賀州煙區(qū)土壤性狀與煙葉成分及產(chǎn)量的相關(guān)性

韋建玉， 梁永進(jìn)， 路 丹， 張得平，石保峰， 袁 維， 李界秋， 首安發(fā)， 沈方科*

(1.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司， 廣西 南寧 530001； 2.廣西大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 廣西 南寧 530004； 3.廣西大學(xué) 植物科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心， 廣西 南寧 530004； 4.廣西壯族自治區(qū)煙草公司 賀州市公司， 廣西 賀州 542899)

廣西賀州市屬亞熱帶南部季風(fēng)氣候，雨熱適宜，適合烤煙種植，是廣西優(yōu)質(zhì)煙葉的主產(chǎn)區(qū)之一。優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)受各種環(huán)境因素的影響，而土壤養(yǎng)分豐缺水平是影響烤煙生長(zhǎng)及品質(zhì)的關(guān)鍵因子。煙葉的內(nèi)在成分、產(chǎn)量及品質(zhì)受土壤生態(tài)環(huán)境、養(yǎng)分供應(yīng)水平的限制。只有適宜的溫度、養(yǎng)分及環(huán)境因子，才能保證優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)[1]。土壤養(yǎng)分的來(lái)源主要通過(guò)施肥實(shí)現(xiàn)，施肥對(duì)煙葉品質(zhì)的貢獻(xiàn)率達(dá)94.7%[2]。土壤養(yǎng)分間的協(xié)調(diào)平衡又是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的關(guān)鍵[3]。植煙土壤適宜pH為5.5～7.5，過(guò)酸過(guò)堿都會(huì)影響煙葉對(duì)養(yǎng)分的正常吸收[4-5]。植煙土壤適宜的有機(jī)質(zhì)含量為1.5%～3.0%，有機(jī)質(zhì)和氮素過(guò)多均造成煙葉后期落黃慢，煙堿含量高[6]。根區(qū)內(nèi)不同空間施磷肥可以提高磷肥的利用率[7-8]。氮、磷、鉀元素作為煙葉生長(zhǎng)發(fā)育必須的營(yíng)養(yǎng)元素，煙葉對(duì)其需求量較大，必須通過(guò)施肥實(shí)現(xiàn)。施肥量對(duì)煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響[9-10]。土壤養(yǎng)分的有效性主要受各種環(huán)境因素的影響。賀州煙區(qū)氮磷鉀肥施用量與產(chǎn)量呈正相關(guān)性，施肥對(duì)不同區(qū)域煙葉的增產(chǎn)效果有所不同。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中需根據(jù)土壤特性、肥力狀況以及作物對(duì)養(yǎng)分的吸收規(guī)律制定合理的施肥方案，以實(shí)現(xiàn)作物對(duì)養(yǎng)分的高效吸收利用。貴州[11]和云南[12]等地已有土壤養(yǎng)分狀況與煙葉產(chǎn)質(zhì)量相關(guān)性的研究報(bào)道，鮮見(jiàn)廣西主栽煙區(qū)土壤性狀與烤煙農(nóng)藝性狀、煙葉成分及產(chǎn)量相關(guān)性的研究報(bào)道。為此，以賀州市主栽煙區(qū)土壤及煙葉為研究對(duì)象，研究土壤理化性狀與煙葉成分及產(chǎn)量的相關(guān)性，并進(jìn)一步分析土壤鈣鎂比、鉀鎂比對(duì)煙葉鎂素吸收的影響，以期為賀州煙區(qū)及類似地區(qū)優(yōu)質(zhì)特色煙葉的生產(chǎn)提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1土壤樣品85個(gè)，2017年6月10-17日在賀州市富川縣和鐘山縣主栽煙區(qū)以連片種植6.67～13.33 hm2烤煙為1個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)單元，共調(diào)查16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，確定85個(gè)單元點(diǎn)，具體采樣點(diǎn)信息見(jiàn)表1。

1.1.2煙葉樣品255個(gè)，采集對(duì)應(yīng)樣點(diǎn)的烤煙上、中、下部煙葉樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室分析煙葉成分。

