不同香型煙區農業地質背景特征比較研究

高 琳，龍懷玉，劉鳴達

（1.韶關學院英東農業科學與工程學院，廣東 韶關 512005；2.中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081；3.沈陽農業大學土地與環境學院，沈陽 110161）

烤煙是一種對環境極為敏感的經濟作物[1]，由于中國煙區生態條件的巨大差異，我國煙葉形成了不同的質量風格類型和香味風格。我國烤煙依據煙葉香氣分類，主要有清香型、濃香型和中間香型 3種類型[2]。煙葉香型是煙葉質量和使用的重要依據和主要指標[3]，在我國煙葉生產的歷史上，形成了具有一定地域特點的特色煙葉類型，如以河南襄城為代表的濃香型烤煙和以云南南澗為代表的清香型烤煙。生態條件差異是影響烤煙產量、質量和煙葉香型風格的主要因素[4]。前人對烤煙種植區域的氣象條件、氣候適宜性、土壤培肥以及作物營養等方面做了大量研究，并形成了較為成熟的理論與技術體系，但這些研究主要是依據光照、降雨和作物肥料等因素進行的，沒有考慮烤煙所在地域的農業地質背景條件與烤煙特色品質密切相關的因素?？緹煹纳L依賴于水土條件，但水土條件除受氣候影響外，又直接受巖石類型、地球化學、地質構造等農業地質背景的影響而衍生變化[5]，不同的農作物都要求適合自身生長的農業地質背景[6]。因此，國家煙草專賣局 2009年啟動特色優質煙葉重大開發專項，對典型煙葉產區進行調查，根據野外調查結果，本研究介紹了我國不同香型煙葉產區的地質年代、成土母質等農業地質背景特征，及其對煙葉香型的影響，以期為典型區域特色優質煙的發展和品質規劃提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究地點

在我國5大烤煙種植區域[7]中選取濃香型4個代表縣（河南襄城、安徽宣城、湖南桂陽和江華）和清香型4個代表縣（福建永定和泰寧、云南江川和南澗）進行比較研究（表1），并在煙區選取能代表煙區香型的地質背景、土壤和氣候等生態條件的典型煙田，并用GPS定位不同香型煙區的煙點。

表1 代表煙區的選擇Table 1 Selection of representative sites

1.2 數據獲取

1.2.1 圖像資料 主要以1:500 000地質圖為基準，提取2種香型煙區的地質年代和巖石地層特征。

1.2.2 野外調查 在地質圖和土壤圖等圖像資料的基礎上，由中國科學院南京土壤所、中國農業科學院煙草研究所、中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所具有豐富野外調查經驗的土壤專家、地質專家和煙草專家，以及各地區煙草研究院和煙草公司的專題人員組建成野外地質土壤調查隊，統一到代表煙區開展農業地質背景和土壤調查，現場挖掘土壤剖面，通過目測和野外速測的方法鑒定煙區的巖石、成土母質和土壤類型，在野外難以鑒定的巖石，取樣拿回實驗室進行室內分析鑒定。

1.3 數據處理

采用ArcGIS 9.3進行圖像資料處理，屬性數據資料應用EXCEL軟件進行處理。

2 結 果

2.1 不同香型煙葉產區的地質年代特征

從表2可看出，濃香型煙區的地質年代跨度較大，主要有新生代、中生代和古生代。其中新生代為第四紀，第四紀中包括中更新世 Q2、晚更新世Q3和全新世 Q4；中生代為白堊紀，白堊紀中主要為晚白堊世K2；古生代包括二疊紀，石炭紀，泥盆紀，二疊紀為早二疊世 P1，石炭紀包括早石炭世C1和晚石炭世C3，泥盆紀包括中泥盆世D2和晚泥盆世D3。按地質年代類型所占樣點數由多到少排列依次為古生代＞新生代＞中生代，其中古生代的樣點數為19個，所占比例最大，為51%，新生代次之，其樣點數為13個，占總數的35%，而中生代的樣點數為5個，僅占總數的14%。

從巖石地層的角度來看，濃香型煙區的主要包括坡積洪積層、沖積洪積層、沖積層、戚家磯組、金陵組、蕪湖組、赤山組、壺天群、孤峰組、錫礦山組、馬欄邊組、羅鏡灘組、榴江組、黃公塘組、歐家沖組和跳馬澗組16種。

