涼山州植煙土壤養分與煙葉化學品質的相關性分析

杜 倩，王 冰，李 冰，王昌全，謝云波，陳玉藍

（1四川中煙工業有限責任公司，成都 610066；2四川農業大學資源學院，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

煙葉是卷煙工業的基礎原料，煙葉品質直接關系著卷煙質量，影響卷煙制品的經濟價值、吸食口感、安全性等。土壤養分是生產優質煙葉的重要影響因素之一，與煙葉品質的形成緊密相關[1-3]。煙葉品質的評價主要包括外觀質量、化學品質、評吸質量3 個部分[4-5]，其中煙葉的化學品質決定了煙葉的工業可用性，是決定煙葉質量的內在要素[6]。由于煙葉對生態環境的敏感度較強，其化學品質與土壤養分之間關系密切[7-9]。適宜的植煙土壤是提高煙葉品質的重要基礎和保障[10-11]，土壤中任何一種養分的缺乏或過量，直接影響著煙葉品質的提高[12-13]。土壤養分受其理化性質的影響，孫燕等[14]認為土壤有機質的含量能間接影響煙葉化學成分。涼山州自然條件優越，是四川省優質煙葉生長的適宜區，也是國內重點扶持的植煙基地，其中‘紅花大金元’（簡稱‘紅大’）是涼山州重點栽培的特色煙葉?！t大’煙葉香氣飄逸，雜氣較輕，吃味獨特，余味舒適，香型風格獨特，是備受國內卷煙工業青睞的優質原料[15]。但近年來，由于施肥不均衡和施肥過多的狀況普遍存在，造成了土壤的結構改變、肥力下降等問題，還影響煙葉品質風格的形成，容易出現煙葉氮、煙堿含量過高，煙糖含量和工業可用性降低，煙葉特色弱化等情況。筆者對植煙區土壤養分和煙葉化學成分進行相關性分析，旨在探究對煙葉化學品質有重要影響的養分因素，為涼山州煙葉的科學種植提供有效信息。

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 個縣市，遵循均勻性、代表性原則，采用GPS網格定位技術，以13.33 hm2為一個采樣單元，采集具有代表性的土樣樣品108個。土樣采集時間選擇在煙草尚未施用底肥和移栽以前的晴天進行，以反映采樣煙田的真實養分狀況和供肥能力。主要采集0～20 cm 耕層的土壤樣品，根據田塊形狀采用“S”法在半徑10 m 的圓形區域內取8～10個點的土樣構成一個混合土樣。經過風干、磨細、過篩、混勻、裝瓶后，按常規土壤農化分析方法進行測定[16]，如表1 所示。測定指標包括土壤pH、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀。

表1 植煙土壤pH、有機質及土壤養分測定方法

1.2 煙葉樣品的采集與測定

在土壤樣品對應地塊采集煙葉樣品，2012年選取當地主栽品種‘紅花大金元’，采集C3F 的烤后煙葉樣品，每份1.5 kg用于煙葉的化學成分分析，共108份，煙葉化學成分測定指標包括煙堿、總氮、總糖、還原糖、鉀和氯，并計算總糖與煙堿的比、鉀離子與氯離子的比、總氮與煙堿的比。各項指標參照王瑞新《煙草化學》的方法測定[17]，如表2所示。

表2 煙葉化學成分測定方法

1.3 數據處理

采用Excel和SPSS 17.0軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 植煙土壤pH、有機質及土壤養分的現狀分析

2.1.1 土壤pH、有機質及土壤養分描述型統計分析 根據《中國植煙土壤及煙草養分綜合管理》[18]中土壤pH、有機質及土壤養分豐缺的劃分標準（表3），對表4中土壤pH、有機質及土壤養分的總體狀況進行分析。從變幅看，除土壤pH外，土壤有機質、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；從變異系數看，土壤pH 屬于弱變異(CV＜10%)，土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀均屬于中等強度變異(10%＜CV＜90%)，其中有效磷的變異系數最大為46.32%；說明煙區內土壤環境比較復雜，生產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；土壤有機質的變化范圍為9.33～39.09 g/kg，平均值為23.41 g/kg，變異系數為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，但變化范圍為3.33～42.20 mg/kg，各樣點間差異較大；速效鉀變化范圍為39.00～198.00 mg/kg，平均值為117.12 mg/kg，變異系數為27.55%，表明煙區內速效鉀含量整體較缺乏，應注意在施肥過程中提高速效鉀肥的施用量。

表3 國內植煙土壤pH、有機質及土壤養分豐缺指標

表4 涼山州植煙土壤pH、有機質及土壤養分描述性統計

2.1.2 各縣（市）土壤pH、有機質及土壤養分狀況 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，冕寧、西昌、喜德、越西4縣市土壤有機質含量豐富，其余縣市在適宜范圍內。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，其中越西縣堿解氮含量最高，達到182 mg/kg。氮素過多易導致煙株生長過旺，煙堿含量過高，煙葉還原糖及淀粉含量降低[19-20]，煙葉品質下降，故應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，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品質[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與速效磷相反，大致呈“西北低、東南高”的特點分布，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各種抗性，同時對代謝作用中的多種酶起激活作用[22-24]，故應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、有機質及土壤養分含量

2.2 煙葉化學品質分析

2.2.1 煙葉化學品質描述型統計分析 根據前人的研究成果[25-26]得到烤煙中部煙葉化學品質適宜范圍（表6）。由涼山州中部煙葉化學品質的描述性統計分析（表7）可知，還原糖屬于弱變異，煙堿、總氮、總糖、鉀、氯、糖堿比、氮堿比屬于中等強度變異，鉀氯比屬于強變異，還原糖的變異系數最小為9.56%，鉀氯比的變異系數最大為91.38%。說明煙區內C3F的煙葉化學品質存在較廣泛的變異，這與煙區內復雜的生態環境和人為栽培管理方式的不同存在密切關系。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聯；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 烤煙中部煙葉化學品質適宜范圍

