不同種類鎂肥對(duì)烤煙中微量元素含量和產(chǎn)質(zhì)量的影響

魏秋蘭, 劉高, 張學(xué)偉, 邵蘭軍 , 王維, 蔡一霞,*

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不同種類鎂肥對(duì)烤煙中微量元素含量和產(chǎn)質(zhì)量的影響

魏秋蘭1, 劉高1, 張學(xué)偉2, 邵蘭軍2, 王維1, 蔡一霞1,*

1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州 510642 2. 廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣州 510610

針對(duì)福建武平煙區(qū)土壤酸化嚴(yán)重，土壤有效鎂含量偏低導(dǎo)致煙葉鎂含量低的問題，研究了3種不同鎂肥對(duì)土壤和烤后煙葉中微量元素含量以及烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，施用不同鎂肥后均能顯著提高土壤交換鎂的含量，但不同鎂肥對(duì)提高土壤交換鎂含量的時(shí)效不同。各處理土壤其它中微量元素含量以施用硫酸鎂的土壤較高，施用氫氧化鎂的土壤偏低。烤后煙葉的鎂含量以氧化鎂處理最高，其次為氫氧化鎂。施用鎂肥會(huì)影響煙葉其它中微量元素的含量，其中施用氫氧化鎂會(huì)導(dǎo)致中上部煙葉鈣鐵含量輕度缺乏，而施用硫酸鎂會(huì)導(dǎo)致煙葉中鋅錳含量過高。各處理中以氧化鎂處理煙葉化學(xué)成分含量最適宜，且經(jīng)濟(jì)性狀最優(yōu)。因此，在福建武平煙區(qū)建議施用氧化鎂，既可以防止烤煙生育前期有效鎂的淋失，又可以提高煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。

鎂肥; 中量元素; 微量元素; 化學(xué)成分;

1 前言

鎂是植物生長(zhǎng)的必須營(yíng)養(yǎng)元素, 對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有著重要的作用, 作為葉綠素分子唯一的金屬元素, 鎂不僅對(duì)葉綠素結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定起著重要作用, 還間接影響植物的光合作用[1, 2]。此外鎂還參與碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等生物大分子的合成, 糖酵解、三羧酸循環(huán)、氮和硫的同化過程中酶的激活也需要鎂參與[3]。煙株對(duì)鎂的缺乏較為敏感, 當(dāng)煙株缺鎂時(shí), 會(huì)影響煙株的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)而影響煙葉的品質(zhì)和產(chǎn)量[4]。目前我國(guó)南方地區(qū)普遍存在土壤有效鎂含量低, 導(dǎo)致煙株缺鎂的問題。為此, 我國(guó)學(xué)者研究了許多關(guān)于施用不同種類的鎂肥、鎂肥的施用水平以及鎂肥的施用方法對(duì)煙葉鎂含量以及烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和生理特性的影響[5-9]。但鎂肥的施用除了影響煙株的鎂含量以外, 還會(huì)影響煙葉中其它微量元素含量[10], 關(guān)于不同鎂肥的施用對(duì)烤煙微量元素含量影響的研究還比較少。福建武平煙區(qū)是優(yōu)質(zhì)煙葉的主產(chǎn)區(qū)之一, 該煙區(qū)土壤酸化嚴(yán)重, 土壤有效鎂含量偏低導(dǎo)致煙葉鎂含量低。因此, 本文通過研究不同鎂肥對(duì)烤煙中微量元素含量和產(chǎn)質(zhì)量的影響, 旨在為產(chǎn)區(qū)合理施用鎂肥提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料與土壤背景

