贺州烟区土壤性状与烟叶成分及产量的相关性

韦建玉， 梁永进， 路 丹， 张得平，石保峰， 袁 维， 李界秋， 首安发， 沈方科*

(1.广西中烟工业有限责任公司， 广西 南宁 530001； 2.广西大学 农学院， 广西 南宁 530004； 3.广西大学 植物科学国家级实验教学示范中心， 广西 南宁 530004； 4.广西壮族自治区烟草公司 贺州市公司， 广西 贺州 542899)

广西贺州市属亚热带南部季风气候，雨热适宜，适合烤烟种植，是广西优质烟叶的主产区之一。优质烟叶的生产受各种环境因素的影响，而土壤养分丰缺水平是影响烤烟生长及品质的关键因子。烟叶的内在成分、产量及品质受土壤生态环境、养分供应水平的限制。只有适宜的温度、养分及环境因子，才能保证优质烟叶的生产[1]。土壤养分的来源主要通过施肥实现，施肥对烟叶品质的贡献率达94.7%[2]。土壤养分间的协调平衡又是生产优质烟叶的关键[3]。植烟土壤适宜pH为5.5～7.5，过酸过碱都会影响烟叶对养分的正常吸收[4-5]。植烟土壤适宜的有机质含量为1.5%～3.0%，有机质和氮素过多均造成烟叶后期落黄慢，烟碱含量高[6]。根区内不同空间施磷肥可以提高磷肥的利用率[7-8]。氮、磷、钾元素作为烟叶生长发育必须的营养元素，烟叶对其需求量较大，必须通过施肥实现。施肥量对烟叶产量和品质产生显著影响[9-10]。土壤养分的有效性主要受各种环境因素的影响。贺州烟区氮磷钾肥施用量与产量呈正相关性，施肥对不同区域烟叶的增产效果有所不同。因此，在实际生产中需根据土壤特性、肥力状况以及作物对养分的吸收规律制定合理的施肥方案，以实现作物对养分的高效吸收利用。贵州[11]和云南[12]等地已有土壤养分状况与烟叶产质量相关性的研究报道，鲜见广西主栽烟区土壤性状与烤烟农艺性状、烟叶成分及产量相关性的研究报道。为此，以贺州市主栽烟区土壤及烟叶为研究对象，研究土壤理化性状与烟叶成分及产量的相关性，并进一步分析土壤钙镁比、钾镁比对烟叶镁素吸收的影响，以期为贺州烟区及类似地区优质特色烟叶的生产提供依据。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1土壤样品85个，2017年6月10-17日在贺州市富川县和钟山县主栽烟区以连片种植6.67～13.33 hm2烤烟为1个调查样点单元，共调查16个乡镇，确定85个单元点，具体采样点信息见表1。

1.1.2烟叶样品255个，采集对应样点的烤烟上、中、下部烟叶样品，带回实验室分析烟叶成分。

表1贺州烟区85个采样点的基本信息

1.1.3仪器ICP-5000电感耦合发射光谱仪，北京吉天仪器公司；AA3连续流动化学分析仪，德国希尔；ZEENIT700P原子吸收分光光度计，德国耶拿公司。

1.2方法

1.2.1样品采集

1) 土样。每个采样点按S型采样法用土钻采集烟垄0～20 cm深土壤样品20个，混合成1个样本，用于测定土壤理化性状；用土壤容重环刀采集每个样点土壤，带回实验室测定土壤容重和孔隙度。

2) 烟样。按照S型采集每个土样采集点对应烤烟上、中、下部的烟叶样品。下部叶为烟株下部的2～3片叶(脚叶)以及向上4～5片叶(下二棚叶)，上部叶为烟株顶端的3～4片叶(顶叶)及向下的4～5片叶(上二棚叶)，中部叶为中部的4～6片叶(腰叶)，分上、中、下烟叶样品，带回实验室分析烟叶成分。

1.2.2指标测定

1) 烤烟。A，株高(cm)及有效叶数(片)：采用卷尺直接在田间测量，同时记录相应烟株的有效叶数。B，产量(kg/667m2)：每个样点均为估测产量(下同)。C，烟叶化学成分：烟叶用去离子水洗净后烘干粉碎，经H2SO4-H2O2消煮后，全氮(%)采用连续流动化学分析仪直接上机测定；经HNO3-H2O2消煮后，全磷(%)、全钾(%)、全钙(%)和全镁(%)采用电感耦合发射光谱仪上机测定。

