文山煙區(qū)土壤和煙葉氯素特征及影響因子研究

譚　軍，劉曉穎，李　強，周冀衡*，陳麗鵑，賓　俊，王　全，李鵬飛

（1.湖南農業(yè)大學煙草研究院，湖南農業(yè)大學生物科學技術學院，長沙 410128；2.云南省煙草公司文山州公司，云南 文山663000）

文山煙區(qū)土壤和煙葉氯素特征及影響因子研究

譚軍1，劉曉穎1，李強1，周冀衡1*，陳麗鵑1，賓俊1，王全1，李鵬飛2

（1.湖南農業(yè)大學煙草研究院，湖南農業(yè)大學生物科學技術學院，長沙 410128；2.云南省煙草公司文山州公司，云南 文山663000）

為深入了解文山植煙土壤和煙葉水溶性氯含量分布狀況，并解析其影響因素，采用GPS定位技術采集了276份土壤和381份煙葉，對土壤氯和煙葉水溶性氯含量進行測定，采用經典統(tǒng)計學和地統(tǒng)計學方法，對其分布及部分影響因素進行了研究。結果表明，該煙區(qū)土壤水溶性氯平均含量為13.81 mg/kg，61.95%區(qū)域氯元素含量在適宜范圍內（10.00～30.00 mg/kg）；煙葉水溶性氯含量普遍較低，平均含量為0.15%，變異系數為113.33%，僅有8.66%的煙樣氯含量在適宜范圍（0.30%～0.80%），低（0.10%～0.30%）和極低（< 0.10%）的煙樣占比分別為37.27%和51.71%。降水的強淋溶作用是導致文山煙葉氯元素偏低的重要原因。因此，文山煙區(qū)土壤氯元素含量適宜烤煙種植，但煙葉氯素含量均偏低，建議適當加強含氯肥料的施用，并做好對氯元素的動態(tài)監(jiān)測，以提高煙葉品質。

文山煙區(qū)；土壤；氯元素；煙葉

氯元素在煙草中具有特殊性，因其一方面是煙草生長發(fā)育的必需元素之一[1]，而另一方面在煙草制品中卻是公認的忌氯元素。已有研究表明，當氯含量＜0.3%時，煙葉易碎，質量下降；氯含量＞1.0%時，燃燒性差，容易熄火[2-3]。氯元素只有在適宜范圍內才能對烤煙的生長和品質都有積極影響[4]。土壤水溶性氯含量的豐缺是煙葉氯含量高低的主要影響因素之一[5-6]。由于降水的淋溶作用和種植上限制施用含氯肥料，氯元素在許多煙區(qū)已較普遍偏低，尤其在西南煙區(qū)少數煙區(qū)甚至已成為煙葉可用性的限制因素[7-9]。GIS技術已經廣泛用于植煙土壤主要養(yǎng)分的空間特征研究[10-12]，但用于煙區(qū)氯元素的研究還較少。文山煙區(qū)是全國大煙區(qū)，是多家卷煙工業(yè)企業(yè)的煙葉供應基地[13]，有關文山煙區(qū)土壤和煙葉水溶性氯的研究卻鮮見報道。因此，采用GIS技術野外調查取樣和實驗室分析相結合的方法，研究土壤和煙葉氯含量特征以及影響因素，旨在為施用氯肥、優(yōu)化煙葉氯元素含量以及改善煙葉鉀氯比提供科學依據。

1　材料與方法

1.1樣品采集

1.1.1土壤樣采集 于2013年在煙地平整后尚未施底肥前，避開降水，應用GPS在文山煙區(qū)定位采樣（圖1）。按S形布點，取耕層0～20 cm土壤混合而成，共計土樣276個。

圖1　土樣采集點分布圖Fig. 1　The distribution of soil sample locations

1.1.2煙葉采集 在采集土樣區(qū)域內種植云煙87，由專職評級人員按“GB2635—92烤煙標準”選取B2F、C3F、X2F代表性煙樣各127份，共381份，每個樣品取1.5 kg，用于煙葉水溶性氯含量測定。

1.2測定項目及分析方法

1.2.1測定項目及方法 土壤全氮、全磷、全鉀、交換性鈣、交換性鎂和堿解氮含量分別參照NY/T 53—1987、NY/T 88—1988、NY/T 87—1988、NY/T 1121.13—2006、NY/T 1121.13—2006和LY/T 1229—1999的方法測定，煙葉水溶性氯含量參照YC/T 153—2001方法測定。

