清镇市植烟土壤有效态微量元素含量特征

2015-12-02刁朝强周建云肖丽娜何俊瑜

山地农业生物学报 2015年2期

廖勇，刁朝强，周建云，肖丽娜，刘冬，李岭，何俊瑜，3*

(1.贵州省贵阳市烟草公司，贵州贵阳 550001;2.贵州大学农学院，贵州贵阳 550025;3.贵州省烟草品质研究重点实验室，贵州贵阳 550025)

烟株在生长发育过程中需要全面合理的营养，才能获得产质俱佳的烟叶。微量元素是烟草生长发育必需的营养元素，虽然它们被烟株吸收的数量没有氮磷钾多，但其在烟株生长发育过程中起着不可替代的作用。土壤中微量元素参与烟株一系列的生理生化作用，如光合作用、呼吸、氧化还原、多种化合物的合成等，其丰缺状况对烤烟的生长、产量、品质均有重要影响［1-5］，特别是铜、锰、铁、锌等无机营养元素的不足或过量均会导致植物生理机能的失调和生长发育受阻，影响烟叶化学成分的协调及香味成分的含量，同时对烟叶的外观特征、吃味、刺激性等有着显著的影响［6-7］。铜能增加烟叶中烟碱的含量［8］。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［3］。烟草生长过程中所需的微量元素主要是靠根部从土壤中吸收，因此，了解微量元素的丰缺状况对确定烤烟合理施肥具有重要意义。

长期以来，烟区普遍增施大量营养元素肥料，对微量营养元素的补充相对较少，导致土壤中微量元素不平衡状况日益突出，甚至成为制约某些烟区烤烟产量和品质的重要因素［4］。据报道，在微量元素缺乏的烟区土壤上合理施用微肥，可明显促进烟株的生长发育，烟叶落黄早，成熟度好，产量高，品质优良，香气质与香气量得到明显改善［2-3］。事实上，烤烟生产上补充微量元素肥料，最常遇到的难题是缺乏对烟区土壤有效态微量元素状况的了解。同时由于烟草需要微量元素较少，施用不当容易造成烟株微量元素中毒［2］。近年来，湖南、贵州、四川、河南、福建、重庆等部分烟区相继开展了植烟土壤的微量元素状况的调查研究，并提出了相应的施肥建议［1，4-5，8-11］，为烟区平衡施肥和提高烟叶品质起到很好的促进作用。

清镇市自然生态条件优越，所产烟叶品质上佳，呈现出甜醇香型的显著风格特色，已成为我国特色优质烟叶开发的主要产区之一，是广东红双喜等的重要原料基地之一。由于在生产实践中，烟草部门和烤烟种植者侧重于大量元素肥的管理，常常忽略对中微肥的管理，这不利于完善区域施肥结构调整。为了查明清镇植烟土壤微量元素的分布或丰缺状况，分析评价了植烟土壤有效态微量元素含量的分布特点，以期为烟田微肥合理施用，完善特色优质烟叶生产技术体系和优质烟叶生产提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集

于2014年烤烟移栽前在贵阳清镇市新店、马场、流长3个主要植烟乡镇采集耕作层(0～30 cm)有代表性植烟土壤样品28个。土壤样品的采集时间选在头季作物收获后，烤烟尚未整地起垄、施用底肥和移栽之前，以确保真实反映采样地块的养分状况和供肥能力。尽可能保证同一采样单元内的均一性，在同一采样单元内，用“S”形取样法取8～10个小样点土壤，制成一个混合样，用四分法弃去多余部分，保留约0.5 kg，从田间采来的土样经登记编号后自然风干，弃除作物残体和杂物，磨细，过筛后进行测定分析。

1.2 土壤样品的分析测定

土壤样品分析项目包括有效锌、铜、铁、锰。有效锌、铜、铁、锰采用二乙基三胺五乙酸(DTPA)浸提-原子吸收分光光度法测定［12］。土壤pH值采用玻璃电极法测定。

1.3 微量元素含量评价标准

本研究参照国内外对植烟土壤有效态微量元素的研究结果及丰缺划分标准［1，8-11］，并结合清镇烤烟生产实际需要，制定出了对植烟土壤有效态微量元素丰缺的5级评价标准(表1)。

