清鎮(zhèn)市植煙土壤有效態(tài)微量元素含量特征

廖 勇，刁朝強，周建云，肖麗娜，劉 冬，李 嶺，何俊瑜，3*

(1.貴州省貴陽市煙草公司，貴州 貴陽 550001;2.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽 550025;3.貴州省煙草品質(zhì)研究重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

煙株在生長發(fā)育過程中需要全面合理的營養(yǎng)，才能獲得產(chǎn)質(zhì)俱佳的煙葉。微量元素是煙草生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，雖然它們被煙株吸收的數(shù)量沒有氮磷鉀多，但其在煙株生長發(fā)育過程中起著不可替代的作用。土壤中微量元素參與煙株一系列的生理生化作用，如光合作用、呼吸、氧化還原、多種化合物的合成等，其豐缺狀況對烤煙的生長、產(chǎn)量、品質(zhì)均有重要影響［1-5］，特別是銅、錳、鐵、鋅等無機營養(yǎng)元素的不足或過量均會導(dǎo)致植物生理機能的失調(diào)和生長發(fā)育受阻，影響煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)及香味成分的含量，同時對煙葉的外觀特征、吃味、刺激性等有著顯著的影響［6-7］。銅能增加煙葉中煙堿的含量［8］。煙葉中的鋅、錳含量對烤煙化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性、香氣質(zhì)、香氣量和余味有一定的促進作用［3］。煙草生長過程中所需的微量元素主要是靠根部從土壤中吸收，因此，了解微量元素的豐缺狀況對確定烤煙合理施肥具有重要意義。

長期以來，煙區(qū)普遍增施大量營養(yǎng)元素肥料，對微量營養(yǎng)元素的補充相對較少，導(dǎo)致土壤中微量元素不平衡狀況日益突出，甚至成為制約某些煙區(qū)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素［4］。據(jù)報道，在微量元素缺乏的煙區(qū)土壤上合理施用微肥，可明顯促進煙株的生長發(fā)育，煙葉落黃早，成熟度好，產(chǎn)量高，品質(zhì)優(yōu)良，香氣質(zhì)與香氣量得到明顯改善［2-3］。事實上，烤煙生產(chǎn)上補充微量元素肥料，最常遇到的難題是缺乏對煙區(qū)土壤有效態(tài)微量元素狀況的了解。同時由于煙草需要微量元素較少，施用不當(dāng)容易造成煙株微量元素中毒［2］。近年來，湖南、貴州、四川、河南、福建、重慶等部分煙區(qū)相繼開展了植煙土壤的微量元素狀況的調(diào)查研究，并提出了相應(yīng)的施肥建議［1，4-5，8-11］，為煙區(qū)平衡施肥和提高煙葉品質(zhì)起到很好的促進作用。

清鎮(zhèn)市自然生態(tài)條件優(yōu)越，所產(chǎn)煙葉品質(zhì)上佳，呈現(xiàn)出甜醇香型的顯著風(fēng)格特色，已成為我國特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)的主要產(chǎn)區(qū)之一，是廣東紅雙喜等的重要原料基地之一。由于在生產(chǎn)實踐中，煙草部門和烤煙種植者側(cè)重于大量元素肥的管理，常常忽略對中微肥的管理，這不利于完善區(qū)域施肥結(jié)構(gòu)調(diào)整。為了查明清鎮(zhèn)植煙土壤微量元素的分布或豐缺狀況，分析評價了植煙土壤有效態(tài)微量元素含量的分布特點，以期為煙田微肥合理施用，完善特色優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)體系和優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

于2014年烤煙移栽前在貴陽清鎮(zhèn)市新店、馬場、流長3個主要植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)采集耕作層(0～30 cm)有代表性植煙土壤樣品28個。土壤樣品的采集時間選在頭季作物收獲后，烤煙尚未整地起壟、施用底肥和移栽之前，以確保真實反映采樣地塊的養(yǎng)分狀況和供肥能力。盡可能保證同一采樣單元內(nèi)的均一性，在同一采樣單元內(nèi)，用“S”形取樣法取8～10個小樣點土壤，制成一個混合樣，用四分法棄去多余部分，保留約0.5 kg，從田間采來的土樣經(jīng)登記編號后自然風(fēng)干，棄除作物殘體和雜物，磨細，過篩后進行測定分析。

1.2 土壤樣品的分析測定

土壤樣品分析項目包括有效鋅、銅、鐵、錳。有效鋅、銅、鐵、錳采用二乙基三胺五乙酸(DTPA)浸提-原子吸收分光光度法測定［12］。土壤pH值采用玻璃電極法測定。

1.3 微量元素含量評價標(biāo)準(zhǔn)

