涼山州植煙土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)性分析

杜 倩，王 冰，李 冰，王昌全，謝云波，陳玉藍(lán)

（1四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，成都 610066；2四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都611130 3中國煙草總公司四川省公司，成都 610041；4四川省煙草公司涼山州公司，四川西昌 615000）

0 引言

煙葉是卷煙工業(yè)的基礎(chǔ)原料，煙葉品質(zhì)直接關(guān)系著卷煙質(zhì)量，影響卷煙制品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、吸食口感、安全性等。土壤養(yǎng)分是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的重要影響因素之一，與煙葉品質(zhì)的形成緊密相關(guān)[1-3]。煙葉品質(zhì)的評價(jià)主要包括外觀質(zhì)量、化學(xué)品質(zhì)、評吸質(zhì)量3 個(gè)部分[4-5]，其中煙葉的化學(xué)品質(zhì)決定了煙葉的工業(yè)可用性，是決定煙葉質(zhì)量的內(nèi)在要素[6]。由于煙葉對生態(tài)環(huán)境的敏感度較強(qiáng)，其化學(xué)品質(zhì)與土壤養(yǎng)分之間關(guān)系密切[7-9]。適宜的植煙土壤是提高煙葉品質(zhì)的重要基礎(chǔ)和保障[10-11]，土壤中任何一種養(yǎng)分的缺乏或過量，直接影響著煙葉品質(zhì)的提高[12-13]。土壤養(yǎng)分受其理化性質(zhì)的影響，孫燕等[14]認(rèn)為土壤有機(jī)質(zhì)的含量能間接影響煙葉化學(xué)成分。涼山州自然條件優(yōu)越，是四川省優(yōu)質(zhì)煙葉生長的適宜區(qū)，也是國內(nèi)重點(diǎn)扶持的植煙基地，其中‘紅花大金元’（簡稱‘紅大’）是涼山州重點(diǎn)栽培的特色煙葉。‘紅大’煙葉香氣飄逸，雜氣較輕，吃味獨(dú)特，余味舒適，香型風(fēng)格獨(dú)特，是備受國內(nèi)卷煙工業(yè)青睞的優(yōu)質(zhì)原料[15]。但近年來，由于施肥不均衡和施肥過多的狀況普遍存在，造成了土壤的結(jié)構(gòu)改變、肥力下降等問題，還影響煙葉品質(zhì)風(fēng)格的形成，容易出現(xiàn)煙葉氮、煙堿含量過高，煙糖含量和工業(yè)可用性降低，煙葉特色弱化等情況。筆者對植煙區(qū)土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)成分進(jìn)行相關(guān)性分析，旨在探究對煙葉化學(xué)品質(zhì)有重要影響的養(yǎng)分因素，為涼山州煙葉的科學(xué)種植提供有效信息。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集與測定

2012 年在四川省涼山州的德昌、會東、會理、美姑、冕寧、普格、西昌、喜德、越西9 個(gè)縣市，遵循均勻性、代表性原則，采用GPS網(wǎng)格定位技術(shù)，以13.33 hm2為一個(gè)采樣單元，采集具有代表性的土樣樣品108個(gè)。土樣采集時(shí)間選擇在煙草尚未施用底肥和移栽以前的晴天進(jìn)行，以反映采樣煙田的真實(shí)養(yǎng)分狀況和供肥能力。主要采集0～20 cm 耕層的土壤樣品，根據(jù)田塊形狀采用“S”法在半徑10 m 的圓形區(qū)域內(nèi)取8～10個(gè)點(diǎn)的土樣構(gòu)成一個(gè)混合土樣。經(jīng)過風(fēng)干、磨細(xì)、過篩、混勻、裝瓶后，按常規(guī)土壤農(nóng)化分析方法進(jìn)行測定[16]，如表1 所示。測定指標(biāo)包括土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀。

表1 植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分測定方法

1.2 煙葉樣品的采集與測定

在土壤樣品對應(yīng)地塊采集煙葉樣品，2012年選取當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘紅花大金元’，采集C3F 的烤后煙葉樣品，每份1.5 kg用于煙葉的化學(xué)成分分析，共108份，煙葉化學(xué)成分測定指標(biāo)包括煙堿、總氮、總糖、還原糖、鉀和氯，并計(jì)算總糖與煙堿的比、鉀離子與氯離子的比、總氮與煙堿的比。各項(xiàng)指標(biāo)參照王瑞新《煙草化學(xué)》的方法測定[17]，如表2所示。