表1 植烟土壤有效态铁、锰、铜、锌含量丰缺评价分级标准Tab.1 Grading and evaluation criteria of available microelements in tobacco-grown soil

1.4 数据处理

试验全部数据分析采用SPSS 16.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 土壤微量元素有效态含量的总体特征

清镇市植烟土壤微量元素含量总体特征如表2所示。根据植烟土壤有效微量元素划分等级的评价标准(表1)，土壤有效铜含量丰富，变幅0.99～3.63 mg/kg，平均值 1.77 mg/kg，绝大部分土壤样品的有效铜含量较高，位于丰富和极丰富等级的土壤占所有样品总数的96.43%，无样品在缺和极缺等级范围。有效锌含量适中，变幅0.86～5.58 mg/kg，平均值1.80 mg/kg，样品含量位于适中和丰富等级的占92.86%，有3.57% 的土壤潜在缺锌，应当注意适当补充锌肥。有效铁含量丰富，变幅7.04 ～34.03 mg/kg，平均值 22.96 mg/kg，全部样品处于适中和丰富等级。有效锰含量变幅11.66 ～76.73 mg/kg，平均为51.63 mg/kg，总体属很丰富水平，位于极丰富等级的占到57.14%，无土壤有效锰含量处于缺和极缺等级范围，这可能与气候条件有关，特定的气候条件使土壤中矿物风化形成的游离氧化物增多［13］。

变异系数能反映随机变量的离散程度，一般认为变异系数≤10%为弱变异性，变异系数为10%～30%为中等变异性，变异系数≥30%为强变异性［14］。由此可知，有效铜、有效锌、有效铁和有效锰含量变异系数位于30.95% ～46.07%之间，变异强度属于强变异。变异程度由大到小依次是:有效锌＞有效锰＞有效铜＞有效铁。导致这几个微量元素有效态含量变异较大的原因可能一方面是由于烟区植烟土壤大多分布在山区，地形复杂破碎，造成元素的空间变异性较强;另一方面还可能与元素本身的含量、化学性质、在土壤中的行为以及肥料的施用和田间管理等因素有关［6］。

表2 清镇市植烟土壤微量元素有效态含量及分布Tab.2 Available micronutrient contents and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2 清镇不同乡镇植烟土壤有效态微量元素含量特征

2.2.1 土壤有效铜铜是多种氧化酶的构成成分，在催化氧化还原方面起着重要作用，铜还与光合作用有关，能使叶绿素保持稳定，对细胞内蛋白质、糖代谢有促进作用，烟草中铜多分布于烟株生长活跃的幼嫩组织［15］。缺铜烟株发矮小，生长缓慢，铜过高则出现铜害，即在旺长期出现红铜色斑点［2］。由表3可知，清镇各植烟乡镇土壤有效铜含量均在0.2 mg/kg以上，基本可满足烤烟正常生长发育对铜的需求。植烟各乡镇有效铜含量平均值差异较大，植烟土壤有效铜含量高低顺序是:新店＞流长＞马场。其中，新店土壤有效铜含量丰富，平均为1.91 mg/kg，有93.75%的土壤样品有效铜含量大于1.0 mg/kg;马场土壤有效铜的平均含量相对较低，但含量仍然丰富，全部土壤样品大于1.0 mg/kg。此外，新店植烟土壤有效铜变异程度大，变异系数为37.52%，马场和流长植烟土壤有效铜为中等变异，变异系数分别为17.57%和28.51%。

表3 清镇不同乡镇植烟土壤有效铜含量及其分布Tab.3 Available copper content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2.2 土壤有效锌锌是很多酶的组成成分或活化剂，锌与烟株的叶绿素形成和光合作用有关，能提高烟株的抗寒性和耐盐性，施锌肥不仅可以促进烟草生长，而且可还以改善烟叶的质量［2］。清镇各乡镇间植烟土壤有效Zn含量差异较大，马场有效Zn含量较为丰富，马场有效Zn平均含量最高为3.79 mg/kg，全部土壤样品有效Zn含量大于2.0 mg/kg;新店最小为1.84 mg/kg，仅有12.50%的土壤样品有效锌含量大于2.0 mg/kg，大部分土壤样品有效Zn含量处于适中水平，有效Zn含量低于临界值的样本比例为6.25%，应针对性的补充锌肥，以防止烟叶产质量降低。流长有效Zn变异强度最大，变异系数为44.20%。