1.2.2數據處理與分析 采用Excel 2013和DPS 7.05 統(tǒng)計軟件進行方差、相關性等常規(guī)數據分析；采用ArcGIS 10.2軟件的統(tǒng)計學模塊(Geostatistical analyst)繪制空間分布圖。

1.3評級標準

1.3.1植煙土壤水溶性氯含量豐缺評價 根據《中國煙草種植區(qū)劃》等[14-17]將植煙土壤水溶性氯含量分為：極低（＜5.00 mg/kg）、低（5.00～10.00 mg/kg）、中等（10.00～20.00 mg/kg）、較高（20.00～30.00 mg/kg）、高（≥30.00 mg/kg）5級。對于降雨量偏多的西南煙區(qū)，土壤顆粒以1:1型礦物為主的母質，其適宜氯含量應該在10.00～30.00 mg/kg范圍。

1.3.2煙葉氯含量豐缺評價 參照文獻[1,18]將文山煙葉氯含量分為極低（＜0.10%）、低（0.10%～0.30%）、適宜（0.30%～0.80%）、高（≥0.80%）4級。

2　結 果

2.1文山煙區(qū)植煙土壤水溶性氯含量及分布

2.1.1土壤水溶性氯含量總體評價 由表1可知，文山煙區(qū)植煙土壤水溶性氯平均含量為13.81 mg/kg，變異系數為53.95%，表現為中等程度的變異。方差分析表明，各植煙縣間土壤水溶性氯含量差異極顯著（p=0.000）；多重比較結果表明，麻栗坡極顯著高于硯山、廣南、和西疇，且顯著高于文山；丘北和馬關也極顯著高于西疇。從分布頻率分析，全煙區(qū)有61.95%區(qū)域水溶性氯含量適宜。各植煙縣中，除馬關外其余縣都有少數區(qū)域水溶性氯含量＜5 mg/kg；除馬關和西疇外，其余縣都有極少數水溶性氯含量≥30.00 mg/kg的高氯區(qū)域。

2.1.2土壤氯元素空間分布特征 為了更直觀的顯示文山煙區(qū)土壤水溶性氯含量的分布情況，采用Arc GIS 10.2軟件繪制空間分布圖。如圖2所示，文山植煙土壤水溶性氯含量以10.00～20.00 mg/kg為主要分布區(qū)域。氯含量為5.00～10.00 mg/kg分布在廣南縣、硯山、文山以及西疇的少數區(qū)域。氯含量為20.00～30.00 mg/kg的區(qū)域主要分布在馬關、麻栗坡以及廣南的少數區(qū)域。

表1　植煙土壤水溶性氯含量和分布Table1　Distribution and content of chlorine in tobacco-growing soils

圖2　文山煙區(qū)土壤水溶性氯空間分布Fig. 2　The spatial distribution map of soil water- soluble chlorine contents in Wenshan tobacco growing areas

2.2影響植煙土壤水溶性氯含量的因素

2.2.1土壤有機質 將植煙土壤有機質分為7組，分別統(tǒng)計各組土壤水溶性氯元素平均含量。由圖3可知，水溶性氯平均含量為8.13～18.10 mg/kg，且隨植煙土壤有機質含量先急后緩的增加，回歸方程為：y（水溶性氯）= -0.1688x2（有機質）+2.7198 x+ 8.2514，R2 = 0.8907。相關性分析表明，二者呈極顯著正相關關系（r=0.923，p=0.003）。方差分析結果表明，不同有機質組間水溶性氯含量差異極顯著（p=0.000）。多重比較結果表明，土壤有機質≥4.0%組氯素含量極顯著高于有機含量為2.0%～2.5%、1.5%～2.0%和<1.5%組；3.0%～3.5%組、2.5%～3.0%組和3.5%～4.0%組都極顯著高于有機質<1.5%組。

2.2.2海拔高度 將土樣采集點分為6個海拔組，分別統(tǒng)計各組土壤水溶性氯平均含量。如圖4所示，6個組水溶性氯平均含量為11.68～15.68 mg/kg。回歸方程表明，土壤水溶性氯含量隨海拔升高而緩慢增加，但相關性分析表明，二者無顯著相關關系（r=0.608，p=0.200）。方差分析結果表明，不同海拔高度組間水溶性氯含量差異無顯著意義（p=0.112）。

