红河植烟区烟叶品质与土壤中微量元素含量关系研究

梁 兵，黄 坤*，阙劲松，李宏光，陆庆华，邵小东，胡承孝，闫 辉

(1.云南省烟草公司红河州公司,云南 弥勒 652300; 2.华中农业大学资源与环境学院,湖北 武汉 430070; 3.云南省农业科学院农业环境资源研究所,云南 昆明 650205)

红河植烟区烟叶品质与土壤中微量元素含量关系研究

梁 兵1，黄 坤1*，阙劲松1，李宏光1，陆庆华1，邵小东1，胡承孝2**，闫 辉3

(1.云南省烟草公司红河州公司,云南 弥勒 652300; 2.华中农业大学资源与环境学院,湖北 武汉 430070; 3.云南省农业科学院农业环境资源研究所,云南 昆明 650205)

【目的】本研究对云南红河州8个县市烟叶基地300个土壤样品和900份烟样进行指标检测。【方法】采用SPSS19.0对数据进行统计描述和相关性分析，系统阐述红河不同烟区烟叶品质及土壤中微量元素的特征，并深入挖掘红河烤烟烟叶品质与土壤养分的相关关系。【结果】红河州不同烟区土壤中微量元素含量变异较大，其中有效锌和有效锰变异最为明显；红河烟区烟叶总氮、烟碱、总糖、还原糖、烟叶钾、氯元素、石油醚和淀粉呈现不同程度的变异，其中氯离子变异极为明显。【结论】红河植烟土壤不同中微量元素对烟叶化学组成影响不同，其中交换性镁及交换性钙与上、中、下部位烟叶钾均呈负相关，有效锰与3个部位烟叶总氮含量均呈现负相关。

红河植烟区；中微量元素；烟叶品质；相关性分析

【研究意义】土壤是作物生长的媒介，作物生长发育所需的矿质养分主要来自于土壤，适宜的土壤条件是作物优质适产的基础[1-2]。【前人研究进展】微量元素是烟草生长过程中不可缺少的必需元素[3-4]，土壤中微量元素的含量影响烤烟对微量元素的吸收、积累，进而影响到烟叶的产量和品质[5-7]。【本研究切入点】了解土壤中的中微量元素含量，并为烤烟生长提供全面均衡的营养是提高烤烟品质和可用性的重要措施。【拟解决的关键问题】本研究对2015年采集的8个主要种烟县的土壤中微量元素及烟叶内在化学成分数据进行分析，了解土壤中微量元素及烟叶内在化学成分的含量状况，并对土壤中微量元素与烟叶内在化学成分进行相关性分析，以期能揭示中微量元素与烟叶内在化学成分的关系，更好指导烤烟的生产。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

根据烟田分布及海拔、土壤类型等因素，2015年在红河州8个主要种烟县市采集具有代表性的土壤样本300个。采用GPS技术，在尚未施用底肥和移栽前采集土样，取样深度为耕作层20 cm，以反映地块的真实养分状况和供肥能力，取样前1周无雨。每份土壤样品采用“S”形取样法，取8～10个点的土样混匀，用四分法取大约1 kg土样，登记编号。每个土样研磨成20目和60目2个级别，分别装袋后备用。

1.2 烟叶样品采集

采集当年与土样对应地块的初烤烟叶，分B2F、C3F、X2F共3个等级烟叶，每个地块每个等级烟叶取1个样，共取烟叶样品900个。

1.3 样品测定方法

土壤样品测定方法：氯离子采用NY/T 1378-2007，有效锌采用NY/T 889-2004，有效锰采用NY/T 889-2004，有效铜采用NY/T 889-2004，有效硼采用NY/T 1121.8-2006，交换性钙采用NY/T 1121.13-2006，交换性镁采用NY/T 1121.13-2006。烟叶测定方法：总糖、还原糖测定采用YC/T 32-1996；总氮采用克达尔法YC/T 33-1996；烟碱采用光度法GB/T 23225-2008；淀粉采用GB/T 5009.9-2008；石油醚提取物采用YC/T 176 -2003；氯离子采用电位滴定法YC/T 153-2001；烟叶钾采用火焰光度法YC/T 173-2003法进行检测分析。

