土壤质地与烤烟化学成分关系分析

2017-09-20 09:53吴飞跃杨建春李春光李耀光陈孟起徐宇航杨晓亮贾宏昉
湖南农业科学 2017年8期
关键词:紫色土耕层壤土

吴飞跃,邱 坤,杨 鹏,杨建春,李春光,李耀光,陈孟起,徐宇航,杨晓亮,贾宏昉

(1.河南农业大学烟草学院,河南 郑州 450002;2.贵州省烟草公司黔东南州公司,贵州 凯里 556000;3.四川省烟草公司攀枝花市公司,四川 攀枝花 617026;4.河南中烟工业有限责任公司技术中心,河南 郑州 450000;5.贵州省烟草公司毕节市公司,贵州 黔西 551500;6.湖北中烟有限责任公司武汉卷烟厂,湖北 武汉 430000)

土壤质地与烤烟化学成分关系分析

吴飞跃1,邱 坤2,杨 鹏3,杨建春3,李春光4,李耀光4,陈孟起4,徐宇航5,杨晓亮6,贾宏昉1

(1.河南农业大学烟草学院,河南 郑州 450002;2.贵州省烟草公司黔东南州公司,贵州 凯里 556000;3.四川省烟草公司攀枝花市公司,四川 攀枝花 617026;4.河南中烟工业有限责任公司技术中心,河南 郑州 450000;5.贵州省烟草公司毕节市公司,贵州 黔西 551500;6.湖北中烟有限责任公司武汉卷烟厂,湖北 武汉 430000)

为了探明不同土壤质地对烟叶化学成分的影响,为优质烟叶的生产提供理论依据,以云烟87为试验材料,对紫色土、黄壤土、黄棕壤土和石灰土4中不同类型土壤的理化性质与烤后烟叶化学成分的差异进行相关性分析。结果表明:不同土壤的耕层厚度、速效氮、速效磷及速效钾差异显著,紫色与黄棕壤土两者烤后样的碳和氮化合物及氯含量差异不显著,与石灰土、黄壤土差异显著。典型相关分析表明,烟叶化学成分与黄壤土土壤耕层质地、黄棕壤土的土壤耕层质地和有机质及速效钾、石灰土的土壤有机质及速效氮、紫色土的pH值及速效氮关系密切。

烤烟;土壤质地;化学成分;典型相关分析

土壤是一切植物营养生长的基本点,同时还是生态系统中物质与能量交换的重要场所。优质烟生产需要良好的土壤环境和质量作基础[1]。在烟叶生产过程中,土壤为烟叶提供所需的营养物质,影响烟叶化学成分的积累与转化[2-3]。因此,研究土壤的理化性质对烟叶质量的影响,对于烟叶质量风格的彰显以及经济效益的提升有着重要作用[4]。土壤的种类及土壤的理化性质与烤烟的产质量、化学成分、抽吸品质及烟叶的工业可用性密切相关[5-6]。土壤肥力质量好,保证了烤烟生长所需的水分、肥料、气体和热量的供应;而土壤结构良好,才能满足水、肥、气、热的需要[7];土壤结构和肥力影响到烤烟根系生长、保水排水能力、土壤耕性、养分协调供应等方面。研究表明,烟叶总糖含量与土壤有机质含量显著相关[8];烟叶总氮、烟碱和蛋白质的含量受到土壤中含氮物质及相应酶的影响[9];砂壤土种植的烟叶烘烤后烟叶色素降解充分、化学成分协调,品质优于砂土和胶泥土的烟叶[10];土壤对烟叶化学成分含量占主导作用,气候对烟叶钾氯比影响较大[11]。目前,关于不同类型土壤对烟叶质量影响的研究鲜见报道。为此,笔者研究了不同类型植烟土壤理化性质对烤后烟叶化学成分的影响,为解决毕节地区烟叶生产中肥料施用不当、产质量不足的问题提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2006~2009年在毕节烟区同一海拔高度地区开展,供试土壤分别为紫色土、黄壤土、黄棕壤土和石灰土;供试品种为云烟87,种植行距120 cm,株距50 cm。烟叶长势均匀,无病虫害发生,田间管理按优质烤烟栽培生产技术规范进行。以中部烟叶(第7~11位叶)为试验材料,成熟采收后将叶片放置在烤房的相同层位进行烘烤。试验采用5点取样法采集土样,检测其耕层厚度、耕层质地、pH值以及有机质、速效磷、速效氮和速效钾的含量。并选取采样点烤后C3F烟叶5 kg为样品,进行化学成分分析。