2) 土壤。A，垄宽、垄高及垄底耕作层厚度：垄宽即烤烟种植垄最底部的宽度，垄高即垄底到垄面的高度，垄底耕作层厚度即垄底到生土或岩石的厚度，采用卷尺实地测量。B，土壤容重：用环刀法直接测定土壤容重和孔隙度。C，土壤养分及理化性质：土壤样品自然风干后过18目筛。pH，采用玻璃电极法测定；有机质(g/kg)，采用重铬酸钾外加热法测定；有效磷，采用钼锑抗比色法测定；速效钾(mg/kg)、有效钙(mg/kg)和有效镁(mg/kg)，采用原子吸收分光光度计法测定[13]；硝态氮(mg/kg)和铵态氮(mg/kg)，经2 mol/L氯化钾浸提后采用连续流动化学分析仪直接上机测定，有效铜(mg/kg)、有效锌(mg/kg)、有效铁(mg/kg)和有效锰(mg/kg)，经0.1 mol/L盐酸浸提或DTPA浸提后采用电感耦合等离子体发射光谱法测定；有效硫(mg/kg)，采用离子色谱法测定；有效硼(mg/kg)和有效钼(mg/kg)，采用电感耦合等离子体质谱法测定。

1.3数据处理

采用Excel 2016及SPSS 24.0对数据进行处理与分析。

2结果与分析

2.1土壤因子与烤烟单叶重及产量的相关性

从表2可知，垄宽与上部和下部单叶重呈负相关，与中部单叶重和产量呈正相关。垄高与上部单叶重呈极显著正相关，与中部单叶重和产量呈显著正相关；与下部单叶重相关性不显著。垄底耕作层厚度与下部单叶重呈显著正相关；与上部和中部单叶重呈正相关，与产量呈负相关。容重与产量呈显著负相关；与上部和中部单叶重呈负相关，与下部单叶重呈正相关。孔隙度与产量呈显著正相关；与上部和中部单叶重呈正相关，与下部单叶重呈负相关。

表2土壤特性与烤烟各部位单叶重及产量的相关系数

注：**表示在0.01 水平(双侧)极显著相关，*表示在0.05 水平(双侧)显著相关；N=85，下同。

Note:** indicates a significant correlation at the 0.01 level (bilateral). * indicates a significant correlation at the 0.05 level (bilateral). N=85, the same below.

2.2土壤pH及养分与烤烟农艺性状的相关性

从表3看出，pH、有机质和铵态氮等与株高、叶片数和产量等农艺性状的相关性变化。pH：与烤烟叶片数呈极显著负相关，与上部和下部单叶重呈极显著正相关，与株高和产量呈负相关，与中部单叶重呈正相关。有机质：与株高、产量和上/中部单叶重呈正相关，与叶片数和下部单叶重呈负相关。铵态氮：与下部单叶重呈极显著负相关，与株高呈正相关，与叶片数、产量和上/中部单叶重呈负相关。硝态氮：与产量和上/下部单叶重呈正相关，与株高、叶片数和中部单叶重呈负相关。有效磷：与叶片数呈极显著正相关，与上部单叶重呈极显著负相关，与下部单叶重呈显著负相关；与其余指标呈正相关或负相关。速效钾：除与叶片数呈正相关外，与其余指标均呈负相关。有效钙:与上/下部单叶重呈极显著正相关，与叶片数呈极显著负相关，与产量和中部单叶重呈正相关，与株高呈负相关。有效镁：与上部单叶重呈极显著正相关，与产量和中/下部单叶重呈正相关，与株高和叶片数呈负相关。钙/镁：与叶片数呈极显著正相关，与上/下部单叶重呈极显著正相关，与其余指标呈正相关。钾/镁：除与叶片数呈正相关，与其余指标呈负相关，其中与上/中部单叶重相关性显著。(钾+钙)/镁：与叶片数极显著负相关，与其余指标呈正相关，其中与上部和下部单叶重分别呈极显著正相关和显著正相关。有效硫：除与叶片数呈显著负相关外，与其余指标均呈正相关，其中与产量和上部单叶重相关性分别达显著或极显著水平。有效硼、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰和有效钼：除有效硼、有效铜和有效锌与叶片数、有效铁与株高和叶片数呈不显著、显著或极显著正相关外，所有微量元素与其余指标均呈不显著、显著或极显著负相关。

