云南曲靖煙區(qū)優(yōu)質(zhì)烤煙的適宜土壤有效硫和煙葉硫含量研究

王小東，許自成，解 燕，劉 領(lǐng)，樊獻玲，張欣惠

（1 河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南洛陽 471023；2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州 450002；3 云南省煙草公司曲靖市公司，云南曲靖 655000；4 曲靖市煙草公司沾益縣分公司，云南曲靖 655331）

煙草是一種以葉片為收獲對象的嗜好性經(jīng)濟作物，對品質(zhì)要求較為嚴(yán)格，其中鉀是煙草重要的品質(zhì)元素，對其燃吸品質(zhì)有重要影響，煙葉的含鉀量越高其燃燒性越好，而改善其燃燒性又是減害降焦的重要技術(shù)手段，因此提高煙葉含鉀量對煙草生產(chǎn)有重要意義。目前我國烤煙含鉀量整體不高，烤煙生產(chǎn)中，追施硫酸鉀為最直接有效的提高煙葉含鉀量的措施。然而，長期追施鉀肥 (K2SO4) 導(dǎo)致土壤中硫含量積累，還提高了煙葉中硫的含量[1–5]。煙葉中的硫和氯是重要性僅次于鉀的兩個品質(zhì)元素，也都是煙草生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素[7–8]。理想的煙葉燃燒性需要較高的煙葉含鉀量，并保持適宜的氯含量水平。影響煙草對硫、鉀、氯吸收和積累的因素很多[9–11]，其中硫素的供應(yīng)水平對煙草葉片硫、鉀、氯積累以及有機鉀含量產(chǎn)生重要影響[12]。SO42–和 Cl–的吸收又存在一定的競爭抑制[11]，需要在硫、鉀、氯供應(yīng)和吸收積累之間找到一個硫素平衡閥值。目前，有關(guān)硫與煙草品質(zhì)的研究較少，硫與煙葉中鉀、氯的關(guān)系也缺乏系統(tǒng)研究[13–15]。曲靖土壤硫素淋溶較為嚴(yán)重，土壤有效硫含量豐缺不均[6]。本文以該地區(qū)土壤和煙葉為對象，研究硫素對煙草鉀、氯吸收和有機鉀含量的影響，以期為烤煙施肥和煙葉硫、鉀、氯素調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

于2009—2011年在曲靖市所轄的9個植煙縣區(qū)采用GPS定位技術(shù)，在選定區(qū)域確定取樣地點，采集土壤樣品3507個，并于當(dāng)年在對應(yīng)植煙地塊上采集烤后煙葉樣品 (等級為C3F) 1.5 kg (共3507份)。

曲靖煙區(qū)植煙土壤廣泛分布于山地、丘陵、平壩、河槽等地形地貌，且土壤類型豐富，以紅壤、黃壤、紫色土、新積土、水稻土、石灰?guī)r土六種土壤類型為主，集中分布于海拔1800～2100 m，處于較適宜烤煙生長的海拔高度。其中紅壤所占比例較大，為48.9%；紫色土、水稻土、新積土、黃壤和石灰?guī)r土分別占16.7%、15.9%、12.1%、5.8%和0.5%。

取樣點確定與取樣方法：以植煙村為基本取樣單元，在植煙村內(nèi)選取有代表性的某一農(nóng)戶的典型地塊 (地形、成土母質(zhì)/母巖、土壤類型、煙株常年長勢等)，地塊要求肥力中等、面積大于1畝 (666.7 m2)、生產(chǎn)水平和煙葉質(zhì)量偏上。在典型地塊內(nèi)，采用梅花形5點取樣法，每個分樣點去掉2—4 cm的表土后，垂直取耕層 (約20 cm深) 2.0 kg，然后將5個分樣土壤充分混合，四分法留取約2.0 kg土樣，放在布袋里，附上土樣標(biāo)簽，并用鉛筆填寫相關(guān)信息。煙葉取樣為對應(yīng)植煙地塊，取樣等級為C3F (中橘三)。

1.2 測定指標(biāo)和方法

土樣經(jīng)風(fēng)干、去雜、研磨、過篩后制成待測樣。煙葉樣烘干粉碎后過孔徑0.3 mm篩后制成待測樣。土壤有效硫 (SAS) 含量和煙葉硫含量采用硫酸鋇比濁法測定[16–17]，煙葉鉀含量采用火焰光度法測定[18]，煙葉水溶性氯含量采用硝酸銀電位滴定法測定[19]。