1.2 试验方法

1.2.1 土壤属性的评价土壤的评价选择耕层厚度、耕层质地、pH值以及有机质、速效磷、速效氮和速效钾的含量7个指标,各指标得分及权重见表1。

表1土壤评价各指标的分级、评分和权重

1.2.2 常规化学成分检测每个处理选取等级为C3F的烤后烟叶样品1 kg测定常规化学成分,烟碱含量采用紫外分光光度法测定[12],淀粉含量采用酸解法测定[13],水溶性总糖含量及还原糖含量采用DNS显色法测定[14],总氮含量采用过氧化氢-硫酸消化法测定[15],蛋白质含量采用间接计算法测定,钾含量采用火焰光度法测[16]。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel2010、DPS7.05、SigmaPlot 12.5等软件进行分析整理。

2 结果与分析

2.1 不同类型植烟土壤属性的得分

由图1可知,4种类型的土壤的耕层厚度差异显著;耕层质地黄棕壤土与石灰土、紫色土与黄壤土之间差异不显著;土壤pH值得分以石灰土得分最低,与其他3种土壤差异显著;不同类型土壤的速效氮的含量黄壤土与石灰土二者差异不显著,与其他2种土壤类型彼此之间差异显著;不同类型土壤的速效磷与速效钾的含量差异显著;紫色土与黄壤土之间的有机质含量者差异不显著,但与黄棕壤土、石灰土之间差异显著。通过比较分析,土壤类型评价总分以紫色土最高,黄壤土次之,且两者的总分显著高于黄棕壤土和石灰土。

图1不同类型植烟土壤各指标的得分及总评价得分

2.2 不同类型土壤对烤烟化学成分的影响

由图2可知,烤后烟叶烟碱含量以石灰土与黄壤土的较高,且显著高于黄棕壤土与紫色土;不同类型土壤所产烟叶的总糖含量水平整体较高,其中以紫色土与黄棕壤土的烟叶总糖含量较高,显著高于黄壤土和石灰土的烟叶总糖含量;4种土壤类型烟叶还原糖含量的差异与总糖有着相似的分布规律;紫色土与黄棕壤土所产烟叶的总氮、氯和蛋白质含量差异不显著,均显著低于石灰土和黄壤土中的;黄棕壤土所产的烟叶钾含量显著高于另外3种土壤,紫色土与石灰土之间所产烟叶的钾含量差异不显著。

2.3 典型相关分析

由表2、表3可知,黄壤土有1组变量相关关系达到了极显著水平,典型相关系数为0.994,得典型变量为u1=-0.859x1+1.817x2-0.173x3-0.002x4+0.008x5-0.81x6+0.823x7,v1=-0.627y1-0.954y2+1.516y3+0.296y4+ 0.025y5-0.014y6+0.57y7。在典型变量(u1,v1)中,由u1、v1与原始数据的相关系数可知,u1与土壤耕层质地存在较高正相关性,因此u1可以描述为黄壤土土壤耕层质地综合性状,即随着土壤耕层质地的增加,u1呈现出增加的趋势;而v1与烟碱的相关系数为-0.631,表明两者间存在较高的负相关性,因此v1可以理解为主要描述了黄壤土烟叶烟碱的综合性状,即随着烟碱增加,v1呈现减少的趋势。这一线性组合说明了黄壤土中烟叶化学成分与土壤耕层质地的关系密切。

