曲靖市煙草公司，云南 曲靖 655000）

海拔高度和土壤類型對煙葉質(zhì)量有著重要影響。海拔高度不同，土壤類型和理化性質(zhì)也隨之變化，進而影響煙葉品質(zhì)[1]。羅平縣地勢西北高、東南低，中部主要為盆地，植煙區(qū)海拔高度主要分布在1 400～2 000 m之間，海拔高度落差較大，土壤類型主要有紅壤、黃壤和新積土3類。紅壤富含鐵、鋁氧化物，呈酸性，在雨水淋洗的條件下植株反而發(fā)育良好；黃壤多見于杉木混交林較多的山地，有機質(zhì)含量隨自然植被的不同而有很大差異；新積土多分布在地勢相對低平地段，因母質(zhì)來源、沉積物質(zhì)類型以及人為活動的影響，其理化性質(zhì)存在較大差異。目前關(guān)于海拔高度和土壤類型對煙葉質(zhì)量的影響研究較多，但羅平縣獨特生態(tài)環(huán)境下海拔高度和土壤類型對煙葉質(zhì)量的影響研究未見報道。筆者以海拔高度和土壤類型為出發(fā)點，分析植煙土壤養(yǎng)分與煙葉化學成分的關(guān)系，從而為煙草合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤和煙葉樣品采集

2008年從羅平縣羅雄、大水井、板橋、鐘山、舊屋基、九龍、馬街、老廠、富樂和阿崗 10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)取有代表性的土樣370個，用GPS對取樣點進行經(jīng)緯度和海拔高度定位，采用“S”取樣，平均5～15 hm2采集一個混合土樣，每個混合樣取10個點以上，取樣深度0～20 cm，去除表層浮土。用四分法棄去多余部分，保留0.5 kg，經(jīng)風干、磨碎、過篩等前處理置備待測樣。

從土壤樣品采集點取對應(yīng)的中桔三煙葉樣品，樣品用黑色塑料袋包裝。

1.2 測定方法

土壤：pH采用電極法；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測定；全氮含量采用開氏定氮法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定；全磷和速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定；全鉀和速效鉀含量采用火焰光度法測定；土壤交換性鈣、鎂和有效硫含量采用原子吸收分光光度法測定。

煙葉：總糖和還原糖含量采用芒森·沃克法測定；煙堿含量采用光度法測定；鉀含量采用火焰光度法測定；鈣、鎂含量采用原子吸收分光光度法測定；硼、硫含量采用比色法測定；鉬含量采用極譜法測定。揮發(fā)性堿含量采用蒸餾法測定；淀粉含量采用高氯酸萃取碘顯色法測定。各數(shù)據(jù)均由農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心檢測。

1.3 數(shù)據(jù)處理

相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SAS 9.0軟件。

2 結(jié) 果

2.1 不同海拔高度和土壤類型對煙葉化學成分的影響

由表1看出，隨著海拔高度的增加，煙葉總糖、還原糖、煙堿、總揮發(fā)性堿、硫含量以及糖堿比、氮堿比呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性，其中煙葉總糖、還原糖、硫含量以及糖堿比、氮堿比隨著海拔高度的增加而增加；煙葉煙堿、總揮發(fā)性堿含量隨海拔高度的增加而減少，此結(jié)果與付亞麗等的研究結(jié)論一致[2-3]。羅平煙葉在1 600～1 800 m海拔高度范圍內(nèi)總糖、還原糖和煙堿含量適中，煙葉鉀含量較高，糖堿比、氮堿比都比較理想。因此，該海拔高度的煙葉化學成分較適宜。

由表2看出，紅壤條件下中部煙葉總糖、還原糖、氯離子、淀粉含量以及糖堿比、氮堿比較高，這可能與紅壤處于高海拔地區(qū)，晝夜溫差較大，有利于植株糖類的積累有關(guān)；黃壤條件下中部煙葉總糖、還原糖含量以及兩糖差較低，煙葉鉀、硫含量較高；新積土條件下中部煙葉煙堿和總揮發(fā)性堿含量以及兩糖差較高，淀粉含量、糖堿比和氮堿比較低。黃壤條件下，煙葉總糖、還原糖含量最接近適宜值，煙葉鉀離子含量最高，糖堿比、氮堿比大小適中，煙葉化學成分趨于協(xié)調(diào)。因此認為黃壤條件下煙葉化學成分較為適宜。

