文山烟区土壤和烟叶氯素特征及影响因子研究

谭　军，刘晓颖，李　强，周冀衡*，陈丽鹃，宾　俊，王　全，李鹏飞

（1.湖南农业大学烟草研究院，湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128；2.云南省烟草公司文山州公司，云南 文山663000）

文山烟区土壤和烟叶氯素特征及影响因子研究

谭军1，刘晓颖1，李强1，周冀衡1*，陈丽鹃1，宾俊1，王全1，李鹏飞2

（1.湖南农业大学烟草研究院，湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128；2.云南省烟草公司文山州公司，云南 文山663000）

为深入了解文山植烟土壤和烟叶水溶性氯含量分布状况，并解析其影响因素，采用GPS定位技术采集了276份土壤和381份烟叶，对土壤氯和烟叶水溶性氯含量进行测定，采用经典统计学和地统计学方法，对其分布及部分影响因素进行了研究。结果表明，该烟区土壤水溶性氯平均含量为13.81 mg/kg，61.95%区域氯元素含量在适宜范围内（10.00～30.00 mg/kg）；烟叶水溶性氯含量普遍较低，平均含量为0.15%，变异系数为113.33%，仅有8.66%的烟样氯含量在适宜范围（0.30%～0.80%），低（0.10%～0.30%）和极低（< 0.10%）的烟样占比分别为37.27%和51.71%。降水的强淋溶作用是导致文山烟叶氯元素偏低的重要原因。因此，文山烟区土壤氯元素含量适宜烤烟种植，但烟叶氯素含量均偏低，建议适当加强含氯肥料的施用，并做好对氯元素的动态监测，以提高烟叶品质。

文山烟区；土壤；氯元素；烟叶

氯元素在烟草中具有特殊性，因其一方面是烟草生长发育的必需元素之一[1]，而另一方面在烟草制品中却是公认的忌氯元素。已有研究表明，当氯含量＜0.3%时，烟叶易碎，质量下降；氯含量＞1.0%时，燃烧性差，容易熄火[2-3]。氯元素只有在适宜范围内才能对烤烟的生长和品质都有积极影响[4]。土壤水溶性氯含量的丰缺是烟叶氯含量高低的主要影响因素之一[5-6]。由于降水的淋溶作用和种植上限制施用含氯肥料，氯元素在许多烟区已较普遍偏低，尤其在西南烟区少数烟区甚至已成为烟叶可用性的限制因素[7-9]。GIS技术已经广泛用于植烟土壤主要养分的空间特征研究[10-12]，但用于烟区氯元素的研究还较少。文山烟区是全国大烟区，是多家卷烟工业企业的烟叶供应基地[13]，有关文山烟区土壤和烟叶水溶性氯的研究却鲜见报道。因此，采用GIS技术野外调查取样和实验室分析相结合的方法，研究土壤和烟叶氯含量特征以及影响因素，旨在为施用氯肥、优化烟叶氯元素含量以及改善烟叶钾氯比提供科学依据。

1　材料与方法

1.1样品采集

1.1.1土壤样采集 于2013年在烟地平整后尚未施底肥前，避开降水，应用GPS在文山烟区定位采样（图1）。按S形布点，取耕层0～20 cm土壤混合而成，共计土样276个。

图1　土样采集点分布图Fig. 1　The distribution of soil sample locations

1.1.2烟叶采集 在采集土样区域内种植云烟87，由专职评级人员按“GB2635—92烤烟标准”选取B2F、C3F、X2F代表性烟样各127份，共381份，每个样品取1.5 kg，用于烟叶水溶性氯含量测定。

1.2测定项目及分析方法

1.2.1测定项目及方法 土壤全氮、全磷、全钾、交换性钙、交换性镁和碱解氮含量分别参照NY/T 53—1987、NY/T 88—1988、NY/T 87—1988、NY/T 1121.13—2006、NY/T 1121.13—2006和LY/T 1229—1999的方法测定，烟叶水溶性氯含量参照YC/T 153—2001方法测定。