表7 涼山州中部煙葉化學品質的描述性統計

2.2.2 各縣（市）煙葉化學成分狀況 會東、會理、普格3縣是涼山州重點植煙區域。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，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個縣市，鉀氯比均在適宜范圍內，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）中部煙葉化學成分含量

2.3 土壤pH、有機質及土壤養分與煙葉化學品質的相關分析

2.3.1 總體相關分析 由表9 可知，煙葉還原糖含量與堿解氮達到顯著負相關，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]大田實驗的結果支持了這一觀點。在煙葉生長的過程中，應注意保持平衡協調的碳氮代謝。煙葉鉀含量和鉀氯比與大部分土壤養分指標呈顯著關系，其中煙葉鉀含量和土壤pH呈顯著負相關，與土壤有機質呈顯著正相關，與羅華元等[22]和陳偉等[27]的研究結果一致。說明在適宜范圍內，有機質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、氯含量呈顯著負相關，和煙葉鉀含量、鉀氯比呈顯著正相關，說明適當的土壤磷含量可以起到降低煙葉總糖含量、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項指標與土壤pH、有機質、土壤養分均未達到顯著相關。

表9 土壤pH、有機質及土壤養分與煙葉化學品質的相關系數

2.3.2 不同pH 下的相關分析 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 5.5～7.0兩個檔次，分別對涼山州植煙土壤pH、有機質及土壤養分和煙葉化學品質進行相關性分析（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，不同之處是在酸性土壤環境(小于等于pH 5.5)下，煙堿和土壤有機質呈顯著負相關，煙葉氯含量和堿解氮呈顯著負相關，在適宜種煙的pH條件下不存在以上2 種相關關系。表11 和表10 相比，pH 5.5～7.0范圍內時土壤pH、有機質、土壤養分和煙葉化學品質的相關性明顯增強，說明和酸性土壤環境相比，在酸堿度最適范圍內，土壤pH、有機質和土壤養分對煙葉化學品質的影響較大。

表10 pH≤5.5時土壤pH、有機質及土壤養分與煙葉化學品質的相關系數

表11 5.5＜pH≤7.0時土壤pH、有機質及土壤養分與煙葉化學品質的相關系數

2.3.3 不同有機質水平下的相關分析 由表3 可知，適宜種煙的土壤有機質(SOM)含量低于25 g/kg，故以25 g/kg為分界點，將總體樣本分成2個部分，分別對涼山州植煙土壤pH、有機質及土壤養分和煙葉化學品質進行相關性分析和比較。由表12～13 可知，在整個值域范圍內，煙葉鉀含量與土壤pH呈顯著負相關，與土壤有效磷含量呈顯著正相關。當土壤有機質含量在適宜范圍內時，土壤pH、有機質及土壤養分與煙葉化學成分的相關性不明顯，只有土壤速效鉀含量與氮堿比顯著負相關。當土壤有機質含量高于25 g/kg時，土壤堿解氮對鉀氯比的正效應明顯增強，對總糖、還原糖的負效應明顯增強，土壤有機質、有效磷和煙葉化學品質的相關性也明顯增強。

表12 SOM≤25時土壤pH、有機質及土壤養分與煙葉化學品質的相關系數

3 結論與討論

煙葉品質不僅受栽培技術和調制水平的影響，土壤對煙葉質量也有重要影響，土壤養分含量的豐缺狀況直接影響煙草的生長發育、產量和質量[28-31]。在煙葉生產過程中，土壤為煙葉提供所需的營養物質，影響煙葉化學成分的積累與轉化[32-33]。土壤pH、有機質和土壤有效微量元素含量對烤煙常規成分影響較大[34-39]。在一定范圍內，土壤有機質含量高，對促進煙株生長發育、協調煙葉化學成分具有較好的效果，可有效提高煙葉香氣質、香氣量，減少雜氣和刺激性[10]。筆者通過綜合分析得出，涼山州各區縣的植煙土壤在pH 5.00～7.00區間變化，總體適宜且比較穩定；土壤有機質適中偏低，有效磷分布不均衡。土壤氮素含量水平直接關系到烤煙總糖、總煙堿含量，從而影響烤煙品質[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。煙葉中的鉀含量越高，其燃燒性越強，煙葉商品價值越高[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，平均為117.12 mg/kg，應注意對該區域適當增施鉀肥，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。從植煙土壤養分與煙葉化學品質相關性看，土壤有效磷與煙葉化學品質的相關性顯著，煙葉鉀含量和鉀氯比與土壤pH、有機質和土壤養分的相關性顯著，土壤堿解氮與煙葉還原糖顯著負相關。不同梯度pH和有機質含量分段相關性分析結果表明，在土壤pH和有機質適宜范圍內，二者對煙葉化學品質的影響都較大，在有機質適宜范圍內，土壤養分和煙葉化學成分的相關性不明顯?？傮w來說，涼山煙區土壤酸堿度較適宜，有機質含量適中偏低，鉀元素較為缺乏，可根據不同縣區土壤養分豐缺狀況，有針對性地調整栽培施肥措施，注重降低氮肥、平衡磷肥和增補鉀肥等，以提高土壤供鉀潛力，從而進一步改善煙葉品質、提高煙葉競爭力。同時由于本研究考慮的土壤因素還相對有限，對于影響煙葉質量有關的其他土壤因素，如氣候、海拔高度、地貌類型等還有待于進一步研究。

表13 SOM＞25時土壤pH、有機質及土壤養分與煙葉化學品質的相關系數