罗平烟区不同植烟土壤养分状况对中部烟叶化学成分可用性的影响

2016-05-03贺丹锋周冀衡孙书斌李鑫张

天津农业科学 2016年5期

贺丹锋++周冀衡++孙书斌++李鑫++张毅++张纪利++王浩

摘要：选取2010年云南罗平烟区10个乡镇中部烟叶和对应土样样品362份，运用隶属度函数法和主成分分析法计算出代表烟叶质量状况的化学成分可用性指数（CCUI值），对罗平烟区中部烟叶化学成分可用性进行综合评价，并对罗平烟区植烟土壤养分状况进行了分析研究。结果表明：（1）罗平植烟土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效钾含量丰富，全钾含量中等，速效磷含量偏高，pH值适宜，除全氮含量外，在不同产地间，其余各土壤养分含量均达到极显著差异水平。（2）罗平中部烟叶烟碱、总氮、钾和氯含量以及钾氯比和氮碱比较为适宜，总糖、还原糖和糖碱比较高，钾氯比和氯含量变异程度较大。（3）罗平烟区中部烟叶烟碱含量在品种间和产地间差异不显著，氮碱比在产地间差异不显著，总氮在品种间差异不显著，其余化学成分在品种和产地间均达到显著或极显著差异；烟叶化学成分可用性品种间表现为：K326>云烟85>云烟87>云烟97，产地间表现为：大水井乡>罗雄镇>老厂乡>板桥镇>富乐镇>九龙镇>钟山乡>旧屋基乡>阿岗镇>马街镇。

关键词：罗平烟区；化学成分；可用性；土壤养分

中图分类号：Q938.1+3 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.05.007

Chemical Component Usability of Middle Leaves and its Relation to Soil Nutrient in Luoping Tobacco-planting Area

HE Danfeng1，ZHOU Jiheng1， SUN Shubin1， LI Xin1， ZHANG Yi1， ZHANG Jili2， WANG Hao3

（1. Institute of Tobacco，Hunan Agricultural University， Changsha，Hunan 410128， China； 2. China Tobacco Guangxi Industrial Limited Company，Nanning，Guangxi 310009， China； 3.China Tobacco Yunnan Industrial Limited Company， Kunming， Yunnan 650231， China）

Abstract：362 samples of middle tobacco leaves and corresponding soil sample harvested in 2010 from 10 counties of Luoping in Yunnan Province were determined， the usability index （CCUI value），which represents the quality of tobacco leaves on the basis of chemical components in tobacco leaves was calculated with membership function method and principal component analysis method to comprehensively evaluate the usability of Luoping middle tobacco leaves on the basis of their chemical compositions， and the soil nutrient threshold of Luoping tobacco-planting area was analyzed. The results showed that：（1）the content of organic matter， total nitrogen， total phosphorus， Alkali hydrolysable nitrogen and the content of available potassium were rich， the content of total potassium was medium， the content of available phosphorus was high and pH was appropriate. In addition to the content of total nitrogen， while the other soil nutrients differed extremely significantly between growing areas. （2）The contents of nicotine，total nitrogen ， potassium and chorine， and the ratio of potassium to chorine， the ratio of nitrogen to nicotine in Luoping middle tobacco leaves were moderate， while the contents of total sugar and reducing sugar， and the ratio of sugar to nicotine were higher， the content of chorine and the ratio of potassium to chorine have larger variation.（3）Nicotine content did not differ significantly between varieties or growing areas， the ratio of nitrogen to nicotine did not differ significantly between growing areas， total nitrogen content did not differ significantly between varieties， while the other chemical components differed significantly or extremely significantly between varieties or growing areas. The order of usability among varieties was K326>Yunyan85>Yunyan87>Yunyan97，among growing areas was Dashuijing County>Luoxiong County>Laochang County>Banqiao County>Fule County>Jiulong County>Zhongshan County>Jiuwuji County>Agang County>Majie County.

