普洱景東煙區不同地貌類型對植煙土壤與煙葉質量的影響

李旺陽, 謝 晉, 黃 浩, 梁增發, 羅 強, 曾繁東, 蔡一霞, 王 維*

(1.華南農業大學 農學院, 廣東 廣州 510642; 2.廣東中煙工業有限責任公司, 廣東 廣州 510310; 3.云南省煙草公司 普洱市景東縣分公司, 云南 普洱 676200; 4.華南農業大學 資源環境學院, 廣東 廣州 510642)

0 引言

【研究意義】云南普洱景東彝族自治縣位于云南省西南中部,縣內地貌多為坡度較大、面積分散、垂直氣候明顯的山地,面積約占總面積的95.5%;由河谷堆積形成的、海拔較低、面積較大、土壤較肥沃的坪壩僅占全縣總面積的3.81%[1-2]。這2種地貌的生態環境差異大,均有種植煙葉,分別稱為壩區煙葉和山地煙葉。近年來全縣的烤煙種植面積均在5 333 hm2以上,產量在4 400 kg/hm2以上,因此,烤煙作為該地區主要種植的經濟作物之一,探究適宜其生長發育和形成優質煙葉的地貌類型對促進普洱煙區烤煙的可持續發展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】不同環境區域對土壤質量及煙葉質量的影響不同。在普洱煙區,不同縣區煙葉的化學成分、香氣物質及感官質量均存在較大差異[3];在百色煙區,不同縣的植煙土壤各養分含量變異系數高[4],靖西和隆林兩大煙區的煙葉質量表現為中部葉以隆林煙區的較好,上部葉以靖西煙區的較好[5];在四川地區,攀枝花、廣元、宜賓和瀘州四大植煙區的土壤肥力質量可分為4個等級,其中以瀘州煙區的土壤肥力最高[6]。涼山煙區的河谷、山地、盆地3個區域的煙葉綜合質量以山地區域的最優[7]。區域環境不同主要表現在氣候條件存在差異,TANG等[8]通過對紅河煙區煙葉產質量、土壤理化性質和氣候因子進行方差分析、相關性分析及冗余分析發現,各指標與氣候因子均存在不同的顯著相關關系;HARLIANINGTYAS等[9]對詹伯煙區煙葉的產量與氣候因子構建模型發現,降雨量、雨天天數、溫濕度均對煙葉產量起決定性作用?！狙芯壳腥朦c】目前,關于普洱煙區植煙土壤質量及煙葉質量的研究較多,但有關不同地貌類型(壩區、山地)對植煙土壤及煙葉質量的影響,并對其進行綜合評價的研究鮮見報道?！緮M解決的關鍵問題】探明普洱市景東煙區不同地貌類型(壩區、山地)對植煙土壤和煙葉質量的影響,并對其進行綜合評價,旨在為當地優質煙葉的生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年4-10月在云南省普洱市景東彝族自治縣進行,取樣地貌類型為平壩和山地,森林覆蓋率高,海拔1 100～1 900 m,屬亞熱帶季風氣候,冬季最低月平均溫度>10 ℃,夏季最高月平均溫度≤25.6 ℃,光熱充足,年平均降水量為1 218.2 mm,降雨集中,適宜烤煙生長。

1.2 土壤及煙葉樣品采集

取樣時間為2021年9～10月,取樣地點為云南普洱市景東彝族自治縣,結合景東縣烤煙種植基地單元規劃情況,分別在壩區、山地選取具有代表性的9個取樣點(表1)。土壤樣品在烤煙采收完成后采用五點取樣法采集20 cm處的耕層土壤,土樣充分混勻后留取1 kg,每個取樣點取3次重復,共采集土樣54個,自然風干過60目篩,密封保存,待測;烤煙品種為云煙87,煙葉樣品在烘烤結束后,依據GB 2635—1992[10]對煙葉進行分級,選取具有代表性的C3F、B2F煙葉各1 kg,密封避光保存,待測。