表1賀州煙區(qū)85個(gè)采樣點(diǎn)的基本信息

1.1.3儀器ICP-5000電感耦合發(fā)射光譜儀，北京吉天儀器公司；AA3連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀，德國(guó)希爾；ZEENIT700P原子吸收分光光度計(jì)，德國(guó)耶拿公司。

1.2方法

1.2.1樣品采集

1) 土樣。每個(gè)采樣點(diǎn)按S型采樣法用土鉆采集煙壟0～20 cm深土壤樣品20個(gè)，混合成1個(gè)樣本，用于測(cè)定土壤理化性狀；用土壤容重環(huán)刀采集每個(gè)樣點(diǎn)土壤，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤容重和孔隙度。

2) 煙樣。按照S型采集每個(gè)土樣采集點(diǎn)對(duì)應(yīng)烤煙上、中、下部的煙葉樣品。下部葉為煙株下部的2～3片葉(腳葉)以及向上4～5片葉(下二棚葉)，上部葉為煙株頂端的3～4片葉(頂葉)及向下的4～5片葉(上二棚葉)，中部葉為中部的4～6片葉(腰葉)，分上、中、下煙葉樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室分析煙葉成分。

1.2.2指標(biāo)測(cè)定

1) 烤煙。A，株高(cm)及有效葉數(shù)(片)：采用卷尺直接在田間測(cè)量，同時(shí)記錄相應(yīng)煙株的有效葉數(shù)。B，產(chǎn)量(kg/667m2)：每個(gè)樣點(diǎn)均為估測(cè)產(chǎn)量(下同)。C，煙葉化學(xué)成分：煙葉用去離子水洗凈后烘干粉碎，經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，全氮(%)采用連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀直接上機(jī)測(cè)定；經(jīng)HNO3-H2O2消煮后，全磷(%)、全鉀(%)、全鈣(%)和全鎂(%)采用電感耦合發(fā)射光譜儀上機(jī)測(cè)定。

2) 土壤。A，壟寬、壟高及壟底耕作層厚度：壟寬即烤煙種植壟最底部的寬度，壟高即壟底到壟面的高度，壟底耕作層厚度即壟底到生土或巖石的厚度，采用卷尺實(shí)地測(cè)量。B，土壤容重：用環(huán)刀法直接測(cè)定土壤容重和孔隙度。C，土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)：土壤樣品自然風(fēng)干后過(guò)18目篩。pH，采用玻璃電極法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)(g/kg)，采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；有效磷，采用鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀(mg/kg)、有效鈣(mg/kg)和有效鎂(mg/kg)，采用原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定[13]；硝態(tài)氮(mg/kg)和銨態(tài)氮(mg/kg)，經(jīng)2 mol/L氯化鉀浸提后采用連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀直接上機(jī)測(cè)定，有效銅(mg/kg)、有效鋅(mg/kg)、有效鐵(mg/kg)和有效錳(mg/kg)，經(jīng)0.1 mol/L鹽酸浸提或DTPA浸提后采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定；有效硫(mg/kg)，采用離子色譜法測(cè)定；有效硼(mg/kg)和有效鉬(mg/kg)，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016及SPSS 24.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤因子與烤煙單葉重及產(chǎn)量的相關(guān)性

從表2可知，壟寬與上部和下部單葉重呈負(fù)相關(guān)，與中部單葉重和產(chǎn)量呈正相關(guān)。壟高與上部單葉重呈極顯著正相關(guān)，與中部單葉重和產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；與下部單葉重相關(guān)性不顯著。壟底耕作層厚度與下部單葉重呈顯著正相關(guān)；與上部和中部單葉重呈正相關(guān)，與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。容重與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)；與上部和中部單葉重呈負(fù)相關(guān)，與下部單葉重呈正相關(guān)?？紫抖扰c產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；與上部和中部單葉重呈正相關(guān)，與下部單葉重呈負(fù)相關(guān)。

表2土壤特性與烤煙各部位單葉重及產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)

注：**表示在0.01 水平(雙側(cè))極顯著相關(guān)，*表示在0.05 水平(雙側(cè))顯著相關(guān)；N=85，下同。

Note:** indicates a significant correlation at the 0.01 level (bilateral). * indicates a significant correlation at the 0.05 level (bilateral). N=85, the same below.