試驗(yàn)于2016年在福建省龍巖市武平縣進(jìn)行, 以云煙87為供試品種。選擇地面平整田塊進(jìn)行試驗(yàn), 前茬作物為水稻, 土壤類型為砂壤土, 土壤的基本理化性狀見表1。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理, 每個(gè)處理3次重復(fù), 共12個(gè)小區(qū), 試驗(yàn)處理分別為: 處理 A(對(duì)照): 正常施肥, 但不施用任何鎂肥; 處理 B: 在處理A基礎(chǔ)上增施硫酸鎂; 處理C: 在處理A 基礎(chǔ)上增施氫氧化鎂; 處理D: 在處理A基礎(chǔ)上增施氧化鎂。各處理折合施純鎂37.5 kg·hm2, 作為基肥一次性施完。每個(gè)小區(qū)均施基肥: 牛糞煙草有機(jī)肥6.4 Kg和煙草專用復(fù)合肥(N:P:K=10:7:21)4.2 Kg。各處理氮, 磷, 鉀肥料用量相同。

2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2.3.1 土壤中微量元素的測(cè)定

于烤煙各生育期規(guī)范采集不同處理的土壤, 分析各處理土壤的交換性鈣鎂、有效錳、有效鐵、有效銅、有效鋅的含量。交換性鈣、交換性鎂采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)測(cè)定[11], 土壤中的有效鐵、有效銅、有效錳、有效鋅用二乙基三胺五乙酸(DTPA)浸提-原子吸收法測(cè)定[12]。

2.3.2 烤后煙葉化學(xué)成分的測(cè)定

取烤后煙葉上部葉的上橘二(B2F)、中部葉的中橘三(C3F)、下部葉的下橘二(X2F)三個(gè)等級(jí), 采用王瑞新[13]的方法測(cè)烤后煙葉中總糖、還原糖、淀粉、煙堿、總氮等常規(guī)化學(xué)成分, 煙葉中鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅含量參考吳學(xué)蘭[14]的原子吸收法。

2.3.3 烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的測(cè)定

煙葉按小區(qū)單獨(dú)采收, 每個(gè)小區(qū)選取30株, 分開掛竿烘烤, 按國(guó)家煙葉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB2635-92)進(jìn)行分級(jí)和測(cè)產(chǎn), 計(jì)算煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和上中等煙葉比例。

2.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013 和SPSS21.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

表1 試驗(yàn)土壤基本理化性狀

Tab.1 Basic physical and chemical properties of soil

3 結(jié)果與分析

3.1 不同鎂肥對(duì)土壤中微量元素的影響

從表2可知, 施用不同鎂肥后均能顯著提高土壤交換鎂的含量,但不同鎂肥對(duì)提高土壤交換鎂含量的時(shí)效不同。其中, B處理土壤的交換鎂含量在烤煙還苗期達(dá)到最大值, 并顯著高于其它處理, 而C處理和D處理土壤的交換鎂含量則在烤煙伸根期達(dá)到最大值, 且分別高于對(duì)照51.10 mg·kg-1和64.26 mg·kg-1。到烤煙旺長(zhǎng)期, B、C、D處理土壤中的交換鎂含量差異不顯著, 但均高于對(duì)照。但到烤煙成熟期, B、C、D處理土壤中的交換鎂含量與對(duì)照不存在顯著性差異。

由表2還可看出, 施用不同鎂肥對(duì)土壤其它中微量元素含量的影響不同。與對(duì)照相比, 在烤煙生育前期, 施用硫酸鎂提高了土壤中微量元素的含量, 而施用氫氧化鎂和氧化鎂則降低了土壤交換鈣、有效鐵、有效銅、有效鋅的含量, 但提高了土壤有效錳的含量。各處理土壤交換鈣和有效銅的含量在烤煙還苗期達(dá)到最大值, 而有效鐵、有效錳和有效鋅含量則在伸根期達(dá)到最大值。