2.2.3與其他土壤養(yǎng)分的相關性 將植煙土壤水溶性氯含量與土壤其他養(yǎng)分進行相關性分析，如表2所示，氯素含量與全氮、堿解氮、有效硫、速效磷、速效鉀、有效銅、有效鋅和有效硼含量均呈極顯著正相關關系。

圖3　不同有機質的植煙土壤水溶性氯平均含量Fig. 3　Average content of soil water- soluble chlorine in different organic matters

圖4　不同海拔高度土壤水溶性氯平均含量Fig. 4　Average content of soil water- soluble chlorine in different altitude conditions

2.3文山煙區(qū)煙葉氯含量特征

2.3.1煙葉氯含量狀況 由表3可知，文山煙區(qū)煙葉氯平均含量為0.15%，變異系數為113.33%，為強變異。從分布頻率分析，丘北縣全部煙樣氯含量均低于適宜范圍，其他縣也至少有80%的煙樣低于適宜范圍。方差分析表明，各植煙縣煙葉氯素含量差異有極顯著意義（p=0.000），多重比較結果表明，硯山煙葉氯含量顯著高于馬關，并且極顯著高于丘北；文山和麻栗坡也顯著高于丘北。

2.3.2不同部位氯含量狀況 由表4可知，中部煙葉氯含量最高，平均值為0.17%，但低于適宜值，且變異系數高達141.18%，為強變異。從分布頻率分析，各部位都僅有8%左右的煙樣在適宜范圍內。方差分析表明，不同部位煙葉氯含量差異無顯著意義（p=0.100）。

表2　土壤水溶性氯含量與其他理化性質的相關系數Table2　The correlation analysis between soil water- soluble chlorine and other soil properties

表3　文山煙區(qū)煙葉氯含量和分布Table3　Distribution and content of chlorine of flue-cured tobacco in Wenshan tobacco-growing areas

表4　文山煙區(qū)不同部位煙葉氯元素含量分布頻率Table4　The distribution frequency of Cl contents of flue-cured tobacco in Wenshan tobacco-growing areas

2.3.3 土壤水溶性氯和降水量對中部葉氯含量的影響 將各植煙縣土壤水溶性氯含量由低到高排列，如圖5（a）所示，中部煙葉氯含量隨著土壤水溶性氯含量先升高后降低，呈拋物線形變化，二者回歸曲線為：y（中部葉氯含量）= -0.0119x2（土壤水溶性氯含量）+ 0.086x + 0.0414，R2 = 0.2811。將各植煙縣按照降水量由低到高排列，如圖5（b）所示，降水量在677～790 mm時，中部煙葉氯含量隨降水量增加而下降；當降水量高于790 mm時，中部煙葉氯含量趨于穩(wěn)定，二者回歸曲線為：y（中部葉氯含量）= 0.0135x2（降水量）- 0.1423x + 0.4471，R2 = 0.958。相關性分析表明，中部葉氯含量與降水量呈極顯著負相關關系（r= -0.299， p=0.001），與土壤水溶性氯含量無顯著相關性（r= -0.032，p=0.724）。為了進一步分析土壤水溶性氯含量和降水量對中部葉氯含量影響的大小，將三者進行灰色關聯分析[19]，中部葉氯含量與降水量的關聯系數為0.6318，與土壤水溶性氯含量的關聯系數為0.5235。由此可知，降水量對中部煙葉氯含量的影響高于土壤水溶性氯含量對其的影響。

2.3.4中部葉氯含量與土壤養(yǎng)分的相關性 將中部葉氯含量與土壤養(yǎng)分進行相關性分析，如表5所示，煙葉氯素含量與土壤有效硼含量呈極顯著正相關，與有機質呈顯著負相關，與土壤水溶性氯等其他養(yǎng)分無顯著相關性。

圖5　各植煙縣中部煙葉氯素含量和土壤水溶性氯的關系Fig. 5　The correlation of average chlorine content of middle flue-cured tobacco and soil water- soluble chlorine in different tobacco-growing counties

表5　中部煙葉氯素與土壤養(yǎng)分相關性分析Table5　The correlation analysis between chlorine contents of (middle) flue-cured tobacco and soil nutrients