2.2土壤pH及養(yǎng)分與烤煙農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

從表3看出，pH、有機(jī)質(zhì)和銨態(tài)氮等與株高、葉片數(shù)和產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的相關(guān)性變化。pH：與烤煙葉片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與上部和下部單葉重呈極顯著正相關(guān)，與株高和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，與中部單葉重呈正相關(guān)。有機(jī)質(zhì)：與株高、產(chǎn)量和上/中部單葉重呈正相關(guān)，與葉片數(shù)和下部單葉重呈負(fù)相關(guān)。銨態(tài)氮：與下部單葉重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與株高呈正相關(guān)，與葉片數(shù)、產(chǎn)量和上/中部單葉重呈負(fù)相關(guān)。硝態(tài)氮：與產(chǎn)量和上/下部單葉重呈正相關(guān)，與株高、葉片數(shù)和中部單葉重呈負(fù)相關(guān)。有效磷：與葉片數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與上部單葉重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與下部單葉重呈顯著負(fù)相關(guān)；與其余指標(biāo)呈正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。速效鉀：除與葉片數(shù)呈正相關(guān)外，與其余指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)。有效鈣:與上/下部單葉重呈極顯著正相關(guān)，與葉片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與產(chǎn)量和中部單葉重呈正相關(guān)，與株高呈負(fù)相關(guān)。有效鎂：與上部單葉重呈極顯著正相關(guān)，與產(chǎn)量和中/下部單葉重呈正相關(guān)，與株高和葉片數(shù)呈負(fù)相關(guān)。鈣/鎂：與葉片數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與上/下部單葉重呈極顯著正相關(guān)，與其余指標(biāo)呈正相關(guān)。鉀/鎂：除與葉片數(shù)呈正相關(guān)，與其余指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，其中與上/中部單葉重相關(guān)性顯著。(鉀+鈣)/鎂：與葉片數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)，與其余指標(biāo)呈正相關(guān)，其中與上部和下部單葉重分別呈極顯著正相關(guān)和顯著正相關(guān)。有效硫：除與葉片數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)外，與其余指標(biāo)均呈正相關(guān)，其中與產(chǎn)量和上部單葉重相關(guān)性分別達(dá)顯著或極顯著水平。有效硼、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳和有效鉬：除有效硼、有效銅和有效鋅與葉片數(shù)、有效鐵與株高和葉片數(shù)呈不顯著、顯著或極顯著正相關(guān)外，所有微量元素與其余指標(biāo)均呈不顯著、顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

表3土壤養(yǎng)分含量與烤煙農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)

2.3土壤及煙葉的鉀鈣鎂比及占比

土壤有效性鉀鎂比(K/Mg)和鈣鎂比(Ca/Mg)可作為土壤有效態(tài)鎂的診斷指標(biāo)，一般認(rèn)為，K/Mg的適宜值為0.67～1.40，Ca/Mg為5～10；當(dāng)K/Mg>1.40，Ca/Mg>20時(shí)，易出現(xiàn)缺鎂現(xiàn)象[14-15]。煙葉K/Mg的適宜值為4～5，K/Mg為15～20時(shí)為鎂缺乏[15]；煙葉Ca/Mg>8時(shí)，即使鎂含量處在正常范圍內(nèi)亦會(huì)出現(xiàn)缺鎂癥狀[16]，Ca/Mg大于10時(shí)，會(huì)造成煙株鎂吸收困難，可能引起煙葉潛在缺鎂[17]。從表4看出，土壤及煙葉的鉀鈣鎂比及鎂豐缺占比的變化。土壤：K/Mg和Ca/Mg分別為2.64和27.22，K/Mg>1.40和Ca/Mg>20的樣本占總樣本的67.06%和62.35%。而土壤鎂過(guò)量的樣本占總樣本的10%以下。煙葉：上部、中部和下部葉K/Mg分別為31.38、48.20和49.40，其K/Mg>15樣本數(shù)占總樣本數(shù)分別為80.00%、87.06%和82.35%；上部、中部和下部葉Ca/Mg分別為15.45、37.08和43.38，其Ca/Mg>8樣本數(shù)占總樣本數(shù)分別為69.41%、88.24%和97.65%。表明，70%左右煙株鎂吸收困難，80%左右的煙葉為鎂缺乏。

