清香型煙區土壤腐殖質特性

何福龍，龍懷玉*，穆 真,2，安紅艷，李 軍，江燕青，李 思

(1.中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081；2.輕工業環境保護研究所，北京 100089；

3.湖南農業大學資源環境學院，長沙 410128；4.長江大學農學院，湖北 荊州 434023）

清香型煙區土壤腐殖質特性

何福龍1，龍懷玉1*，穆 真1,2，安紅艷1，李 軍3，江燕青4，李 思4

(1.中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081；2.輕工業環境保護研究所，北京 100089；

3.湖南農業大學資源環境學院，長沙 410128；4.長江大學農學院，湖北 荊州 434023）

為了弄清我國清香型典型煙區土壤腐殖質組成特征，對福建、云南、四川 3 大煙區 19 個縣 52 個典型樣點耕層土壤腐殖質組分碳量進行了測定和分析。結果表明，總體上，清香型煙區腐殖質及其組分碳量均符合正態分布，土壤腐殖質碳、胡敏素碳、胡敏酸碳及富里酸碳量平均分別為 16.3、12.3、1.7、2.3 g/kg，胡富比平均為 0.75。腐殖質及其組分隨土壤發育程度的增強而提高，在土壤類型上體現為水稻土 ＞ 紅壤 ＞ 紫色土；受種植制度的影響，清香型煙區水稻土胡敏酸碳量以福建煙區顯著高于其他 2 個煙區，胡富比福建煙區最高，云南煙區最低，四川煙區居中，其值分別為 0.92、0.67、0.70；區域土壤腐殖質及其組分的平均值受樣本土壤類型組成的影響，在進行腐殖質及其組分的區域整體評價時，應考慮到樣本組成。

清香型；煙葉；腐殖質；組成；土壤類型；土壤發育程度

土壤腐殖質是土壤肥力的物質基礎[1-2]，是土壤固相中對土壤性質最有影響且能反映土壤形成過程的活躍部分[3]，并且在作物生長過程中，對增強根系呼吸作用，提高作物根系發育有重要影響[1]。腐殖質組分主要有胡敏素、胡敏酸和富里酸，其含量及比例特征體現了土壤腐殖化的程度，從而影響土壤肥力及理化性質[4-6]。有研究表明，作物的產量及品質與腐殖質組成特征直接相關。如楊力等[7]對山東糧田腐殖質組成研究表明，高產糧田腐殖質各組分平均碳量高于低產糧田。土壤腐殖質同樣是影響煙葉品質的重要生態因子之一，也是煙葉所需營養元素的重要供給源，影響了煙葉的化學成分并且在一定程度上影響香吃味品質[8-10]。煙葉香型是煙草非常重要的綜合品質因子，為了解土壤腐殖質組分碳量與煙葉香型之間的關系，馬云飛等[11-12]、宛祥等[13]分別對我國濃香型煙區和中間香型煙區腐殖質特征進行了相關研究。但對清香型煙區土壤腐殖質組成特征的研究甚少。

福建省、云南省和四川省作為典型的清香型煙葉產區，由于區域跨度較大，腐殖質的形成過程及其組成和性質會隨生物氣候等條件而異[14]，這些又會影響腐殖質及其組成。因此，本研究對福建省、云南省和四川省 19 個縣 52 個典型樣點的土壤腐殖質及其組分進行了測定，分析其含量特征，旨在為探究土壤腐殖質與煙葉品質之間的關系提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域選取

根據《中國煙葉公司關于印發特色優質煙葉開發重大專項煙葉樣品管理辦法的通知》（中國煙葉公司文件，中煙葉生〔2011〕23 號），選定清香型煙葉典型產區縣。再依據土壤條件、農業地質條件以及煙草專家、煙技人員的經驗確定具體地塊，共選取包括云南、福建、四川 3個省份 19個區縣的52 個典型點（表1）。