1.2.2数据处理与分析 采用Excel 2013和DPS 7.05 统计软件进行方差、相关性等常规数据分析；采用ArcGIS 10.2软件的统计学模块(Geostatistical analyst)绘制空间分布图。

1.3评级标准

1.3.1植烟土壤水溶性氯含量丰缺评价 根据《中国烟草种植区划》等[14-17]将植烟土壤水溶性氯含量分为：极低（＜5.00 mg/kg）、低（5.00～10.00 mg/kg）、中等（10.00～20.00 mg/kg）、较高（20.00～30.00 mg/kg）、高（≥30.00 mg/kg）5级。对于降雨量偏多的西南烟区，土壤颗粒以1:1型矿物为主的母质，其适宜氯含量应该在10.00～30.00 mg/kg范围。

1.3.2烟叶氯含量丰缺评价 参照文献[1,18]将文山烟叶氯含量分为极低（＜0.10%）、低（0.10%～0.30%）、适宜（0.30%～0.80%）、高（≥0.80%）4级。

2　结 果

2.1文山烟区植烟土壤水溶性氯含量及分布

2.1.1土壤水溶性氯含量总体评价 由表1可知，文山烟区植烟土壤水溶性氯平均含量为13.81 mg/kg，变异系数为53.95%，表现为中等程度的变异。方差分析表明，各植烟县间土壤水溶性氯含量差异极显著（p=0.000）；多重比较结果表明，麻栗坡极显著高于砚山、广南、和西畴，且显著高于文山；丘北和马关也极显著高于西畴。从分布频率分析，全烟区有61.95%区域水溶性氯含量适宜。各植烟县中，除马关外其余县都有少数区域水溶性氯含量＜5 mg/kg；除马关和西畴外，其余县都有极少数水溶性氯含量≥30.00 mg/kg的高氯区域。

2.1.2土壤氯元素空间分布特征 为了更直观的显示文山烟区土壤水溶性氯含量的分布情况，采用Arc GIS 10.2软件绘制空间分布图。如图2所示，文山植烟土壤水溶性氯含量以10.00～20.00 mg/kg为主要分布区域。氯含量为5.00～10.00 mg/kg分布在广南县、砚山、文山以及西畴的少数区域。氯含量为20.00～30.00 mg/kg的区域主要分布在马关、麻栗坡以及广南的少数区域。

表1　植烟土壤水溶性氯含量和分布Table1　Distribution and content of chlorine in tobacco-growing soils

图2　文山烟区土壤水溶性氯空间分布Fig. 2　The spatial distribution map of soil water- soluble chlorine contents in Wenshan tobacco growing areas

2.2影响植烟土壤水溶性氯含量的因素

2.2.1土壤有机质 将植烟土壤有机质分为7组，分别统计各组土壤水溶性氯元素平均含量。由图3可知，水溶性氯平均含量为8.13～18.10 mg/kg，且随植烟土壤有机质含量先急后缓的增加，回归方程为：y（水溶性氯）= -0.1688x2（有机质）+2.7198 x+ 8.2514，R² = 0.8907。相关性分析表明，二者呈极显著正相关关系（r=0.923，p=0.003）。方差分析结果表明，不同有机质组间水溶性氯含量差异极显著（p=0.000）。多重比较结果表明，土壤有机质≥4.0%组氯素含量极显著高于有机含量为2.0%～2.5%、1.5%～2.0%和<1.5%组；3.0%～3.5%组、2.5%～3.0%组和3.5%～4.0%组都极显著高于有机质<1.5%组。

2.2.2海拔高度 将土样采集点分为6个海拔组，分别统计各组土壤水溶性氯平均含量。如图4所示，6个组水溶性氯平均含量为11.68～15.68 mg/kg。回归方程表明，土壤水溶性氯含量随海拔升高而缓慢增加，但相关性分析表明，二者无显著相关关系（r=0.608，p=0.200）。方差分析结果表明，不同海拔高度组间水溶性氯含量差异无显著意义（p=0.112）。