表2 煙葉化學(xué)成分測定方法

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分的現(xiàn)狀分析

2.1.1 土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分描述型統(tǒng)計(jì)分析 根據(jù)《中國植煙土壤及煙草養(yǎng)分綜合管理》[18]中土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分豐缺的劃分標(biāo)準(zhǔn)（表3），對表4中土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分的總體狀況進(jìn)行分析。從變幅看，除土壤pH外，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的最大值和最小值之間差異均較大，值域的分布范圍很廣；從變異系數(shù)看，土壤pH 屬于弱變異(CV＜10%)，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀均屬于中等強(qiáng)度變異(10%＜CV＜90%)，其中有效磷的變異系數(shù)最大為46.32%；說明煙區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境比較復(fù)雜，生產(chǎn)和施肥等管理措施差別較大。涼山州植煙土壤酸堿度變化范圍為pH 5.00～7.00，中值為pH 5.82，總體來說比較適宜煙葉的生長；土壤有機(jī)質(zhì)的變化范圍為9.33～39.09 g/kg，平均值為23.41 g/kg，變異系數(shù)為22.42%，總體適中偏低；堿解氮的變化范圍為39.00～213.00 mg/kg，平均值為105.24 mg/kg，含量屬于豐富；有效磷均值為16.95 mg/kg，雖然在適宜范圍內(nèi)，但變化范圍為3.33～42.20 mg/kg，各樣點(diǎn)間差異較大；速效鉀變化范圍為39.00～198.00 mg/kg，平均值為117.12 mg/kg，變異系數(shù)為27.55%，表明煙區(qū)內(nèi)速效鉀含量整體較缺乏，應(yīng)注意在施肥過程中提高速效鉀肥的施用量。

表3 國內(nèi)植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)

表4 涼山州植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計(jì)

2.1.2 各縣（市）土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分狀況 從表5中可以看出，各縣市土壤pH中值基本在適宜煙葉種植的范圍內(nèi)，冕寧、西昌、喜德、越西4縣市土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，其余縣市在適宜范圍內(nèi)。土壤堿解氮含量均超出適宜范圍，大致呈“北高南低”的分布特點(diǎn)，其中越西縣堿解氮含量最高，達(dá)到182 mg/kg。氮素過多易導(dǎo)致煙株生長過旺，煙堿含量過高，煙葉還原糖及淀粉含量降低[19-20]，煙葉品質(zhì)下降，故應(yīng)注意控制氮肥的施用。土壤有效磷含量大致呈“西北高、東南低”的分布特點(diǎn)，冕寧、西昌、喜德、越西4縣市含量超出適宜煙葉生長的范圍，其中越西縣的有效磷含量最高，其余5縣市有效磷總體含量適宜。土壤磷素含量過高或過低均會影響煙葉的化學(xué)品質(zhì)[21]，磷肥的施用量也需加以控制。土壤速效鉀含量的分布特點(diǎn)與速效磷相反，大致呈“西北低、東南高”的特點(diǎn)分布，各縣市速效鉀含量均低于適宜范圍，其中西昌市土壤極缺乏速效鉀。煙草是一種典型的喜鉀作物，鉀能夠幫助煙株增強(qiáng)各種抗性，同時(shí)對代謝作用中的多種酶起激活作用[22-24]，故應(yīng)注意增加土壤中的有效鉀含量。

表5 涼山州各縣（市）植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分含量

2.2 煙葉化學(xué)品質(zhì)分析

2.2.1 煙葉化學(xué)品質(zhì)描述型統(tǒng)計(jì)分析 根據(jù)前人的研究成果[25-26]得到烤煙中部煙葉化學(xué)品質(zhì)適宜范圍（表6）。由涼山州中部煙葉化學(xué)品質(zhì)的描述性統(tǒng)計(jì)分析（表7）可知，還原糖屬于弱變異，煙堿、總氮、總糖、鉀、氯、糖堿比、氮堿比屬于中等強(qiáng)度變異，鉀氯比屬于強(qiáng)變異，還原糖的變異系數(shù)最小為9.56%，鉀氯比的變異系數(shù)最大為91.38%。說明煙區(qū)內(nèi)C3F的煙葉化學(xué)品質(zhì)存在較廣泛的變異，這與煙區(qū)內(nèi)復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境和人為栽培管理方式的不同存在密切關(guān)系。煙堿的變化范圍為0.99%～3.87%，平均值為2.20%；煙葉總氮的變化范圍為1.20%～2.31%，平均值為1.72%；氮堿比的變化范圍為0.54%～1.40%，平均值為0.83%；說明雖然土壤中堿解氮含量豐富，但煙葉總氮含量偏低，煙堿含量和氮堿比總體適中。煙葉總糖的變化范圍為18.77%～41.51%，平均值為33.61%；還原糖的變化范圍為15.85%～34.62%，平均值為28.85%；糖堿比的變化范圍為4.95%～41.77%，平均值為16.73%；說明涼山州的總糖、還原糖和糖堿比偏高，可探尋適當(dāng)降低煙糖含量的方法。煙葉鉀的變化范圍為1.04%～3.07%，平均值為1.68%，煙葉鉀含量偏低，這和土壤中速效鉀的含量偏低有一定的關(guān)聯(lián)；煙葉氯含量偏低且變幅大，其中煙葉氯的最小值為0.03%，這是造成煙葉鉀氯比廣泛變異的主要原因。