1.2 野外調查與樣品采集

首先對調查地點進行 GPS 定位，然后按照中國科學院南京土壤研究所編寫的《土壤野外調查手冊》進行剖面的挖掘，劃分土壤層次，確定土壤類型，采集耕層土壤樣品，在室溫下自然風干，磨細、過篩、混勻、裝瓶后備用。

1.3 實驗室分析

土壤腐殖質的提取主要采用文獻[15-16]所介紹的方法。腐殖質碳量、胡敏酸碳量、腐殖酸碳量的測定采用重鉻酸鉀氧化油浴加熱法[17]。胡敏素碳量為腐殖質碳量減去腐殖酸碳量計算，富里酸碳量為腐殖酸碳量減去胡敏酸碳量計算。

1.4 數據分析

采用 SPSS 20.0 和 Origin 8.0 進行數據分析。

2 結 果

2.1 土壤腐殖質及其組分特征總體情況

由表2可以看出，清香型煙區土壤腐殖質碳量范圍為 2.2～37.7 g/kg，平均為 16.3 g/kg。腐殖質組分胡敏素碳量比例最高，可提取的腐殖質（腐殖酸）碳量比例相對較低，其中又以富里酸碳量＞胡敏酸碳量，整體表現為富里酸型，胡富比平均為 0.75。根據變異系數的大小可粗略估計變量的變異程度：CV≤10%時變異性弱，10%～100%時變異性中等，CV＞100%是變異性強[18]。清香型煙區土壤腐殖質及其組分碳量變異系數集中在 38%～51%，均為中等變異。清香型煙區土壤腐殖質及其組分均呈現偏左型分布。腐殖酸碳量、胡敏酸碳量及胡富比峰度較小，說明研究區土壤腐殖酸碳量、胡敏酸碳量及胡富比的分布相對分散。

一般認為對于大樣本（樣本數大于 30 個），根據樣本觀測值演算出隨機變量的理論分布，能夠更準確、更可靠地了解隨機變量的統計學特征[19-20]。采用不受區間劃分方法等人為因素影響的Kolmogorov-Smiromov 方法對土壤腐殖質及其組分碳量的分布類型進行檢驗，結果見表3，可以看出，清香型煙區土壤腐殖質及其組分碳量均符合正態分布，分布特征與雷建容等[21]的研究一致。正態分布的相關參數采用極大似然法規劃求解得出[22]。比較表3與表2可以看出，土壤腐殖質及其組分碳量的理論分布函數的均值、標準差與樣本的均值、標準差相差不大。根據理論值可以得到腐殖質碳量的均值及 95%置信區間，分別為 16.0 g/kg 及 4.4～ 27.5 g/kg；胡敏素碳量的均值及 95%置信區間分別為12.0 g/kg 及 2.4～21.6 g/kg；腐殖酸碳量的均值及95%置信區間分別為 4.0 g/kg 及 0.4～7.5 g/kg；胡敏酸碳量的均值及 95%置信區間分別為 1.6 g/kg 及 0.1～3.2 g/kg；富里酸碳量的均值及 95%置信區間分別為 2.3 g/kg 及 0.6～3.9 g/kg。

表2 腐殖質總體特征描述性統計（n=52）Table 2 Statistics of soil humus composition（n=52）

表3 土壤腐殖質及其組分理論正態分布參數Table 3 Normal distribution parameters of Humus composition

2.2 不同煙區土壤腐殖質及其組分差異

從表4可以看出，腐殖質碳量、胡敏素碳量、胡敏酸碳量、富里酸碳量均是福建煙區最高，四川煙區最低，云南煙區居中。其中土壤腐殖酸碳量、胡敏酸碳量3個煙區間存在顯著差異，且福建煙區顯著高于云南煙區和四川煙區，云南煙區和四川煙區之間差異不顯著。胡富比是衡量土壤腐殖化程度的標志之一[23-24]，福建煙區土壤胡富比顯著高于其他兩煙區，平均為 0.92，其他兩煙區分別為 0.67 和0.70，較為接近，說明福建煙區土壤腐殖化程度顯著高于云南和四川煙區。

