清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)特性

何福龍，龍懷玉*，穆 真,2，安紅艷，李 軍，江燕青，李 思

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2.輕工業(yè)環(huán)境保護(hù)研究所，北京 100089；

3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長沙 410128；4.長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434023）

清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)特性

何福龍1，龍懷玉1*，穆 真1,2，安紅艷1，李 軍3，江燕青4，李 思4

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2.輕工業(yè)環(huán)境保護(hù)研究所，北京 100089；

3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長沙 410128；4.長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434023）

為了弄清我國清香型典型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)組成特征，對福建、云南、四川 3 大煙區(qū) 19 個縣 52 個典型樣點(diǎn)耕層土壤腐殖質(zhì)組分碳量進(jìn)行了測定和分析。結(jié)果表明，總體上，清香型煙區(qū)腐殖質(zhì)及其組分碳量均符合正態(tài)分布，土壤腐殖質(zhì)碳、胡敏素碳、胡敏酸碳及富里酸碳量平均分別為 16.3、12.3、1.7、2.3 g/kg，胡富比平均為 0.75。腐殖質(zhì)及其組分隨土壤發(fā)育程度的增強(qiáng)而提高，在土壤類型上體現(xiàn)為水稻土 ＞ 紅壤 ＞ 紫色土；受種植制度的影響，清香型煙區(qū)水稻土胡敏酸碳量以福建煙區(qū)顯著高于其他 2 個煙區(qū)，胡富比福建煙區(qū)最高，云南煙區(qū)最低，四川煙區(qū)居中，其值分別為 0.92、0.67、0.70；區(qū)域土壤腐殖質(zhì)及其組分的平均值受樣本土壤類型組成的影響，在進(jìn)行腐殖質(zhì)及其組分的區(qū)域整體評價(jià)時，應(yīng)考慮到樣本組成。

清香型；煙葉；腐殖質(zhì)；組成；土壤類型；土壤發(fā)育程度

土壤腐殖質(zhì)是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)[1-2]，是土壤固相中對土壤性質(zhì)最有影響且能反映土壤形成過程的活躍部分[3]，并且在作物生長過程中，對增強(qiáng)根系呼吸作用，提高作物根系發(fā)育有重要影響[1]。腐殖質(zhì)組分主要有胡敏素、胡敏酸和富里酸，其含量及比例特征體現(xiàn)了土壤腐殖化的程度，從而影響土壤肥力及理化性質(zhì)[4-6]。有研究表明，作物的產(chǎn)量及品質(zhì)與腐殖質(zhì)組成特征直接相關(guān)。如楊力等[7]對山東糧田腐殖質(zhì)組成研究表明，高產(chǎn)糧田腐殖質(zhì)各組分平均碳量高于低產(chǎn)糧田。土壤腐殖質(zhì)同樣是影響煙葉品質(zhì)的重要生態(tài)因子之一，也是煙葉所需營養(yǎng)元素的重要供給源，影響了煙葉的化學(xué)成分并且在一定程度上影響香吃味品質(zhì)[8-10]。煙葉香型是煙草非常重要的綜合品質(zhì)因子，為了解土壤腐殖質(zhì)組分碳量與煙葉香型之間的關(guān)系，馬云飛等[11-12]、宛祥等[13]分別對我國濃香型煙區(qū)和中間香型煙區(qū)腐殖質(zhì)特征進(jìn)行了相關(guān)研究。但對清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)組成特征的研究甚少。

福建省、云南省和四川省作為典型的清香型煙葉產(chǎn)區(qū)，由于區(qū)域跨度較大，腐殖質(zhì)的形成過程及其組成和性質(zhì)會隨生物氣候等條件而異[14]，這些又會影響腐殖質(zhì)及其組成。因此，本研究對福建省、云南省和四川省 19 個縣 52 個典型樣點(diǎn)的土壤腐殖質(zhì)及其組分進(jìn)行了測定，分析其含量特征，旨在為探究土壤腐殖質(zhì)與煙葉品質(zhì)之間的關(guān)系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域選取

