土壤質(zhì)地與烤煙化學(xué)成分關(guān)系分析

吳飛躍，邱 坤，楊 鵬，楊建春，李春光，李耀光，陳孟起，徐宇航，楊曉亮，賈宏昉

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.貴州省煙草公司黔東南州公司，貴州 凱里 556000；3.四川省煙草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 617026；4.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000；5.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州 黔西 551500；6.湖北中煙有限責(zé)任公司武漢卷煙廠，湖北 武漢 430000）

土壤質(zhì)地與烤煙化學(xué)成分關(guān)系分析

吳飛躍1，邱 坤2，楊 鵬3，楊建春3，李春光4，李耀光4，陳孟起4，徐宇航5，楊曉亮6，賈宏昉1

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.貴州省煙草公司黔東南州公司，貴州 凱里 556000；3.四川省煙草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 617026；4.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000；5.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州 黔西 551500；6.湖北中煙有限責(zé)任公司武漢卷煙廠，湖北 武漢 430000）

為了探明不同土壤質(zhì)地對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響，為優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)提供理論依據(jù)，以云煙87為試驗(yàn)材料，對(duì)紫色土、黃壤土、黃棕壤土和石灰土4中不同類型土壤的理化性質(zhì)與烤后煙葉化學(xué)成分的差異進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：不同土壤的耕層厚度、速效氮、速效磷及速效鉀差異顯著，紫色與黃棕壤土兩者烤后樣的碳和氮化合物及氯含量差異不顯著，與石灰土、黃壤土差異顯著。典型相關(guān)分析表明，煙葉化學(xué)成分與黃壤土土壤耕層質(zhì)地、黃棕壤土的土壤耕層質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)及速效鉀、石灰土的土壤有機(jī)質(zhì)及速效氮、紫色土的pH值及速效氮關(guān)系密切。

烤煙；土壤質(zhì)地；化學(xué)成分；典型相關(guān)分析

土壤是一切植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的基本點(diǎn)，同時(shí)還是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量交換的重要場(chǎng)所。優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)需要良好的土壤環(huán)境和質(zhì)量作基礎(chǔ)[1]。在煙葉生產(chǎn)過(guò)程中，土壤為煙葉提供所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，影響煙葉化學(xué)成分的積累與轉(zhuǎn)化[2-3]。因此，研究土壤的理化性質(zhì)對(duì)煙葉質(zhì)量的影響，對(duì)于煙葉質(zhì)量風(fēng)格的彰顯以及經(jīng)濟(jì)效益的提升有著重要作用[4]。土壤的種類及土壤的理化性質(zhì)與烤煙的產(chǎn)質(zhì)量、化學(xué)成分、抽吸品質(zhì)及煙葉的工業(yè)可用性密切相關(guān)[5-6]。土壤肥力質(zhì)量好，保證了烤煙生長(zhǎng)所需的水分、肥料、氣體和熱量的供應(yīng)；而土壤結(jié)構(gòu)良好，才能滿足水、肥、氣、熱的需要[7]；土壤結(jié)構(gòu)和肥力影響到烤煙根系生長(zhǎng)、保水排水能力、土壤耕性、養(yǎng)分協(xié)調(diào)供應(yīng)等方面。研究表明，煙葉總糖含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著相關(guān)[8]；煙葉總氮、煙堿和蛋白質(zhì)的含量受到土壤中含氮物質(zhì)及相應(yīng)酶的影響[9]；砂壤土種植的煙葉烘烤后煙葉色素降解充分、化學(xué)成分協(xié)調(diào)，品質(zhì)優(yōu)于砂土和膠泥土的煙葉[10]；土壤對(duì)煙葉化學(xué)成分含量占主導(dǎo)作用，氣候?qū)熑~鉀氯比影響較大[11]。目前，關(guān)于不同類型土壤對(duì)煙葉質(zhì)量影響的研究鮮見報(bào)道。為此，筆者研究了不同類型植煙土壤理化性質(zhì)對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分的影響，為解決畢節(jié)地區(qū)煙葉生產(chǎn)中肥料施用不當(dāng)、產(chǎn)質(zhì)量不足的問(wèn)題提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2006～2009年在畢節(jié)煙區(qū)同一海拔高度地區(qū)開展，供試土壤分別為紫色土、黃壤土、黃棕壤土和石灰土；供試品種為云煙87，種植行距120 cm，株距50 cm。煙葉長(zhǎng)勢(shì)均勻，無(wú)病蟲害發(fā)生，田間管理按優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。以中部煙葉（第7～11位葉）為試驗(yàn)材料，成熟采收后將葉片放置在烤房的相同層位進(jìn)行烘烤。試驗(yàn)采用5點(diǎn)取樣法采集土樣，檢測(cè)其耕層厚度、耕層質(zhì)地、pH值以及有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效氮和速效鉀的含量。并選取采樣點(diǎn)烤后C3F煙葉5 kg為樣品，進(jìn)行化學(xué)成分分析。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 土壤屬性的評(píng)價(jià)土壤的評(píng)價(jià)選擇耕層厚度、耕層質(zhì)地、pH值以及有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效氮和速效鉀的含量7個(gè)指標(biāo)，各指標(biāo)得分及權(quán)重見表1。

