罗平土壤及烟叶主要中、微量元素含量分析

赵晓绕，李 哲，朱 江，杨 波，董建新，高卫锴，毕研平，刘新民，卢君龙，邵建平，彭再欣，于存峰，孙建宏

（1.曲靖市烟草公司罗平分公司，云南 罗平 655800；2.中国农业科学院烟草研究所，农业部烟草生物学与加工重点实验室，中国农业科学院青岛烟草资源与环境野外科学观测试验站，青岛 266101；3.中国农业科学院研究生院，北京 100081；4.广东中烟工业有限责任公司，广州 510145；5.山东中烟工业有限责任公司，济南 250100）

中、微量元素是烟草生长过程中不可缺少的必需元素，影响烟草生长发育和烟叶品质[1]。钙、镁、硫、铜、锌、铁、锰和硼等是必需矿质营养元素或者是烟草细胞结构和代谢化合物质的组成成分，或者是维持正常代谢和各种酶活动所必需的，对于烤烟的生命活动至关重要[2]。烟叶中镁含量与卷烟燃烧性有着密切的关系[3]。铜能增加烟叶中烟碱的含量[4]，镁与烟叶中烟碱含量呈负相关关系[5]。烟叶中的硼能够改善烟叶的组织结构，从而降低烟气中焦油含量[6]。烟叶中的锌、锰含量对烤烟化学成分的协调性、香气质、香气量和余味有一定的促进作用[7-8]。烟草生长过程中所需的中、微量元素主要是靠根部从土壤中吸收，所以土壤中有效中、微量元素的含量必然影响烟叶中、微量元素的含量[9]。云南省罗平县是我国优质烟叶主产区之一，年产烤烟约3.25万t，多种植在海拔1400～2000 m范围内，土壤类型以黄壤、红壤和新积土为主。本项研究在罗平布置369个采样点，分析罗平土壤有效中、微量元素的丰缺状况，及其与烟叶中、微量元素含量的关系，以期为罗平烟区的配方施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 土样及烟样采集

在罗平 10个乡镇采用 GPS定位技术共采集369个耕层土壤，涵括了全县所有栽烟的自然村。土样采集时间选择在烟草尚未施用底肥和移栽以前，以植烟乡（镇）为调查单位，以土壤类型、成土母质、肥力高低、地形地貌、轮作制度、肥水管理等具有代表性的烟区作为采样单元，尽可能保证同一采样单元内的均一性。平均5～15 hm2采集一个混合土样，采用“S”取样法，每个混合土样取10个点以上，取样深度0～30 cm。用四分法弃去多余部分，保留0.5 kg，经风干、磨碎、过筛等前处理置备待测样。

采集当年与土样对应地块的 C3F等级烟叶样品，样品等级由专职评级人员按照“GB 2635—92烤烟”[10]标准进行评价。每个样品取3 kg，烟样烘干、粉碎、过0.2 mm筛，用于中、微量元素测定。

1.2 测定方法

土壤交换性钙、交换性镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量和烟叶钙、镁、铁、锰、铜、锌含量均采用原子吸收分光光度法测定；土壤有效硼和烟叶硼均采用甲亚胺比色法；土壤有效硫含量和烟叶中硫采用离子色谱法[11]。

1.3 评价标准与统计分析

1.3.1 土壤中、微量元素评价 依据第二次全国土壤普查中、微量元素分级标准和《中国植烟土壤及烟草养分综合管理》[12]（表1），对罗平土壤中、微量元素含量进行评价。

表1 植烟土壤中、微量元素含量丰缺评价指标Table1 Criteria for soil medium and micro nutrients

1.3.2 烟叶中、微量元素评价 依据国内外卷烟工业企业对初烤烟烟叶中、微量元素含量的要求，综合文献[1, 13-15]制定评价方法如表2。

表2 烟叶中、微量元素含量评价指标体系Table2 Criteria for medium and micro nutrients in tobacco leaves

1.3.3 统计分析 采用SAS 9.1.3进行描述性分析、相关分析和逐步回归分析。

2 结 果

2.1 土壤中、微量元素分布特征

由表3可知，土壤交换性钙、交换性镁、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰含量的平均值都在很丰富或丰富水平，有效硫、有效硼含量的平均值在适中水平。土壤交换性钙、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰含量90%以上都在丰富及很丰富水平。有效硫有38%处于缺的水平，有效硼有61%在缺及很缺水平。从变异范围来看，土壤有效中、微量元素的最大值与最小值之间相差较大，变异系数52.33%～92.81%，均存在广泛的变异。从 95%置信区间来看，罗平土壤交换性钙含量为 10.65～13.46 cmol/kg、交换性镁含量为2.43～3.45 cmol/kg、有效硫含量为 24.88～30.11 mg/kg、有效铜含量为4.18～5.01 mg/kg、有效锌含量为 3.23～3.68 mg/kg、有效铁含量为48.88～54.42 mg/kg、有效锰含量为63.71～71.27 mg/kg、有效硼含量为 0.48～0.57 mg/kg。