表3土壤养分含量与烤烟农艺性状的相关系数

2.3土壤及烟叶的钾钙镁比及占比

土壤有效性钾镁比(K/Mg)和钙镁比(Ca/Mg)可作为土壤有效态镁的诊断指标，一般认为，K/Mg的适宜值为0.67～1.40，Ca/Mg为5～10；当K/Mg>1.40，Ca/Mg>20时，易出现缺镁现象[14-15]。烟叶K/Mg的适宜值为4～5，K/Mg为15～20时为镁缺乏[15]；烟叶Ca/Mg>8时，即使镁含量处在正常范围内亦会出现缺镁症状[16]，Ca/Mg大于10时，会造成烟株镁吸收困难，可能引起烟叶潜在缺镁[17]。从表4看出，土壤及烟叶的钾钙镁比及镁丰缺占比的变化。土壤：K/Mg和Ca/Mg分别为2.64和27.22，K/Mg>1.40和Ca/Mg>20的样本占总样本的67.06%和62.35%。而土壤镁过量的样本占总样本的10%以下。烟叶：上部、中部和下部叶K/Mg分别为31.38、48.20和49.40，其K/Mg>15样本数占总样本数分别为80.00%、87.06%和82.35%；上部、中部和下部叶Ca/Mg分别为15.45、37.08和43.38，其Ca/Mg>8样本数占总样本数分别为69.41%、88.24%和97.65%。表明，70%左右烟株镁吸收困难，80%左右的烟叶为镁缺乏。

表4 土壤与烟叶的钾镁比、钙镁比及缺镁样本的占比

2.4土壤钾钙镁与烟叶钾钙镁的相关性

从表5可知，钾镁比(K/Mg)、钙镁比(Ca/Mg)和(钾+钙)/镁〔(Ca+K)/Mg〕与不同部位烟叶的钾、钙和镁含量的相关性变化。K/Mg：除与中部叶和下部叶钾含量呈显著正相关外，与其余叶位各指标含量均呈负相关，其中，与上部叶和中部叶的钙含量相关性显著。Ca/Mg：与上部叶的钾含量和钙含量、中部叶的钙含量呈正相关，其中与上部叶和中部叶的钙含量相关性极显著；与中部叶和下部叶各指标含量均呈负相关，其中，与上部叶、中部叶和下部叶的镁含量呈极显著负相关。(Ca+K)/Mg：与上部叶的钾含量和钙含量分别呈正相关和极显著正相关，与中部叶的钙含量呈显著正相关；与不同叶位其余指标含量均呈负相关，其中与各部位叶的镁含量呈极显著负相关。

表5土壤钾钙镁比例与烟叶钾钙镁含量的相关性

3结论与讨论

土壤是烤烟生长发育的基础，土壤的结构和养分含量影响烤烟的根系生长和养分协调供应等。王剑等[18]报道，土壤耕层厚度影响土壤氮磷钾养分含量，从而影响烟叶的化学成分及其协调性。吴飞跃等[19]研究表明，不同类型土壤由于其结构的差异，会造成养分有效性的差异，从而产生烤烟对养分吸收的差异。黄壤土耕层、质地与烟叶化学成分关系密切，而紫色土的速效氮、速效钾和pH与烟叶化学成分关系密切。研究结果表明，烤烟种植垄高和土壤孔隙度对烤烟生长和烟叶产量具有显著影响，垄高增加和土壤孔隙度增大都有利于促进烤烟生长和提高烟叶产量。土壤孔隙度大，通气好，根系发达，利于根系对土壤养分的吸收，适宜烤烟种植的土壤总孔隙度为45.0%～60.0%[20]。

钾是烤烟的品质元素，对烟叶化学成分及燃烧性影响较大。土壤有效钙与烟草钙含量之间存在相关性。钾、钙、镁元素之间可能存在协同作用[21]，施用钙镁肥可以促进烟叶对钾素的吸收[22]。土壤钾钙镁比例失衡是贺州烟区的主要土壤障碍因子：贺州烟区有80%左右的烤烟缺镁；土壤有效态钾镁比、钙镁比过高导致烟叶钾镁比、钙镁比过高，烟株内的钾和钙含量过高严重抑制了烤烟对镁营养的吸收，从而造成烤烟缺镁。在实际生产中，要增施镁肥，降低钙镁比，促进烟叶对镁元素的吸收，以实现提高烟叶品质的目的。