表2不同类型土壤肥力与烟叶化学成分的典型相关系数显著性检验

黄棕壤土有1组变量相关关系达到了显著水平,典型相关系数为0.990,得典型变量为u1=0.09x1-0.594x2+0.346x3+0.172x4+0.019x5+0.073x6-0.452x7,v1=0.359y1-0.685y2+0.286y3-1.231y4+0.11y5-0.867y6+0.67y7。在典型变量(u1,v1)中,由u1、v1与原始数据的相关系数可知,u1与土壤耕层质地及速效钾存在较高负相关性,与土壤有机质存在较高正相关性,因此u1可以描述为黄棕壤土土壤耕层质地、土壤有机质与速效钾综合性状,即随着土壤有机质的增加,u1呈现出增加的趋势,而随着土壤耕层质地和速效钾的增加,u1则呈现出减少的趋势;而v1与钾含量存在较高的正相关性,相关系数为0.664,与烟叶氯含量存在较高的负相关性,相关系数为-0.669,因此v1可以理解为主要描述了黄壤土烟叶钾含量与氯含量的综合性状。这一线性组合说明黄棕壤土中烟叶化学成分与土壤耕层质地、有机质及速效钾的关系密切。

石灰土有1组变量相关关系达到了显著水平,典型相关系数为0.964,得典型变量为u1=0.538x1+0.704x2-0.158x3-0.672x4-0.868x5-1.274x6-0.093x7,v1=-0.792y1-1.489y2+0.602y3+1.863y4-0.804y5+0.218y6-2.768y7。在典型变量(u1,v1)中,由u1、v1与原始数据的相关系数可知,u1与土壤有机质及土壤速效氮存在较高负相关性,因此u1可以描述为石灰土壤有机质及速效氮的综合性状;而v1与蛋白质存在较高的负相关性,典型相关系数为-0.414,因此v1可以理解为主要描述了石灰土烟叶蛋白质的综合性状,即随着蛋白质增加,v1呈现减少的趋势。这一线性组合说明石灰土中烟叶化学成分与土壤有机质及速效氮的关系密切。

紫色土有1组变量相关关系达到了显著水平,典型相关系数为0.981,得典型变量为u1=-0.178x1-0.23x2-0.243x3-0.403x4-0.105x5+0.779x6-0.562x7,v1=0.153y1-0.336y2-0.14y3+0.313y4-0.691y5+0.653y6-0.258y7。在典型变量(u1,v1)中,由u1、v1与原始数据的相关系数可知,u1与土壤pH值存在较高负相关性,与土壤速效磷存在较高正相关性,因此u1可以描述为紫色土壤pH值及速效磷的综合性状;而v1与总糖存在较高的负相关性,相关系数为-0.578,因此v1可以理解为主要描述了紫色土烟叶蛋白质的综合性状,即随着蛋白质的增加,v1呈现减少的趋势。这一线性组合说明紫色土中烟叶化学成分与pH值及速效氮的关系密切。

表3不同类型土壤肥力与烟叶化学成分的典型相关分析

3 结论与讨论

土壤是烟叶生长的基础,土壤养分状况直接影响烟叶的生长发育,进而影响烤烟的外观和感官品质[17-18]。土壤养分受其理化性质的影响,李银科等[19]认为土壤养分形态受酸碱度的影响,孙燕等[20]认为土壤有机质的含量能间接影响烟叶化学成分,王剑等[21]认为土壤的氮磷钾含量与耕层厚度密切相关。试验分析表明,不同类型土壤的耕层厚度、有机质、速效氮、速效磷及速效钾等存在较大差异。赵福杨等[22]认为不同土壤类型其土壤属性差别较大,导致烟叶生长环境也存在较大差异,进而影响烟叶品质,与该试验结果较为一致。