2.2.3与其他土壤养分的相关性 将植烟土壤水溶性氯含量与土壤其他养分进行相关性分析，如表2所示，氯素含量与全氮、碱解氮、有效硫、速效磷、速效钾、有效铜、有效锌和有效硼含量均呈极显著正相关关系。

图3　不同有机质的植烟土壤水溶性氯平均含量Fig. 3　Average content of soil water- soluble chlorine in different organic matters

图4　不同海拔高度土壤水溶性氯平均含量Fig. 4　Average content of soil water- soluble chlorine in different altitude conditions

2.3文山烟区烟叶氯含量特征

2.3.1烟叶氯含量状况 由表3可知，文山烟区烟叶氯平均含量为0.15%，变异系数为113.33%，为强变异。从分布频率分析，丘北县全部烟样氯含量均低于适宜范围，其他县也至少有80%的烟样低于适宜范围。方差分析表明，各植烟县烟叶氯素含量差异有极显著意义（p=0.000），多重比较结果表明，砚山烟叶氯含量显著高于马关，并且极显著高于丘北；文山和麻栗坡也显著高于丘北。

2.3.2不同部位氯含量状况 由表4可知，中部烟叶氯含量最高，平均值为0.17%，但低于适宜值，且变异系数高达141.18%，为强变异。从分布频率分析，各部位都仅有8%左右的烟样在适宜范围内。方差分析表明，不同部位烟叶氯含量差异无显著意义（p=0.100）。

表2　土壤水溶性氯含量与其他理化性质的相关系数Table2　The correlation analysis between soil water- soluble chlorine and other soil properties

表3　文山烟区烟叶氯含量和分布Table3　Distribution and content of chlorine of flue-cured tobacco in Wenshan tobacco-growing areas

表4　文山烟区不同部位烟叶氯元素含量分布频率Table4　The distribution frequency of Cl contents of flue-cured tobacco in Wenshan tobacco-growing areas

2.3.3 土壤水溶性氯和降水量对中部叶氯含量的影响 将各植烟县土壤水溶性氯含量由低到高排列，如图5（a）所示，中部烟叶氯含量随着土壤水溶性氯含量先升高后降低，呈抛物线形变化，二者回归曲线为：y（中部叶氯含量）= -0.0119x2（土壤水溶性氯含量）+ 0.086x + 0.0414，R² = 0.2811。将各植烟县按照降水量由低到高排列，如图5（b）所示，降水量在677～790 mm时，中部烟叶氯含量随降水量增加而下降；当降水量高于790 mm时，中部烟叶氯含量趋于稳定，二者回归曲线为：y（中部叶氯含量）= 0.0135x2（降水量）- 0.1423x + 0.4471，R² = 0.958。相关性分析表明，中部叶氯含量与降水量呈极显著负相关关系（r= -0.299， p=0.001），与土壤水溶性氯含量无显著相关性（r= -0.032，p=0.724）。为了进一步分析土壤水溶性氯含量和降水量对中部叶氯含量影响的大小，将三者进行灰色关联分析[19]，中部叶氯含量与降水量的关联系数为0.6318，与土壤水溶性氯含量的关联系数为0.5235。由此可知，降水量对中部烟叶氯含量的影响高于土壤水溶性氯含量对其的影响。

2.3.4中部叶氯含量与土壤养分的相关性 将中部叶氯含量与土壤养分进行相关性分析，如表5所示，烟叶氯素含量与土壤有效硼含量呈极显著正相关，与有机质呈显著负相关，与土壤水溶性氯等其他养分无显著相关性。

图5　各植烟县中部烟叶氯素含量和土壤水溶性氯的关系Fig. 5　The correlation of average chlorine content of middle flue-cured tobacco and soil water- soluble chlorine in different tobacco-growing counties

表5　中部烟叶氯素与土壤养分相关性分析Table5　The correlation analysis between chlorine contents of (middle) flue-cured tobacco and soil nutrients