1.4 数据结果表述

数据结果采用统计描述性表格(平均值、标准差、变异系数、变幅)和空间分布图进行表述。

2 结果与分析

2.1 红河不同烟区土壤中微量元素含量及空间分布情况

对红河8个不同植烟区进行中微量元素描述性统计表明，土壤交换性镁石屏和弥勒含量变化幅度大，明显高于其他6个烟区。土壤交换性钙石屏含量变化幅度最大，明显高于其他7个烟区。氯离子含量个旧、建水变异程度最为明显，泸西其次，弥勒、石屏变异差异不大，其余3个烟区变异较小。有效硼开远变异系数最大，远高于其他几个烟区。有效铜建水、屏边变异最大，且两者差异小，明显高于其他6个烟区。有效锌蒙自变异极大，明显高于其他6个烟区，屏边其次，其余烟区亦存在一定程度的变异。有效锰屏边变化幅度最大，开远其次，其余烟区亦呈现不同程度的变异。

根据土壤中微量元素分级标准，在红河州植烟土壤中，交换性镁含量主要分布在中等、高和很高3个级别上，这3个级别占到全州植烟土壤的82.61 %；交换性钙含量分布也主要分布在中等、高和很高3个级别上，这3个级别占到全州植烟土壤的86.00 %。红河州植烟土壤中交换性镁和交换性钙均处于中等及以上含量水平，整个红河州植烟土壤中不缺乏交换性镁及交换性钙。

土壤氯离子含量总体处于中等及以下含量水平，占到红河州植烟土壤的96.65 %，对于烤烟来说，较低的土壤氯离子含量适宜于烤烟生长；土壤铜含量总体处于中等及以上含量水平，占到红河州植烟土壤的95.00 %；土壤锌含量总体处于中等及以上含量水平，占到红河州植烟土壤的79.93 %；土壤硼含量总体处于中等及以上含量水平，占到红河州植烟土壤的86.00 %；土壤锰含量总体处于很高的含量水平，占到红河州植烟土壤的88.67 %。红河不同烟区土壤微量元素除氯离子外，其含量总体处于中等含量水平以上。

土壤中微量元素空间分布见图1。红河8个不同烟区土壤交换性钙和土壤交换性镁的含量差异较大，石屏、弥勒土壤交换性镁含量明显高于其他6个烟区，土壤交换性钙含量差异中等，石屏土壤交换性钙含量明显高于其他7个烟区。

红河不同烟区土壤微量元素的氯离子含量8个烟区存在一定程度的变异，其中个旧、建水变异程度最为明显，泸西其次，弥勒、石屏变异差异不大，其余3个烟区变异较小；各烟区土壤有效硼含量存在一定的差异，开远高于其他几个烟区；有效铜含量差异较大，在各烟区中，建水、屏边有效铜含量差异小，明显高于其他6个烟区；土壤有效锌8个烟区含量差异大，蒙自土壤有效锌含量明显高于其他6个烟区，屏边其次，其余烟区亦存在一定程度的差异；有效锰在8个烟区土壤含量差异较大，其中屏边最大，开远其次，其余烟区亦呈现不同程度的差异。

2.2 红河不同烟区烟叶品质指标与土壤中微量元素相关性

对8个不同烟区不同部位(上部叶、中部叶、下部叶)总糖、还原糖、烟碱、淀粉、石油醚、氯离子、钾等指标进行品质检测分析，结合烟区土壤中微量元素含量进行相关性分析，结果如表1所示。

由表1可以看出，土壤氯离子含量与上部叶烟钾含量呈极显著正相关，而土壤交换性镁、交换性钙含量与上部叶烟钾呈极显著负相关，交换性钙与还原糖呈负相关，土壤有效铜和有效锰与烟叶总氮呈显著负相关。植烟区土壤氯离子含量与中部叶石油醚含量呈正相关，土壤交换性镁、交换性钙与中部叶烟叶钾呈显著负相关，交换性钙与中部叶总糖呈负相关，土壤有效铜与中部叶总糖呈正相关，土壤有效锰与中部叶总氮呈负相关，与还原糖和总糖呈显著正相关。土壤氯离子含量与下部叶烟碱、石油醚含量呈正相关，土壤有效硼含量与烟叶总糖和氯含量呈显著正相关；土壤交换性镁与烟叶总氮、烟叶钾呈极显著负相关，与烟碱、石油醚呈负相关；土壤交换性钙与下部叶总氮、烟叶钾呈极显著负相关，与烟碱呈负相关；土壤有效锰与下部叶总氮呈负相关。