3　討 論

文山煙區(qū)植煙土壤水溶性氯元素平均含量為13.81 mg/kg，空間分析表明只有少數區(qū)域可能出現缺氯或高氯情況，總體適合種植烤煙。煙區(qū)土壤水溶性氯與有機質以及其他養(yǎng)分的相關關系與前人研究的結果基本一致[16-18]；與海拔的相關關系跟湘西煙區(qū)的研究結論不一致[16]。文山煙區(qū)土壤水溶性氯含量隨海拔升高呈緩慢增加的趨勢，而湘西煙區(qū)則相反。進一步分析表明，文山煙區(qū)土壤有機質含量隨海拔升高而緩慢增加，而湘西煙區(qū)土壤有機質含量隨海拔升高而呈下降趨勢[16]。又因為土壤有機質是土壤水溶性氯素的主要來源之一[20]，所以土壤有機質含量隨海拔高度的不同變化是導致兩個煙區(qū)研究結果不一致的重要原因。

文山煙區(qū)煙葉氯平均含量僅為0.15%，低于適宜值，且變異強烈。根據評價標準可知，文山煙葉存在較大范圍缺氯。研究表明文山煙葉氯含量與南平和重慶煙葉氯含量基本相同[21-23]，還略高于廣西百色煙區(qū)[24]。因此，本研究也間接證明了我國南方煙葉缺氯較為嚴重的結論[25]。文山煙區(qū)中部煙葉氯含量與土壤水溶性氯含量無顯著相關性，與降水量呈極顯著負相關關系，灰色關聯分析也表明降水量對煙葉氯含量影響更大。該研究結果與黃中艷等[26]研究的結論一致。土壤中的氯素溶解度大，極易隨水流失[27]。云南每年雨季到來時正值烤煙大田旺長期，此期正是煙株吸收各種養(yǎng)分的高峰期。雨季降水量大且集中，對土壤淋溶作用強烈，極易造成土壤水溶性氯素流失，并最終導致煙葉氯素吸收不足。此外，煙農長期以來認為烤煙是忌氯作物，在種植中嚴格控制含氯肥料的施用，減少了土壤和煙葉氯素的來源。施用的為數不多的含氯肥料又以極易溶解流失的氯化鉀為主，導致氯肥吸收率較低。因此，大田種植烤煙時不能簡單的由土壤水溶性氯素的高低來推斷煙葉中氯元素含量的豐缺，還要充分考慮各煙區(qū)氣象因子、煙農施肥習慣以及栽培措施對煙株吸收土壤水溶性氯元素的影響。

各種養(yǎng)分標準都是以生產優(yōu)質煙葉為目標而制定，我國煙區(qū)較多，各煙區(qū)耕作制度、生態(tài)條件等因素差異較大，評價標準應該隨之適當調整。何元勝等[28]研究臨滄煙區(qū)土壤肥力后提出其土壤氯含量適宜范圍為10.00～30.00 mg/kg；羅建新等[17]提出湖南煙區(qū)植煙土壤水溶性氯含量適宜范圍為10.00～20.00 mg/kg；陳朝陽等[6]認為，南平煙區(qū)植煙土壤氯含量以25.00～35.00 mg/kg為適宜。文山煙區(qū)土壤水溶性氯含量基本能滿足優(yōu)質煙葉的生產要求，但煙葉氯素含量卻較大范圍缺乏，二者之間的矛盾主要是由降水和煙農用肥習慣等因素引起的。因此，建議文山煙區(qū)也根據自身生態(tài)條件、栽培措施、用肥習慣以及養(yǎng)分吸收率等因素來制定適合自身土壤養(yǎng)分的評價標準。但如何制定還有待深入研究降水對土壤養(yǎng)分的淋溶作用以及煙株對土壤養(yǎng)分的吸收效率等問題后再確定。

煙葉氯素偏低的區(qū)域，在種植中應適當施加氯化鉀、有機肥、腐熟農家肥等其他含氯肥料以提高煙葉的工業(yè)可用性，并同時做好土壤和煙葉氯元素的動態(tài)監(jiān)測以防其超標。氯含量偏高的少數區(qū)域，做好控氯措施，降低煙葉氯含量。