Key words：Luoping tobacco-planting area； chemical component； usability；soil nutrient

烟叶品质包括外观质量、内在品质、化学成分及其协调性和烟叶安全性等诸多方面，内在化学成分及其协调性决定着烟叶质量[1]。烟叶内在化学成分及其比列的协调性决定着卷烟的烟气特性，直接影响烟叶的工业可用性和卷烟产品的安全性[2]。罗平县有适宜烤烟种植的土壤、气候等诸多自然条件，是全国优质烟叶重要产区之一。李自强[3]对罗平植烟土壤特性与烟叶质量的关系进行了研究；刘丽等[4]和王军[5]对罗平烟区不同主栽烤烟品种烟叶质量进行了差异分析；李强等[6]运用地统计学方法对罗平烟区植烟土壤进行了养分丰缺评价，有关曲靖烟区烤烟化学成分可用性分析已有一些报道[7-8]，但对罗平县不同植烟土壤养分状况下烤烟化学成分可用性评价的研究还鲜有报道。因此，基于模糊数学理论系统分析了罗平中部烟叶化学成分的可用性，并对罗平县植烟土壤养分如何影响其烟叶可用性做了研究以及提出了罗平烟区植烟土壤阈值，旨在明确罗平烟区不同品种、不同产地烟叶特色风格差异的化学成分基础以及不同可用性和不同产地烟叶的土壤养分背景，为指导罗平特色优质烟叶生产及罗平烟区平衡施肥和土壤养分管理提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 样品采集

2010年，在罗平县10个植烟乡镇采集烟叶样品，等级为C3F（中橘三），共362套，每套样品2 kg。为确保烟叶样品代表性，选取大田管理合理、烟田长势良好一致、成熟采烤且烤后外观质量较好的烟叶。同时，采用GPS技术，对取样烟田定点取土样，分布图见图1。烟田未施基肥前进行土样取样，取土深度0～20 cm。每个取样烟田随机选取5个以上取样点，混匀后采用四分法取1 kg土样，登记编号后，经风干、去杂、研磨及过筛后备用测定。

1.2 指标测定方法

烟叶指标的测定，其中总糖、还原糖、烟碱、总氮及氯采用连续流动分析仪法[9]，钾的测定采用火焰光度计法，并计算糖碱比、氮碱比和钾氯比。土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等指标的测定方法见参考文献[10-11]。

1.3 数据处理与分析

运用隶属度函数模型指数和主成分分析法计算烤烟化学成分可用性指数（Chemical Components Usability Index ，CCUI），计算公式为：

式中，Nij和Wij分别表示第i个样品的第j个化学成分指标的隶属度值和对应的权重系数（0

烟叶各指标及土壤各指标数据分析采用采用Excel 2007和SPSS 19.0等统计学软件进行相关数据分析，绘图采用ArcGIS9.3软件实现。

2 结果与分析

2.1 罗平植烟土样养分状况分析

2.1.1 罗平植烟土样养分描述统计分析参照以往的研究[12]及曲靖烤烟的综合标准[13]植烟土壤养分的丰缺指标（表1）可以看出，罗平植烟土壤的有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效钾的含量丰富，全钾含量处于中等，速效磷含量偏高，pH值较适宜。其中速效磷、全钾、速效钾和全磷的变异程度较大，pH值、全氮和碱解氮的变异程度较小，相对较稳定。

2.1.2 不同产地土壤养分差异性分析由表2可知，除全氮含量外，不同产地间各土壤养分含量均达到极显著差异。其中各产地pH值均在适宜范围内，以大水井乡最高，阿岗镇最低；有机质含量以马街镇最高，为53.19 g·kg-1，含量偏高，其他各产地有机质含量丰富。除阿岗镇、九龙镇和钟山乡外，其他各产地全氮含量偏高，以马街镇最高。全磷含量以马街镇最高，阿岗镇最低，其中马街镇、旧屋基乡、富乐镇、板桥镇和老厂乡全磷含量偏高。老厂乡全钾含量最高，马街镇最低，马街镇全钾含量偏低。碱解氮含量以旧屋基乡最高，阿岗镇最低，各产地碱解氮含量均在适宜范围内。除阿岗镇、富乐镇、老厂乡和大水井乡外，其他各产地速效磷含量均偏高，以马街镇最高，阿岗镇最低。速效钾含量以旧屋基乡最高，阿岗镇最低，除阿岗镇、马街镇外，其他各产地速效钾含量丰富。