3.2 不同鎂肥對(duì)烤后煙葉中微量元素的影響

依據(jù)國(guó)內(nèi)外卷煙工業(yè)企業(yè)對(duì)煙煙葉中、微量元素含量的要求, 認(rèn)為鎂在煙葉中占0.4%—1.5%(干重)屬正常,在0.2%—0.4%(干重)為輕度缺鎂, 小于0.2%(干重)為缺鎂, 而小于0.15%則為明顯缺鎂[15]。從表3可知, 施用鎂肥后顯著提高了煙葉中的鎂含量, 煙葉上中下部葉的鎂含量均處于0.27%—0.36%之間, 屬于輕度缺鎂。不同鎂肥處理后煙葉鎂含量存在顯著性差異。其中, B處理上中下部煙葉鎂含量顯著低于C處理和D處理。而D處理的上部葉和中部葉的鎂含量最高, 分別比對(duì)照高0.17%和0.22%, 下部葉鎂含量最高的則為C處理。

依據(jù)國(guó)內(nèi)外卷煙工業(yè)企業(yè)對(duì)煙葉中微量元素含量的要求, 認(rèn)為煙葉中微量元素含量的最適范圍為鈣含量在1.7%—3.4%, 鐵含量在90 mg·kg-1—120 mg·kg-1, 銅含量在6 mg·Kg-1—15 mg·kg-1, 鋅含量在20 mg·kg-1—50 mg·kg-1, 錳含量在50 mg·kg-1—200 mg·kg-1[15]。由表3可知, 施用不同鎂肥后在不同程度上影響了烤后煙葉中的其它中微量元素。其中, B處理上中下部位煙葉的鋅錳含量、下部煙葉的鐵含量和上部煙葉的銅含量均偏高; C處理上中部位煙葉的鈣含量和鐵含量偏低, 而銅含量偏高; D處理除上部煙葉的錳含量偏高外, 其它中微量元素均在合適范圍內(nèi)。

表2 不同處理土壤的中微量元素含量

Tab.2 The middle and trace element content in different treatment of soil (mg·kg-1)

注: 表中數(shù)據(jù)分析采用鄧肯式新復(fù)極差法, 具有相同字母的數(shù)據(jù)間差異未達(dá)到 5 % 顯著水平, 具有不同字母的數(shù)據(jù)間差異達(dá)到5 % 顯著水平。下同。

表3 不同處理烤后煙葉中微量元素的含量

Tab.3 The middle and trace element content in flue-cured tobacco of different treatment

3.3 不同鎂肥對(duì)烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

從表4可看出, 施用鎂肥后對(duì)煙葉的常規(guī)化學(xué)成分含量產(chǎn)生顯著的影響。與A處理相比, B、C、D處理上中下部煙葉的總糖和還原糖含量都顯著高于A處理, 而煙堿含量、總氮含量和鉀含量都顯著低于A處理。B、C、D處理間的烤后煙葉的化學(xué)成分也存在一定差異。從總糖和還原糖含量來看, C處理下部煙葉的總糖含量和上、下部煙葉的還原糖含量均顯著高于B、D處理, 但B和D處理之間差異不顯著。從煙堿含量來看, B處理上部葉煙堿偏高且分別高于C、D處理21.7%和13.18%, 而中、下部煙葉的煙堿含量適中, 且處理間差異不顯著; 從總氮含量上來看, 各處理烤煙總氮含量變化范圍在 2.18%—2.94%之間, 處于我國(guó)優(yōu)質(zhì)煙葉對(duì)總氮含量的要求范圍內(nèi), 其中上中下部煙葉都以C處理的總氮含量最低; 從鉀含量來看, 各處理的鉀含量基本高于我國(guó)優(yōu)質(zhì)煙葉的對(duì)鉀含量的要求, 處理間以C處理的鉀含量最低, D處理的鉀含量最高并達(dá)到顯著性差異。

糖堿比和氮堿比是反映煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性的重要指標(biāo), 其中氮堿比以1.0最優(yōu), 而糖堿比以10.0最優(yōu)。由表4可知, 施用鎂肥的處理的糖堿比均優(yōu)于A處理, 不同處理的糖堿比差異達(dá)到顯著性, 從上部葉來看, 以C、D處理的糖堿比較適宜, B處理偏低, 而下部葉以B和D處理糖堿比較適宜, C處理偏高。但不同處理間上部煙葉和下部煙葉的氮堿比差異不顯著, 中部葉C處理的氮堿比偏低。