表1 壩區和山地取樣點基本概況

1.3 指標測定

1.3.1 土壤理化特性測定 參照鮑士旦[11]的方法測定土壤樣品的pH、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質含量。

1.3.2 煙葉樣品測定

1) 常規化學成分。取B2F、C3F煙葉于烘箱60 ℃烘干粉碎后,依照韓富根[12]的方法,測定煙葉還原糖、總糖、淀粉、煙堿、鉀、總氮和石油醚提取物含量,并計算氮堿比、糖堿比及兩糖比。

2) 外觀質量。依據《烤煙》(GB 2635—1992)[10]分級標準對烤后煙葉進行分級,由5名廣東中煙專業人員參照蔡憲杰等[13]的方法,對B2F、C3F煙葉的顏色、成熟度、色度、身份、葉面色差、油分和葉片結構進行外觀質量評價。

3) 感官質量。煙葉感官質量由廣東中煙公司10名卷煙評吸專家參照《煙草及煙草制品 感官評價方法》(YC/T 138—1998)[14]對煙葉的香型彰顯程度、濃度、勁頭、香氣質、香氣量、雜氣、刺激性及余味進行評價。煙葉外觀質量和感官質量總分參照杜薇等[15-16]的方法計算綜合得分,綜合得分越高,煙葉各指標質量越好。

1.4 評價方法

1.4.1 土壤養分及煙葉化學成分指標的隸屬度函數類型、曲線拐點值及權重 隸屬度函數是將各項土壤肥力指標依據植煙適宜性賦予其0.1～1的值,再將各項指標數據進行標準化。常用的隸屬度函數類型有3種[17],主要采用拋物線型和S型隸屬度函數,各肥力指標的隸屬度函數、閾值及權重參照胡玲等[18]的研究結果。

結合吳殿信等[19]的研究、中煙公司對普洱產區煙葉化學成分含量和協調性要求以及實際調查研究情況,確定各煙葉化學成分含量及協調性的隸屬度函數類型和閾值。運用主成分分析法對普洱景東基地單元煙葉的7個指標進行主成分分析,以特征值大于1為條件選取公因子,求出各指標的公因子方差,將公因子方差歸一化,得到各指標的權重值(表2)。

表2 煙葉主要化學成分指標的隸屬度函數權重及拐點

1.4.2 土壤養分、煙葉化學成分適宜性評價及煙葉質量綜合評價

1) 土壤養分和煙葉化學成分適宜性評價。利用主成分分析法分別計算出各土壤肥力指標和煙葉化學成分指標的權重,再用隸屬度函數分別計算土壤肥力適宜性指數(suitability fertility index,SFI)和煙葉化學成分適宜性指數(Chemical Components Usability Index,CCUI)[17],以此評價土壤肥力和煙葉化學成分的適宜性,并將其劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級5個等級。SFI和CCUI值為0～1,值越高,說明土壤肥力質量越適宜植煙,煙葉的內在品質越好。

2) 煙葉質量綜合評價。以烤后煙葉的常規化學成分、外觀質量和感官質量為評價指標,采用褚旭等[20]的方法對烤煙質量進行綜合評價,常規化學成分、外觀質量和感官質量的權重分別為23.4%、6.40%和70.20%。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2010、SPSS 20和Origin 2021對試驗數據進行統計分析與繪圖。