表1 不同海拔高度下中部煙葉化學成分Table 1 Chemical composition of middle tobacco leaf of different altitudes

表2 不同土壤類型中部煙葉化學成分含量Table 2 Chemical composition of middle tobacco leaf of different soil types

2.2 不同植煙土壤養(yǎng)分狀況

由表3看出，紅壤pH較低，有效鉀、交換性鎂和有效硼含量較低；黃壤有機質(zhì)含量較低，全鉀含量較高；新積土pH較高，有機質(zhì)、速效鉀、交換性鈣鎂和有效硼含量較大。整體上來看，各土壤類型pH主要分布在5.5～7.5的范圍，有機質(zhì)含量主要分布在＞4.0%的范圍，土壤全鉀和有效硼含量較為豐富，交換性鈣、鎂含量極其豐富。

表3 不同類型土壤養(yǎng)分狀況和分布頻率Table 3 Nutrient of different soil types and distribution of frequency

2.3 土壤養(yǎng)分與煙葉化學成分的相關(guān)和回歸分析

2.3.1 紅壤 從表4看出，紅壤條件下中部煙葉總糖與海拔高度呈顯著正相關(guān)，與土壤速效鉀呈顯著負相關(guān)，與土壤交換性鎂呈極顯著負相關(guān)；還原糖與土壤交換性鎂含量呈顯著負相關(guān)，紅壤植煙土壤中鎂含量最低，總糖、還原糖含量最高（表2、3）。土壤有機質(zhì)與煙葉煙堿含量呈極顯著負相關(guān)，與氮堿比呈顯著正相關(guān)，與總揮發(fā)性堿呈顯著負相關(guān)含量，這與秦松等研究結(jié)果一致[4]；煙葉鉀離子與土壤速效鉀和交換性鈣呈顯著正相關(guān)，土壤速效鉀的供應(yīng)狀況是影響烤煙煙葉含鉀量的重要因子[5]；紅壤煙葉兩糖差與土壤速效鉀呈顯著負相關(guān)；其他因素之間的相關(guān)性不顯著。

表4 紅壤養(yǎng)分與中部煙葉化學成分的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation analysis of soil characteristics and chemical composition of tobacco on red soils

以海拔高度（x1）、土壤 pH（x2）、有機質(zhì)（x3）、全氮（x4）、全磷（x5）、全鉀（x6）、堿解氮（x7）、有效磷（x8）、速效鉀（x9）、交換性鈣（x10）、交換性鎂（x11）、有效硼（x12）、硫（x13）、氯（x14）、鉬（x15）為自變量；以煙葉總糖（y1）、還原糖（y2）、煙堿（y3）、鉀離子（y4）、氯（y5）、糖堿比（y6）、氮堿比（y7）、兩糖差（y8）、淀粉（y9）、總揮發(fā)性堿（y10）、煙葉硫（y11）為因變量，進行線性回歸（逐步選擇法）分析。

對紅壤中的土壤養(yǎng)分及煙葉化學成分進行回歸分析得到理想的回歸擬合方程：

由回歸方程可以看出，總糖、煙堿的回歸方程達到了極顯著水平，還原糖、煙葉鉀、氮堿比、兩糖差和總揮發(fā)性堿達到了顯著水平，煙葉氯、糖堿比、淀粉和煙葉硫沒有得到理想的回歸擬合方程。

回歸分析與相關(guān)分析結(jié)果基本一致，總糖、還原糖與土壤交換性鎂呈負相關(guān)關(guān)系；煙堿、氮堿比和總揮發(fā)性堿與土壤有機質(zhì)含量關(guān)系較大；煙葉鉀與土壤交換性鈣含量呈正相關(guān)關(guān)系，可能由于植煙土壤中的鈣離子對煙株鉀的吸收有促進作用[6]。

2.3.2 黃壤 由表5可以看出，總糖與土壤有效硼呈極顯著正相關(guān)，還原糖、兩糖差與土壤有效硼呈顯著正相關(guān)，還原糖、淀粉與土壤有機質(zhì)呈顯著負相關(guān)，氮堿比與海拔高度呈顯著正相關(guān)，煙葉硫與土壤有效磷、速效鉀、交換性鎂呈顯著負相關(guān)。在黃壤中表現(xiàn)為土壤有效硼對煙葉的總糖、還原糖和兩糖差影響較大，土壤有機質(zhì)含量影響煙葉還原糖和淀粉的含量。

