百色市煙區(qū)土壤和煙葉鎂元素分布特征分析

韋雪峰，覃新鳳，吳潔梅，鄭惠千，巫祥龍，周 曄

（百色學(xué)院農(nóng)業(yè)與食品工程學(xué)院，廣西百色 533000）

煙草（Nicotiana tabacumL.）屬于雙子葉植物綱（Dicotyledoneae）管狀花目（Tubiflorae）茄科（Solanaceae）煙草屬（Nicotiana）一年或多年生的重要經(jīng)濟(jì)作物[1]。我國(guó)烤煙不僅是卷煙工業(yè)的主要原料，也被用作斗煙。煙草是產(chǎn)量和質(zhì)量并重的特殊葉用經(jīng)濟(jì)作物，氣候、地形、地質(zhì)及土壤均是影響煙葉產(chǎn)質(zhì)及風(fēng)味特色的重要因素[2]。我國(guó)煙草開始出現(xiàn)“北煙南移”現(xiàn)象始于20 世紀(jì)90 年代，黃淮煙區(qū)的煙草種植面積減少，云南、貴州因其地理優(yōu)勢(shì)和外部條件的引導(dǎo)成為產(chǎn)煙大省。在廣泛滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)，也在一定程度上提高了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)效益[3]。

鎂（Mg）是植物必需營(yíng)養(yǎng)元素之一，對(duì)改善烤煙品質(zhì)及提高煙葉產(chǎn)量均有非常重要的作用。Mg可以增強(qiáng)烤煙蒸騰速率，進(jìn)而促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)成分及某些礦質(zhì)元素的運(yùn)輸，防止煙葉體表過熱；Mg還對(duì)植物根系有著顯著影響，充足的Mg 能促進(jìn)根系發(fā)育，利于吸收養(yǎng)分和礦質(zhì)元素，增強(qiáng)抗倒伏能力[4]。同時(shí)，Mg 是組成葉綠素的重要金屬元素，適量的Mg 能優(yōu)化葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而增加光合作用的強(qiáng)度，進(jìn)而提高煙葉產(chǎn)量及水溶性碳水化合物含量，降低煙堿含量[5-6]。

Mg 對(duì)煙草種植的重要性早在1986 年就引起了學(xué)者的注意。冉邦定發(fā)現(xiàn)，烤煙缺Mg 時(shí)葉片的大小、形態(tài)如常，然而葉尖、葉緣、葉脈間失綠，導(dǎo)致煙葉呈現(xiàn)灰白甚至近白色，隨著缺Mg 程度加重，白斑延伸至主脈及側(cè)脈，進(jìn)而造成煙葉品質(zhì)低下、產(chǎn)量減少[7]。Mg 含量過高或者過量施用均不利于烤煙落黃，易形成青煙。王世濟(jì)等研究發(fā)現(xiàn)，缺Mg 程度直接影響煙葉外觀性狀，缺Mg 越嚴(yán)重?zé)熑~進(jìn)行烘烤后色澤越淡、油分降低、葉片變薄、彈性偏差，引起赤星病斑加重，同時(shí)Mg 缺乏會(huì)降低成品的口感舒適度，導(dǎo)致雜味加重、刺激性增加、助燃性變差[8]。李榮春等研究表明，Mg能使烤煙鮮葉片厚度變薄，使烤煙葉片細(xì)胞緊密連接，整體網(wǎng)絡(luò)性好，經(jīng)過烘烤后的煙葉手感具豐滿、彈性好等優(yōu)點(diǎn)[9]。合理施用Mg 肥能促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，提高根系干物質(zhì)的積累量，增大葉面積及增加葉綠體色素含量，提高烤煙株高及莖粗，降低烤煙鉀含量，提高烤煙還原糖含量和糖堿比值[10]。我國(guó)南方酸性土壤中Mg 因土壤風(fēng)化強(qiáng)烈，大部分已淋失，土壤Mg 含量很低，故合理施用Mg 肥十分重要[11]。李文卿等研究表明，隨著Mg 肥施用量的增加，土壤交換性Mg 含量明顯上升，煙株根系、葉片、煙莖的Mg 含量也隨之提高[12]。徐興陽(yáng)等研究表明，烤煙團(tuán)棵期噴施高鈣鎂鉀可加快煙葉成熟，促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)抗病性[13]。李文卿認(rèn)為，當(dāng)土壤交換性Mg 含量在50 mg·kg-1左右時(shí)，施Mg 量（以MgO 計(jì)）達(dá)到施氮量的60%時(shí)，煙葉烤后的均價(jià)和產(chǎn)值均較高[14]。