從表3可看出，與濃香型煙區相比，清香型煙區的地質年代跨度更大，主要包括5種地質年代，分別為新生代、中生代、古生代、新元古代和中元古代。其中，新生代包括第四紀全新世 Q4和第三紀上新世N2；中生代包括白堊紀（早白堊世K1和晚白堊世K2），侏羅紀（早侏羅世J1、中侏羅世J2和晚侏羅世J3）和三疊紀（早三疊世T1和晚三疊世T3）；古生代包括二疊紀（早二疊世P1），石炭紀（中石炭世C2）和泥盆紀（晚泥盆世D3）；新元古代為震旦紀Z。按地質年代類型所占樣點數由多到少排列依次為中生代＞古生代＞新生代＞中元古代＞新元古代，中生代的樣點數為 15個，所占比例最大，為44%，古生代的樣點數為8個，僅占總數的23.5%，新生代的樣點數為6個，占總數的17.5%，而中元古代和新元古代總共僅占總數的15%。

從巖石地層的角度來看，我國清香型煙區主要包括沖積層、峨眉山玄武巖組、梁山組、澄江組、茨營組、宰格組、三合洞組、江底河組、漾江組、景星組、麥初箐組、林地組、溪口組、漳平組、藩坑組、古竹超單元組、永安超單元組、赤水組、西溪組、交溪（巖）組和萬全（巖）群21種。

總體來看，濃香型和清香型的地質年代類型跨度均較大，前者覆蓋了新生代、中生代和古生代中的5個紀、9個世。清香型的地質年代跨度更大，覆蓋了新生代、中生代、古生代、新元古代和中元古代中的10個紀、12個世。但濃香型煙區較更多地分布在新生代和古生代上，而清香型煙區更集中分布在中生代上（圖1）。

表2 濃香型煙區的地質年代和成土母巖類型Table 2 The types of geological time and parent rocks in tobacco region for full-bodied type

表3 清香型煙區的地質年代和成土母巖類型Table 3 The types of geological time and parent rock in tobacco region for clean aroma type

圖1 不同香型煙區的地質年代類型頻數分布圖Fig.1 Frequency distribution of geological time in different aroma type tobacco regions

2.2 不同香型煙葉產區的成土母質特征

從表2可看出，濃香型煙區的成土母巖類型包括碳酸鈣含量較高的母巖、黏土巖類沉積巖、碎屑類沉積巖和河流沖積物。碳酸鈣含量較高的母巖包括石灰巖、白云巖和黃土狀沉積物，黏土巖類沉積巖包括紫色頁巖和頁巖，碎屑巖類沉積巖為紫砂巖。從圖2中還可以看出，碳酸鈣含量較高的成土母巖的樣點數為27個，所占比例達到總數的73%；黏土巖類成土母巖的樣點數為2個，占總數的5%；碎屑類沉積巖的樣點數為1個，僅占總數的3%；河流沖積物的樣點數為7個，約占19%。由上面分析可知，濃香型煙區主要以碳酸鈣含量較高的成土母巖為主。

圖2 不同香型煙區的成土母巖類型的比例圖Fig.2 Proportion of parent rocks in different aroma type tobacco region

石灰巖和白云巖均屬于沉積巖中的化學巖，主要礦物成分為方解石和白云石等碳酸鹽礦物，這種礦物的化學風化和生物活動較強，主要發生溶解、碳酸化作用，是易風化礦物，風化產物黏細，黏粒含量相對較高[8]；黃土狀沉積物的顆粒主要以粉粒為主，質地黏細[9]；紫色頁巖和頁巖屬于沉積巖中的細粒巖，巖石顆粒較細，黏土礦物含量高，吸水膨脹，失水收縮，容易破碎，巖石碎塊進一步化學風化形成的產物黏重[8]；而根據野外調查發現的河流沖積物，質地較細，粉粒和黏粒含量也相對較高?？傮w來看，濃香型煙區成土母巖的巖石顆粒小，形成的風化產物黏粒含量高，并且黏粒均較細。母質特征對土壤發育及其性狀都有著直接的影響，發育在上述母質上的土壤質地細，保水能力強，養分狀況良好，有機質含量高，富含鈣質，水分滲透性差，淋洗強度小，鹽基離子遷移速度慢[10]。

從表3可看出，清香型煙區的成土母巖類型包括碎屑類沉積巖、酸性巖漿巖、區域類變質巖和沼澤沉積物。其中，碎屑類沉積巖主要有砂巖、紫砂巖、石英砂巖、粉砂巖、青砂巖和礫巖，酸性巖漿巖有花崗巖，變質巖有千枚巖，此外還有兩個樣點的成土母質為有機成土母質中的沼澤沉積物。從圖2中還可以看出，碎屑類沉積巖的樣點數為29個，所占比例達到總數的85%，酸性巖漿巖中的花崗巖樣點數為2個，約占6%，而變質巖中的千枚巖的樣點數僅為1個，約占3%，有機成土母質中的沼澤沉積物的樣點數為2個，約占6%。由上面分析可知，清香型煙區的成土母巖主要以碎屑類沉積巖為主。

