凉山州植烟土壤养分与烟叶化学品质的相关性分析

杜 倩，王 冰，李 冰，王昌全，谢云波，陈玉蓝

（1四川中烟工业有限责任公司，成都 610066；2四川农业大学资源学院，成都611130 3中国烟草总公司四川省公司，成都 610041；4四川省烟草公司凉山州公司，四川西昌 615000）

0 引言

烟叶是卷烟工业的基础原料，烟叶品质直接关系着卷烟质量，影响卷烟制品的经济价值、吸食口感、安全性等。土壤养分是生产优质烟叶的重要影响因素之一，与烟叶品质的形成紧密相关[1-3]。烟叶品质的评价主要包括外观质量、化学品质、评吸质量3 个部分[4-5]，其中烟叶的化学品质决定了烟叶的工业可用性，是决定烟叶质量的内在要素[6]。由于烟叶对生态环境的敏感度较强，其化学品质与土壤养分之间关系密切[7-9]。适宜的植烟土壤是提高烟叶品质的重要基础和保障[10-11]，土壤中任何一种养分的缺乏或过量，直接影响着烟叶品质的提高[12-13]。土壤养分受其理化性质的影响，孙燕等[14]认为土壤有机质的含量能间接影响烟叶化学成分。凉山州自然条件优越，是四川省优质烟叶生长的适宜区，也是国内重点扶持的植烟基地，其中‘红花大金元’（简称‘红大’）是凉山州重点栽培的特色烟叶。‘红大’烟叶香气飘逸，杂气较轻，吃味独特，余味舒适，香型风格独特，是备受国内卷烟工业青睐的优质原料[15]。但近年来，由于施肥不均衡和施肥过多的状况普遍存在，造成了土壤的结构改变、肥力下降等问题，还影响烟叶品质风格的形成，容易出现烟叶氮、烟碱含量过高，烟糖含量和工业可用性降低，烟叶特色弱化等情况。笔者对植烟区土壤养分和烟叶化学成分进行相关性分析，旨在探究对烟叶化学品质有重要影响的养分因素，为凉山州烟叶的科学种植提供有效信息。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集与测定

2012 年在四川省凉山州的德昌、会东、会理、美姑、冕宁、普格、西昌、喜德、越西9 个县市，遵循均匀性、代表性原则，采用GPS网格定位技术，以13.33 hm2为一个采样单元，采集具有代表性的土样样品108个。土样采集时间选择在烟草尚未施用底肥和移栽以前的晴天进行，以反映采样烟田的真实养分状况和供肥能力。主要采集0～20 cm 耕层的土壤样品，根据田块形状采用“S”法在半径10 m 的圆形区域内取8～10个点的土样构成一个混合土样。经过风干、磨细、过筛、混匀、装瓶后，按常规土壤农化分析方法进行测定[16]，如表1 所示。测定指标包括土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾。

表1 植烟土壤pH、有机质及土壤养分测定方法

1.2 烟叶样品的采集与测定

在土壤样品对应地块采集烟叶样品，2012年选取当地主栽品种‘红花大金元’，采集C3F 的烤后烟叶样品，每份1.5 kg用于烟叶的化学成分分析，共108份，烟叶化学成分测定指标包括烟碱、总氮、总糖、还原糖、钾和氯，并计算总糖与烟碱的比、钾离子与氯离子的比、总氮与烟碱的比。各项指标参照王瑞新《烟草化学》的方法测定[17]，如表2所示。

表2 烟叶化学成分测定方法

1.3 数据处理

采用Excel和SPSS 17.0软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 植烟土壤pH、有机质及土壤养分的现状分析