表4 清镇不同乡镇植烟土壤有效锌含量及其分布Tab.4 Available Zinc content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2.3 土壤有效铁铁是许多酶的辅基，如细胞色素、细胞色素氧化酶，过氧化物酶和过氧化氢等，是合成叶绿素必需的元素，参与烤烟的光合作用和呼吸作用。烟叶铁含量过高，调制后的烟叶易挂灰，烟质量下降［16］。所有植烟土壤有效铁含量均在7 mg/kg以上，不同乡镇植烟土壤有效锌含量高低顺序为:新店＞流长＞马场。从分布来看，新店和马场有效铁含量多处于丰富等级，分别有81.25%和83.33%的土壤样品大于10 mg/kg，而流长所有土壤样品的有效铁含量大于10 mg/kg。从变异系数看，三个乡镇植烟土壤有效铁含量均为中等强度变异，其中流长变异系数最小为18.15%。

表5 清镇不同乡镇植烟土壤有效铁含量及其分布Tab.5 Available Fe content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.2.4 土壤有效锰锰是形成叶绿素并维持其正常结构的必需元素，是光合放氧复合体的主要成分，是许多酶的活化剂［2］。烟草是高度需锰的作物，是烟草微量元素中含量最多的元素之一［15］。由表6可知，清镇各乡镇植烟土壤有效锰含量高低顺序是:流长＞马场＞新店。流长和马场植烟云土壤有效锰含量均极丰富，平均为分别为58.06 mg/kg和51.94 mg/kg，所有的土壤样品有效锰含量均大于20 mg/kg，分别有83.33%和50.00%的土壤样品有效锰含量大于40 mg/kg;新店土壤有效锰的含量相对较低，但平均含量处于丰富的范围，有75.00%土壤样品有效锰含量均大于20 mg/kg，同时，有效锰含量存在较广泛的变异，变异系数达50.05%。

表6 清镇不同乡镇植烟土壤有效锰含量及其分布Tab.6 Available Mn content and distribution frequency of tobacco-planting soils in Qingzhen

2.3 土壤有效态微量元素相关性分析

由表7可以看出，有效铁含量与有效锌含量存在显著正相关关系;有效铁含量与有效铜含量、有效锰含量与有效锌和有效铁含量间均达到极显著的正相关关系;而有效锌含量与有效铜含量间达到显著负相关关系，有效铜和有效锰含量之间不相关。

表7 清镇植烟土壤养分含量相关系数Tab.7 Correlation of soil available microelements in tobacco-planting areas in Qignzhen

3 小结

土壤中的微量元素在烟株生长发育过程中起着不可替代的作用，微量元素的供应直接影响烤烟的生长发育和烟叶品质［2-4］。充分了解烟区土壤的微量元素分布情况，对于因地制宜制定烟田微量元素分区管理方案和烤烟生产微量元素的调控措施，具有重要指导意义。本试验结果表明，清镇市植烟土壤土壤有效铜丰富，96.43%的土壤样品有效铜含量在1 mg/kg以上，均值为1.77 mg/kg;土壤有效锌含量适中，有3.57%的土壤存在潜在缺锌，均值为1.80 mg/kg;土壤有效铁含量丰富，有85.71%的土壤样本有效铁含量在10.0 mg/kg以上，平均值为22.96 mg/kg;植烟土壤有效锰含量总体上十分丰富，57.14%的土壤样本有效锰含量在40 mg/kg以上，平均值为51.63 mg/kg。相关性分析表明，有效锌含量与有效铁含量间达到显著的正相关关系，有效铁含量与有效铜、有效锰含量与有效锌和有效铁含量间均达到极显著正相关关系;而有效锌含量与有效铜含量间达到显著负相关关系。pH是影响微量元素有效态含量的重要因素。土壤pH与土壤有效铜、有效锌、有效铁、有效锰均呈极显著负相关，与前人研究结果一致［10，17-19］。

土壤有效态微量元素在不同乡镇存在较大的变异。新店土壤有效铜和有效铁含量最高，有效锌和有效锰含量最低;马场土壤有效锌含量为最高，有效铜和有效铁含量为最低;流长土壤有效锰含量最高。

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