煙葉有機鉀指數(shù) (%) 的計算公式為：

式中，K+、Cl–和 SO42–均指煙葉中的 K+、Cl–和具體測定方法同上。

土壤有效硫含量測定工作由中國農(nóng)科院青州煙草研究所和云南省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源所共同協(xié)助完成，煙葉硫含量測定由廣東中煙工業(yè)有限公司技術(shù)中心完成，煙葉鉀含量和氯含量由云南中煙工業(yè)有限公司技術(shù)中心負責(zé)完成。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

采用IBM Statistics SPSS 17.0和Microsoft Excel 2013統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行描述統(tǒng)計分析、相關(guān)和回歸分析等，其中對土壤有效硫含量進行了以10為底的對數(shù) (即lgSAS) 轉(zhuǎn)換，對其進行歸一化處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有效硫含量和煙草硫、鉀、氯含量的描述統(tǒng)計分析

由表1可知，曲靖煙區(qū)土壤有效硫含量和煙葉氯含量差異較大。其中土壤有效硫含量平均值為44.03 mg/kg，變異幅度最大，變異系數(shù)達157.4%；其次為煙葉氯含量，其變異系數(shù)也達118.6%；煙葉硫含量和鉀含量水平相對穩(wěn)定，其變異系數(shù)分別為44.0%和23.2%；煙葉有機鉀指數(shù)平均為1.4%，其變異系數(shù)為36.8%。

在曲靖煙區(qū)所取的3507份土壤樣品和煙葉樣品中，按照劉崇群等[21]對南方土壤有效硫含量的劃分標(biāo)準(zhǔn)，土壤有效硫含量 (硫) ≤ 16.0 mg/kg的樣本數(shù)為567個 (占16.17%)，16～30 mg/kg之間的樣本數(shù)為1593個 (占45.42%)，＞ 30 mg/kg的樣本數(shù)為1347個(占38.41%)；煙葉硫含量 ≤ 0.2%的樣本數(shù)為939個(占26.78%)，0.2%～0.6%之間的樣本數(shù)為2473個(占70.52%)，＞ 0.6%的樣本數(shù)為95個 (占2.71%)；煙葉鉀含量 ≤ 1.5%的樣本數(shù)為1278個 (占36.44%)，大于1.5%的樣本數(shù)為2229個 (占63.56%)；煙葉氯含量 ≤ 0.2%的樣本數(shù)為2146個 (占61.19%)，0.2%～0.8%之間的樣本數(shù)為1107個 (占31.57%)，＞0.8%的樣本數(shù)為254個 (占7.24%)；而煙葉有機鉀指數(shù) ＞ 1.5% 的樣本數(shù)為 1470個 (占 41.92%)，而 ≤1.5%的樣本數(shù)為2037個 (占58.08%)。

表 1 曲靖地區(qū)土壤有效硫含量和煙葉硫、鉀和氯含量狀況Table 1 Soil available sulfur content and sulfur, potassium and chlorine contents in tobacco leaves

2.2 土壤有效硫?qū)煵萘蛭盏挠绊?/h3>

圖 1 土壤有效硫含量的對數(shù)值 (lgSAS) 與煙草葉片硫含量的關(guān)系Fig. 1 Relationship between logarithmic value of soil available S content and S content in tobacco leaves

由圖1相關(guān)分析可知，隨著土壤有效硫含量的增加，煙草葉片中硫含量也逐漸增加，兩者之間呈極顯著正相關(guān) (相關(guān)系數(shù)r分別為0.967 (SAS) 和0.857 (lgSAS)，且P＜ 0.01)，其中土壤有效硫含量的對數(shù)值和煙葉硫含量的關(guān)系可以用回歸方程=0.0274x3– 0.0557x2+ 0.0317x + 0.257 (R2= 0.069，為煙葉硫含量，x為土壤有效硫含量的lg值) 擬合。土壤有效硫含量、土壤有效硫含量對數(shù)值與煙葉硫含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.967和0.857，均達到極顯著水平。

2.3 煙葉硫含量對煙葉鉀吸收的影響

根據(jù)所采集煙草葉片硫含量的范圍，采用等組距法對煙葉硫含量進行了區(qū)間劃分，組距為0.1%，對應(yīng)區(qū)間內(nèi)煙葉樣品鉀含量的平均值作為該區(qū)間的鉀含量水平，共劃分為10個硫含量區(qū)間，同時也對應(yīng)10個鉀含量水平，煙葉硫含量與其鉀含量的關(guān)系見圖2。隨著煙葉硫含量的增加，葉片鉀含量先逐漸增加到最大值 (1.78%)，而后逐漸下降，兩者之間的關(guān)系可用方程式= –0.0137x2+ 0.1729x + 1.2369描述 (方程式R2= 0.9377，其中為煙葉鉀含量，x為煙葉硫含量)。曲靖煙區(qū)烤煙平均鉀含量為1.65%，按照不低于其平均鉀含量的標(biāo)準(zhǔn)，由方程曲線可以得出曲靖煙區(qū)煙葉硫含量在0.3%～0.9%范圍時，煙葉鉀含量處于較高水平。