图1 红河州植烟区土壤中微量元素空间分布Fig.1 Spatial distribution of medium and micro elements in Honghe tobacco growing soil

总体上来看，土壤中微量元素对烟叶品质呈现不同程度的影响，其中氯离子含量对上部烟叶钾、中部烟叶氯离子、下部烟叶烟碱和石油醚存在正效应；可交换性镁和交换性钙均与3个部位烟叶的钾含量成负相关，并与下部烟叶的总氮和烟碱亦成负相关；有效硼对烟叶的影响出现在下部叶，该元素对总糖和氯元素含量呈现正效应；有效锌则对不同部位烟叶各品质指标均未见明显效应；而有效锰较高会抑制3个部位烟叶的总氮含量，促进中部烟叶总糖和还原糖的含量。

根据植烟土壤中微量元素养分丰缺评价标准和红河州植烟区不同中微量元素和不同部位烟叶品质进行指标相关性分析(表1)结果，选择相关性较为明显的2个指标交换性镁及钙含量进行分级，并将不同级别土壤交换性镁及钙含量与烟叶钾含量进行方差分析，结果见表2。土壤镁、钙不同含量与上部叶、中部叶及下部叶烟叶钾含量均呈现显著差异；同时对土壤镁及钙不同级别含量对应的不同部位烟叶钾含量进行分析，由图2～3可知，随着土壤中交换性镁、交换性钙含量的增加，上部、中部及下部烟叶的钾含量均呈下降趋势，这说明土壤交换性镁、交换性钙的对烟叶钾含量有明显的拮抗作用，且随着土壤中交换性镁、交换性钙的增加，其对烟叶钾的拮抗作用越来越明显。

根据图2～3结果，并参考云南优质烤烟无机元素及内在化学指标，对于上部、中部及下部烟叶中钾含量的要求(上部叶 ≥ 1.5 %，中部叶≥ 1.7 %，下部叶≥ 1.8 %)[7]；在土壤中交换性镁含量处于中等(100～200 mg/kg)的情况下[7]，上部、中部及下部烟叶中钾平均含量分别为1.60 %、1.80 %及2.00 %[7]，均符合云南优质烤烟无机元素及内在化学指标中对于上部、中部及下部烟叶中钾含量的要求；因此，在土壤中交换性镁含量大于200 mg/kg的情况下，应注意合理控制和减少镁肥的施用。同时可知，在土壤中交换性钙含量处于4级(1200 ～ 2000 mg/kg)的情况下[7]，上部、中部及下部烟叶中钾平均含量分别为1.57 %、1.90 %及2.10 %，均符合云南优质烤烟无机元素及内在化学指标中对于上部、中部及下部烟叶中钾含量的要求，因此在土壤中交换性钙含量大于2000 mg/kg的情况下，应注意合理控制和减少钙肥的施用。

表1 红河烟区土壤中微量元素与不同部位烟叶品质的相关性分析Table 1 Correlation analysis of different tobacco part leaves quality with medium and micro elements in Honghe tobacco growing soil

表2 土壤镁、钙不同含量级别与各部位烟叶钾方差分析Table 2 ANOVA of different levels of soil Mg and Ca in different parts of tobacco

图2 土壤镁不同含量级别对应的烟叶钾均值含量Fig.2 The average content of K in tobacco leaves with different levels of soil Mg

3 讨 论

植烟土壤中的中微量元素在烤烟的生长发育中起着重要作用，中微量元素供应直接影响烤烟的生长发育和烟叶品质[8-9]。在实际生产中，一般仅注重氮磷钾肥的施用，常常忽略中微量元素的补充，严重制约烤烟的产量与品质[10-11]。了解红河烟区土壤中微量元素变异高低可为本地烤烟合理种植提供参考。本研究发现，在红河州土壤中，有效锌、有效锰、有效铜、氯离子、交换性镁、交换性钙和有效硼含量变异均较大，8个烟区内各中微量元素变异均较为明显，红河烟区中微量元素整体分布不均。在7种测定元素中，其中有效锌和有效锰变异最大。因此，在红河州烤烟种植时，需因地制宜对植烟土壤中微量元素进行测定，尤其是锌锰元素，从而科学指导中微量元素的施用，合理解决土壤中微量元素的不足或过剩而导致的烤烟产量和品质下降问题。