2.1.1 土壤pH、有机质及土壤养分描述型统计分析 根据《中国植烟土壤及烟草养分综合管理》[18]中土壤pH、有机质及土壤养分丰缺的划分标准（表3），对表4中土壤pH、有机质及土壤养分的总体状况进行分析。从变幅看，除土壤pH外，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的最大值和最小值之间差异均较大，值域的分布范围很广；从变异系数看，土壤pH 属于弱变异(CV＜10%)，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾均属于中等强度变异(10%＜CV＜90%)，其中有效磷的变异系数最大为46.32%；说明烟区内土壤环境比较复杂，生产和施肥等管理措施差别较大。凉山州植烟土壤酸碱度变化范围为pH 5.00～7.00，中值为pH 5.82，总体来说比较适宜烟叶的生长；土壤有机质的变化范围为9.33～39.09 g/kg，平均值为23.41 g/kg，变异系数为22.42%，总体适中偏低；碱解氮的变化范围为39.00～213.00 mg/kg，平均值为105.24 mg/kg，含量属于丰富；有效磷均值为16.95 mg/kg，虽然在适宜范围内，但变化范围为3.33～42.20 mg/kg，各样点间差异较大；速效钾变化范围为39.00～198.00 mg/kg，平均值为117.12 mg/kg，变异系数为27.55%，表明烟区内速效钾含量整体较缺乏，应注意在施肥过程中提高速效钾肥的施用量。

表3 国内植烟土壤pH、有机质及土壤养分丰缺指标

表4 凉山州植烟土壤pH、有机质及土壤养分描述性统计

2.1.2 各县（市）土壤pH、有机质及土壤养分状况 从表5中可以看出，各县市土壤pH中值基本在适宜烟叶种植的范围内，冕宁、西昌、喜德、越西4县市土壤有机质含量丰富，其余县市在适宜范围内。土壤碱解氮含量均超出适宜范围，大致呈“北高南低”的分布特点，其中越西县碱解氮含量最高，达到182 mg/kg。氮素过多易导致烟株生长过旺，烟碱含量过高，烟叶还原糖及淀粉含量降低[19-20]，烟叶品质下降，故应注意控制氮肥的施用。土壤有效磷含量大致呈“西北高、东南低”的分布特点，冕宁、西昌、喜德、越西4县市含量超出适宜烟叶生长的范围，其中越西县的有效磷含量最高，其余5县市有效磷总体含量适宜。土壤磷素含量过高或过低均会影响烟叶的化学品质[21]，磷肥的施用量也需加以控制。土壤速效钾含量的分布特点与速效磷相反，大致呈“西北低、东南高”的特点分布，各县市速效钾含量均低于适宜范围，其中西昌市土壤极缺乏速效钾。烟草是一种典型的喜钾作物，钾能够帮助烟株增强各种抗性，同时对代谢作用中的多种酶起激活作用[22-24]，故应注意增加土壤中的有效钾含量。

表5 凉山州各县（市）植烟土壤pH、有机质及土壤养分含量

2.2 烟叶化学品质分析

2.2.1 烟叶化学品质描述型统计分析 根据前人的研究成果[25-26]得到烤烟中部烟叶化学品质适宜范围（表6）。由凉山州中部烟叶化学品质的描述性统计分析（表7）可知，还原糖属于弱变异，烟碱、总氮、总糖、钾、氯、糖碱比、氮碱比属于中等强度变异，钾氯比属于强变异，还原糖的变异系数最小为9.56%，钾氯比的变异系数最大为91.38%。说明烟区内C3F的烟叶化学品质存在较广泛的变异，这与烟区内复杂的生态环境和人为栽培管理方式的不同存在密切关系。烟碱的变化范围为0.99%～3.87%，平均值为2.20%；烟叶总氮的变化范围为1.20%～2.31%，平均值为1.72%；氮碱比的变化范围为0.54%～1.40%，平均值为0.83%；说明虽然土壤中碱解氮含量丰富，但烟叶总氮含量偏低，烟碱含量和氮碱比总体适中。烟叶总糖的变化范围为18.77%～41.51%，平均值为33.61%；还原糖的变化范围为15.85%～34.62%，平均值为28.85%；糖碱比的变化范围为4.95%～41.77%，平均值为16.73%；说明凉山州的总糖、还原糖和糖碱比偏高，可探寻适当降低烟糖含量的方法。烟叶钾的变化范围为1.04%～3.07%，平均值为1.68%，烟叶钾含量偏低，这和土壤中速效钾的含量偏低有一定的关联；烟叶氯含量偏低且变幅大，其中烟叶氯的最小值为0.03%，这是造成烟叶钾氯比广泛变异的主要原因。