表1土壤評(píng)價(jià)各指標(biāo)的分級(jí)、評(píng)分和權(quán)重

1.2.2 常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)每個(gè)處理選取等級(jí)為C3F的烤后煙葉樣品1 kg測(cè)定常規(guī)化學(xué)成分，煙堿含量采用紫外分光光度法測(cè)定[12]，淀粉含量采用酸解法測(cè)定[13]，水溶性總糖含量及還原糖含量采用DNS顯色法測(cè)定[14]，總氮含量采用過(guò)氧化氫-硫酸消化法測(cè)定[15]，蛋白質(zhì)含量采用間接計(jì)算法測(cè)定，鉀含量采用火焰光度法測(cè)[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2010、DPS7.05、SigmaPlot 12.5等軟件進(jìn)行分析整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型植煙土壤屬性的得分

由圖1可知，4種類型的土壤的耕層厚度差異顯著；耕層質(zhì)地黃棕壤土與石灰土、紫色土與黃壤土之間差異不顯著；土壤pH值得分以石灰土得分最低，與其他3種土壤差異顯著；不同類型土壤的速效氮的含量黃壤土與石灰土二者差異不顯著，與其他2種土壤類型彼此之間差異顯著；不同類型土壤的速效磷與速效鉀的含量差異顯著；紫色土與黃壤土之間的有機(jī)質(zhì)含量者差異不顯著，但與黃棕壤土、石灰土之間差異顯著。通過(guò)比較分析，土壤類型評(píng)價(jià)總分以紫色土最高，黃壤土次之，且兩者的總分顯著高于黃棕壤土和石灰土。

圖1不同類型植煙土壤各指標(biāo)的得分及總評(píng)價(jià)得分

2.2 不同類型土壤對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

由圖2可知，烤后煙葉煙堿含量以石灰土與黃壤土的較高，且顯著高于黃棕壤土與紫色土；不同類型土壤所產(chǎn)煙葉的總糖含量水平整體較高，其中以紫色土與黃棕壤土的煙葉總糖含量較高，顯著高于黃壤土和石灰土的煙葉總糖含量；4種土壤類型煙葉還原糖含量的差異與總糖有著相似的分布規(guī)律；紫色土與黃棕壤土所產(chǎn)煙葉的總氮、氯和蛋白質(zhì)含量差異不顯著，均顯著低于石灰土和黃壤土中的；黃棕壤土所產(chǎn)的煙葉鉀含量顯著高于另外3種土壤，紫色土與石灰土之間所產(chǎn)煙葉的鉀含量差異不顯著。

2.3 典型相關(guān)分析

由表2、表3可知，黃壤土有1組變量相關(guān)關(guān)系達(dá)到了極顯著水平，典型相關(guān)系數(shù)為0.994，得典型變量為u1=-0.859x1+1.817x2-0.173x3-0.002x4+0.008x5-0.81x6+0.823x7，v1=-0.627y1-0.954y2+1.516y3+0.296y4+ 0.025y5-0.014y6+0.57y7。在典型變量（u1，v1）中，由u1、v1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可知，u1與土壤耕層質(zhì)地存在較高正相關(guān)性，因此u1可以描述為黃壤土土壤耕層質(zhì)地綜合性狀，即隨著土壤耕層質(zhì)地的增加，u1呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)；而v1與煙堿的相關(guān)系數(shù)為-0.631，表明兩者間存在較高的負(fù)相關(guān)性，因此v1可以理解為主要描述了黃壤土煙葉煙堿的綜合性狀，即隨著煙堿增加，v1呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。這一線性組合說(shuō)明了黃壤土中煙葉化學(xué)成分與土壤耕層質(zhì)地的關(guān)系密切。

表2不同類型土壤肥力與煙葉化學(xué)成分的典型相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)

