昆明烟区土壤养分与烟叶主要化学成分含量典型相关分析

周 敏，李 伟，雷 靖，朱海滨，杨景华，张忠武，周绍松，王建新，陈拾华，邹炳礼，段宗颜*，严 君，鲁 耀

(1.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205；2.红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南 昆明 650202；3.耿马县烤烟产业办公室，云南 耿马 677500)

【研究意义】土壤是烤烟生产的重要基础，植烟土壤的类型、理化特性、有机质及各种矿质元素的含量等，对烤烟的产量、品质都有很大影响[1-3]。【前人研究进展】土壤条件不仅是决定烟叶质量好坏的基本因素，对烟叶质量和风格的形成也有重要影响[4-6]。土壤养分特别是某些营养元素的含量和烟叶的质量特色有重要的联系[7-9]。【本研究切入点】昆明烟区地处云南省中部，位于东经102°10＇～103°40＇、北纬24°22＇～26°33＇。昆明市属于低纬高原山地季风气候，年平均气温14～20 ℃，年日照时数2050～2440 h，年降水量700～1000 mm。夏季光温水匹配度好，为烤烟生长的最适宜区。探讨土壤养分与烟叶质量的关系，对昆明烟区优质烟叶生产具有重要的指导作用。【拟解决的关键问题】文章对昆明烟区148个土壤和烟叶样品数据进行了典型相关分析，旨在为昆明市优质烟叶生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集与测定

2014年在昆明烟区安宁、富民、晋宁、禄劝、石林、嵩明、寻甸和宜良8个县(市)，共采集148个土样(表1)。在整地后尚未施用底肥之前，通过GPS定位选取具有代表性的地点，同时注意避开雨天。如果田块不大、形状规则，可用对角线法和梅花形法；如田块形状不规则，地形有变化，或面积较大，可用棋盘式法或蛇形法。取耕作层0～20 cm 深土壤，每个点取0.5 kg，如取样数量太多可用四分法将多余土壤弃去，留取混合土样1.0 kg。登记编号，经过风干、磨细、过筛、混匀、装瓶后备测。

测定土壤pH值、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、水溶性氯。各指标测定参照鲁如坤的方法[10]进行。

1.2 烟叶样品的采集与测定

在148个采样点分别选取烤后烟叶148份，每份1.5 kg，每个采集点采集C3F各1个烟叶样品。样品等级按照“GB 2635-92 烤烟”标准进行。还原糖、总糖、烟碱、总氮、钾和氯的含量按照王瑞新等[11]的方法测定。

1.3 数据处理与分析

采用 Excel 软件处理分析数据以及DPS14.5统计软件中的典型相关分析法。

2 结果与分析

2.1 昆明烟区土壤养分描述性统计

由表2可看出，昆明烟区土壤pH值平均为5.92±1.04，变异系数为17.57 %，属于小幅度变异，土壤pH总体适宜烤烟生长；有机质变幅为5.03～71.8 g/kg，平均为(27.77±14.55)g/kg，有机质含量中上[12-13]；速效氮变幅为41.08～324.45 mg/kg，平均为(127.62±57.04)mg/kg，氮含量较高；有效磷变异系数为72.66 %，有效磷的含量中等但不均衡；速效钾变幅为18.88～433.87 mg/kg，平均为(177.76±98.35)mg/kg，速效钾含量丰富[14]；氯离子变幅为1.07～48.73 mg/kg，平均为11.67 mg/kg，总体含量处于中等偏低水平[14]；变异系数为237.87 %，属于大幅度变异，其分布极不均衡。

表1 样品采集地点

表2 昆明烟区土壤养分描述性统计

表3 昆明烟区烤烟主要化学成分描述性统计

2.2 昆明烟区烤烟主要化学成分描述性统计

由表3可知，昆明烟区烟叶还原糖和总糖的变异系数相对较小，都在20 %以内，总氮、钾、氮碱比、烟碱和糖碱比的变异系数相对稍大，在22.55 %～50 %，氯和钾氯比的变异系数较大，分别为83.33 %和60.93 %。综上所述，还原糖、总糖、总氮、钾、氮碱比、烟碱和糖碱比变异基本一致，氯和钾氯比的变异较大。根据“国际型优质烟叶”化学成分指标[15]：还原糖16 % ～ 22 %，总氮 1.5 %～3.0 %，烟碱1.5 %～3.5 %，总糖 18 %～24 %；钾离子2.0 %～3.5 % ，氯离子0.3 %～0.8 % ，糖碱比8～12，氮碱比≤1；钾氯比≥4，昆明烟区的烟叶总糖、还原糖含量较高且稳定，烟碱、总氮和氮碱比比较适中，钾、氯含量较低，钾氯比较高。

2.3 昆明烟区土壤养分含量与主要化学成分的相关性分析

土壤的 pH值(X1)、有机质(X2)、速效氮(X3)、速效磷(X4)、速效钾(X5)、氯离子(X6)作为自变量，烟叶的总氮(Y1)、烟碱(Y2)、总糖(Y3)、还原糖(Y4)、烟叶钾(Y5)、烟叶氯(Y6)含量以及氮碱比(Y7)、钾氯比(Y8)、糖碱比(Y9)作为因变量，进行典型相关分析(表 4)。土壤养分与C3F烟叶主要化学成分含量的第1典型变量和第2典型变量相关系数均达到极显著水平。第3、4、5和6典型变量相关系数均未达到显著水平。

由于原始变量的测量单位不同，不宜进行直接比较，这里采用标准化的典型系数给出典型相关模型mi，计算原始变量与典型变量之间的相关系数rui，结果列于表5。计算结果进行分析，可知第Ⅰ典型变量的构成：

表4 昆明烟区土壤养分与烟叶主要化学成分典型相关分析

注：表中 *、** 分别表示相关性显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)，下同。

Note: * and ** in the table meant significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) correlated, respectively.The same as below.