表6 烤烟中部烟叶化学品质适宜范围

表7 凉山州中部烟叶化学品质的描述性统计

2.2.2 各县（市）烟叶化学成分状况 会东、会理、普格3县是凉山州重点植烟区域。由表8 可知，会东县烟碱含量、氯含量、钾氯比分别为2.29%、0.33%、5.24，均在适宜范围内，总糖、还原糖含量和糖碱比总体偏高，分别为34.99%、28.62%、15.80，总氮、烟叶钾含量和氮碱比均低于适宜范围；会理县钾氯比、氮碱比适宜，但烟叶总糖、还原糖含量和糖碱比与会东县相似，总体偏高，而烟碱、总氮、烟叶钾、氯含量分别为1.86%、1.70%、1.54%、0.22%均偏低；普格县糖碱比、钾氯比适宜，烟碱、总糖、还原糖含量均高于适宜范围，烟叶总氮、钾、氯含量、氮碱比分别1.81%、1.91%、0.12%和0.61，整体偏低。德昌、美姑、冕宁、西昌、喜德、越西6个县市，钾氯比均在适宜范围内，但都存在烟叶总糖、还原糖含量偏高，烟叶总氮、氯偏低的情况；冕宁县、西昌市烟碱含量偏低；德昌、冕宁、越西3 县烟叶钾含量较适宜；冕宁县、西昌市糖碱比偏高；冕宁县、越西县氮碱比较适宜。

表8 凉山州各县（市）中部烟叶化学成分含量

2.3 土壤pH、有机质及土壤养分与烟叶化学品质的相关分析

2.3.1 总体相关分析 由表9 可知，烟叶还原糖含量与碱解氮达到显著负相关，说明随着土壤中氮素的增加烟叶还原糖含量降低，李银科等[20]大田实验的结果支持了这一观点。在烟叶生长的过程中，应注意保持平衡协调的碳氮代谢。烟叶钾含量和钾氯比与大部分土壤养分指标呈显著关系，其中烟叶钾含量和土壤pH呈显著负相关，与土壤有机质呈显著正相关，与罗华元等[22]和陈伟等[27]的研究结果一致。说明在适宜范围内，有机质含量较丰富的弱酸性土壤，有利于增加烟叶的含钾量。土壤有效磷含量和烟叶总糖、氯含量呈显著负相关，和烟叶钾含量、钾氯比呈显著正相关，说明适当的土壤磷含量可以起到降低烟叶总糖含量、提高烟叶钾含量、保持适宜的钾氯比的作用。此外，烟碱、烟叶总氮含量、糖碱比、氮碱比4项指标与土壤pH、有机质、土壤养分均未达到显著相关。

表9 土壤pH、有机质及土壤养分与烟叶化学品质的相关系数

2.3.2 不同pH 下的相关分析 适宜种烟土壤酸碱度范围为pH 5.5～7.0，故将其分为pH 5.5 以下、pH 5.5～7.0两个档次，分别对凉山州植烟土壤pH、有机质及土壤养分和烟叶化学品质进行相关性分析（表10～11）。在2种pH水平下，土壤碱解氮含量均与烟叶钾氯比呈显著正相关，不同之处是在酸性土壤环境(小于等于pH 5.5)下，烟碱和土壤有机质呈显著负相关，烟叶氯含量和碱解氮呈显著负相关，在适宜种烟的pH条件下不存在以上2 种相关关系。表11 和表10 相比，pH 5.5～7.0范围内时土壤pH、有机质、土壤养分和烟叶化学品质的相关性明显增强，说明和酸性土壤环境相比，在酸碱度最适范围内，土壤pH、有机质和土壤养分对烟叶化学品质的影响较大。