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《煙草科技》2016年第9期目次

煙草E3泛素連接酶NtHOS1a和NtHOS1b基因的克隆與表達分析……………………….……林世鋒，余 婧，王志紅，等 1

貯藏溫度和煙葉含水率互作對白肋煙貯藏期間TSNAs形成的影響………….…………….…王 俊，孫榅淑，周 駿，等 8

煙草胞質雄性不育系與其保持系內源激素的平衡關系………………………..….………….……彭 妙，朱列書，陳建國，等 15

烤煙與花生間作行比對煙草黑脛病防治效果的影響………………….………..…………….……牟文君，薛超群，宋紀真，等 22

四川煙區(qū)煙蚜天敵資源與分布調查………………………………….…………………….….……蒲德強，王 勇，劉虹伶，等 27

熱解法制備氧雜環(huán)類香料及其在卷煙中的應用……………………….……….…………….……張曉宇，田振峰，朱青林，等 33

在線GPC-GC-MS/MS法直接檢測煙葉中的農藥殘留…………………….……………….……羅彥波，李翔宇，朱風鵬，等 42

近紅外技術結合SaE-ELM用于烤煙烘烤關鍵參數的在線監(jiān)測…………….….………….……賓 俊，范 偉，周冀衡，等 50

行業(yè)標準方法測試口含煙化學指標的適用性…………………………………..…………….……李 鵬，王 申，張東豫，等 57

HPLC-MS/MS法檢測巴豆醛暴露產生的DNA加合物……………………..……………….……劉魯娟，李翔宇，陳 歡，等 63

典型產地烤煙煙葉香氣風格特征…………………………….……………………………….……喬學義，王 兵，吳殿信，等 70

煙草低溫加熱狀態(tài)下氣溶膠粒徑分布及影響因素…………………….…….……………….……周 順，王孝峰，寧 敏，等 76

基于YL23C濾棒成型機組的超細支復合濾棒成型技術…………………….…………….…….……徐思民，王曉兵，秦昌峰 82

復合式真空回潮機的設計及試驗…………………………………………….…….….……….……裴志明，徐 娟，范曉寶等 87

卷接機組三工位接裝紙切刀自動潤滑清潔系統(tǒng)的設計…………………….…….………….……段曉明，胡開利，韓 明，等 92

Study on Characteristics and Influencing Factors of Chlorine of Soils and Tobacco Leaves in Wenshan Tobacco Growing Areas

TAN Jun1, LIU Xiaoying1, LI Qiang1, ZHOU Jiheng1*, CHEN Lijuan1, BIN Jun1, WANG Quan1, LI Pengfei2
(1. Institute of Tobacco, College of Biological Science and Technology, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, China; 2. Wenshan Tobacco Company of Yunnan Province, Wenshan, Yunnan 663000, China)

For a better understanding of water-dissolving chlorine contents of soil and tobacco leaf and influencing factors in Wenshan tobacco growing areas, 276 soil samples and 381 tobacco leaf samples were collected by the technology of Global Position System (GPS). Chloride contents, spatial distribution and influencing factors were analyzed by geostatistics with GIS and statistical methods. The results were as follows: The average content of water-dissolving chlorine in various tobacco-planting soils was 13.81mg /kg in Wenshan. Chlorine content of 61.95% of the soil samples was in the appropriate level (10.00-30.00 mg/kg), which was very fit for tobacco planting. The content of chlorine in tobacco leaves was low, and the average value of it was 0.15 % with coefficient of variation as high as113.33%. Only 8.66 % of the leaf samples had a chlorine content in the appropriate level (0.30%-0.80%), 37.27% of the leaf samples had a chlorine content of 0.10%-0.30%, and 51.71% of the leaf samples had a chlorine content less than 0.10%. The lack of chlorine in tobacco leaves was mainly due to the amount and intensity of rainfall which caused leaching. The results revealed that in Wenshan tobacco growing areas chlorine content of the soil samples was in the appropriate level, but chlorine content of the tobacco leaf was relatively low, which is not suitable for the production of high-quality flue-cured tobacco. In order to improve the tobacco quality, appropriate application of chlorine-containing fertilizers must be recommended and be dynamic monitored.

Wenshan tobacco growing areas; soil; chlorine; tobacco leaf

S572.06

1007-5119（2016）05-0040-07

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.008

云南省煙草公司項目“文山煙葉特色風格定位研究及品牌導向型基地建設開發(fā)”（2014YN33）

譚 軍（1985-），男，在讀博士，主要從事煙草生理生化研究。E-mail：649766283@qq.com。*通信作者，E-mail：jhzhou2005@163.com

2016-03-22

2016-06-26