黃棕壤土有1組變量相關(guān)關(guān)系達(dá)到了顯著水平，典型相關(guān)系數(shù)為0.990，得典型變量為u1=0.09x1-0.594x2+0.346x3+0.172x4+0.019x5+0.073x6-0.452x7，v1=0.359y1-0.685y2+0.286y3-1.231y4+0.11y5-0.867y6+0.67y7。在典型變量（u1，v1）中，由u1、v1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可知，u1與土壤耕層質(zhì)地及速效鉀存在較高負(fù)相關(guān)性，與土壤有機(jī)質(zhì)存在較高正相關(guān)性，因此u1可以描述為黃棕壤土土壤耕層質(zhì)地、土壤有機(jī)質(zhì)與速效鉀綜合性狀，即隨著土壤有機(jī)質(zhì)的增加，u1呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，而隨著土壤耕層質(zhì)地和速效鉀的增加，u1則呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)；而v1與鉀含量存在較高的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.664，與煙葉氯含量存在較高的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.669，因此v1可以理解為主要描述了黃壤土煙葉鉀含量與氯含量的綜合性狀。這一線性組合說(shuō)明黃棕壤土中煙葉化學(xué)成分與土壤耕層質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)及速效鉀的關(guān)系密切。

石灰土有1組變量相關(guān)關(guān)系達(dá)到了顯著水平，典型相關(guān)系數(shù)為0.964，得典型變量為u1=0.538x1+0.704x2-0.158x3-0.672x4-0.868x5-1.274x6-0.093x7，v1=-0.792y1-1.489y2+0.602y3+1.863y4-0.804y5+0.218y6-2.768y7。在典型變量（u1，v1）中，由u1、v1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可知，u1與土壤有機(jī)質(zhì)及土壤速效氮存在較高負(fù)相關(guān)性，因此u1可以描述為石灰土壤有機(jī)質(zhì)及速效氮的綜合性狀；而v1與蛋白質(zhì)存在較高的負(fù)相關(guān)性，典型相關(guān)系數(shù)為-0.414，因此v1可以理解為主要描述了石灰土煙葉蛋白質(zhì)的綜合性狀，即隨著蛋白質(zhì)增加，v1呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。這一線性組合說(shuō)明石灰土中煙葉化學(xué)成分與土壤有機(jī)質(zhì)及速效氮的關(guān)系密切。

紫色土有1組變量相關(guān)關(guān)系達(dá)到了顯著水平，典型相關(guān)系數(shù)為0.981，得典型變量為u1=-0.178x1-0.23x2-0.243x3-0.403x4-0.105x5+0.779x6-0.562x7，v1=0.153y1-0.336y2-0.14y3+0.313y4-0.691y5+0.653y6-0.258y7。在典型變量（u1，v1）中，由u1、v1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可知，u1與土壤pH值存在較高負(fù)相關(guān)性，與土壤速效磷存在較高正相關(guān)性，因此u1可以描述為紫色土壤pH值及速效磷的綜合性狀；而v1與總糖存在較高的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.578，因此v1可以理解為主要描述了紫色土煙葉蛋白質(zhì)的綜合性狀，即隨著蛋白質(zhì)的增加，v1呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。這一線性組合說(shuō)明紫色土中煙葉化學(xué)成分與pH值及速效氮的關(guān)系密切。

表3不同類型土壤肥力與煙葉化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

3 結(jié)論與討論

土壤是煙葉生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分狀況直接影響煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響烤煙的外觀和感官品質(zhì)[17-18]。土壤養(yǎng)分受其理化性質(zhì)的影響，李銀科等[19]認(rèn)為土壤養(yǎng)分形態(tài)受酸堿度的影響，孫燕等[20]認(rèn)為土壤有機(jī)質(zhì)的含量能間接影響煙葉化學(xué)成分，王劍等[21]認(rèn)為土壤的氮磷鉀含量與耕層厚度密切相關(guān)。試驗(yàn)分析表明，不同類型土壤的耕層厚度、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷及速效鉀等存在較大差異。趙福楊等[22]認(rèn)為不同土壤類型其土壤屬性差別較大，導(dǎo)致煙葉生長(zhǎng)環(huán)境也存在較大差異，進(jìn)而影響煙葉品質(zhì)，與該試驗(yàn)結(jié)果較為一致。