表4 土壤與煙葉的鉀鎂比、鈣鎂比及缺鎂樣本的占比

2.4土壤鉀鈣鎂與煙葉鉀鈣鎂的相關(guān)性

從表5可知，鉀鎂比(K/Mg)、鈣鎂比(Ca/Mg)和(鉀+鈣)/鎂〔(Ca+K)/Mg〕與不同部位煙葉的鉀、鈣和鎂含量的相關(guān)性變化。K/Mg：除與中部葉和下部葉鉀含量呈顯著正相關(guān)外，與其余葉位各指標(biāo)含量均呈負(fù)相關(guān)，其中，與上部葉和中部葉的鈣含量相關(guān)性顯著。Ca/Mg：與上部葉的鉀含量和鈣含量、中部葉的鈣含量呈正相關(guān)，其中與上部葉和中部葉的鈣含量相關(guān)性極顯著；與中部葉和下部葉各指標(biāo)含量均呈負(fù)相關(guān)，其中，與上部葉、中部葉和下部葉的鎂含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。(Ca+K)/Mg：與上部葉的鉀含量和鈣含量分別呈正相關(guān)和極顯著正相關(guān)，與中部葉的鈣含量呈顯著正相關(guān)；與不同葉位其余指標(biāo)含量均呈負(fù)相關(guān)，其中與各部位葉的鎂含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表5土壤鉀鈣鎂比例與煙葉鉀鈣鎂含量的相關(guān)性

3結(jié)論與討論

土壤是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，土壤的結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分含量影響烤煙的根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分協(xié)調(diào)供應(yīng)等。王劍等[18]報(bào)道，土壤耕層厚度影響土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量，從而影響煙葉的化學(xué)成分及其協(xié)調(diào)性。吳飛躍等[19]研究表明，不同類型土壤由于其結(jié)構(gòu)的差異，會(huì)造成養(yǎng)分有效性的差異，從而產(chǎn)生烤煙對(duì)養(yǎng)分吸收的差異。黃壤土耕層、質(zhì)地與煙葉化學(xué)成分關(guān)系密切，而紫色土的速效氮、速效鉀和pH與煙葉化學(xué)成分關(guān)系密切。研究結(jié)果表明，烤煙種植壟高和土壤孔隙度對(duì)烤煙生長(zhǎng)和煙葉產(chǎn)量具有顯著影響，壟高增加和土壤孔隙度增大都有利于促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)和提高煙葉產(chǎn)量。土壤孔隙度大，通氣好，根系發(fā)達(dá)，利于根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，適宜烤煙種植的土壤總孔隙度為45.0%～60.0%[20]。

鉀是烤煙的品質(zhì)元素，對(duì)煙葉化學(xué)成分及燃燒性影響較大。土壤有效鈣與煙草鈣含量之間存在相關(guān)性。鉀、鈣、鎂元素之間可能存在協(xié)同作用[21]，施用鈣鎂肥可以促進(jìn)煙葉對(duì)鉀素的吸收[22]。土壤鉀鈣鎂比例失衡是賀州煙區(qū)的主要土壤障礙因子：賀州煙區(qū)有80%左右的烤煙缺鎂；土壤有效態(tài)鉀鎂比、鈣鎂比過(guò)高導(dǎo)致煙葉鉀鎂比、鈣鎂比過(guò)高，煙株內(nèi)的鉀和鈣含量過(guò)高嚴(yán)重抑制了烤煙對(duì)鎂營(yíng)養(yǎng)的吸收，從而造成烤煙缺鎂。在實(shí)際生產(chǎn)中，要增施鎂肥，降低鈣鎂比，促進(jìn)煙葉對(duì)鎂元素的吸收，以實(shí)現(xiàn)提高煙葉品質(zhì)的目的。