賀州煙區土壤性狀與煙葉成分及產量的相關性

韋建玉， 梁永進， 路 丹， 張得平，石保峰， 袁 維， 李界秋， 首安發， 沈方科*

(1.廣西中煙工業有限責任公司， 廣西 南寧 530001； 2.廣西大學 農學院， 廣西 南寧 530004； 3.廣西大學 植物科學國家級實驗教學示范中心， 廣西 南寧 530004； 4.廣西壯族自治區煙草公司 賀州市公司， 廣西 賀州 542899)

廣西賀州市屬亞熱帶南部季風氣候，雨熱適宜，適合烤煙種植，是廣西優質煙葉的主產區之一。優質煙葉的生產受各種環境因素的影響，而土壤養分豐缺水平是影響烤煙生長及品質的關鍵因子。煙葉的內在成分、產量及品質受土壤生態環境、養分供應水平的限制。只有適宜的溫度、養分及環境因子，才能保證優質煙葉的生產[1]。土壤養分的來源主要通過施肥實現，施肥對煙葉品質的貢獻率達94.7%[2]。土壤養分間的協調平衡又是生產優質煙葉的關鍵[3]。植煙土壤適宜pH為5.5～7.5，過酸過堿都會影響煙葉對養分的正常吸收[4-5]。植煙土壤適宜的有機質含量為1.5%～3.0%，有機質和氮素過多均造成煙葉后期落黃慢，煙堿含量高[6]。根區內不同空間施磷肥可以提高磷肥的利用率[7-8]。氮、磷、鉀元素作為煙葉生長發育必須的營養元素，煙葉對其需求量較大，必須通過施肥實現。施肥量對煙葉產量和品質產生顯著影響[9-10]。土壤養分的有效性主要受各種環境因素的影響。賀州煙區氮磷鉀肥施用量與產量呈正相關性，施肥對不同區域煙葉的增產效果有所不同。因此，在實際生產中需根據土壤特性、肥力狀況以及作物對養分的吸收規律制定合理的施肥方案，以實現作物對養分的高效吸收利用。貴州[11]和云南[12]等地已有土壤養分狀況與煙葉產質量相關性的研究報道，鮮見廣西主栽煙區土壤性狀與烤煙農藝性狀、煙葉成分及產量相關性的研究報道。為此，以賀州市主栽煙區土壤及煙葉為研究對象，研究土壤理化性狀與煙葉成分及產量的相關性，并進一步分析土壤鈣鎂比、鉀鎂比對煙葉鎂素吸收的影響，以期為賀州煙區及類似地區優質特色煙葉的生產提供依據。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1土壤樣品85個，2017年6月10-17日在賀州市富川縣和鐘山縣主栽煙區以連片種植6.67～13.33 hm2烤煙為1個調查樣點單元，共調查16個鄉鎮，確定85個單元點，具體采樣點信息見表1。

1.1.2煙葉樣品255個，采集對應樣點的烤煙上、中、下部煙葉樣品，帶回實驗室分析煙葉成分。

表1賀州煙區85個采樣點的基本信息

1.1.3儀器ICP-5000電感耦合發射光譜儀，北京吉天儀器公司；AA3連續流動化學分析儀，德國希爾；ZEENIT700P原子吸收分光光度計，德國耶拿公司。

1.2方法

1.2.1樣品采集

1) 土樣。每個采樣點按S型采樣法用土鉆采集煙壟0～20 cm深土壤樣品20個，混合成1個樣本，用于測定土壤理化性狀；用土壤容重環刀采集每個樣點土壤，帶回實驗室測定土壤容重和孔隙度。

2) 煙樣。按照S型采集每個土樣采集點對應烤煙上、中、下部的煙葉樣品。下部葉為煙株下部的2～3片葉(腳葉)以及向上4～5片葉(下二棚葉)，上部葉為煙株頂端的3～4片葉(頂葉)及向下的4～5片葉(上二棚葉)，中部葉為中部的4～6片葉(腰葉)，分上、中、下煙葉樣品，帶回實驗室分析煙葉成分。

1.2.2指標測定

1) 烤煙。A，株高(cm)及有效葉數(片)：采用卷尺直接在田間測量，同時記錄相應煙株的有效葉數。B，產量(kg/667m2)：每個樣點均為估測產量(下同)。C，煙葉化學成分：煙葉用去離子水洗凈后烘干粉碎，經H2SO4-H2O2消煮后，全氮(%)采用連續流動化學分析儀直接上機測定；經HNO3-H2O2消煮后，全磷(%)、全鉀(%)、全鈣(%)和全鎂(%)采用電感耦合發射光譜儀上機測定。