2 結果與分析

2.1 壩區與山地植煙土壤的理化特性及適宜性評價

由表3看出,不同地貌類型植煙土壤的肥力狀況不同。壩區植煙土壤的全鉀、全氮、有機質、全磷、速效鉀、堿解氮、速效磷和pH均值分別為15.27 g/kg、1.99 g/kg、29.24 g/kg、1.20 g/kg、192.59 mg/kg、108.11 mg/kg、31.03 mg/kg和6.70,山地分別為12.32 g/kg、1.66 g/kg、30.03 g/kg、1.14 g/kg、167.98 mg/kg、108.22 mg/kg、26.61 mg/kg和5.59。其中,除壩區的土壤全氮含量與山地呈顯著差異外,其余指標差異均不顯著。從土壤理化指標的變幅和變異系數看,壩區土壤全氮和有機質含量的變異系數均<0.1,說明其空間變異性小,不同區域間植煙土壤的全氮和有機質含量差異較小;山地土壤速效磷含量的變異系數大(COV>0.5),說明其空間變異性大,不同區域間植煙土壤的速效磷含量存在較大差異。壩區土壤的全鉀含量和pH的變幅、均值和變異系數均較山地大,全氮、速效鉀和速效磷含量均值較山地高,而有機質、堿解氮含量的變幅、均值和變異系數均較山地小。綜上,壩區植煙土壤的肥力相對較好,磷、鉀含量相對較高,除全鉀和pH外,其余指標的空間變異性均較山地小。

表3 壩區與山地植煙土壤理化性狀指標的描述性統計分析

從表4可得,壩區土壤肥力適宜性在Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級的占比分別為33.33%、44.45%和22.22%,Ⅳ級和Ⅴ級所占比均為0,SFI均值為0.68;山地分別為66.67%、11.11%和22.22%,Ⅳ級和Ⅴ級所占比均為0,SFI均值為0.69。山地土壤的變異系數(0.12)較壩區大(0.10),其空間變異性較大,其土壤肥力適宜性在Ⅰ級的占比較壩區高33.34百分點,表明該地區土壤肥力質量較好,更適宜烤煙種植。

表4 壩區與山地植煙土壤肥力的適宜性評價

2.2 壩區與山地煙葉的常規化學成分及適宜性評價

從表5看出,不同地貌類型不同煙葉部位的常規化學成分含量存在差異。B2F:壩區和山地煙葉的還原糖、總糖、淀粉、煙堿、鉀、總氮、石油醚提取物含量均值分別為22.52%、29.54%、5.70%、2.96%、2.80%、2.70%、8.02%和23.17%、30.67%、4.64%、2.95%、2.97%、3.06%、7.10%,氮堿比、糖堿比和兩糖比分別為0.91、10.09、0.76和1.04、10.48、0.76,其中山地煙葉的淀粉含量和氮堿比與壩區存在顯著性差異。從變幅和變異系數看,山地煙葉總糖含量的變幅、均值及變異系數較壩區大,還原糖、鉀、總氮含量及氮堿比、糖堿比的均值均較壩區高,而淀粉含量的變幅、均值及變異系數較壩區小,煙堿、石油醚提取物含量均值及變異系數較壩區低。且山地煙葉總氮含量的變異系數最小,為0.04,而壩區煙葉總氮含量的變異系數最大,為0.2,說明不同區域對煙葉常規化學指標的影響不同。C3F:壩區和山地煙葉的還原糖、總糖、淀粉、煙堿、鉀、總氮、石油醚提取物含量均值分別為23.89%、29.65%、3.93%、2.67%、3.21%、2.38%、6.88%和25.81%、32.30%、3.63%、2.53%、2.89%、2.46%、6.63%,氮堿比、糖堿比和兩糖比分別為0.89、11.12、0.81和0.97、12.04、0.80,其中山地煙葉的還原糖和總糖含量與壩區存在顯著性差異。從變幅和變異系數看,山地煙葉的淀粉、煙堿、石油醚提取物含量的變幅、均值及變異系數均較壩區小,而糖堿比的變幅、均值及變異系數均較壩區大,還原糖、總糖、總氮含量及氮堿比的均值均較壩區高。且山地和壩區上、中部煙葉各化學成分指標的變異系數均<0.2,表明其煙葉常規化學成分在不同區域的空間變異性較小。