3　讨 论

文山烟区植烟土壤水溶性氯元素平均含量为13.81 mg/kg，空间分析表明只有少数区域可能出现缺氯或高氯情况，总体适合种植烤烟。烟区土壤水溶性氯与有机质以及其他养分的相关关系与前人研究的结果基本一致[16-18]；与海拔的相关关系跟湘西烟区的研究结论不一致[16]。文山烟区土壤水溶性氯含量随海拔升高呈缓慢增加的趋势，而湘西烟区则相反。进一步分析表明，文山烟区土壤有机质含量随海拔升高而缓慢增加，而湘西烟区土壤有机质含量随海拔升高而呈下降趋势[16]。又因为土壤有机质是土壤水溶性氯素的主要来源之一[20]，所以土壤有机质含量随海拔高度的不同变化是导致两个烟区研究结果不一致的重要原因。

文山烟区烟叶氯平均含量仅为0.15%，低于适宜值，且变异强烈。根据评价标准可知，文山烟叶存在较大范围缺氯。研究表明文山烟叶氯含量与南平和重庆烟叶氯含量基本相同[21-23]，还略高于广西百色烟区[24]。因此，本研究也间接证明了我国南方烟叶缺氯较为严重的结论[25]。文山烟区中部烟叶氯含量与土壤水溶性氯含量无显著相关性，与降水量呈极显著负相关关系，灰色关联分析也表明降水量对烟叶氯含量影响更大。该研究结果与黄中艳等[26]研究的结论一致。土壤中的氯素溶解度大，极易随水流失[27]。云南每年雨季到来时正值烤烟大田旺长期，此期正是烟株吸收各种养分的高峰期。雨季降水量大且集中，对土壤淋溶作用强烈，极易造成土壤水溶性氯素流失，并最终导致烟叶氯素吸收不足。此外，烟农长期以来认为烤烟是忌氯作物，在种植中严格控制含氯肥料的施用，减少了土壤和烟叶氯素的来源。施用的为数不多的含氯肥料又以极易溶解流失的氯化钾为主，导致氯肥吸收率较低。因此，大田种植烤烟时不能简单的由土壤水溶性氯素的高低来推断烟叶中氯元素含量的丰缺，还要充分考虑各烟区气象因子、烟农施肥习惯以及栽培措施对烟株吸收土壤水溶性氯元素的影响。

各种养分标准都是以生产优质烟叶为目标而制定，我国烟区较多，各烟区耕作制度、生态条件等因素差异较大，评价标准应该随之适当调整。何元胜等[28]研究临沧烟区土壤肥力后提出其土壤氯含量适宜范围为10.00～30.00 mg/kg；罗建新等[17]提出湖南烟区植烟土壤水溶性氯含量适宜范围为10.00～20.00 mg/kg；陈朝阳等[6]认为，南平烟区植烟土壤氯含量以25.00～35.00 mg/kg为适宜。文山烟区土壤水溶性氯含量基本能满足优质烟叶的生产要求，但烟叶氯素含量却较大范围缺乏，二者之间的矛盾主要是由降水和烟农用肥习惯等因素引起的。因此，建议文山烟区也根据自身生态条件、栽培措施、用肥习惯以及养分吸收率等因素来制定适合自身土壤养分的评价标准。但如何制定还有待深入研究降水对土壤养分的淋溶作用以及烟株对土壤养分的吸收效率等问题后再确定。

烟叶氯素偏低的区域，在种植中应适当施加氯化钾、有机肥、腐熟农家肥等其他含氯肥料以提高烟叶的工业可用性，并同时做好土壤和烟叶氯元素的动态监测以防其超标。氯含量偏高的少数区域，做好控氯措施，降低烟叶氯含量。