本研究參照國內(nèi)外對植煙土壤有效態(tài)微量元素的研究結(jié)果及豐缺劃分標(biāo)準(zhǔn)［1，8-11］，并結(jié)合清鎮(zhèn)烤煙生產(chǎn)實際需要，制定出了對植煙土壤有效態(tài)微量元素豐缺的5級評價標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

表1 植煙土壤有效態(tài)鐵、錳、銅、鋅含量豐缺評價分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Grading and evaluation criteria of available microelements in tobacco-grown soil

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗全部數(shù)據(jù)分析采用SPSS 16.0軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤微量元素有效態(tài)含量的總體特征

清鎮(zhèn)市植煙土壤微量元素含量總體特征如表2所示。根據(jù)植煙土壤有效微量元素劃分等級的評價標(biāo)準(zhǔn)(表1)，土壤有效銅含量豐富，變幅0.99～3.63 mg/kg，平均值 1.77 mg/kg，絕大部分土壤樣品的有效銅含量較高，位于豐富和極豐富等級的土壤占所有樣品總數(shù)的96.43%，無樣品在缺和極缺等級范圍。有效鋅含量適中，變幅0.86～5.58 mg/kg，平均值1.80 mg/kg，樣品含量位于適中和豐富等級的占92.86%，有3.57% 的土壤潛在缺鋅，應(yīng)當(dāng)注意適當(dāng)補充鋅肥。有效鐵含量豐富，變幅7.04 ～34.03 mg/kg，平均值 22.96 mg/kg，全部樣品處于適中和豐富等級。有效錳含量變幅11.66 ～76.73 mg/kg，平均為51.63 mg/kg，總體屬很豐富水平，位于極豐富等級的占到57.14%，無土壤有效錳含量處于缺和極缺等級范圍，這可能與氣候條件有關(guān)，特定的氣候條件使土壤中礦物風(fēng)化形成的游離氧化物增多［13］。

變異系數(shù)能反映隨機變量的離散程度，一般認為變異系數(shù)≤10%為弱變異性，變異系數(shù)為10%～30%為中等變異性，變異系數(shù)≥30%為強變異性［14］。由此可知，有效銅、有效鋅、有效鐵和有效錳含量變異系數(shù)位于30.95% ～46.07%之間，變異強度屬于強變異。變異程度由大到小依次是:有效鋅＞有效錳＞有效銅＞有效鐵。導(dǎo)致這幾個微量元素有效態(tài)含量變異較大的原因可能一方面是由于煙區(qū)植煙土壤大多分布在山區(qū)，地形復(fù)雜破碎，造成元素的空間變異性較強;另一方面還可能與元素本身的含量、化學(xué)性質(zhì)、在土壤中的行為以及肥料的施用和田間管理等因素有關(guān)［6］。

表2 清鎮(zhèn)市植煙土壤微量元素有效態(tài)含量及分布Tab.2 Available micronutrient contents and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2 清鎮(zhèn)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效態(tài)微量元素含量特征

2.2.1 土壤有效銅 銅是多種氧化酶的構(gòu)成成分，在催化氧化還原方面起著重要作用，銅還與光合作用有關(guān)，能使葉綠素保持穩(wěn)定，對細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、糖代謝有促進作用，煙草中銅多分布于煙株生長活躍的幼嫩組織［15］。缺銅煙株發(fā)矮小，生長緩慢，銅過高則出現(xiàn)銅害，即在旺長期出現(xiàn)紅銅色斑點［2］。由表3可知，清鎮(zhèn)各植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有效銅含量均在0.2 mg/kg以上，基本可滿足烤煙正常生長發(fā)育對銅的需求。植煙各鄉(xiāng)鎮(zhèn)有效銅含量平均值差異較大，植煙土壤有效銅含量高低順序是:新店＞流長＞馬場。其中，新店土壤有效銅含量豐富，平均為1.91 mg/kg，有93.75%的土壤樣品有效銅含量大于1.0 mg/kg;馬場土壤有效銅的平均含量相對較低，但含量仍然豐富，全部土壤樣品大于1.0 mg/kg。此外，新店植煙土壤有效銅變異程度大，變異系數(shù)為37.52%，馬場和流長植煙土壤有效銅為中等變異，變異系數(shù)分別為17.57%和28.51%。

表3 清鎮(zhèn)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效銅含量及其分布Tab.3 Available copper content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2.2 土壤有效鋅 鋅是很多酶的組成成分或活化劑，鋅與煙株的葉綠素形成和光合作用有關(guān)，能提高煙株的抗寒性和耐鹽性，施鋅肥不僅可以促進煙草生長，而且可還以改善煙葉的質(zhì)量［2］。清鎮(zhèn)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間植煙土壤有效Zn含量差異較大，馬場有效Zn含量較為豐富，馬場有效Zn平均含量最高為3.79 mg/kg，全部土壤樣品有效Zn含量大于2.0 mg/kg;新店最小為1.84 mg/kg，僅有12.50%的土壤樣品有效鋅含量大于2.0 mg/kg，大部分土壤樣品有效Zn含量處于適中水平，有效Zn含量低于臨界值的樣本比例為6.25%，應(yīng)針對性的補充鋅肥，以防止煙葉產(chǎn)質(zhì)量降低。流長有效Zn變異強度最大，變異系數(shù)為44.20%。