根據(jù)《中國煙葉公司關(guān)于印發(fā)特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項(xiàng)煙葉樣品管理辦法的通知》（中國煙葉公司文件，中煙葉生〔2011〕23 號），選定清香型煙葉典型產(chǎn)區(qū)縣。再依據(jù)土壤條件、農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件以及煙草專家、煙技人員的經(jīng)驗(yàn)確定具體地塊，共選取包括云南、福建、四川 3個省份 19個區(qū)縣的52 個典型點(diǎn)（表1）。

1.2 野外調(diào)查與樣品采集

首先對調(diào)查地點(diǎn)進(jìn)行 GPS 定位，然后按照中國科學(xué)院南京土壤研究所編寫的《土壤野外調(diào)查手冊》進(jìn)行剖面的挖掘，劃分土壤層次，確定土壤類型，采集耕層土壤樣品，在室溫下自然風(fēng)干，磨細(xì)、過篩、混勻、裝瓶后備用。

1.3 實(shí)驗(yàn)室分析

土壤腐殖質(zhì)的提取主要采用文獻(xiàn)[15-16]所介紹的方法。腐殖質(zhì)碳量、胡敏酸碳量、腐殖酸碳量的測定采用重鉻酸鉀氧化油浴加熱法[17]。胡敏素碳量為腐殖質(zhì)碳量減去腐殖酸碳量計(jì)算，富里酸碳量為腐殖酸碳量減去胡敏酸碳量計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 SPSS 20.0 和 Origin 8.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié) 果

2.1 土壤腐殖質(zhì)及其組分特征總體情況

由表2可以看出，清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)碳量范圍為 2.2～37.7 g/kg，平均為 16.3 g/kg。腐殖質(zhì)組分胡敏素碳量比例最高，可提取的腐殖質(zhì)（腐殖酸）碳量比例相對較低，其中又以富里酸碳量＞胡敏酸碳量，整體表現(xiàn)為富里酸型，胡富比平均為 0.75。根據(jù)變異系數(shù)的大小可粗略估計(jì)變量的變異程度：CV≤10%時變異性弱，10%～100%時變異性中等，CV＞100%是變異性強(qiáng)[18]。清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量變異系數(shù)集中在 38%～51%，均為中等變異。清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分均呈現(xiàn)偏左型分布。腐殖酸碳量、胡敏酸碳量及胡富比峰度較小，說明研究區(qū)土壤腐殖酸碳量、胡敏酸碳量及胡富比的分布相對分散。

一般認(rèn)為對于大樣本（樣本數(shù)大于 30 個），根據(jù)樣本觀測值演算出隨機(jī)變量的理論分布，能夠更準(zhǔn)確、更可靠地了解隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征[19-20]。采用不受區(qū)間劃分方法等人為因素影響的Kolmogorov-Smiromov 方法對土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量的分布類型進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見表3，可以看出，清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量均符合正態(tài)分布，分布特征與雷建容等[21]的研究一致。正態(tài)分布的相關(guān)參數(shù)采用極大似然法規(guī)劃求解得出[22]。比較表3與表2可以看出，土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量的理論分布函數(shù)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差與樣本的均值、標(biāo)準(zhǔn)差相差不大。根據(jù)理論值可以得到腐殖質(zhì)碳量的均值及 95%置信區(qū)間，分別為 16.0 g/kg 及 4.4～ 27.5 g/kg；胡敏素碳量的均值及 95%置信區(qū)間分別為12.0 g/kg 及 2.4～21.6 g/kg；腐殖酸碳量的均值及95%置信區(qū)間分別為 4.0 g/kg 及 0.4～7.5 g/kg；胡敏酸碳量的均值及 95%置信區(qū)間分別為 1.6 g/kg 及 0.1～3.2 g/kg；富里酸碳量的均值及 95%置信區(qū)間分別為 2.3 g/kg 及 0.6～3.9 g/kg。

表2 腐殖質(zhì)總體特征描述性統(tǒng)計(jì)（n=52）Table 2 Statistics of soil humus composition（n=52）

表3 土壤腐殖質(zhì)及其組分理論正態(tài)分布參數(shù)Table 3 Normal distribution parameters of Humus composition