表5 壩區與山地煙葉常規化學成分指標的描述性統計分析

從表6看出,B2F:壩區煙葉化學成分適宜性在Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級的占比分別為11.11%、44.44%、22.22%和22.22%,Ⅴ級所占比為0,CCUI均值為0.79;山地煙葉化學成分適宜性在Ⅱ級和Ⅲ級的占比分別為66.67%和33.33%,Ⅰ級、Ⅳ級和Ⅴ級所占比均為0,CCUI均值為0.81。其中,壩區煙葉的CCUI值較山地小,煙葉化學成分適宜性Ⅱ級以上的占比較山地低11.12百分點,兩地區CCUI值的空間變異性均較小(0.03～0.010)。C3F:壩區煙葉化學成分適宜性在Ⅰ級和Ⅱ級的占比分別為44.44%和55.56%,Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級所占比均為0,CCUI均值為0.91;山地分別為66.67%和33.33%,Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級所占比均為0,CCUI均值為0.92。其中,壩區煙葉的CCUI值較山地小,煙葉化學成分適宜性Ⅰ級以上的占比較山地低22.23百分點,兩地區CCUI值的空間變異性均為0.05。表明,山地更適宜種植烤煙,其化學成分協調性更好。

表6 壩區與山地煙葉常規化學成分的適宜性評價

2.3 壩區與山地煙葉的外觀質量

由圖1可知,壩區上、中部煙葉的外觀質量綜合得分均較山地煙葉低。B2F:壩區和山地煙葉的顏色、成熟度、色度、身份、葉面色差、油分和結構分別為7.17分、7.17分、6.17分、5.67分、7.17分、6.33分、6.33分和8.17分、8.17分、7.00分、6.17分、8.17分、7.17分、7.17分,綜合得分分別為6.55分和7.40分。C3F:壩區和山地煙葉的顏色、成熟度、色度、身份、葉面色差、油分和結構分別為7.33分、7.83分、4.67分、8.00分、8.17分、6.67分、8.17分、和8.33分、8.33分、5.17分、8.67分、8.33分、7.00分、8.67分,綜合得分分別為7.31分和7.85分。整體看,山地煙葉的顏色佳,成熟度好,色度適中,身份稍薄,葉面色差小,油分較足,結構較疏松,其外觀質量優于壩區煙葉。

2.4 壩區與山地煙葉的感官質量

由圖2可知,壩區和山地煙葉的感官質量存在一定差異。B2F:壩區和山地煙葉的濃度、勁頭、香型彰顯程度、香氣質、香氣量、雜氣、刺激性、余味分別為5.86分、6.07分、3.21分、6.21分、6.11分、6.29分、6.29分、6.00分和5.83分、5.86分、3.38分、6.45分、6.55分、6.36分、6.38分、6.36分,分別為6.84分和7.14分,除壩區煙葉的濃度和勁頭大于山地煙葉外,其余指標得分均較山地煙葉低。C3F:壩區和山地煙葉的濃度、勁頭、香型彰顯程度、香氣質、香氣量、雜氣、刺激性、余味分別為5.54分、5.43分、3.61分、6.64分、6.61分、6.61分、6.57分、6.57分和5.52分、5.50分、3.81分、6.79分、6.62分、6.74分、6.76分、6.76分,評吸總分分別為7.33分和7.47分,除壩區煙葉的濃度大于山地煙葉外,其余指標得分均較山地煙葉低?？傮w而言,山地煙葉的上、中部煙葉的評吸質量均優于壩區煙葉。

圖2 壩區與山地煙葉的感官質量

2.5 壩區與山地煙葉質量的綜合評價

由表7可得,不同地區不同部位的煙葉質量存在一定差異。B2F:壩區煙葉的外觀質量、感官質量和常規化學成分得分分別為65.50分、68.44分和81.25分,綜合得分為71.25分;山地分別為74.00分、71.39分和79.00分,綜合得分為73.34分。C3F:壩區煙葉的外觀質量、感官質量和常規化學成分得分分別為73.08分、73.31分和90.56分,綜合得分為77.33分;山地分別為78.50分、74.68分和91.51分,綜合得分為78.86分。整體看,同一地區C3F煙葉的各評價指標和綜合得分均較B2F高;不同部位煙葉質量均表現為山地較壩區好。