2.3 不同土壤類型腐殖質及其組分差異

對清香型煙區主要土壤類型腐殖質及其組分含量進行分析（表5），結果表明，腐殖質及其組分碳量在不同土壤類型之間存在顯著差異，整體來看，水稻土腐殖質及其組分含量顯著高于紅壤和紫色土。胡富比大小反映土壤腐殖質聚合程度的高低，可以衡量土壤腐殖質的品質，3種土壤胡富比由高到低依次為水稻土＞紫色土＞紅壤，均值分別為0.86、0.73 和 0.59。表明水稻土的腐殖化程度在 3種土壤中最高，紫色土、紅壤依次降低。

2.4 不同煙區相同土壤類型土壤腐殖質及其組分碳量差異

同一類土壤在不同煙區土壤腐殖質及其組分研究發現（表6），水稻土中的腐殖酸碳量及胡敏酸碳量在不同煙區之間存在顯著性差異，這與上述不同煙區腐殖質及其組分碳量研究結果相同，以福建煙區水稻土顯著高于其他煙區，其他腐殖質組分無顯著差異。而紅壤與紫色土腐殖質及其組分碳量在云南煙區和四川煙區之間進行 t檢驗，結果表明，紅壤和紫色土在這兩個煙區差異性不顯著（t ＞0.05）。

表4 不同煙區土壤腐殖質及其組分碳量 g/kgTable 4 Humus composition differences in different tobacco growing regions

表5 不同土壤類型腐殖質及其組分差異 g/kgTable 5 Humus composition in different soil types

表6 相同土壤類型腐殖質及其組分在不同煙區差異 g/kgTable 6 Humus composition of the same soil type in different tobacco growing regions

3 討 論

3.1 土壤發育程度對清香型煙區土壤腐殖質及其組分碳量的影響

本研究結果表明，不同土壤類型的腐殖質及其組分的碳量不同，表現為水稻土＞紅壤＞紫色土，此與前人的研究結果一致[25-26]，原因可能是由于紫色土和紅壤為旱地，水稻土為水田，有研究表明，水田條件下腐殖物質的進入量較旱地高，腐殖物質的分解速率卻較低，因此有利于土壤腐殖質及其組分的積累[27-28]。從土壤發生學來看，紫色土為發育很弱的粗骨土，主要以物理風化為主，屬于土壤發育的初級階段[29]。紅壤處于脫硅富鋁化階段，具有高度的礦質分解及鹽基淋失，生物循環作用旺盛[30]，其發育程度高于紫色土，而水稻土由于人為擾動，水耕熟化對土壤發育影響強烈，其熟化進程遠高于自然發育的紅壤土和紫色土[31]。說明土壤腐殖質及其組分碳量隨土壤發育度提高而增加。這與文獻中一些研究結果相一致，如牛靈安等[32]研究發現，隨著熟化過程加強，鹽漬土腐殖質的質量不斷提高，土壤腐殖質積累呈遞增趨勢，胡富比增大。古小治等[33]研究表明，水稻土成土過程越久，腐殖質及其組分碳量越高。劉樹基等[34]研究表明，紅壤性水稻土腐殖質及其組分碳量均高于相應的起源紅壤。可見，清香型煙區土壤腐殖質及其組分碳量隨著土壤發育程度增強而提高。

3.2 種植制度對清香型煙區水稻土土壤胡敏酸碳量的影響

野外取樣調查記錄表明，福建煙區水稻土1年2 熟，而且均實行煙-稻輪作，而云南和四川煙區水稻土 1 年 1 熟，而且連續種煙 3～5 年才種稻 1 次。前人研究表明[35-36]，水稻土在季節性漬水條件下，輸入到土壤中的肥料及土壤中的植物物質首先形成相對大分子量的胡敏酸，之后在微生物的作用下分裂成富里酸，最后礦化成 CO2，而淹水還原條件又會阻礙微生物對有機質的進一步分解，因此有利于胡敏酸的形成。很顯然，在長期的種植過程中，福建煙區水稻土比云南和四川煙區水稻土有更多的累積淹水還原時間，也就是胡敏酸具有更強的累積條件，種植制度的差異很可能是導致福建煙區水稻土的胡敏酸含量顯著高于云南和四川煙區水稻土的重要原因。