百色市是我國(guó)重點(diǎn)植煙區(qū)[15]，其烤煙種植可劃分為3 個(gè)生態(tài)區(qū)，其中靖西縣屬于南部?jī)?yōu)質(zhì)烤煙種植區(qū)[16]。百色植煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量分布不均勻，土壤交換性鎂含量較低，進(jìn)而影響著烤煙煙葉中的Mg 含量[6]，應(yīng)平衡煙株中鉀、鈣、鎂含量，進(jìn)而提升烤煙的品質(zhì)[17]。百色植煙區(qū)實(shí)行煙稻輪作耕種制度，受傳統(tǒng)種植的影響，復(fù)合肥用量的增加、有機(jī)肥用量的減少及高產(chǎn)耐肥品種的大面積種植，導(dǎo)致復(fù)種指數(shù)不斷提高，土地利用率增加，但又缺少M(fèi)g 肥補(bǔ)充，導(dǎo)致土壤Mg 逐漸耗竭，作物缺Mg 現(xiàn)象陸續(xù)出現(xiàn)。為了合理施用鎂肥，有針對(duì)性地提升烤煙的產(chǎn)量與質(zhì)量，進(jìn)而增加煙農(nóng)收入，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，本文對(duì)百色靖西三友村植煙區(qū)烤煙及其根系土壤中Mg含量分布特征進(jìn)行了分析，并初步探究了百色煙區(qū)缺Mg 的原因。

1 材料與方法

1.1 煙株及土壤樣品采集

于2020年6月10日，選取廣西壯族自治區(qū)百色市靖西縣三友村煙田，每隔100 m 采集成熟期煙株及其根系土。煙株分別采集煙莖（約10 cm 長(zhǎng)，靠近根部）、上部葉、中部葉及下部葉。三友村烤煙品種為K326。根系土采集深度為0～20 cm，記錄采樣點(diǎn)的地理坐標(biāo)及海拔。

1.2 煙株及土壤樣品處理

將新鮮采集煙株樣品的煙葉葉脈部切開，將煙莖剪成小塊，于60 ℃烘箱烘干后用粉碎機(jī)粉碎，通過80目孔徑（0.177 mm）篩備用。煙田采集的土壤樣品自然陰干，剔除動(dòng)植物殘?bào)w、石塊等雜物，用圓木棍碾碎，通過80目孔徑篩（0.177 mm）備用。

1.3 煙株及土壤檢測(cè)方法

煙株（煙莖及煙葉）Mg含量根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》（GB 5009.268—2016）中的電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）[18]進(jìn)行測(cè)定。土壤Mg 含量根據(jù)《土壤和沉積物無機(jī)元素的測(cè)定波長(zhǎng)色散X 射線熒光光譜法》（HJ 780—2015）[19]進(jìn)行測(cè)定。土壤pH 根據(jù)《土壤pH 的測(cè)定》（NY/T 1377—2007）[20]，采用pH計(jì)（水土比為2.5∶1）法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel及SPSS 22.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙株根系土壤MgO含量分析

根據(jù)浙江省土地質(zhì)量地質(zhì)調(diào)查規(guī)范[21]，將土壤MgO 含量劃分為5 個(gè)等級(jí)，MgO 含量≤0.70%，為五級(jí)，即缺乏；MgO 含量處于＞0.70%～≤1.20%，為四級(jí)，即較缺乏；MgO含量處于＞1.20%～≤1.70%，為三級(jí)，即中等；MgO 含量處于＞1.70%～≤2.15%，為二級(jí)，即較豐富，MgO 含量＞2.15%，為一級(jí)，即豐富。樣品分析表明，三友村煙田土壤MgO 含量平均值為0.56%±0.05%，處于0.49%～0.63%，屬于五級(jí)，表明土壤MgO 含量呈缺乏狀態(tài)。峰度系數(shù)為-1.74，偏度系數(shù)為-0.28。土壤樣本MgO 含量變異系數(shù)為8.8%，樣本含量分布較均一。

2.2 煙葉Mg含量分布

由表1 可知，從三友村植煙區(qū)煙葉Mg 含量來說，上部煙葉>中部煙葉（P＜0.05）。上部煙葉Mg 含量的范圍處于0.13～0.25 mg·kg-1之間，峰度系數(shù)為1.17，偏度系數(shù)為0.93；中部煙葉Mg 含量范圍處于0.11～0.22 mg·kg-1之間，峰度系數(shù)為0.05，偏度系數(shù)為0.38；下部煙葉Mg 含量范圍處于0.10～0.36 mg·kg-1之間，峰度系數(shù)為2.35，偏度系數(shù)為1.42。

