保山基地植煙土壤養分與煙葉化學成分評價及其相關性分析

劉久羽 輝樹光 鄧泳 祁紹俊 趙東杰 黃卲理 李智 楊曉斌

（1.廣西中煙工業有限責任公司，廣西 南寧 530000；2.云南省煙草公司保山市公司，云南 保山 678000；3.云南五佳生物科技有限公司，云南 昆明 650106）

土壤是作物生長發育的重要物質基礎，其養分狀況直接影響作物生長發育，進而影響作物產量和質量。植煙土壤養分特征剖析與評價是明確基地土壤肥力狀況、土壤改良和土壤保育的有效手段[1，2]。而植煙土壤受自然因素、人為耕作等多種因素影響，土壤肥力呈現時空動態變化特征[3，4]。同時，優質煙葉生產、煙葉品質與土壤養分狀況密切聯系[5，6]。煙葉化學成分是衡量煙葉內在品質的重要因素之一，很大程度上決定煙葉品質的優劣[7，8]。因此，掌握植煙土壤營養狀況和動態變化趨勢，明確煙葉常規化學成分變化特點和變化規律，探索土壤與煙葉化學成分相關性，對于指導烤煙生產具有重要意義。廣西中煙保山基地位于云南省保山市昌寧縣珠街彝族鄉，境內氣候和海拔高度差異較大，年平均氣溫17.8℃，年平均降雨量625mm，最高海拔2816.6m，最低海拔1100m，適宜優質烤煙生長。全鄉宜種煙面積達23000畝以上，100%種植“紅花大金元”品種，實現了“一鄉一品”。目前，保山基地研究主要集中在土壤和煙葉微量元素以及土壤肥力綜合評價方面[9，10]，對于煙區土壤養分和煙葉化學成分變化趨勢以及相關性研究未見報道。因此，本文對保山基地2010—2019年這10年的植煙土壤養分和煙葉化學成分進行特征分析以及變化動態研究，并探討土壤養分和煙葉化學成分相關性，旨在為基地烤煙生產技術措施調整優化以及卷煙企業定制化煙葉原料和保障優質穩定煙葉原料需求提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集與測定

2010—2019年間，每年選擇在保山珠街基地10個村委會代表性植煙區域采集土壤樣品10個，共90個。取樣時間均在晴天進行，在烤煙前茬作物收獲后，整地未施用底肥之前，應用S形取樣法，多點采集0～20cm深度耕作層的植煙土壤，混勻后采用四分法取1kg土壤樣品，進行登記編號、風干、預處理和備用。土壤測定指標主要包括pH值、有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、水溶性氯、有效鎂和有效硼，測定方法均參照魯如坤的《土壤農業化學分析方法》進行[11]。土壤養分適宜度分級參照全國第二次土壤普查分級標準和中國植煙土壤養分評價標準進行豐缺狀況評價[12]。具體見表1。

表1 植煙土壤pH值和養分適宜度分級

1.2 煙葉樣品的采集與測定

2010—2019年間，每年在土樣樣品采集點分別選取初烤煙葉樣品，主要等級為C3F，每個煙葉樣品2.0 kg；烤煙品種均為“紅花大金元”。煙葉化學成分測定指標主要包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀離子、氯離子和淀粉含量，測定方法均參照中華人民共和國煙草行業標準執行。

1.3 數據處理與分析

采用Excel 2010統計分析2010—2019年土壤和煙葉樣品資料，得出保山基地植煙土壤養分分布狀況與變化趨勢和中部煙葉化學成分特征與變化趨勢；利用SPSS 21.0對數據進行顯著性檢驗和鄧肯法（Duncan）進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 保山基地植煙土壤養分描述性統計與分布特征

由保山基地植煙土壤養分平均含量（見表2）可知，保山基地植煙土壤pH均值、有機質、堿解氮、有效硼和水溶性氯離子的平均含量適宜，速效磷、速效鉀、有效鎂的平均含量偏高。從變異系數看，植煙土壤各養分的變異系數分布范圍為13%～255%，屬于中等和強度變異，其中pH值的變異程度最小，水溶性氯離子含量的變異程度最大。從分布特征看，保山基地植煙土壤養分pH值、有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鎂和水溶性氯離子處于適宜范圍內的比例分別達到36.52%、32.17%、29.57%、29.57%、20.00%、20.00%、39.13%和35.65%；同時基地植煙土壤pH值、有機質、堿解氮、有效硼和水溶性氯離子處于低和很低范圍內的比例較高，分別達到36.52%、43.48%、62.61%、68.70%和56.52%；而基地植煙土壤速效磷、速效鉀、有效鎂含量處于高和很高范圍內比例較高，分別為51.30%、42.61%、54.79%。