2.2 烟叶中、微量元素分布特征

依据烟叶中、微量元素的描述性统计（表 4）及相应的评价方法（表 2）可知，烟叶中钙、硫和锌含量总体适中，但是有约38%钙含量较低，29%硫含量较低，约29%锌含量较高。铁和锰含量总体处于很高水平。镁和硼含量总体偏低，尤其是硼约90%处于较低水平。约45%烟叶中铜含量适中，约44%烟叶铜含量较低至低，约10%较高。从变异范围来看，烟叶中各种中、微量元素的最大值与最小值相差均较大，均存在广泛的变异。从95%置信区间来看，罗平烟叶中钙含量为1.9～2.0 mg/kg、镁含量为 0.42～0.45 mg/kg、硫含量为 0.24～0.26 mg/kg、铜含量为 7.28～8.38 mg/kg、锌含量为 40.41～44.29 mg/kg、铁含量为229.57～321.32 mg/kg、锰含量为140.32～158.15 mg/kg、硼含量为 15.02～16.29 mg/kg。

2.3 土壤有效中、微量元素与烟叶中、微量元素的相关性

土壤与烟叶中、微量元素相关性分析（表 5）表明，土壤中交换性镁、有效铜、有效锌、有效锰、有效硼均与烟叶中相对应的中、微量元素有着显著与极显著的正相关关系；土壤中交换性钙、有效铁和有效硫均与烟叶中相对应的中、微量元素也呈正相关关系，但不显著；烟叶中锌不仅与土壤中有效锌有极显著的相关关系，还受多种土壤中有效中、微量元素的影响，与土壤交换性镁呈极显著负相关关系，与有效铜和有效铁分别呈极显著和显著正相关关系；烟叶中铜与土壤中交换性镁呈显著负相关关系，烟叶中锰与土壤中有效铜呈显著负相关关系；烟叶中硼与土壤中交换性镁呈显著正相关关系。为分析烟叶中的锌、铜、锰和硼与土壤中有效中、微量元素关系，进一步做逐步回归分析。

表3 土壤中、微量元素描述性统计Table3 Statistic of soil medium and micro nutrient contents

表4 烟叶中、微量元素描述性统计Table4 Statistic of medium and micro nutrient contents in tobacco leaves

表5 土壤中、微量元素与烟叶中、微量元素简单相关系数Table5 Pearson correlation coefficient between soil and tobacco leaf nutrient contents

烟叶中的铜与土壤有效中、微量元素的逐步回归方程为：Cu=8.310-0.003Mg+0.415Cu-0.017Mn（P＜0.01）；烟叶中的锌与土壤有效中、微量元素的逐步回归方程为：Zn=41.635-0.014Mg+1.428Zn+

0.111 Fe（P＜0.01）；烟叶中的锰与土壤有效中、微量元素的逐步回归方程为：Mn=142.196-3.061Cu+0.313Mn（P＜0.01）；烟叶中的硼与土壤有效中、微量元素的逐步回归方程为：B=13.306+0.004Mg+2.104B（P＜0.01）。所有方程均经过显著性检验，回归方程均达到极显著水平，回归系数均达到显著或极显著水平。

3 讨 论

依据土壤中有效中、微量元素丰缺状况评价标准对罗平烟区的土壤中有效中、微量元素进行评价，罗平土壤交换性钙、镁、铜、锌、铁和锰含量90%以上处于丰富和很丰富的水平，而有效硫和硼含量相对较低，分别有38%和61%处于缺和很缺的水平。罗平烟区应当适量施用硼肥，或者在适当的生产环节喷施叶面硼肥。罗平土壤中有效中、微量元素存在广泛的变异，一方面这可能与罗平烟区的地形多丘陵和山地有关，地形复杂破碎，坡度各异，造成元素的空间变异性较强[16-17]；另一方面罗平土壤类型多样，包括黄壤、紫色土、新积土、红壤和水稻土，造成土壤中、微量元素空间分布不均匀，存在广泛的变异[18-19]。土壤并不是一个均质体，而是一个连续的变异体，具有高度的空间异质性[20]，所以应对罗平烟区有效中、微量元素在不同地形和不同土壤类型上的分布特征进行进一步的探讨。

依据工业企业对初烤烟中、微量元素含量评价指标对罗平烟区的烟叶中、微量元素进行评价，烟叶中钙、铜、锌和锰含量的平均值在适中的范围内；烟叶中的铁含量较高；烟叶中的镁和硼含量较低。土壤中交换性钙和镁含量很丰富，而烟叶中钙和镁含量相对较低，有研究表明[21-22]，土壤中交换性镁含量对烟株吸收钙表现出明显的抑制作用，而土壤中交换性钙含量对烟株吸收镁也有抑制作用[23]，土壤中有效钾含量过高也能抑制烟草对镁的吸收[24]。应当进一步对烟株对土壤中钙和镁的吸收机制和影响因素进行探讨。

有研究结果表明[25]，土壤中、微量元素的含量高低对烟叶内相对应元素的含量起主要作用，且两者呈极显著正相关，直接作用系数大。而本研究表明，土壤中交换性镁、有效铜、有效锌、有效锰、有效硼均对烟叶中相对应的中、微量元素有促进作用，且促进效果显著。土壤中交换性钙、有效铁和有效硫也对烟叶中相对应的中、微量元素有不显著的促进作用。交换性镁对多种烟叶中、微量元素有促进或抑制关系，表现为，促进硼的吸收，抑制锌和铜的吸收，与许自成[22]的研究结果一致。土壤中有效铜对烟叶中锌有促进作用[26]，对锰有抑制作用。

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