砂巖、礫巖和花崗巖都屬于中顆粒或粗顆粒巖石，其巖石礦物成分中，石英、長石和碎屑物含量較多，而石英和長石的抗風化能力強，其風化產物中含有大量砂粒，花崗巖和千枚巖也屬于中顆粒到粗顆粒巖石，因此形成的風化物質的砂性或石質性較強[11]。總體來看，清香型煙區成土母巖巖石顆粒大，大部分由抗風化礦物組成，砂粒含量大。巖石礦物成分和結構對形成的母質性質有很大影響，進而對土壤特征有著直接的影響，發育上述母質上的土壤質地偏砂，滲透性強，水分和養分易流失，淋洗強度大，鹽基離子易于流失[10]。

3 討 論

地質年代是各種地質事件發生的時代，表征著各種地質作用和地史演化。不同的地質年代內會形成不同的巖石地層，而巖石或地質體經過一系列地質作用，特別是風化作用和成土作用而最終演變成土壤層[12]，進而影響土壤中的作物生長。李正積[13]研究表明四川中部的巖石地層中，蓬萊鎮組地層上形成的土壤含有相當豐富的營養物質，可生產出優質棉花，這說明地質年代對農作物的生長具有一定的制約性。但本研究發現，地質年代對煙葉香型風格的形成影響較小。這可能是由于土壤成土過程中受到地質、氣候、水文和植被等多種因素的共同作用，所以地質年代對煙葉品質的影響不是很明顯，不是煙葉香型分異的主導因素；另外，地質作用常常與氣候、地貌等相關因子結合[13]，因此煙區自然地理條件的影響也是導致地質年代和煙葉香型關系不明顯的因素之一。

不同成土母巖上發育的土壤的理化性質、營養元素含量有著明顯差異，進而對農作物的長勢、產量、品質等方面的分異產生影響。從目前的大多數文獻來看，成土母巖對農作物的作用主要表現在 2個方面[14]。首先，成土母巖的礦物組成通過影響土壤理化性狀而影響作物品質，如遼寧蓋縣的優質國光蘋果易生長在含有云母類、石英、斜長石的片巖、片麻巖和變質巖地區，因為此區域巖石風化破碎形成的砂質土壤，結構性良好，通氣性強，酸堿度適當，可促進植物根系發育，吸取養分能力增強[15]。其次，成土母巖的化學成分通過地球化學元素影響土壤狀況進而影響特色作物的品質，因為成土母巖的化學元素不同，其發育的土壤的化學元素含量差異也較為明顯。如趙兵等[16]研究山東沂水縣烤煙品質與農業地質背景的關系，結果表明沉積巖所衍生的土壤中，Si，Al，Ca，Mg，K等化學元素含量較高，而這些元素都是有益于煙葉品質的元素?？倒鹆岬萚17]研究顯示，由碳酸鹽風化物和第四紀黃土母質的混合物質發育而成的褐土是山東肥城桃優勢區的巖土條件，因為此區域衍生的土壤中富含有益于肥城桃生長的Ca、Mg、K、P、N和Fe等元素。本研究對我國濃香型煙區和清香型煙區的成土母巖的對比分析結果顯示，濃香型煙區以碳酸鹽巖類沉積巖和黃土狀沉積物兩種碳酸鈣含量較高的成土母巖為主，而清香型煙區的成土母巖以碎屑類沉積巖為主，不同香型煙區的成土母巖類型差異較明顯，在一定程度上說明成土母巖與煙葉香型和品質有著密切的關系，但是對于不同香型煙區的成土母巖對煙葉香氣成分、含量和香型形成的影響機理還有待進一步深入研究，進而更準確的指導烤煙種植生產及烤煙品質區劃。

4 結 論

（1）濃香型煙區和清香型煙區的地質年代類型跨度均較大，并且重疊交叉。前者的地質年代覆蓋了新生代、中生代和古生代3代中的5個紀、9個世。清香型煙區的地質年代跨度更大，覆蓋了新生代、中生代、古生代、新元古代和中元古代5代中的10個紀、12個世。說明地質年代特征似乎不是主導煙葉香型分異的因素。因此，在以后的典型區域特色優質煙的發展和種植區規劃中，地質年代對煙葉的影響作用可以不作為重點研究的因素。

（2）不同香型煙區的成土母巖類型差異較明顯，濃香型煙區以石灰巖、白云巖和黃土狀沉積物等碳酸鈣含量較高的成土母巖為主，母巖顆粒較細，發育的土壤質地較黏重，而清香型煙區的成土母巖以碎屑類沉積巖為主，母巖顆粒均粗，發育的土壤質地偏砂。說明成土母巖對煙葉香型風格的形成影響較大。

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