2.2 烟叶化学成分含量分析

2.2.1 罗平中部烟叶化学成分描述统计分析由表3可以看出，罗平烤后中部烟叶具有总糖、还原糖含量及糖碱比值较高的特点，平均值分别为30.97%，25.04%，12.16。根据国际优质烟叶化学成分指标，总的来看，罗平烤后中部烟叶烟碱、总氮、钾和氯含量以及钾氯比和氮碱比较为适宜。氯含量及钾氯比变异程度较大，稳定性较差；总氮、总糖和还原糖变异程度较小，其中总氮变异系数最小，相对较稳定。总糖和还原糖的偏度系数小于0，为负向偏态峰，其它各指标为正向偏态峰。各项指标的峰度系数均大于0，为尖峭峰。

2.2.2 不同产地烟叶化学成分差异性分析表4可知，除烟碱含量和氮碱比外，其余化学成分在不同产地间差异均极显著。其中，总糖和还原糖含量及糖碱比以阿岗镇最高，马街镇次之，大水井乡最低。富乐镇总氮含量最高，板桥镇次之，马街镇最低。钾含量老厂乡最高，大水井乡次之，阿岗镇最低。氯含量钟山乡最高，阿岗镇次之，大水井乡最低。钾氯比老厂乡最高，九龙镇次之，旧屋基乡最低。

2.2.3 不同品种烟叶化学成分差异性分析由表5可知，除总氮和烟碱含量外，在不同品种间，糖碱比存在显著差异，其余化学成分差异均极显著。总糖含量K326最低，极显著低于其他品种，云烟97最高，云烟87和云烟85次之，3品种间差异不显著。还原糖以云烟97最高，云烟87次之，K326最低，云烟97极显著高于云烟85和K326，与云烟87无显著差异；总氮含量各品种间无显著差异，以云烟85最高，K326最低。各品种中部烟叶烟碱含量差异不显著，以云烟97最高，云烟85最低。K326钾含量最高，极显著高于云烟87和云烟97，与云烟85达到显著差异。云烟97氯含量最高，极显著高于其他品种，其它品种间无显著差异。糖碱比以云烟87最高，显著高于K326，与云烟85和云烟97差异不显著。云烟85氮碱比最高，极显著高于云烟97，显著高于K326。钾氯比以云烟85最高，极显著高于云烟97，显著高于云烟87，K326次之，与云烟97存在显著差异。

2.3 烟叶化学成分可用性综合评价

2.3.1 不同产地烟叶可用性综合评价选取总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾和氯含量，以及钾氯比、糖碱比和氮碱比等9项指标作为评价罗平中部烟叶化学成分可用性的因子。参照以往研究[7]，确定罗平中部烟叶总糖、还原糖、烟碱、总氮、氯含量，以及糖碱比和氮碱比的隶属函数类型均为抛物线型，函数表达式为：

（1）

罗平中部烟叶钾含量和钾氯比的隶属函数类型均为S型，函数表达式为：

（2）

计算各参评指标的隶属度值，再运用主成分分析法，计算得到各参评指标的权重值。罗平中部烟叶化学成分可用性评价的函数拐点及指标权重见表6。

参照以往研究[14-15]，按CCUI值≥80、70～80、60～70、50～60和≤50，将烟叶化学成分可用性分为好（Ⅰ级）、较好（Ⅱ级）、中等（Ⅲ级）、稍差（Ⅳ级）和差（Ⅴ级）5个档次。由表7可以看出，各产地间烟叶化学成分可用性存在极显著差异，其中以大水井乡CCUI值最高，罗雄镇次之，马街镇最低，各产地烤后中部烟叶化学成分可用性指数呈现为大水井乡>罗雄镇>老厂乡>板桥镇>富乐镇>九龙镇>钟山乡>旧屋基乡>阿岗镇>马街镇的趋势。其中大水井乡、罗雄镇、老厂乡、板桥镇、富乐镇和九龙镇CCUI值基本处在Ⅱ、Ⅲ级范围内，且变异系数在13.18%～20.17%之间，相对稳定，烟叶质量状况良好。钟山乡和旧屋基乡CCUI值基本处在Ⅲ、Ⅳ级范围内，变异系数分别为20.82%，16.05%，较为稳定，烟叶质量状况较为良好。阿岗镇和马街镇CCUI值基本处在Ⅳ、Ⅴ级范围内，烟叶质量相对较差。罗平中部烟叶可用性分布见图2。