圖 2 煙葉硫含量與煙葉鉀含量的關(guān)系Fig. 2 Relationship between sulfur and potassium contents in tobacco leaves

2.4 煙葉硫含量對煙葉氯吸收的影響

采用2.3所述的方法，也對其相應(yīng)區(qū)間煙葉的氯含量進行平均運算，對應(yīng)區(qū)間內(nèi)煙葉樣品氯含量的平均值作為該區(qū)間的氯含量水平，共劃分為10個氯含量水平。由煙葉硫含量與其氯含量的關(guān)系 (圖3)可知，隨著煙葉硫含量的增加，煙草葉片中氯含量逐漸下降，煙葉硫含量與其氯含量呈極顯著負相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r= –0.808，P＜ 0.01)，其擬合方程式為= 0.0073x2– 0.122x + 0.6374 (為煙葉氯含量，x為煙葉硫含量，R2=0.8305)。優(yōu)質(zhì)煙葉對其氯含量也有一定要求，一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)烤煙氯含量在0.2%～0.8%之間是適宜的[22]，按此要求由方程曲線可得出煙葉硫含量范圍在 ≤ 0.7%是合適的。

圖 3 煙葉硫含量與煙葉氯含量的關(guān)系Fig. 3 Relationship between sulfur content and watersoluble chlorine content in tobacco leaves

2.5 煙葉硫含量對煙葉鉀氯比的影響

采用2.3所述的方法，先求出其相應(yīng)區(qū)間煙葉平均鉀含量和平均氯含量，然后再計算出9個對應(yīng)區(qū)間內(nèi)煙葉樣品鉀氯比值，此9個比值分別代表了9個硫含量區(qū)間內(nèi)煙葉的鉀氯比值整體狀況。由圖4可知，隨著煙葉硫含量的增加，煙草葉片的鉀氯比逐漸增加，煙葉硫含量與其鉀氯比呈極顯著正相關(guān) (相關(guān)系數(shù)r= 0.908，P＜ 0.01)，其方程為=0.0878x3– 1.6508x2+ 9.8861x – 2.4591 (為煙葉鉀氯比，x為煙葉硫含量，R2=0.975)。一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)煙葉的鉀氯比 ≥ 4.0，按此要求由擬合方程曲線可得出煙葉硫含量范圍應(yīng)在 ≥ 0.1%是合適的。

圖 4 煙葉硫含量與煙葉鉀氯比的關(guān)系Fig. 4 Relationship between leaf sulfur content and the ratio of potassium to chloride in tobacco leaf

2.6 煙葉硫含量對煙葉有機鉀指數(shù)的影響

煙葉的有機鉀指數(shù)與其燃燒性密切相關(guān)，較高的有機鉀指數(shù)有利于煙葉燃燒性的提高。采用2.3所述的方法，也對其相應(yīng)區(qū)間煙葉的有機鉀指數(shù)進行平均運算，對應(yīng)區(qū)間內(nèi)煙葉樣品有機鉀指數(shù)的平均值作為該區(qū)間的有機鉀含量水平，共劃分為10個有機鉀含量水平。由煙葉硫含量與其有機鉀指數(shù)的關(guān)系 (圖5) 可知，隨著煙葉硫含量的增加，其有機鉀指數(shù)表現(xiàn)為先升后降的拋物線的變化趨勢 (相關(guān)系數(shù)r= –0.635，P＜ 0.05)，且煙葉硫含量與其有機鉀指數(shù)之間的擬合方程為= 0.0028x3– 0.0655x2+0.3857x + 0.7891 (為煙葉有機鉀指數(shù)，x為煙葉硫含量，R2= 0.9545)。一般認(rèn)為煙葉的有機鉀指數(shù)越高越好，要保持相對較高且穩(wěn)定的有機鉀指數(shù)，其煙葉硫含量存在一個適宜的區(qū)間范圍，綜合考慮曲靖烤煙有機鉀指數(shù)的整體分布，張俊[23]研究認(rèn)為煙葉有機鉀指數(shù) ≥ 1.0%其燃燒性較好，由擬合曲線可知曲靖煙葉硫含量在0.2%～0.6%之間是適宜的，其有機鉀指數(shù)相對較高。

圖 5 煙葉硫含量與煙葉有機鉀指數(shù)的關(guān)系Fig. 5 Relationship between S content in tobacco leaves and organic K index of tobacco leaves