表6 烤煙中部煙葉化學(xué)品質(zhì)適宜范圍

表7 涼山州中部煙葉化學(xué)品質(zhì)的描述性統(tǒng)計(jì)

2.2.2 各縣（市）煙葉化學(xué)成分狀況 會東、會理、普格3縣是涼山州重點(diǎn)植煙區(qū)域。由表8 可知，會東縣煙堿含量、氯含量、鉀氯比分別為2.29%、0.33%、5.24，均在適宜范圍內(nèi)，總糖、還原糖含量和糖堿比總體偏高，分別為34.99%、28.62%、15.80，總氮、煙葉鉀含量和氮堿比均低于適宜范圍；會理縣鉀氯比、氮堿比適宜，但煙葉總糖、還原糖含量和糖堿比與會東縣相似，總體偏高，而煙堿、總氮、煙葉鉀、氯含量分別為1.86%、1.70%、1.54%、0.22%均偏低；普格縣糖堿比、鉀氯比適宜，煙堿、總糖、還原糖含量均高于適宜范圍，煙葉總氮、鉀、氯含量、氮堿比分別1.81%、1.91%、0.12%和0.61，整體偏低。德昌、美姑、冕寧、西昌、喜德、越西6個(gè)縣市，鉀氯比均在適宜范圍內(nèi)，但都存在煙葉總糖、還原糖含量偏高，煙葉總氮、氯偏低的情況；冕寧縣、西昌市煙堿含量偏低；德昌、冕寧、越西3 縣煙葉鉀含量較適宜；冕寧縣、西昌市糖堿比偏高；冕寧縣、越西縣氮堿比較適宜。

表8 涼山州各縣（市）中部煙葉化學(xué)成分含量

2.3 土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)分析

2.3.1 總體相關(guān)分析 由表9 可知，煙葉還原糖含量與堿解氮達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)，說明隨著土壤中氮素的增加煙葉還原糖含量降低，李銀科等[20]大田實(shí)驗(yàn)的結(jié)果支持了這一觀點(diǎn)。在煙葉生長的過程中，應(yīng)注意保持平衡協(xié)調(diào)的碳氮代謝。煙葉鉀含量和鉀氯比與大部分土壤養(yǎng)分指標(biāo)呈顯著關(guān)系，其中煙葉鉀含量和土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)，與羅華元等[22]和陳偉等[27]的研究結(jié)果一致。說明在適宜范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)含量較豐富的弱酸性土壤，有利于增加煙葉的含鉀量。土壤有效磷含量和煙葉總糖、氯含量呈顯著負(fù)相關(guān)，和煙葉鉀含量、鉀氯比呈顯著正相關(guān)，說明適當(dāng)?shù)耐寥懒缀靠梢云鸬浇档蜔熑~總糖含量、提高煙葉鉀含量、保持適宜的鉀氯比的作用。此外，煙堿、煙葉總氮含量、糖堿比、氮堿比4項(xiàng)指標(biāo)與土壤pH、有機(jī)質(zhì)、土壤養(yǎng)分均未達(dá)到顯著相關(guān)。

表9 土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

2.3.2 不同pH 下的相關(guān)分析 適宜種煙土壤酸堿度范圍為pH 5.5～7.0，故將其分為pH 5.5 以下、pH 5.5～7.0兩個(gè)檔次，分別對涼山州植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)品質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析（表10～11）。在2種pH水平下，土壤堿解氮含量均與煙葉鉀氯比呈顯著正相關(guān)，不同之處是在酸性土壤環(huán)境(小于等于pH 5.5)下，煙堿和土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)，煙葉氯含量和堿解氮呈顯著負(fù)相關(guān)，在適宜種煙的pH條件下不存在以上2 種相關(guān)關(guān)系。表11 和表10 相比，pH 5.5～7.0范圍內(nèi)時(shí)土壤pH、有機(jī)質(zhì)、土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)性明顯增強(qiáng)，說明和酸性土壤環(huán)境相比，在酸堿度最適范圍內(nèi)，土壤pH、有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分對煙葉化學(xué)品質(zhì)的影響較大。