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《烟草科技》2016年第9期目次

烟草E3泛素连接酶NtHOS1a和NtHOS1b基因的克隆与表达分析……………………….……林世锋，余 婧，王志红，等 1

贮藏温度和烟叶含水率互作对白肋烟贮藏期间TSNAs形成的影响………….…………….…王 俊，孙榅淑，周 骏，等 8

烟草胞质雄性不育系与其保持系内源激素的平衡关系………………………..….………….……彭 妙，朱列书，陈建国，等 15

烤烟与花生间作行比对烟草黑胫病防治效果的影响………………….………..…………….……牟文君，薛超群，宋纪真，等 22

四川烟区烟蚜天敌资源与分布调查………………………………….…………………….….……蒲德强，王 勇，刘虹伶，等 27

热解法制备氧杂环类香料及其在卷烟中的应用……………………….……….…………….……张晓宇，田振峰，朱青林，等 33

在线GPC-GC-MS/MS法直接检测烟叶中的农药残留…………………….……………….……罗彦波，李翔宇，朱风鹏，等 42

近红外技术结合SaE-ELM用于烤烟烘烤关键参数的在线监测…………….….………….……宾 俊，范 伟，周冀衡，等 50

行业标准方法测试口含烟化学指标的适用性…………………………………..…………….……李 鹏，王 申，张东豫，等 57

HPLC-MS/MS法检测巴豆醛暴露产生的DNA加合物……………………..……………….……刘鲁娟，李翔宇，陈 欢，等 63

典型产地烤烟烟叶香气风格特征…………………………….……………………………….……乔学义，王 兵，吴殿信，等 70

烟草低温加热状态下气溶胶粒径分布及影响因素…………………….…….……………….……周 顺，王孝峰，宁 敏，等 76

基于YL23C滤棒成型机组的超细支复合滤棒成型技术…………………….…………….…….……徐思民，王晓兵，秦昌峰 82

复合式真空回潮机的设计及试验…………………………………………….…….….……….……裴志明，徐 娟，范晓宝等 87

卷接机组三工位接装纸切刀自动润滑清洁系统的设计…………………….…….………….……段晓明，胡开利，韩 明，等 92

Study on Characteristics and Influencing Factors of Chlorine of Soils and Tobacco Leaves in Wenshan Tobacco Growing Areas

TAN Jun1, LIU Xiaoying1, LI Qiang1, ZHOU Jiheng1*, CHEN Lijuan1, BIN Jun1, WANG Quan1, LI Pengfei2
(1. Institute of Tobacco, College of Biological Science and Technology, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, China; 2. Wenshan Tobacco Company of Yunnan Province, Wenshan, Yunnan 663000, China)

For a better understanding of water-dissolving chlorine contents of soil and tobacco leaf and influencing factors in Wenshan tobacco growing areas, 276 soil samples and 381 tobacco leaf samples were collected by the technology of Global Position System (GPS). Chloride contents, spatial distribution and influencing factors were analyzed by geostatistics with GIS and statistical methods. The results were as follows: The average content of water-dissolving chlorine in various tobacco-planting soils was 13.81mg /kg in Wenshan. Chlorine content of 61.95% of the soil samples was in the appropriate level (10.00-30.00 mg/kg), which was very fit for tobacco planting. The content of chlorine in tobacco leaves was low, and the average value of it was 0.15 % with coefficient of variation as high as113.33%. Only 8.66 % of the leaf samples had a chlorine content in the appropriate level (0.30%-0.80%), 37.27% of the leaf samples had a chlorine content of 0.10%-0.30%, and 51.71% of the leaf samples had a chlorine content less than 0.10%. The lack of chlorine in tobacco leaves was mainly due to the amount and intensity of rainfall which caused leaching. The results revealed that in Wenshan tobacco growing areas chlorine content of the soil samples was in the appropriate level, but chlorine content of the tobacco leaf was relatively low, which is not suitable for the production of high-quality flue-cured tobacco. In order to improve the tobacco quality, appropriate application of chlorine-containing fertilizers must be recommended and be dynamic monitored.

Wenshan tobacco growing areas; soil; chlorine; tobacco leaf

S572.06

1007-5119（2016）05-0040-07

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.008

云南省烟草公司项目“文山烟叶特色风格定位研究及品牌导向型基地建设开发”（2014YN33）

谭 军（1985-），男，在读博士，主要从事烟草生理生化研究。E-mail：649766283@qq.com。*通信作者，E-mail：jhzhou2005@163.com

2016-03-22

2016-06-26