表10 pH≤5.5时土壤pH、有机质及土壤养分与烟叶化学品质的相关系数

表11 5.5＜pH≤7.0时土壤pH、有机质及土壤养分与烟叶化学品质的相关系数

2.3.3 不同有机质水平下的相关分析 由表3 可知，适宜种烟的土壤有机质(SOM)含量低于25 g/kg，故以25 g/kg为分界点，将总体样本分成2个部分，分别对凉山州植烟土壤pH、有机质及土壤养分和烟叶化学品质进行相关性分析和比较。由表12～13 可知，在整个值域范围内，烟叶钾含量与土壤pH呈显著负相关，与土壤有效磷含量呈显著正相关。当土壤有机质含量在适宜范围内时，土壤pH、有机质及土壤养分与烟叶化学成分的相关性不明显，只有土壤速效钾含量与氮碱比显著负相关。当土壤有机质含量高于25 g/kg时，土壤碱解氮对钾氯比的正效应明显增强，对总糖、还原糖的负效应明显增强，土壤有机质、有效磷和烟叶化学品质的相关性也明显增强。

表12 SOM≤25时土壤pH、有机质及土壤养分与烟叶化学品质的相关系数

3 结论与讨论

烟叶品质不仅受栽培技术和调制水平的影响，土壤对烟叶质量也有重要影响，土壤养分含量的丰缺状况直接影响烟草的生长发育、产量和质量[28-31]。在烟叶生产过程中，土壤为烟叶提供所需的营养物质，影响烟叶化学成分的积累与转化[32-33]。土壤pH、有机质和土壤有效微量元素含量对烤烟常规成分影响较大[34-39]。在一定范围内，土壤有机质含量高，对促进烟株生长发育、协调烟叶化学成分具有较好的效果，可有效提高烟叶香气质、香气量，减少杂气和刺激性[10]。笔者通过综合分析得出，凉山州各区县的植烟土壤在pH 5.00～7.00区间变化，总体适宜且比较稳定；土壤有机质适中偏低，有效磷分布不均衡。土壤氮素含量水平直接关系到烤烟总糖、总烟碱含量，从而影响烤烟品质[40-42]；凉山州土壤碱解氮含量为105.24 mg/kg，总体水平较丰富，呈“北高南低”的分布特点。烟叶中的钾含量越高，其燃烧性越强，烟叶商品价值越高[43-44]，但凉山州速效钾含量总体较缺乏，呈“西北低、东南高”的分布特点，平均为117.12 mg/kg，应注意对该区域适当增施钾肥，降低氮肥施用水平。

凉山州‘红大’中部烟叶总糖、还原糖整体偏高，烟碱含量、氮碱比总体适中但不稳定，烟叶总氮、钾、氯含量总体偏低，钾氯比和糖碱比偏高。从植烟土壤养分与烟叶化学品质相关性看，土壤有效磷与烟叶化学品质的相关性显著，烟叶钾含量和钾氯比与土壤pH、有机质和土壤养分的相关性显著，土壤碱解氮与烟叶还原糖显著负相关。不同梯度pH和有机质含量分段相关性分析结果表明，在土壤pH和有机质适宜范围内，二者对烟叶化学品质的影响都较大，在有机质适宜范围内，土壤养分和烟叶化学成分的相关性不明显。总体来说，凉山烟区土壤酸碱度较适宜，有机质含量适中偏低，钾元素较为缺乏，可根据不同县区土壤养分丰缺状况，有针对性地调整栽培施肥措施，注重降低氮肥、平衡磷肥和增补钾肥等，以提高土壤供钾潜力，从而进一步改善烟叶品质、提高烟叶竞争力。同时由于本研究考虑的土壤因素还相对有限，对于影响烟叶质量有关的其他土壤因素，如气候、海拔高度、地貌类型等还有待于进一步研究。

表13 SOM＞25时土壤pH、有机质及土壤养分与烟叶化学品质的相关系数