3.3 樣本的土壤類型組成影響了區域土壤腐殖質及其組分的平均值

前邊的結果與討論均表明，同一土壤類型的腐殖質及其組分碳量在不同煙區之間是沒有明顯差異的，但是不同土壤類型之間的腐殖質及其組分碳量含量差異顯著，表現為水稻土＞紅壤＞紫色土；水稻土比例最高的福建煙區土壤腐殖質及其組分平均碳量顯著高于其他煙區，顯然水稻土占總樣本比例的高低也影響了各煙區土壤腐殖質及其組分的平均值。因此，在進行腐殖質及其組分的區域性整體評價時，需要考慮到樣本組成。

4 結 論

（1）清香型煙區土壤腐殖質及其組分碳量均符合正態分布，土壤腐殖質碳量平均為 16.3 g/kg。胡敏素碳量占腐殖質碳量的比例最大，胡敏酸碳量和富里酸碳量次之，總體表現為富里酸型，即胡富比平均為 0.75。土壤腐殖質及其組分碳量均為中度變異。

（2）清香型煙區土壤腐殖質及其組分碳量的含量隨著土壤發育程度的增強而提高，在土壤類型上體現為水稻土＞紅壤＞紫色土。

（3）種植制度影響了清香型煙區水稻土胡敏酸碳量，1年 2熟、煙—稻輪作的福建煙區水稻土胡敏酸碳量顯著地高于1年1熟、煙—煙—煙—稻輪作的云南和四川煙區。

（4）樣本的土壤類型組成影響了區域土壤腐殖質及其組分的平均值，在進行腐殖質及其組分的區域性整體評價時，需要考慮到樣本組成。

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The Characteristics of Soil Humus in Growing Regions of Fresh-sweetness Type Tobacco

HE Fulong1, LONG Huaiyu1*, MU Zhen1,2, AN Hongyan1, LI Jun3, JIANG Yanqin4, LI Si4
(1. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081, China; 2. Environmental Protection Research Institute of Light Industry, Beijing 100089, China; 3. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 4. College of Agricultural, Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434023, China)

In order to understand characteristics of humus in clean aroma tobacco-growing regions(CATGR), the soil humus and its composition of 52 soil samples from Yunnan, Fujian, and Sichuan provinces with typical CATGR were analyzed. The results showed that humus and carbon contents of the soils in CATGR conformed to normal distribution. The carbon content of humus, humin, humic acid and fulvic acid were 16.3, 12.3,1.7 and 2.3 g/kg, and HA/FA was 0.75 on average. Humus and compositional carbon contents increased with soil development degree. The soil type from high to low as follows: Paddy soil ＞ Red soil ＞ Purple soil. The carbon content of humic acid in Fujian were the highest of paddy soil in CATGR, the soil HA/FA ratios in Fujian was the highest, and Sichuan was the lowest. There were significant differences of humus and compositional carbon contents on average among different regions. The averages of humus content and composition could be influenced by soil type of the samples, therefore, the assessment should consider the sample composition.

fresh-sweetness type; tobacco; humus; composition; soil type; soil development degree

S572.06

1007-5119（2014）06-0038-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.06.008

中國煙草公司特色優質煙葉開發重大專項“清香型特色優質煙葉生態基礎研究”（Ts-03-20110021）

何福龍，在讀碩士，研究方向為土壤學。E-mail：hefl69@163.com。*通信作者，E-mail：hylong@caas.ac.cn

2014-02-26