3.4 不同鎂肥對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表5可知, 施用鎂肥處理的煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值均高于對(duì)照, 其中產(chǎn)值以D處理最高, 而產(chǎn)量則以B處理最高, 分別達(dá)到62219.11元·hm-2和2624.44 kg·hm-2, 比A處理提高了24.59%、20.68%; 從均價(jià)上來看, C、D處理均價(jià)顯著高于A處理, 而B處理與A處理的差異不顯著; 上等煙比例以C處理最高, 其次為D和B處理, 均顯著高于A處理; B、C、D處理的中上等煙比例均達(dá)到90%以上, 且處理間差異不顯著。因此, 綜合來看, 施用鎂肥可以在一定的程度上提高煙葉的產(chǎn)量產(chǎn)值, 且不同的鎂肥的施用效果以氧化鎂較顯著。

表4 烤煙在不同處理下的常規(guī)化學(xué)成分

Tab.4 The conventional chemical composition of flue-cured tobacco in different treatment

表5 不同處理下烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀

Tab.5 The economic characters of flue-cured tobacco in different treatment

4 討論

4.1 不同鎂肥對(duì)土壤中微量元素含量的影響

施用不同的鎂肥后能顯著提高土壤中交換鎂的含量, 但不同形式的鎂肥在水中的溶解度差異很大, 會(huì)影響其在土壤中的有效性[16]。本研究中, 硫酸鎂屬于易溶的酸性鎂肥, 施用后能快速提高土壤的交換鎂含量, 但由于煙區(qū)烤煙生育前期雨水較多, 土壤有效鎂在前期淋失嚴(yán)重導(dǎo)致后期土壤供鎂量下降, 不利于煙株在生育中后期對(duì)鎂的吸收。此外, 土壤pH會(huì)影響土壤對(duì)鎂吸附能力, 隨著土壤pH的升高, 土壤對(duì)鎂的吸附能力升高[17]。福建武平煙區(qū)土壤酸化嚴(yán)重, 硫酸鎂的施用加劇了土壤的酸化, 降低了土壤對(duì)鎂的吸附能力, 加速了土壤有效鎂的淋失。氧化鎂和氫氧化鎂為堿性緩效性的鎂肥, 能在一定程度上防止土壤有效鎂在烤煙生育前期的流失。鎂肥的施用對(duì)土壤不僅直接影響鎂元素在土壤中的有效性, 還可能通過改變土壤的pH影響到其他中微量元素在土壤的有效性[18]。劉文科[19]等研究表明, 土壤中微量元素含量與隨著土壤pH的升高而下降。在本研究中, 硫酸鎂為酸性鎂肥, 施用硫酸鎂后可能降低了土壤的酸堿度, 從而導(dǎo)致在烤煙生育前期施用硫酸鎂的后土壤中微量元素含量顯著高于施用氫氧化鎂和氧化鎂的土壤。

4.2 不同鎂肥對(duì)烤后煙葉中微量元素的影響

煙株吸收中微量元素的含量主要受土壤中微量元素含量的影響[10]。本研究中, 施用硫酸鎂處理的烤后煙葉中鎂含量較其它鎂肥低, 但煙葉中鋅錳鐵銅的含量均偏高, 而施用氫氧化鎂處理的烤后煙葉的鈣含量和鐵含量偏低, 這主要由于施用硫酸鎂的土壤中微量元素的有效含量高, 施用氫氧化鎂的土壤中微量元素的有效含量低。煙株吸收中微量元素還與中微量元素間的拮抗和協(xié)同效應(yīng)有關(guān)[10]。前人研究認(rèn)為, 鈣與鎂、鋅存在拮抗作用, 而銅與鐵、鋅之間也存在拮抗作用, 在本研究中, 這幾種中微量元素間的相互作用規(guī)律并不明顯, 這可能是由于土壤環(huán)境復(fù)雜, 其它氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素也會(huì)對(duì)煙株中微量元素的吸收產(chǎn)生影響。