表2 保山基地植煙土壤養分描述性統計分析和分布特征

2.2 保山基地植煙土壤年度變化趨勢分析

由保山基地不同年度間的植煙土壤養分多重比較可知（表3），2010—2019年基地植煙土壤養分年度間存在差異顯著性。隨著年份的增加，整體上，土壤pH值表現為2019年顯著較高，與2011年和2013—2016年間無顯著差異；土壤有機質表現為先降低后增加趨勢，2011—2013年顯著最低；土壤堿解氮含量表現為先降低后增加趨勢，2011—2013年及2016年顯著最低；土壤速效磷含量表現為2014年和2018年顯著最高，其他年份無差異顯著性；土壤速效鉀含量表現為增加趨勢，2014年、2016年和2018年顯著最高；土壤有效硼含量表現為2018年顯著最高，其他年份較低且無差異顯著性；土壤有效鎂含量表現為增加趨勢，2019年顯著最高，2012年、2014年和2015年無顯著差異；水溶性氯離子含量表現為先降低后增加趨勢，2012年和2013年顯著最低。

表3 保山基地不同年度間植煙土壤變化分析

2.3 保山基地植煙土壤區域特征分析

廣西中煙保山基地包含10個村（組）。從多重比較來看（見表4），10個煙區間的速效磷和有效鎂含量存在差異顯著性，其他養分指標差異不顯著。同時，10個煙區的pH值均適宜；有機質含量以谷滿和珠街偏低，其他適宜；堿解氮含量除從崗外均偏低；速效磷含量均適宜和偏高；速效鉀含量均適宜和偏高；有效硼含量以比此、谷滿、黑馬、慶美和子堂偏低，其他適宜；有效鎂含量均適宜和偏高；水溶性氯離子含量以谷滿和子堂偏高，其他適宜。

表4 保山基地不同村（組）植煙土壤養分含量狀況

2.4 保山基地中部煙葉化學成分分析

根據云南省優質烤煙化學指標要求：總糖15%～35%，總氮1.5%～3.5%，煙堿1.5%～3.5%，鉀離子1.5%～6.0%，氯離子0.3%～0.7%。我國烤煙淀粉含量較高整體為4%～6%。保山基地煙葉總糖和還原糖含量較高；總氮和氯離子含量在適宜范圍內但偏低；煙堿、鉀離子和淀粉含量比較適中。從變異系數看，總糖變異系數小于10%，變異程度較小；還原糖、總氮、鉀離子變異系數處于10%～20%之間，變異程度中等；煙堿、氯離子和淀粉變異系數大于20%，變異程度較大（具體情況見表5）。

表5 保山基地中部煙葉化學成分描述性分析

2010—2019年保山基地紅花大金元煙葉總糖和還原糖含量年度變化（見圖1），總糖含量和還原糖含量年際間呈現一定的波動性，總糖平均含量范圍為27.06%～37.30%，還原糖平均含量范圍為23.75%～31.39%，其中2011年糖含量最低，2015—2019年較高?？偺呛瓦€原糖線性趨勢分析結果顯示，2010—2019年保山基地煙葉總糖和還原糖平均含量呈增加趨勢，從趨勢線的變化斜率看，總糖的增加幅度較大。

圖1 保山基地煙葉總糖和還原糖含量年度變化趨勢

2010—2019年保山基地紅花大金元煙葉總氮、煙堿、鉀離子、氯離子和淀粉含量年度變化趨勢見圖2，各指標平均含量年際間呈現一定的波動性。其中，總氮平均含量范圍為1.55%～1.90%，2015年和2018年較低；煙堿平均含量范圍為1.41%～3.22%，2011年較高，而2012年、2015年、2016年和2018年較低；鉀離子平均含量范圍為1.84%～2.91%，2017年和2018年較高；氯離子平均含量范圍為0.31%～0.85%，2010年和2012年較高，2014年至2019年較低；淀粉平均含量范圍為2.70%～6.07%，2011年最低，2016年和2018年較高。線性趨勢分析結果顯示，2010—2019年保山基地煙葉總氮、煙堿和氯離子平均含量呈降低趨勢，鉀離子和淀粉平均含量呈增加趨勢；同時從趨勢線的變化斜率看，煙堿的降低幅度和淀粉的增加幅度較大，而總氮和氯離子降低幅度和鉀離子增加幅度不大。

圖2 保山基地煙葉總氮、煙堿、鉀、氯和淀粉含量年度變化趨勢

2.5 保山基地土壤養分與煙葉化學成分相關性分析

保山基地植煙土壤養分與煙葉化學成分簡單相關分析（見表6）。保山基地煙葉總氮與土壤有效鎂含量呈極顯著負相關；煙葉煙堿與土壤有效氯含量呈顯著正相關，與土壤有效鎂含量呈顯著負相關；煙葉鉀離子含量與土壤速效磷和速效鉀含量呈顯著正相關。