3 討論

煙草是對品質(zhì)要求較高的經(jīng)濟作物。曲靖煙區(qū)屬西南煙區(qū)，由于生產(chǎn)上長期追施硫酸鉀和大氣沉降硫 (酸雨) 輸入的共同作用，導(dǎo)致土壤有效硫含量不同程度地提高[2–3]，而煙株體內(nèi)硫素吸收和積累主要來自于土壤和施肥，在低硫土壤上植物也從大氣中吸收少量SO2和H2S，從而多種途徑影響了煙葉硫含量水平。土壤有效硫含量也有其臨界值[21,24]，土壤有效硫含量水平對產(chǎn)出的煙葉硫含量和氯含量有重要影響[6,10–11]，隨著土壤有效硫含量的增加導(dǎo)致煙葉氯含量降低，可能與SO42–和 Cl–之間存在離子競爭抑制有關(guān)[11]。煙葉硫含量對煙葉的燃燒性也產(chǎn)生不同程度的影響[7–8,13]，而煙葉的鉀、氯含量及其比值 (鉀氯比值) 和有機鉀指數(shù)又是衡量煙葉燃燒性的重要指標(biāo)，施硫可促進煙株對鉀的吸收，提高煙葉含鉀量[25]，而對于土壤有效硫?qū)熤赈浳盏挠绊憴C制尚缺乏系統(tǒng)研究。

曲靖煙區(qū)土壤有效硫含量整體適宜，平均為44.03 mg/kg，變異幅度較大 (變異系數(shù)為157.42%)，部分土壤樣品有效硫含量偏低。土壤有效硫含量與煙葉硫含量呈極顯著正相關(guān) (r= 0.967**，且P＜0.01)，煙葉硫含量與其鉀含量呈極顯著正相關(guān) (r=0.482**，且P＜ 0.01)，而與其氯含量呈極顯著負相關(guān)(r= –0.808**，且P＜ 0.01)，這與前人研究結(jié)果一致[7,10–12,14]。煙葉硫含量與其有機鉀指數(shù)呈顯著負相關(guān)(r= –0.635*，且P＜ 0.05)，且呈現(xiàn)拋物線趨勢，說明煙葉要保持一定的燃燒性存在一個適宜的硫含量區(qū)間。

初曉鵬等[8]認(rèn)為福建煙葉硫含量在0.4%～0.7%是適宜的，煙葉質(zhì)量較好。廖堃等[26]認(rèn)為江西煙葉硫含量在0.5%～0.7%之間時其中性香味物質(zhì)含量最高。綜合考慮，曲靖煙葉硫含量在0.3%～0.6%是適宜的，對其燃燒性最為有利，也與Tso等[27]的研究結(jié)果 (煙葉硫含量為0.2%～0.7%) 基本一致，前人就煙葉硫含量的適宜區(qū)間也都限于已有共識的烤煙燃吸品質(zhì)指標(biāo)的適宜范圍來進行界定，本文基于曲靖烤煙硫含量與影響燃燒性的幾個品質(zhì)元素進行分析。而對于土壤–烤煙系統(tǒng)硫素輸入與其鉀、氯吸收積累的機制尚需進一步研究[28–30]。

在煙草生產(chǎn)上，施肥調(diào)控是保持煙葉硫、鉀、氯含量及有機鉀含量在適宜水平的最直接有效的手段之一，要保持煙葉硫含量在0.3%～0.6%之間，則土壤有效硫應(yīng)該在3.84～48.53 mg/kg之間，依此判斷目前曲靖有78.93%的煙田在這一范圍，有0.2%煙田低于這一范圍，這些煙田可以適當(dāng)增施硫酸鉀或其他含硫肥料；有20.87%煙田已高于這一范圍，這些煙田可以減少硫酸鉀或者含硫肥料施用量。土壤有效硫含量的適宜區(qū)間是相對的，受地域和耕作制度等因素影響，林葆等研究認(rèn)為土壤有效硫含量大于40 mg/kg甚至在94 mg/kg時，施用硫肥對作物仍具有增產(chǎn)作用[24]。綜合看來，本文針對曲靖煙區(qū)所界定的土壤有效硫含量適宜范圍是合適的。

4 結(jié)論

曲靖煙區(qū)植煙土壤有效硫含量和煙葉氯含量變異較大，土壤有效硫含量和煙葉硫含量呈極顯著正相關(guān)；隨著煙葉硫含量的增加，煙葉鉀含量和有機鉀指數(shù)均呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，而煙葉氯含量呈現(xiàn)先降低后增加的變化趨勢。對曲靖煙區(qū)而言，適宜的土壤有效硫含量范圍為3.84～48.53 mg/kg，對應(yīng)的適宜煙葉硫含量范圍為0.3%～0.6%。

參 考 文 獻：

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