2) 土壤。A，壟寬、壟高及壟底耕作層厚度：壟寬即烤煙種植壟最底部的寬度，壟高即壟底到壟面的高度，壟底耕作層厚度即壟底到生土或巖石的厚度，采用卷尺實地測量。B，土壤容重：用環刀法直接測定土壤容重和孔隙度。C，土壤養分及理化性質：土壤樣品自然風干后過18目篩。pH，采用玻璃電極法測定；有機質(g/kg)，采用重鉻酸鉀外加熱法測定；有效磷，采用鉬銻抗比色法測定；速效鉀(mg/kg)、有效鈣(mg/kg)和有效鎂(mg/kg)，采用原子吸收分光光度計法測定[13]；硝態氮(mg/kg)和銨態氮(mg/kg)，經2 mol/L氯化鉀浸提后采用連續流動化學分析儀直接上機測定，有效銅(mg/kg)、有效鋅(mg/kg)、有效鐵(mg/kg)和有效錳(mg/kg)，經0.1 mol/L鹽酸浸提或DTPA浸提后采用電感耦合等離子體發射光譜法測定；有效硫(mg/kg)，采用離子色譜法測定；有效硼(mg/kg)和有效鉬(mg/kg)，采用電感耦合等離子體質譜法測定。

1.3數據處理

采用Excel 2016及SPSS 24.0對數據進行處理與分析。

2結果與分析

2.1土壤因子與烤煙單葉重及產量的相關性

從表2可知，壟寬與上部和下部單葉重呈負相關，與中部單葉重和產量呈正相關。壟高與上部單葉重呈極顯著正相關，與中部單葉重和產量呈顯著正相關；與下部單葉重相關性不顯著。壟底耕作層厚度與下部單葉重呈顯著正相關；與上部和中部單葉重呈正相關，與產量呈負相關。容重與產量呈顯著負相關；與上部和中部單葉重呈負相關，與下部單葉重呈正相關。孔隙度與產量呈顯著正相關；與上部和中部單葉重呈正相關，與下部單葉重呈負相關。

表2土壤特性與烤煙各部位單葉重及產量的相關系數

注：**表示在0.01 水平(雙側)極顯著相關，*表示在0.05 水平(雙側)顯著相關；N=85，下同。

Note:** indicates a significant correlation at the 0.01 level (bilateral). * indicates a significant correlation at the 0.05 level (bilateral). N=85, the same below.

2.2土壤pH及養分與烤煙農藝性狀的相關性

從表3看出，pH、有機質和銨態氮等與株高、葉片數和產量等農藝性狀的相關性變化。pH：與烤煙葉片數呈極顯著負相關，與上部和下部單葉重呈極顯著正相關，與株高和產量呈負相關，與中部單葉重呈正相關。有機質：與株高、產量和上/中部單葉重呈正相關，與葉片數和下部單葉重呈負相關。銨態氮：與下部單葉重呈極顯著負相關，與株高呈正相關，與葉片數、產量和上/中部單葉重呈負相關。硝態氮：與產量和上/下部單葉重呈正相關，與株高、葉片數和中部單葉重呈負相關。有效磷：與葉片數呈極顯著正相關，與上部單葉重呈極顯著負相關，與下部單葉重呈顯著負相關；與其余指標呈正相關或負相關。速效鉀：除與葉片數呈正相關外，與其余指標均呈負相關。有效鈣:與上/下部單葉重呈極顯著正相關，與葉片數呈極顯著負相關，與產量和中部單葉重呈正相關，與株高呈負相關。有效鎂：與上部單葉重呈極顯著正相關，與產量和中/下部單葉重呈正相關，與株高和葉片數呈負相關。鈣/鎂：與葉片數呈極顯著正相關，與上/下部單葉重呈極顯著正相關，與其余指標呈正相關。鉀/鎂：除與葉片數呈正相關，與其余指標呈負相關，其中與上/中部單葉重相關性顯著。(鉀+鈣)/鎂：與葉片數極顯著負相關，與其余指標呈正相關，其中與上部和下部單葉重分別呈極顯著正相關和顯著正相關。有效硫：除與葉片數呈顯著負相關外，與其余指標均呈正相關，其中與產量和上部單葉重相關性分別達顯著或極顯著水平。有效硼、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳和有效鉬：除有效硼、有效銅和有效鋅與葉片數、有效鐵與株高和葉片數呈不顯著、顯著或極顯著正相關外，所有微量元素與其余指標均呈不顯著、顯著或極顯著負相關。