2.3.2 不同品种烟叶可用性综合评价由表8可知，罗平县不同品种间中部烟叶CCUI值表现为K326>云烟85>云烟87>云烟97。K326和云烟85烟叶可用性较好，Ⅲ级及以上的烟叶分别有52.271%，46.84%。云烟85和云烟97烟叶可用性相对较差，Ⅴ级烟叶分别有39.19%，57.89%。

2.3.3 不同可用性烟叶土壤养分含量分析由表9看出，等级较好烟叶土壤有机质、全钾、速效钾和碱解氮含量丰富；全磷和速效磷含量适中。Ⅴ级烟叶其土壤表现出速效钾、全钾和碱解氮含量偏低；有机质、全磷和速效磷含量偏高的特点。Ⅰ级和Ⅱ级烟叶其土壤养分含量平均值表现为：pH值 6.66，有机质含量38.19 g·kg-1，全氮含量2.03 g·kg-1，全磷含量1.55 g·kg-1，全钾含量15.24 g·kg-1，碱解氮含量170.99 mg·kg-1，速效磷含量32.58 mg·kg-1，速效钾含量298.01 mg·kg-1。

3 结论与讨论

罗平中部烟叶具有糖含量、糖碱比较高的特点，总氮、总糖和还原糖变异程度较小，相对稳定，这可能是罗平烤烟清香型特色风格形成的重要化学成分基础。总的来看，罗平中部烟叶烟碱、总氮、钾和氯含量以及钾氯比和氮碱比较为适宜，符合优质烟叶标准，其糖含量、糖碱比较高可能由于罗平昼夜温差大，有利于碳水化合物积累，但其氯含量及钾氯比变异程度较大，稳定性较差，可能与各产地土壤条件及气候因子有关。罗平中部烟叶除烟碱和氮碱比外，在不同产地间，其余化学成分均表现极显著差异，这可能是导致不同产地间烟叶可用性指数差异的重要原因。罗平中部烟叶不同品种间除总氮和烟碱外，其余化学成分均存在显著或极显著差异，这可能是罗平烟区不同品种、不同地域间烟叶特色风格存在差异的重要原因。

从不同产地罗平中部烟叶化学成分可用性分析来看，各产地间烟叶化学成分可用性存在显著差异。具体表现为：大水井乡>罗雄镇>老厂乡>板桥镇>富乐镇>九龙镇>钟山乡>旧屋基乡>阿岗镇>马街镇，罗平西北烟区烟叶可用性较差，烟叶可用性高的区域集中在中部、南部以及北部少数区域，可能与罗平西北烟区平均海拔较高以及土壤、气候等生态因子有关。具体针对罗平烟区不同产烟乡镇，施肥建议措施如下：马街镇、老厂乡、富乐镇、旧屋基乡要控施氮肥，阿岗镇和马街镇由于其速效钾含量偏低要增施钾肥；马街镇、板桥镇和旧屋基要控制磷肥用量。不同品种间中部烟叶可用性呈现为：K326>云烟85>云烟87>云烟97，评价结果与前人[8]研究有所差异，可能与品种自身特性以及对不同环境适宜性不同有关。

罗平植烟土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效钾含量丰富，全钾含量中等，速效磷含量偏高，pH值适宜，这与李强[6]研究基本一致。从不同可用性烟叶土壤养分含量分析来看，烟叶可用性较高的植烟土壤表现出有机质、全钾、速效钾和碱解氮含量丰富，全磷和速效磷含量适中，pH值适宜的特点，而烟叶可用性相对较差的植烟土壤其速效钾、全钾和碱解氮含量偏低，有机质、全磷和速效磷含量偏高。不同产地间土壤养分含量除全氮外，均存在显著或极显著差异，结合不同产地烟叶化学成分可用性指数来看，不同产地间土壤肥力的差异可能是导致其烟叶可用性的差异因素之一，针对烟叶可用性较差的产地可根据其具体土壤肥力情况来改善施肥措施，以达到提高其烟叶可用性的目的。烟叶可用性还可能与罗平烟区各产地海拔高度、降雨量、昼夜气温等诸多因素有关，笔者仅从土壤肥力情况来分析引起烟叶可用性差异的原因，尚存在不完善和缺乏整体性的缺陷，有待对罗平中部烟叶可用性差异评价体系进行进一步研究，但本研究对指导罗平烟区优质特色烟叶生产、平衡施肥有一定参考价值。

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