烟叶内的各种有机物和无机物的含量丰缺及其之间的比例与烟叶评吸质量密切相关，其中烟叶内的烟碱、糖类、石油醚、钾元素、无机组分(钾、钙、镁、氯)总氮、淀粉有机酸和挥发碱等含量是评价烟叶品质的重要指标[12]。有研究证实，全国烤烟主产区各种烤烟不同的化学成分对烤烟评吸质量的影响存在明显差异[13]。不同烟区烤烟内的化学成分组成不同，烟叶品质亦存在差异[14]。了解不同烟区烤烟各种化学成分的高低以及变异情况可为稳定当地烟叶品质奠定基础。本研究发现，红河8个烟区内烟叶总氮、烟碱、总糖、还原糖、烟叶钾、氯元素、石油醚和淀粉呈现不同程度的变异，其中氯离子变异极为明显，其余化学成分变化幅度相对较小，可见在红河各烟区烟叶中氯离子含量极不稳定，烤烟是忌氯作物[15]，应通过降低建水、泸西等烟区烤烟内的氯离子含量来稳定红河烤烟整体质量。

图3 土壤钙不同含量级别对应的烟叶钾均值含量Fig.3 The average content of K in tobacco leaves with different levels of soil Ca

4 结 论

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含量必然会影响烟叶的化学品质[16]。本研究发现，土壤不同中微量元素对烟叶化学组成影响不同，通过分析发现，交换性土壤交换性镁及交换性钙与上、中、下部位烟叶钾均呈负相关，且这2个元素与下部烟叶的总氮呈负相关，因此在红河烟区，应减少钙镁肥的施用，可对烟叶钾含量提升有一定的促进作用。另外证实，土壤有效锰与3个部位烟叶总氮含量均呈现负相关。总氮含量和烟草内各种类型的氮化合物密切相关[17]，氮化合物含量对烟草品种有重要影响，一般认为，烤烟总氮含量在1.5 % ～ 3.5 %较为合适[18]，因此红河烟区应严格控制锰元素的施肥量以保证烤烟总氮水平。

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RelationshipbetweenQualityofTobaccoLeavesandMiddle-MicroElementsinHongheTobaccoSoil

LIANG Bing1,HUANG Kun1*,QUE Jin-song1,LI Hong-guang1,LU Qing-hua1,SHAO Xiao-dong1,HU Cheng-xiao2**,YAN Hui3

(1.Honghe Company of Yunnan Tobacco Corporation,Yunnan Mile 652300,China; 2.College of Resource and Environment,Huazhong Agricultural University,Hubei Wuhan 430070,China; 3.Institute of Agricultural Resource & Environment,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Yunnan Kunming 650205,China)

【Objective】The trace elements in 300 soil samples and the tobacco quality of 900 tobacco leaf samples were determined.【Method】In order to investigate the relationship between trace element in soil and tobacco quality,the tobacco quality and the available N,available P,available K were described.【Result】The content of trace elements in different area variation was larger.The total N,nicotine,reducing sugar,total sugar,K,Cl,starch and petroleum ether had certain variation,but Cl obviously.【Conclusion】Cl in soil was positively correlated with the content of potassium and petroleum ether in leaves.Soil exchangeable Mg and exchangeable Ca were negatively correlated with K in the leaves,available Mn in the soil and the total sugar of tobacco leaf were positively correlated.

Honghe tobacco area; Secondary and mico elements; Tobacco quality; Correlation analysis

1001-4829(2017)4-0824-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.019

2015-10-26

云南省烟草公司计划项目(2015YN19，2014YN25)

梁 兵(1967-)，男，云南弥勒人，学士，主要从事烟草技术研发与生产管理工作，E-mail: 209332800@qq.com，*为共同第一作者：黄 坤，E-mail: 443510968@qq.com，**为通讯作者：胡承孝，E-mail: hucx@mail.hzau.edu.cn。

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(责任编辑 王家银)