表3土壤養分含量與烤煙農藝性狀的相關系數

2.3土壤及煙葉的鉀鈣鎂比及占比

土壤有效性鉀鎂比(K/Mg)和鈣鎂比(Ca/Mg)可作為土壤有效態鎂的診斷指標，一般認為，K/Mg的適宜值為0.67～1.40，Ca/Mg為5～10；當K/Mg>1.40，Ca/Mg>20時，易出現缺鎂現象[14-15]。煙葉K/Mg的適宜值為4～5，K/Mg為15～20時為鎂缺乏[15]；煙葉Ca/Mg>8時，即使鎂含量處在正常范圍內亦會出現缺鎂癥狀[16]，Ca/Mg大于10時，會造成煙株鎂吸收困難，可能引起煙葉潛在缺鎂[17]。從表4看出，土壤及煙葉的鉀鈣鎂比及鎂豐缺占比的變化。土壤：K/Mg和Ca/Mg分別為2.64和27.22，K/Mg>1.40和Ca/Mg>20的樣本占總樣本的67.06%和62.35%。而土壤鎂過量的樣本占總樣本的10%以下。煙葉：上部、中部和下部葉K/Mg分別為31.38、48.20和49.40，其K/Mg>15樣本數占總樣本數分別為80.00%、87.06%和82.35%；上部、中部和下部葉Ca/Mg分別為15.45、37.08和43.38，其Ca/Mg>8樣本數占總樣本數分別為69.41%、88.24%和97.65%。表明，70%左右煙株鎂吸收困難，80%左右的煙葉為鎂缺乏。

表4 土壤與煙葉的鉀鎂比、鈣鎂比及缺鎂樣本的占比

2.4土壤鉀鈣鎂與煙葉鉀鈣鎂的相關性

從表5可知，鉀鎂比(K/Mg)、鈣鎂比(Ca/Mg)和(鉀+鈣)/鎂〔(Ca+K)/Mg〕與不同部位煙葉的鉀、鈣和鎂含量的相關性變化。K/Mg：除與中部葉和下部葉鉀含量呈顯著正相關外，與其余葉位各指標含量均呈負相關，其中，與上部葉和中部葉的鈣含量相關性顯著。Ca/Mg：與上部葉的鉀含量和鈣含量、中部葉的鈣含量呈正相關，其中與上部葉和中部葉的鈣含量相關性極顯著；與中部葉和下部葉各指標含量均呈負相關，其中，與上部葉、中部葉和下部葉的鎂含量呈極顯著負相關。(Ca+K)/Mg：與上部葉的鉀含量和鈣含量分別呈正相關和極顯著正相關，與中部葉的鈣含量呈顯著正相關；與不同葉位其余指標含量均呈負相關，其中與各部位葉的鎂含量呈極顯著負相關。

表5土壤鉀鈣鎂比例與煙葉鉀鈣鎂含量的相關性

3結論與討論

土壤是烤煙生長發育的基礎，土壤的結構和養分含量影響烤煙的根系生長和養分協調供應等。王劍等[18]報道，土壤耕層厚度影響土壤氮磷鉀養分含量，從而影響煙葉的化學成分及其協調性。吳飛躍等[19]研究表明，不同類型土壤由于其結構的差異，會造成養分有效性的差異，從而產生烤煙對養分吸收的差異。黃壤土耕層、質地與煙葉化學成分關系密切，而紫色土的速效氮、速效鉀和pH與煙葉化學成分關系密切。研究結果表明，烤煙種植壟高和土壤孔隙度對烤煙生長和煙葉產量具有顯著影響，壟高增加和土壤孔隙度增大都有利于促進烤煙生長和提高煙葉產量。土壤孔隙度大，通氣好，根系發達，利于根系對土壤養分的吸收，適宜烤煙種植的土壤總孔隙度為45.0%～60.0%[20]。

鉀是烤煙的品質元素，對煙葉化學成分及燃燒性影響較大。土壤有效鈣與煙草鈣含量之間存在相關性。鉀、鈣、鎂元素之間可能存在協同作用[21]，施用鈣鎂肥可以促進煙葉對鉀素的吸收[22]。土壤鉀鈣鎂比例失衡是賀州煙區的主要土壤障礙因子：賀州煙區有80%左右的烤煙缺鎂；土壤有效態鉀鎂比、鈣鎂比過高導致煙葉鉀鎂比、鈣鎂比過高，煙株內的鉀和鈣含量過高嚴重抑制了烤煙對鎂營養的吸收，從而造成烤煙缺鎂。在實際生產中，要增施鎂肥，降低鈣鎂比，促進煙葉對鎂元素的吸收，以實現提高煙葉品質的目的。