4.3 不同鎂肥對(duì)烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

在本研究條件下, 施用不同的鎂肥后能在不同程度上增加煙葉含糖量, 同時(shí)有降低煙堿、總氮和鉀含量的趨勢(shì), 這與鄧超[4, 20, 21]等人的研究結(jié)果相一致。其中, 施用鎂肥導(dǎo)致煙葉煙堿和總氮含量的下降可能是因?yàn)镸g的施用抑制了煙株對(duì)NH4+的吸收和硝酸鹽的同化, 導(dǎo)致煙葉氮及其氮化合物含量的下降, 從而降低了煙堿的含量[22], 而施用鎂肥后鉀含量的降低則是由鎂離子與鉀離子的拮抗作用引起的[23]。施用不同種類的鎂肥后煙葉化學(xué)成分含量以氧化鎂最適宜, 其次為氫氧化鎂和硫酸鎂。

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Effects of different magnesium fertilizers on contents of medium and trace elements and yield and quality of flue-cured tobacco

WEI Qiulan1, LIU Gao1, ZHANG Xuewei2, SHAO Lanjun2, WANG Wei1, CAI Yixia1,*

1.South ChinaAgricultural University, Guangzhou 510642, China 2. China Tobacco Guangdong Industrial Co, Ltd, Guangzhou 510610, China

To solve the problems of serious soil acidification and the low content of available magnesium in soil in Wuping tobacco-growing areas of Fujian Province, the influences of three different magnesium fertilizers on the contents of medium and trace elements in soil and tobacco leaves and yields and quality of flue-cured tobacco were investigated. The results showed that the content of soil exchange magnesium could be significantly increased after applying different magnesium fertilizers, but different magnesium fertilizers had different timely effects on increasing soil exchange magnesium content. The contents of other medium and trace elements in soil were higher with magnesium sulfate and lower with magnesium hydroxide. The magnesium content of flue-cured tobacco leaves was the highest with magnesium oxide, followed by magnesium hydroxide. The contents of other medium and trace elements in tobacco leaves could be affected by the application of magnesium fertilizers, and the application of magnesium hydroxide led to a slight lack of calcium and iron content in middle and upper tobacco leaves. However, the application of magnesium sulfate resulted in the excessive contents of zinc and manganese in tobacco leaves. The contents of chemical constituents in leaves treated with magnesia were the most appropriate and the economic characters were also the best. Therefore, it is suggested that the application of magnesia in Wuping, Fujian Province could prevent leaching of available magnesium in the early stage of flue-cured tobacco growth as well as improve the yield and quality of tobacco leaves.

magnesium fertilizer; medium element; trace element; chemical composition

S157.2

A

1008-8873(2018)01-049-06

2017-02-17;

2017-03-19

廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司資助項(xiàng)目“福建武平基地優(yōu)質(zhì)煙葉適用生產(chǎn)技術(shù)體系開發(fā)研究”(粵煙工(15XM-QK〔2014〕-002)

魏秋蘭(1990—), 女, 廣東梅州人, 碩士研究生

蔡一霞, 女, 博士, 副教授, 主要從事作物生態(tài)學(xué)研究, E-mail: caiyixia@scau.edu.cn

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.01.007

魏秋蘭, 劉高, 張學(xué)偉, 等. 不同種類鎂肥對(duì)烤煙中微量元素含量和產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2018, 37(1): 49-54.

WEI Qiulan, LIU Gao, ZHANG Xuewei, et al. Effects of different magnesium fertilizers on contents of medium and trace elements and yield and quality of flue-cured tobacco[J]. Ecological Science, 2018, 37(1): 49-54.