表5 烟叶化学成分与土壤养分含量的显著典型变量构成

注：λ为典型变量相关系数，mi和rui分别为自变量的标准化典型系数和典型负载系数。lj和rvj分别为因变量的标准化典型系数和典型负载系数。

Note:λwas the correlation coefficient of typical variable,miandruiwere the standard typical coefficient and the typical load coefficient of independent variable respectively.ljandrvjwere standard typical coefficients and typical load coefficients of dependent variables respectively.

U1=-0.4061X1-0.5290X2+ 0.5312X3-0.0808X4+ 0.2667X5-0.8234X6

V1=1.0269Y1-1.5315Y2+ 0.0783Y3-0.6858Y4-0.2070Y5+ 0.0511Y6-0.4892Y7+ 0.2308Y8+ 0.6033Y9

在达到极显著水平的第Ⅰ典型变量 (U1，V1)中，从U1与原始数据Xi的相关系数可见，它与土壤氯离子(X6)、pH值(X1)、有机质(X2) 呈极显著负相关，相关系数分别为-0.8228、-0.4021和-0.2178，与速效钾(X5)呈极显著正相关，相关系数为0.2793，而与速效氮(X3)和有效磷(X4)原始数据相关系数则较低。V1与烟碱(Y2)原始数据极显著的负相关，相关系数为-0.6522，与氮碱比、糖碱比极显著的正相关，相关系数分别为0.8309和0.4484。上述线性组合说明，土壤pH值、有机质、速效钾和氯离子与烤后烟叶烟碱含量、氮碱比、糖碱比密切相关，在一定范围内，随着土壤pH值和有机质、氯离子含量的降低以及速效钾含量的升高，引起烤后烟叶烟碱含量的降低和氮碱比、糖碱比的升高。

第Ⅱ典型变量的构成为

U2=-0.4386X1-0.8197X2+0.4044X3+0.6123X4+0.3155X5+ 0.4331X6

V2=-0.7361Y1+0.8831Y2+0.3931Y3+0.0247Y4+0.6752Y5+0.0039Y6+0.7055Y7+0.1643Y8-0.1050Y9

在达到极显著水平的第Ⅱ典型变量 (U2，V2)中，从U2与原始数据XI的相关系数可见，它与土壤pH值(X1)呈极显著负相关，相关系数为-0.5916，与土壤有效磷(X4) 、速效钾(X5)呈极显著正相关，相关系数分别为0.6445、0.3748。V2与烟叶钾(Y5)、总糖(Y3)、还原糖 (Y4)、钾氯比(Y8)、糖碱比(Y9)原始数据极显著的正相关，相关系数分别为0.8029、0.5420、0.4260、0.6107和0.5217，与烟叶总氮(Y1)原始数据极显著的负相关，相关系数为-0.5384。上述线性组合说明土壤pH值、有效磷、速效钾与烤后烟叶钾、总糖、还原糖、钾氯比、糖碱比密切相关，在一定范围内，随着土壤pH值的降低和有效磷、速效钾含量的增加，引起烤后烟叶钾、总糖、还原糖、钾氯比、糖碱比增加和总氮的降低。

3 讨 论

土壤是烟叶生长的基础，土壤养分状况直接影响烟叶的生长发育和烟叶的化学成分，进而影响外观质量和感官品质，其中钾氯比、糖碱比、烟碱对感官质量影响最大[16]。

土壤pH值不仅影响烤烟的生长发育，而且还明显影响烟叶化学成分。研究表明，土壤pH值与烟叶烟碱、总氮、蛋白质含量分别呈负相关，而与烟叶总糖、还原糖含量分别呈正相关[17]，这与本研究的结果一致。

不同土壤类型和耕层质地与烟叶化学成分关系密切[18]。土壤有机质与烟叶总糖、氮碱比、糖碱比呈正相关；碱解氮与两糖差呈负相关，与总糖、氮碱比呈正相关[19]，这与本研究的结果相同。土壤锰、锌含量与烟叶化学成分存在相关性[20]，并且在一定范围内，土壤锰、铁含量与烟叶总糖、还原糖含量呈负相关；土壤交换性钙含量与烟叶氯、总糖、还原糖和淀粉含量呈正相关，土壤全钾与烟叶氯、总糖、还原糖和淀粉含量呈负相关[21]。

本文中第Ⅰ典型变量U1可认为是描述了土壤pH值、有机质、速效钾和氯离子的综合性状；第Ⅰ典型变量V1可认为是描述烤后烟叶烟碱、氮碱比、糖碱比含量的综合性状。第Ⅱ典型变量U2可认为是描述土壤pH值、有效磷和速效钾含量的综合性状；第Ⅱ典型变量V2可认为是描述烤后烟叶钾、总糖、还原糖、总氮含量以及钾氯比、糖碱比的综合性状。这一研究结果与前人的研究结果基本一致。

4 结 论

昆明烟区植烟土壤pH值总体适宜，有机质含量较为丰富，速效氮含量较高，有效磷的含量中等但不均衡。速效钾含量丰富，氯离子含量处于中等偏低水平，但分布极不均衡。昆明烟区的烟叶总糖、还原糖含量较高，烟碱、总氮和氮碱比适中，钾、氯含量较低，但钾氯比较高。

典型相关分析结果表明，昆明烟区土壤养分与烟叶主要化学成分含量之间存在明显的相关性。在一定范围内，土壤pH值、有机质和氯离子含量的降低与烤后烟叶烟碱、总氮的降低是一致的；土壤速效钾含量、有效磷含量与烤后烟叶总糖、还原糖、钾含量以及氮碱比、钾氯比、糖碱比的增加是一致的。