研究表明，4種土壤所產(chǎn)煙葉的烤后樣，其總氮、煙堿和蛋白質(zhì)含量具有相似的規(guī)律，含量均以石灰土最高，黃壤土次之，黃棕壤土最低。4種類型土壤種植出來(lái)的煙葉總氮含量均已超過(guò)最適范圍，但蛋白質(zhì)的含量均在適宜的范圍內(nèi)。黃壤土與石灰土中的速效氮含量較高，且有機(jī)質(zhì)含量豐富，這與朱書法等[23]研究較為一致，因此這2種土壤中種植出的煙葉蛋白質(zhì)含量較高。紫色土中的速效氮含量較高，但其土壤結(jié)構(gòu)阻礙了植株對(duì)氮素的吸收，這與黃石德等[24]認(rèn)為紫色土土層淺薄、結(jié)構(gòu)松散、保水保肥能力差的結(jié)論一致。4種土壤出產(chǎn)的煙葉總糖和還原糖含量具有相似的分布，均高于優(yōu)質(zhì)煙葉的適宜范圍，有利于煙葉質(zhì)量的形成，但還原糖與總糖的比值偏小，導(dǎo)致煙草中的焦油含量高，影響煙葉協(xié)調(diào)性[25]。4種土壤出產(chǎn)的煙葉氯含量較高，遠(yuǎn)超過(guò)適宜范圍，在施肥時(shí)應(yīng)盡量減少含氯肥料的施用。黃棕壤土和黃壤土中種植的煙葉鉀含量較高，均顯著高于紫色土和石灰土所產(chǎn)的煙葉，雖然石灰土中速效鉀含量較高，但所產(chǎn)煙葉鉀含量相對(duì)較低，可能與石灰土的土壤分子結(jié)構(gòu)有關(guān)；而紫色土中速效鉀含量相對(duì)較少，故煙株對(duì)鉀的吸收量也相對(duì)較少；煙葉對(duì)鉀元素的吸收可能與煙株本身和土壤元素有關(guān)。研究結(jié)果表明，煙葉化學(xué)成分與黃壤土土壤耕層質(zhì)地、紫色土的土壤速效氮及速效鉀、石灰土的土壤有機(jī)質(zhì)及速效氮、紫色土的pH值及速效氮關(guān)系密切。因此，生產(chǎn)過(guò)程中要依據(jù)各產(chǎn)區(qū)土壤的具體情況合理制定施肥方案，提高煙葉質(zhì)量，充分挖掘各產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)潛力。

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（責(zé)任編輯：成 平）

Effects of Soil Texture on Chemical Components in Flue-Cured Tobacco

WU Fei-yue1，QIU Kun2，YANG Peng3，YANG Jian-chun3，LI Chun-guang4，LI Yao-guang4，CHEN Meng-qi4，XU Yu-hang5，YANG Xiao-liang6，JIA Hong-fang1
（1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, PRC; 2. Qiandongnan Tobacco Company, Guizhou Tobacco Corporation, Kaili 556000, PRC; 3. Panzhihua Tobacco Company, Sichuan Tobacco Corporation, Panzhihua 617026, PRC; 4. Technology Center, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Zhengzhou 450000, PRC; 5. Bijie Tobacco Company, Guizhou Tobacco Corporation, Qianxi 551500, PRC; 6. Wuhan Cigarette Factory, China Tobacco Hubei Co., Ltd., Wuhan 430000, PRC）

This study was to test the influence of different soils and their textures on the chemical composition of tobacco leaves, and to provide experimental data for the production of quality tobacco, by correlation analysis on the physical and chemical properties of 4 different soils and the difference of chemical components in flue-cured tobacco, with Yunyan 87 as the tested variety. The results indicated that there was a significant difference in the topsoil thickness, available nitrogen, available phosphorus and available potassium of the different soils, but no significant difference in the contents of carbon and nitrogen and chlorine in baked samples of the purple soil and yellowish-brown soil which were significantly different from lime soil and yellow soil. The chemical composition of tobacco leaves was closely correlated with the topsoil texture of yellow soil, the topsoil texture, organic content and available potassium of yellowish-brown soil, the organic content and available nitrogen of limestone soil, and the available nitrogen and pH of purple soil. The soil texture, organic matter, available nitrogen, potassium and pH had great effect on the chemical components of flue-cured tobacco.

flue-cured tobacco; soil texture; chemical composition; canonical correlation analysis

S572.01

：A

：1006-060X（2017）08-0015-05

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.008.005

2017-05-22

中國(guó)煙草總公司資助項(xiàng)目[110201101001（TS-01）]

吳飛躍（1994-），男，河南商丘市人，碩士研究生，主要從事煙草調(diào)制等方面的研究。

賈宏昉