表7 壩區與山地煙葉各評價指標得分及綜合得分

3 討論

土壤養分的適宜性評價是判斷某一環境區域能否生產優質煙葉的重要指標。李倩等[21]運用適宜性指數(SFI)對河南南陽煙區不同縣的植煙土壤進行評價,發現淅川的土壤肥力適宜性較其他區域差;孫奕荷等[22]通過模糊綜合評價法對三大典型植煙生態區的土壤養分進行適宜性評價發現,安徽皖南的土壤養分適宜性更高,其次是四川會東、河南洛陽?？梢?不同的地貌類型、環境區域土壤養分的適宜性存在較大差異。研究表明,雖然壩區植煙土壤的肥力相對較好,磷、鉀含量相對較高,但山地土壤肥力適宜性指數(SFI)及Ⅰ級占比均較高于壩區,更適宜烤煙種植。

煙葉的常規化學成分、外觀質量及感官質量是對煙葉品質進行可行性評價的重要指標,湯滸[23]對宜賓煙區煙葉的外觀質量、感官質量及化學成分進行綜合評價發現,筠連縣和屏山縣的得分最高,煙葉質量最好。本研究通過比較壩區和山地煙區煙葉的常規化學成分、外觀質量、感官質量以及綜合評價的差異發現,山地煙區煙葉化學成分協調性、外觀質量、感官質量更好,不同部位煙葉質量綜合得分最高,較壩區更適宜烤煙種植,與郭群召等[7]的試驗結果一致,可能與山地獨特的氣候有關,山地的海拔較高,溫光水熱條件好,適合煙株生長發育[24],有利于優質煙葉的生產;而由河谷沖積形成的壩區水分充足,土壤肥沃,易造成煙葉貪青晚熟,不利于煙葉質量的形成。因此,在普洱景東煙區實際生產中,對于山地土壤,可通過控制氮磷鉀肥施用量,或施用少量生石灰,調節土壤pH值至適宜范圍,從而提高煙葉的內在品質;對于壩區土壤,應控制氮磷鉀肥施用量,防止煙株因徒長難以烘烤,影響煙葉的產質量。

壩區和山地的地貌類型差異主要表現為生態條件差異較大,而生態條件的影響因素諸多,海拔高度和土壤類型為影響生態條件的重要因素,從而會對土壤養分含量及煙葉質量產生不同程度影響。楊策等[25]研究表明,在云南煙區,隨著海拔升高,土壤肥力逐漸下降;羅維斌等[26]發現,湖南祁東煙區,紫色土壤較其他土壤類型適宜植煙;黃澤生[27]研究認為,福建南平政和縣煙區,以海拔500～700 m地區煙葉的品質最好。本研究僅在取樣時僅考慮了不同海拔高度及土壤類型2個因素,選取不同地貌類型(壩區、山地)的植煙土壤進行對比分析,在今后可進一步探究不同的生態因素對植煙土壤和煙葉質量的影響,從而提高試驗結果的可靠性和全面性。

4 結論

通過比較分析普洱市景東煙區壩區和山地對植煙土壤和煙葉質量的影響,并對其進行綜合評價表明,山地的土壤肥力適宜性、煙葉化學成分適宜性以及煙葉質量均優于壩區。其種植的烤煙化學成分協調性更好,煙葉的顏色佳,成熟度好,色度適中,身份稍薄,葉面色差小,油分較足,結構較疏松,且具有較好的香氣量、香氣質和香型彰顯程度,燃燒性好,中部葉勁頭足。因此,可通過適當擴大山地植煙面積,以達提高烤煙產質量目的。