表10 pH≤5.5時(shí)土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

表11 5.5＜pH≤7.0時(shí)土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

2.3.3 不同有機(jī)質(zhì)水平下的相關(guān)分析 由表3 可知，適宜種煙的土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)含量低于25 g/kg，故以25 g/kg為分界點(diǎn)，將總體樣本分成2個(gè)部分，分別對涼山州植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)品質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析和比較。由表12～13 可知，在整個(gè)值域范圍內(nèi)，煙葉鉀含量與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤有效磷含量呈顯著正相關(guān)。當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)含量在適宜范圍內(nèi)時(shí)，土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)成分的相關(guān)性不明顯，只有土壤速效鉀含量與氮堿比顯著負(fù)相關(guān)。當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)含量高于25 g/kg時(shí)，土壤堿解氮對鉀氯比的正效應(yīng)明顯增強(qiáng)，對總糖、還原糖的負(fù)效應(yīng)明顯增強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)性也明顯增強(qiáng)。

表12 SOM≤25時(shí)土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

煙葉品質(zhì)不僅受栽培技術(shù)和調(diào)制水平的影響，土壤對煙葉質(zhì)量也有重要影響，土壤養(yǎng)分含量的豐缺狀況直接影響煙草的生長發(fā)育、產(chǎn)量和質(zhì)量[28-31]。在煙葉生產(chǎn)過程中，土壤為煙葉提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，影響煙葉化學(xué)成分的積累與轉(zhuǎn)化[32-33]。土壤pH、有機(jī)質(zhì)和土壤有效微量元素含量對烤煙常規(guī)成分影響較大[34-39]。在一定范圍內(nèi)，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，對促進(jìn)煙株生長發(fā)育、協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分具有較好的效果，可有效提高煙葉香氣質(zhì)、香氣量，減少雜氣和刺激性[10]。筆者通過綜合分析得出，涼山州各區(qū)縣的植煙土壤在pH 5.00～7.00區(qū)間變化，總體適宜且比較穩(wěn)定；土壤有機(jī)質(zhì)適中偏低，有效磷分布不均衡。土壤氮素含量水平直接關(guān)系到烤煙總糖、總煙堿含量，從而影響烤煙品質(zhì)[40-42]；涼山州土壤堿解氮含量為105.24 mg/kg，總體水平較豐富，呈“北高南低”的分布特點(diǎn)。煙葉中的鉀含量越高，其燃燒性越強(qiáng)，煙葉商品價(jià)值越高[43-44]，但涼山州速效鉀含量總體較缺乏，呈“西北低、東南高”的分布特點(diǎn)，平均為117.12 mg/kg，應(yīng)注意對該區(qū)域適當(dāng)增施鉀肥，降低氮肥施用水平。

涼山州‘紅大’中部煙葉總糖、還原糖整體偏高，煙堿含量、氮堿比總體適中但不穩(wěn)定，煙葉總氮、鉀、氯含量總體偏低，鉀氯比和糖堿比偏高。從植煙土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)相關(guān)性看，土壤有效磷與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)性顯著，煙葉鉀含量和鉀氯比與土壤pH、有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分的相關(guān)性顯著，土壤堿解氮與煙葉還原糖顯著負(fù)相關(guān)。不同梯度pH和有機(jī)質(zhì)含量分段相關(guān)性分析結(jié)果表明，在土壤pH和有機(jī)質(zhì)適宜范圍內(nèi)，二者對煙葉化學(xué)品質(zhì)的影響都較大，在有機(jī)質(zhì)適宜范圍內(nèi)，土壤養(yǎng)分和煙葉化學(xué)成分的相關(guān)性不明顯。總體來說，涼山煙區(qū)土壤酸堿度較適宜，有機(jī)質(zhì)含量適中偏低，鉀元素較為缺乏，可根據(jù)不同縣區(qū)土壤養(yǎng)分豐缺狀況，有針對性地調(diào)整栽培施肥措施，注重降低氮肥、平衡磷肥和增補(bǔ)鉀肥等，以提高土壤供鉀潛力，從而進(jìn)一步改善煙葉品質(zhì)、提高煙葉競爭力。同時(shí)由于本研究考慮的土壤因素還相對有限，對于影響煙葉質(zhì)量有關(guān)的其他土壤因素，如氣候、海拔高度、地貌類型等還有待于進(jìn)一步研究。

表13 SOM＞25時(shí)土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分與煙葉化學(xué)品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)