表4 清鎮(zhèn)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效鋅含量及其分布Tab.4 Available Zinc content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2.3 土壤有效鐵 鐵是許多酶的輔基，如細胞色素、細胞色素氧化酶，過氧化物酶和過氧化氫等，是合成葉綠素必需的元素，參與烤煙的光合作用和呼吸作用。煙葉鐵含量過高，調(diào)制后的煙葉易掛灰，煙質(zhì)量下降［16］。所有植煙土壤有效鐵含量均在7 mg/kg以上，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效鋅含量高低順序為:新店＞流長＞馬場。從分布來看，新店和馬場有效鐵含量多處于豐富等級，分別有81.25%和83.33%的土壤樣品大于10 mg/kg，而流長所有土壤樣品的有效鐵含量大于10 mg/kg。從變異系數(shù)看，三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效鐵含量均為中等強度變異，其中流長變異系數(shù)最小為18.15%。

表5 清鎮(zhèn)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效鐵含量及其分布Tab.5 Available Fe content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2.4 土壤有效錳 錳是形成葉綠素并維持其正常結(jié)構(gòu)的必需元素，是光合放氧復(fù)合體的主要成分，是許多酶的活化劑［2］。煙草是高度需錳的作物，是煙草微量元素中含量最多的元素之一［15］。由表6可知，清鎮(zhèn)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效錳含量高低順序是:流長＞馬場＞新店。流長和馬場植煙云土壤有效錳含量均極豐富，平均為分別為58.06 mg/kg和51.94 mg/kg，所有的土壤樣品有效錳含量均大于20 mg/kg，分別有83.33%和50.00%的土壤樣品有效錳含量大于40 mg/kg;新店土壤有效錳的含量相對較低，但平均含量處于豐富的范圍，有75.00%土壤樣品有效錳含量均大于20 mg/kg，同時，有效錳含量存在較廣泛的變異，變異系數(shù)達50.05%。

表6 清鎮(zhèn)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤有效錳含量及其分布Tab.6 Available Mn content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.3 土壤有效態(tài)微量元素相關(guān)性分析

由表7可以看出，有效鐵含量與有效鋅含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系;有效鐵含量與有效銅含量、有效錳含量與有效鋅和有效鐵含量間均達到極顯著的正相關(guān)關(guān)系;而有效鋅含量與有效銅含量間達到顯著負相關(guān)關(guān)系，有效銅和有效錳含量之間不相關(guān)。

表7 清鎮(zhèn)植煙土壤養(yǎng)分含量相關(guān)系數(shù)Tab.7 Correlation of soil available microelements in tobacco-planting areas in Qignzhen

3 小結(jié)

土壤中的微量元素在煙株生長發(fā)育過程中起著不可替代的作用，微量元素的供應(yīng)直接影響烤煙的生長發(fā)育和煙葉品質(zhì)［2-4］。充分了解煙區(qū)土壤的微量元素分布情況，對于因地制宜制定煙田微量元素分區(qū)管理方案和烤煙生產(chǎn)微量元素的調(diào)控措施，具有重要指導(dǎo)意義。本試驗結(jié)果表明，清鎮(zhèn)市植煙土壤土壤有效銅豐富，96.43%的土壤樣品有效銅含量在1 mg/kg以上，均值為1.77 mg/kg;土壤有效鋅含量適中，有3.57%的土壤存在潛在缺鋅，均值為1.80 mg/kg;土壤有效鐵含量豐富，有85.71%的土壤樣本有效鐵含量在10.0 mg/kg以上，平均值為22.96 mg/kg;植煙土壤有效錳含量總體上十分豐富，57.14%的土壤樣本有效錳含量在40 mg/kg以上，平均值為51.63 mg/kg。相關(guān)性分析表明，有效鋅含量與有效鐵含量間達到顯著的正相關(guān)關(guān)系，有效鐵含量與有效銅、有效錳含量與有效鋅和有效鐵含量間均達到極顯著正相關(guān)關(guān)系;而有效鋅含量與有效銅含量間達到顯著負相關(guān)關(guān)系。pH是影響微量元素有效態(tài)含量的重要因素。土壤pH與土壤有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳均呈極顯著負相關(guān)，與前人研究結(jié)果一致［10，17-19］。

土壤有效態(tài)微量元素在不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)存在較大的變異。新店土壤有效銅和有效鐵含量最高，有效鋅和有效錳含量最低;馬場土壤有效鋅含量為最高，有效銅和有效鐵含量為最低;流長土壤有效錳含量最高。

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