研究表明,4种土壤所产烟叶的烤后样,其总氮、烟碱和蛋白质含量具有相似的规律,含量均以石灰土最高,黄壤土次之,黄棕壤土最低。4种类型土壤种植出来的烟叶总氮含量均已超过最适范围,但蛋白质的含量均在适宜的范围内。黄壤土与石灰土中的速效氮含量较高,且有机质含量丰富,这与朱书法等[23]研究较为一致,因此这2种土壤中种植出的烟叶蛋白质含量较高。紫色土中的速效氮含量较高,但其土壤结构阻碍了植株对氮素的吸收,这与黄石德等[24]认为紫色土土层浅薄、结构松散、保水保肥能力差的结论一致。4种土壤出产的烟叶总糖和还原糖含量具有相似的分布,均高于优质烟叶的适宜范围,有利于烟叶质量的形成,但还原糖与总糖的比值偏小,导致烟草中的焦油含量高,影响烟叶协调性[25]。4种土壤出产的烟叶氯含量较高,远超过适宜范围,在施肥时应尽量减少含氯肥料的施用。黄棕壤土和黄壤土中种植的烟叶钾含量较高,均显著高于紫色土和石灰土所产的烟叶,虽然石灰土中速效钾含量较高,但所产烟叶钾含量相对较低,可能与石灰土的土壤分子结构有关;而紫色土中速效钾含量相对较少,故烟株对钾的吸收量也相对较少;烟叶对钾元素的吸收可能与烟株本身和土壤元素有关。研究结果表明,烟叶化学成分与黄壤土土壤耕层质地、紫色土的土壤速效氮及速效钾、石灰土的土壤有机质及速效氮、紫色土的pH值及速效氮关系密切。因此,生产过程中要依据各产区土壤的具体情况合理制定施肥方案,提高烟叶质量,充分挖掘各产区的生产潜力。

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(责任编辑:成 平)

Effects of Soil Texture on Chemical Components in Flue-Cured Tobacco

WU Fei-yue1,QIU Kun2,YANG Peng3,YANG Jian-chun3,LI Chun-guang4,LI Yao-guang4,CHEN Meng-qi4,XU Yu-hang5,YANG Xiao-liang6,JIA Hong-fang1
(1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, PRC; 2. Qiandongnan Tobacco Company, Guizhou Tobacco Corporation, Kaili 556000, PRC; 3. Panzhihua Tobacco Company, Sichuan Tobacco Corporation, Panzhihua 617026, PRC; 4. Technology Center, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Zhengzhou 450000, PRC; 5. Bijie Tobacco Company, Guizhou Tobacco Corporation, Qianxi 551500, PRC; 6. Wuhan Cigarette Factory, China Tobacco Hubei Co., Ltd., Wuhan 430000, PRC)

This study was to test the influence of different soils and their textures on the chemical composition of tobacco leaves, and to provide experimental data for the production of quality tobacco, by correlation analysis on the physical and chemical properties of 4 different soils and the difference of chemical components in flue-cured tobacco, with Yunyan 87 as the tested variety. The results indicated that there was a significant difference in the topsoil thickness, available nitrogen, available phosphorus and available potassium of the different soils, but no significant difference in the contents of carbon and nitrogen and chlorine in baked samples of the purple soil and yellowish-brown soil which were significantly different from lime soil and yellow soil. The chemical composition of tobacco leaves was closely correlated with the topsoil texture of yellow soil, the topsoil texture, organic content and available potassium of yellowish-brown soil, the organic content and available nitrogen of limestone soil, and the available nitrogen and pH of purple soil. The soil texture, organic matter, available nitrogen, potassium and pH had great effect on the chemical components of flue-cured tobacco.

flue-cured tobacco; soil texture; chemical composition; canonical correlation analysis

S572.01

:A

:1006-060X(2017)08-0015-05

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.008.005

2017-05-22

中国烟草总公司资助项目[110201101001(TS-01)]

吴飞跃(1994-),男,河南商丘市人,硕士研究生,主要从事烟草调制等方面的研究。

贾宏昉

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