羅平土壤及煙葉主要中、微量元素含量分析

趙曉繞，李 哲，朱 江，楊 波，董建新，高衛(wèi)鍇，畢研平，劉新民，盧君龍，邵建平，彭再欣，于存峰，孫建宏

（1.曲靖市煙草公司羅平分公司，云南 羅平 655800；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院青島煙草資源與環(huán)境野外科學(xué)觀測試驗站，青島 266101；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081；4.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣州 510145；5.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，濟南 250100）

中、微量元素是煙草生長過程中不可缺少的必需元素，影響煙草生長發(fā)育和煙葉品質(zhì)[1]。鈣、鎂、硫、銅、鋅、鐵、錳和硼等是必需礦質(zhì)營養(yǎng)元素或者是煙草細胞結(jié)構(gòu)和代謝化合物質(zhì)的組成成分，或者是維持正常代謝和各種酶活動所必需的，對于烤煙的生命活動至關(guān)重要[2]。煙葉中鎂含量與卷煙燃燒性有著密切的關(guān)系[3]。銅能增加煙葉中煙堿的含量[4]，鎂與煙葉中煙堿含量呈負相關(guān)關(guān)系[5]。煙葉中的硼能夠改善煙葉的組織結(jié)構(gòu)，從而降低煙氣中焦油含量[6]。煙葉中的鋅、錳含量對烤煙化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性、香氣質(zhì)、香氣量和余味有一定的促進作用[7-8]。煙草生長過程中所需的中、微量元素主要是靠根部從土壤中吸收，所以土壤中有效中、微量元素的含量必然影響煙葉中、微量元素的含量[9]。云南省羅平縣是我國優(yōu)質(zhì)煙葉主產(chǎn)區(qū)之一，年產(chǎn)烤煙約3.25萬t，多種植在海拔1400～2000 m范圍內(nèi)，土壤類型以黃壤、紅壤和新積土為主。本項研究在羅平布置369個采樣點，分析羅平土壤有效中、微量元素的豐缺狀況，及其與煙葉中、微量元素含量的關(guān)系，以期為羅平煙區(qū)的配方施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣及煙樣采集

在羅平 10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)采用 GPS定位技術(shù)共采集369個耕層土壤，涵括了全縣所有栽煙的自然村。土樣采集時間選擇在煙草尚未施用底肥和移栽以前，以植煙鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）為調(diào)查單位，以土壤類型、成土母質(zhì)、肥力高低、地形地貌、輪作制度、肥水管理等具有代表性的煙區(qū)作為采樣單元，盡可能保證同一采樣單元內(nèi)的均一性。平均5～15 hm2采集一個混合土樣，采用“S”取樣法，每個混合土樣取10個點以上，取樣深度0～30 cm。用四分法棄去多余部分，保留0.5 kg，經(jīng)風(fēng)干、磨碎、過篩等前處理置備待測樣。

采集當(dāng)年與土樣對應(yīng)地塊的 C3F等級煙葉樣品，樣品等級由專職評級人員按照“GB 2635—92烤煙”[10]標(biāo)準進行評價。每個樣品取3 kg，煙樣烘干、粉碎、過0.2 mm篩，用于中、微量元素測定。

1.2 測定方法

土壤交換性鈣、交換性鎂、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅含量和煙葉鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅含量均采用原子吸收分光光度法測定；土壤有效硼和煙葉硼均采用甲亞胺比色法；土壤有效硫含量和煙葉中硫采用離子色譜法[11]。

1.3 評價標(biāo)準與統(tǒng)計分析

1.3.1 土壤中、微量元素評價 依據(jù)第二次全國土壤普查中、微量元素分級標(biāo)準和《中國植煙土壤及煙草養(yǎng)分綜合管理》[12]（表1），對羅平土壤中、微量元素含量進行評價。

表1 植煙土壤中、微量元素含量豐缺評價指標(biāo)Table1 Criteria for soil medium and micro nutrients

1.3.2 煙葉中、微量元素評價 依據(jù)國內(nèi)外卷煙工業(yè)企業(yè)對初烤煙煙葉中、微量元素含量的要求，綜合文獻[1, 13-15]制定評價方法如表2。