表1 三友村植煙區(qū)煙葉不同部位Mg含量分布

表2 烤煙不同部位煙葉Mg、K、Ca含量相關(guān)性分析

2.3 烤煙不同部位煙葉Mg、Ca、K 含量及相關(guān)性分析

烤煙不同部位煙葉Mg、K、Ca 含量分布見圖1。根據(jù)皮爾遜相關(guān)性分析，對(duì)三友村煙葉中Mg、K、Ca含量的相關(guān)性分析（見表1）表明，上部煙葉Mg 與上部煙葉Ca 含量之間呈極顯著正相關(guān)（r=0.72）；下部煙葉Mg 與中部煙葉Ca 含量呈顯著正相關(guān)（r=0.63），與下部煙葉Ca 含量呈極顯著性正相關(guān)（r=0.87）；中部煙葉Ca與上部煙葉K呈顯著正相關(guān)（r=0.59）；下部煙葉Mg 與下部煙葉K 之間呈極顯著性正相關(guān)（r=0.81），下部煙葉Ca 與下部煙葉K 之間呈極顯著正相關(guān)（r=0.86）。下部煙葉Ca 含量3.42±0.96 mg·kg-1＞中部煙葉Ca 含量2.37±0.37 mg·kg-1＞上部煙葉Ca 含量1.83±0.29 mg·kg-1，兩兩之間具有顯著性差異（p<0.05），說明下部煙葉中Ca 含量顯著高于上部煙葉。下部煙葉K 含量為3.61±1.21 mg·kg-1，中部煙葉K 含量為3.13±0.60 mg·kg-1，上部煙葉K 含量為2.81±0.41 mg·kg-1。阮妙鴻等研究表明，在植物養(yǎng)分吸收中，Mg、K及Ca的交互作用主要體現(xiàn)在拮抗作用[22]，本研究表明Mg 與Ca，Mg 與K 之間均呈極顯著正相關(guān)，與以上研究結(jié)論不一致。

圖1 烤煙不同部位煙葉Mg、K及Ca含量分布

3 討論與小結(jié)

本研究發(fā)現(xiàn)，百色靖西化峒鎮(zhèn)三友村土壤MgO 平均值為0.56%±0.05%，土壤MgO 含量呈缺乏狀態(tài)。因此，可通過施加適宜Mg 肥促進(jìn)土壤Mg 含量的增加，促進(jìn)根部對(duì)Mg 的吸收，提高煙株干物質(zhì)的積累量；同時(shí)增強(qiáng)煙株的光合作用過程的磷酸化和羧化反應(yīng)，增加株高，促進(jìn)莖部發(fā)育，改善煙株的品質(zhì)和提高煙葉產(chǎn)量。我國(guó)南方土壤多呈酸性且土壤風(fēng)化嚴(yán)重，且百色地處高溫濕潤(rùn)地區(qū)，風(fēng)化程度高，土壤中可溶性Mg2+易流失，導(dǎo)致土壤中Mg含量減少。目前，影響土壤Mg2+流失量的因素多且復(fù)雜，除與降雨量有關(guān)外，還與降雨強(qiáng)度及pH 值、土壤理化性質(zhì)、地形條件、地表植被、土地利用方式等因素有關(guān)。

徐興陽(yáng)等研究表明，葉面噴施Mg 肥可促進(jìn)煙株發(fā)育，改善煙葉生長(zhǎng)后期缺Mg癥狀，增強(qiáng)抗病性，提高煙葉Mg含量及產(chǎn)質(zhì)量[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，Mg含量上部煙葉(0.20±0.03 mg·kg-1)>中部煙葉(0.15±0.03 mg·kg-1)（p＜0.05），說明Mg 素在上部煙葉的積累量顯著高于中部煙葉，即在煙株新鮮組織中的積累量顯著高于中部煙葉。

馬存金等研究表明，在試驗(yàn)梯度范圍內(nèi)，Si、Ca、K、Mg 肥的施用促進(jìn)了煙草根部的發(fā)育及煙葉質(zhì)量的改善，體現(xiàn)為根系形態(tài)優(yōu)良且生理活性增強(qiáng)，且Ca、K及Mg成分更加協(xié)調(diào)，烤煙煙葉質(zhì)量得到提高，繼而增加種植戶的經(jīng)濟(jì)收入[23]。基于本研究結(jié)論，可以通過施用適量Ca、K、Mg 肥來調(diào)節(jié)土壤Mg 含量，以促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，提高本地烤煙煙葉品質(zhì)，提高煙農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入。