對黃壤中的土壤養(yǎng)分及煙葉化學成分做回歸分析得到理想的回歸擬合方程：

表5 黃壤養(yǎng)分與中部煙葉化學成分的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation analysis of soil characteristics and chemical composition of tobacco on yellow soils

由回歸方程看出，總糖的回歸方程達到極顯著水平，還原糖、氮堿比、兩糖差、淀粉、硫的回歸方程達到顯著水平，煙堿、煙葉鉀、煙葉氯、糖堿比、總揮發(fā)性堿沒有得到理想的回歸擬合方程。

回歸與相關(guān)分析結(jié)果基本一致。有效硼影響煙葉總糖和兩糖差，土壤有機質(zhì)與煙葉還原糖、淀粉呈負相關(guān)，氮堿比與海拔高度呈正相關(guān)，煙葉硫與土壤有效磷呈負相關(guān)，土壤磷素含量的高低直接影響煙草的產(chǎn)量和質(zhì)量[7]，氮堿比隨著海拔高度的增加而增加（表1）。

2.3.3 新積土 由表6看出，還原糖與土壤有效磷、硼呈顯著正相關(guān)；煙堿與土壤有效硼呈顯著負相關(guān)，糖堿比與土壤有效硼呈極顯著正相關(guān)，兩糖差與土壤全氮、土壤有效硼呈顯著負相關(guān)；總揮發(fā)性堿與土壤有效硼呈極顯著負相關(guān)；海拔高度、土壤pH等其他因子與煙葉化學成分的相關(guān)性均不明顯。

對新積土中的土壤養(yǎng)分及煙葉化學成分做回歸分析得到理想的回歸擬合方程：

由回歸方程可以看出，糖堿比、總揮發(fā)性堿的回歸方程達到極顯著水平；煙堿、兩糖差的回歸方程達到顯著水平；煙堿、兩糖差、總揮發(fā)性堿與土壤有效硼呈負相關(guān)關(guān)系，糖堿比與土壤有效硼呈正相關(guān)關(guān)系；總糖、還原糖、煙葉鉀、煙葉氯、氮堿比、淀粉、煙葉硫沒有得到理想的回歸擬合方程。由相關(guān)和回歸分析看出，新積土煙葉化學成分煙堿、糖堿比、兩糖差、總揮發(fā)性堿主要受土壤有效硼含量的影響。土壤有效硼含量的高低對煙堿及其衍生的化學成分（糖堿比、氮堿比）影響較大，新積土糖堿比與土壤有效硼含量呈顯著正相關(guān)。

表6 新積土養(yǎng)分與中部煙葉化學成分的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient of soil characteristics and chemical composition of tobacco on alluvial soils

3 討 論

綜合3種土壤類型，煙葉化學成分與土壤有機質(zhì)、交換性鎂和有效硼含量關(guān)系較大，與海拔高度也有著密切的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)海拔的高低與烤煙的生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)有密切的關(guān)系[8]，隨著海拔高度的增加，晝夜溫差加大，氣溫較低，煙葉較容易積累糖類物質(zhì)，煙葉總糖、還原糖含量隨之上升。紅壤土的海拔較高可能是造成紅壤煙葉總糖、還原糖含量高的主要生態(tài)原因，其次可能是由土壤交換性鎂含量相對不足引起的。3種土壤類型所有的植煙土壤有效硼含量＞0.1 mg/kg，超過50%的土壤有效硼含量＞0.4 mg/kg，說明羅平植煙土壤有效硼含量相對不足影響黃壤和新積土種植煙葉的化學成分，對紅壤上的煙葉化學成分影響較小。

煙葉化學成分與土壤速效鉀、有效磷、交換性鈣的含量也存在一定的關(guān)系。鈣離子對煙株吸收鎂離子產(chǎn)生抑制作用，而對鉀的吸收則有促進作用[5]；植煙土壤中交換性鈣、交換性鎂含量十分豐富：94%以上的植煙土壤交換性鈣含量＞1 200 mg/kg，80%以上的植煙土壤交換性鎂含量＞192 mg/kg，土壤交換性鈣含量較高能促進煙葉對鉀的吸收，這可能是導(dǎo)致紅壤煙葉鉀含量與土壤交換性鈣含量顯著正相關(guān)的原因。土壤中鈣離子對鎂離子的吸收產(chǎn)生拮抗作用，加劇了缺鎂的癥狀，最終影響到煙葉的化學成分。

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