表2 煙葉中、微量元素含量評價指標(biāo)體系Table2 Criteria for medium and micro nutrients in tobacco leaves

1.3.3 統(tǒng)計分析 采用SAS 9.1.3進行描述性分析、相關(guān)分析和逐步回歸分析。

2 結(jié) 果

2.1 土壤中、微量元素分布特征

由表3可知，土壤交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳含量的平均值都在很豐富或豐富水平，有效硫、有效硼含量的平均值在適中水平。土壤交換性鈣、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳含量90%以上都在豐富及很豐富水平。有效硫有38%處于缺的水平，有效硼有61%在缺及很缺水平。從變異范圍來看，土壤有效中、微量元素的最大值與最小值之間相差較大，變異系數(shù)52.33%～92.81%，均存在廣泛的變異。從 95%置信區(qū)間來看，羅平土壤交換性鈣含量為 10.65～13.46 cmol/kg、交換性鎂含量為2.43～3.45 cmol/kg、有效硫含量為 24.88～30.11 mg/kg、有效銅含量為4.18～5.01 mg/kg、有效鋅含量為 3.23～3.68 mg/kg、有效鐵含量為48.88～54.42 mg/kg、有效錳含量為63.71～71.27 mg/kg、有效硼含量為 0.48～0.57 mg/kg。

2.2 煙葉中、微量元素分布特征

依據(jù)煙葉中、微量元素的描述性統(tǒng)計（表 4）及相應(yīng)的評價方法（表 2）可知，煙葉中鈣、硫和鋅含量總體適中，但是有約38%鈣含量較低，29%硫含量較低，約29%鋅含量較高。鐵和錳含量總體處于很高水平。鎂和硼含量總體偏低，尤其是硼約90%處于較低水平。約45%煙葉中銅含量適中，約44%煙葉銅含量較低至低，約10%較高。從變異范圍來看，煙葉中各種中、微量元素的最大值與最小值相差均較大，均存在廣泛的變異。從95%置信區(qū)間來看，羅平煙葉中鈣含量為1.9～2.0 mg/kg、鎂含量為 0.42～0.45 mg/kg、硫含量為 0.24～0.26 mg/kg、銅含量為 7.28～8.38 mg/kg、鋅含量為 40.41～44.29 mg/kg、鐵含量為229.57～321.32 mg/kg、錳含量為140.32～158.15 mg/kg、硼含量為 15.02～16.29 mg/kg。

2.3 土壤有效中、微量元素與煙葉中、微量元素的相關(guān)性

土壤與煙葉中、微量元素相關(guān)性分析（表 5）表明，土壤中交換性鎂、有效銅、有效鋅、有效錳、有效硼均與煙葉中相對應(yīng)的中、微量元素有著顯著與極顯著的正相關(guān)關(guān)系；土壤中交換性鈣、有效鐵和有效硫均與煙葉中相對應(yīng)的中、微量元素也呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著；煙葉中鋅不僅與土壤中有效鋅有極顯著的相關(guān)關(guān)系，還受多種土壤中有效中、微量元素的影響，與土壤交換性鎂呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，與有效銅和有效鐵分別呈極顯著和顯著正相關(guān)關(guān)系；煙葉中銅與土壤中交換性鎂呈顯著負相關(guān)關(guān)系，煙葉中錳與土壤中有效銅呈顯著負相關(guān)關(guān)系；煙葉中硼與土壤中交換性鎂呈顯著正相關(guān)關(guān)系。為分析煙葉中的鋅、銅、錳和硼與土壤中有效中、微量元素關(guān)系，進一步做逐步回歸分析。

表3 土壤中、微量元素描述性統(tǒng)計Table3 Statistic of soil medium and micro nutrient contents

表4 煙葉中、微量元素描述性統(tǒng)計Table4 Statistic of medium and micro nutrient contents in tobacco leaves