表6 保山基地中部煙葉化學成分和土壤養分相關性分析

3 討論

對2010—2019年保山基地植煙土壤養分測定與分析可知，整體上基地土壤超過1/3比例的pH值和有機質適宜，50%左右的速效磷、速效鉀和有效鎂含量偏高，而60%以上的堿解氮和有效硼含量偏低。雖然堿解氮含量隨年份增加表現先降低后增加趨勢，但是堿解氮含量偏低范圍比例較高，達到62.61%。植煙土壤的堿解氮含量中等，有利于烤煙種植中氮素的調控。保山基地應根據氣候條件對于沙壤土質或速效氮缺乏的植煙土壤適量增加氮肥施用量，重視合理施用氮肥，避免后期烤煙脫肥?；赝寥烙行鸷磕甓乳g無差異顯著性，但偏低范圍占比68.70%，比例較高。因此，基地應注重增施硼肥，提高煙葉品質。同時，基地土壤速效鉀含量隨年份增加表現為增加趨勢。研究表明，煙葉含鉀量隨施鉀量增加其比重也不斷增加，當供鉀強度達到一定值之后土壤的煙葉鉀占總吸鉀量的百分數最后都趨向于穩定值；并且鉀能顯著影響煙草體內硼含量，隨著鉀量增加硼含量逐漸下降，在大量使用鉀肥時應注意配合施用硼肥以協調烤煙體內養分平衡[13，14]。一般南方煙區植煙土壤缺鎂現象屢見報道[15]，需補充含鎂的肥料。但是保山基地土壤有效鎂含量豐富，且表現增加趨勢。土壤中鎂與多種陽離子如K、Ca、NH4間均存在著不同的競爭性吸收抑制關系，在田間管理中避免單次投入過量養分，均衡施肥，利于調節煙葉品質。

對2010—2019年保山基地中部煙葉常規化學成分含量檢測與分析可知，總體上基地煙葉總糖和還原糖含量較高；煙堿、鉀離子和淀粉含量比較適中；而總氮和氯離子含量偏適宜范圍下限。同時，基地煙葉總糖和還原糖、鉀離子和淀粉平均含量年際間呈增加趨勢，而煙葉總氮、煙堿和氯離子平均含量年際間呈降低趨勢，且煙堿的降低幅度較大。影響煙葉總氮和煙堿含量的主要因素有遺傳特性、環境因素和栽培技術等。根據保山基地烤煙種植條件和前人研究報道分析，水分是影響基地煙葉煙堿的重要因素之一，在土壤供氮水平適宜條件下，基地前期干旱，而旺長期至成熟期降水過多，葉片擴大、煙株生長加快，造成煙堿含量降低[16，7]。同時，土壤中礦質元素對煙葉總氮和煙堿含量積累也有重要影響，增加鉀肥施用量可能會降低煙葉煙堿含量；嚴重缺硼時，煙堿含量增加，輕度時，煙堿含量降低，不缺硼時，煙堿又升高；鎂與煙堿含量呈負相關[18，19]。氣候條件無法改變，但可通過調控土壤中營養元素，改善煙葉品質。

本研究結果表明，保山基地煙葉總氮、煙堿與土壤有效鎂含量呈極顯著和顯著負相關，煙葉鉀離子含量與土壤速效磷和速效鉀含量呈顯著正相關。一般鎂在煙株生長過程中起著重要的作用，缺鎂會影響煙草發育，造成煙草產量和品質嚴重降低[20]。范才銀研究表明隨著施鎂水平的增加，煙堿含量逐步下降；同時施鎂對下部葉煙堿含量影響較小，對中部葉影響居中，對上部葉影響最大[21]。因此，建議保山基地根據土壤養分特性和煙葉品質特征，控制含鎂肥料的應用，同時考慮養分間的相互作用，平衡施用氮肥、鉀肥與硼肥等，以便提高煙葉的總氮和煙堿含量，提升煙葉化學成分協調性，滿足工業對優質穩定煙葉原料的需求。

4 結論

保山基地植煙土壤整體上速效磷、速效鉀與有效鎂偏高，但堿解氮和有效硼偏低比例較高，分別為62.61%和68.70%；并且堿解氮含量隨年份增加表現先降低后增加趨勢；有效硼含量年度間無差異顯著性；同時速效鉀和有效鎂呈增加趨勢。

保山基地煙葉總糖和還原糖平均含量較高，總氮和氯離子處于適宜范圍下限，煙堿、鉀離子和淀粉含量比較適中；年際間呈現一定的波動性，總糖和還原糖、鉀離子和淀粉平均含量呈增加趨勢，總氮、煙堿和氯離子呈降低趨勢，煙堿降低幅度較大。

簡單相關分析結果表明，基地煙葉總氮、煙堿與土壤有效鎂呈顯著負相關，煙葉鉀離子與土壤速效磷和速效鉀呈顯著正相關。