表5 土壤中、微量元素與煙葉中、微量元素簡單相關(guān)系數(shù)Table5 Pearson correlation coefficient between soil and tobacco leaf nutrient contents

煙葉中的銅與土壤有效中、微量元素的逐步回歸方程為：Cu=8.310-0.003Mg+0.415Cu-0.017Mn（P＜0.01）；煙葉中的鋅與土壤有效中、微量元素的逐步回歸方程為：Zn=41.635-0.014Mg+1.428Zn+

0.111 Fe（P＜0.01）；煙葉中的錳與土壤有效中、微量元素的逐步回歸方程為：Mn=142.196-3.061Cu+0.313Mn（P＜0.01）；煙葉中的硼與土壤有效中、微量元素的逐步回歸方程為：B=13.306+0.004Mg+2.104B（P＜0.01）。所有方程均經(jīng)過顯著性檢驗，回歸方程均達到極顯著水平，回歸系數(shù)均達到顯著或極顯著水平。

3 討 論

依據(jù)土壤中有效中、微量元素豐缺狀況評價標(biāo)準對羅平煙區(qū)的土壤中有效中、微量元素進行評價，羅平土壤交換性鈣、鎂、銅、鋅、鐵和錳含量90%以上處于豐富和很豐富的水平，而有效硫和硼含量相對較低，分別有38%和61%處于缺和很缺的水平。羅平煙區(qū)應(yīng)當(dāng)適量施用硼肥，或者在適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)環(huán)節(jié)噴施葉面硼肥。羅平土壤中有效中、微量元素存在廣泛的變異，一方面這可能與羅平煙區(qū)的地形多丘陵和山地有關(guān)，地形復(fù)雜破碎，坡度各異，造成元素的空間變異性較強[16-17]；另一方面羅平土壤類型多樣，包括黃壤、紫色土、新積土、紅壤和水稻土，造成土壤中、微量元素空間分布不均勻，存在廣泛的變異[18-19]。土壤并不是一個均質(zhì)體，而是一個連續(xù)的變異體，具有高度的空間異質(zhì)性[20]，所以應(yīng)對羅平煙區(qū)有效中、微量元素在不同地形和不同土壤類型上的分布特征進行進一步的探討。

依據(jù)工業(yè)企業(yè)對初烤煙中、微量元素含量評價指標(biāo)對羅平煙區(qū)的煙葉中、微量元素進行評價，煙葉中鈣、銅、鋅和錳含量的平均值在適中的范圍內(nèi)；煙葉中的鐵含量較高；煙葉中的鎂和硼含量較低。土壤中交換性鈣和鎂含量很豐富，而煙葉中鈣和鎂含量相對較低，有研究表明[21-22]，土壤中交換性鎂含量對煙株吸收鈣表現(xiàn)出明顯的抑制作用，而土壤中交換性鈣含量對煙株吸收鎂也有抑制作用[23]，土壤中有效鉀含量過高也能抑制煙草對鎂的吸收[24]。應(yīng)當(dāng)進一步對煙株對土壤中鈣和鎂的吸收機制和影響因素進行探討。

有研究結(jié)果表明[25]，土壤中、微量元素的含量高低對煙葉內(nèi)相對應(yīng)元素的含量起主要作用，且兩者呈極顯著正相關(guān)，直接作用系數(shù)大。而本研究表明，土壤中交換性鎂、有效銅、有效鋅、有效錳、有效硼均對煙葉中相對應(yīng)的中、微量元素有促進作用，且促進效果顯著。土壤中交換性鈣、有效鐵和有效硫也對煙葉中相對應(yīng)的中、微量元素有不顯著的促進作用。交換性鎂對多種煙葉中、微量元素有促進或抑制關(guān)系，表現(xiàn)為，促進硼的吸收，抑制鋅和銅的吸收，與許自成[22]的研究結(jié)果一致。土壤中有效銅對煙葉中鋅有促進作用[26]，對錳有抑制作用。

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