2.2 不同煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分差異

從表4可以看出，腐殖質(zhì)碳量、胡敏素碳量、胡敏酸碳量、富里酸碳量均是福建煙區(qū)最高，四川煙區(qū)最低，云南煙區(qū)居中。其中土壤腐殖酸碳量、胡敏酸碳量3個煙區(qū)間存在顯著差異，且福建煙區(qū)顯著高于云南煙區(qū)和四川煙區(qū)，云南煙區(qū)和四川煙區(qū)之間差異不顯著。胡富比是衡量土壤腐殖化程度的標(biāo)志之一[23-24]，福建煙區(qū)土壤胡富比顯著高于其他兩煙區(qū)，平均為 0.92，其他兩煙區(qū)分別為 0.67 和0.70，較為接近，說明福建煙區(qū)土壤腐殖化程度顯著高于云南和四川煙區(qū)。

2.3 不同土壤類型腐殖質(zhì)及其組分差異

對清香型煙區(qū)主要土壤類型腐殖質(zhì)及其組分含量進(jìn)行分析（表5），結(jié)果表明，腐殖質(zhì)及其組分碳量在不同土壤類型之間存在顯著差異，整體來看，水稻土腐殖質(zhì)及其組分含量顯著高于紅壤和紫色土。胡富比大小反映土壤腐殖質(zhì)聚合程度的高低，可以衡量土壤腐殖質(zhì)的品質(zhì)，3種土壤胡富比由高到低依次為水稻土＞紫色土＞紅壤，均值分別為0.86、0.73 和 0.59。表明水稻土的腐殖化程度在 3種土壤中最高，紫色土、紅壤依次降低。

2.4 不同煙區(qū)相同土壤類型土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量差異

同一類土壤在不同煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分研究發(fā)現(xiàn)（表6），水稻土中的腐殖酸碳量及胡敏酸碳量在不同煙區(qū)之間存在顯著性差異，這與上述不同煙區(qū)腐殖質(zhì)及其組分碳量研究結(jié)果相同，以福建煙區(qū)水稻土顯著高于其他煙區(qū)，其他腐殖質(zhì)組分無顯著差異。而紅壤與紫色土腐殖質(zhì)及其組分碳量在云南煙區(qū)和四川煙區(qū)之間進(jìn)行 t檢驗(yàn)，結(jié)果表明，紅壤和紫色土在這兩個煙區(qū)差異性不顯著（t ＞0.05）。

表4 不同煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量 g/kgTable 4 Humus composition differences in different tobacco growing regions

表5 不同土壤類型腐殖質(zhì)及其組分差異 g/kgTable 5 Humus composition in different soil types

表6 相同土壤類型腐殖質(zhì)及其組分在不同煙區(qū)差異 g/kgTable 6 Humus composition of the same soil type in different tobacco growing regions

3 討 論

3.1 土壤發(fā)育程度對清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量的影響

本研究結(jié)果表明，不同土壤類型的腐殖質(zhì)及其組分的碳量不同，表現(xiàn)為水稻土＞紅壤＞紫色土，此與前人的研究結(jié)果一致[25-26]，原因可能是由于紫色土和紅壤為旱地，水稻土為水田，有研究表明，水田條件下腐殖物質(zhì)的進(jìn)入量較旱地高，腐殖物質(zhì)的分解速率卻較低，因此有利于土壤腐殖質(zhì)及其組分的積累[27-28]。從土壤發(fā)生學(xué)來看，紫色土為發(fā)育很弱的粗骨土，主要以物理風(fēng)化為主，屬于土壤發(fā)育的初級階段[29]。紅壤處于脫硅富鋁化階段，具有高度的礦質(zhì)分解及鹽基淋失，生物循環(huán)作用旺盛[30]，其發(fā)育程度高于紫色土，而水稻土由于人為擾動，水耕熟化對土壤發(fā)育影響強(qiáng)烈，其熟化進(jìn)程遠(yuǎn)高于自然發(fā)育的紅壤土和紫色土[31]。說明土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量隨土壤發(fā)育度提高而增加。這與文獻(xiàn)中一些研究結(jié)果相一致，如牛靈安等[32]研究發(fā)現(xiàn)，隨著熟化過程加強(qiáng)，鹽漬土腐殖質(zhì)的質(zhì)量不斷提高，土壤腐殖質(zhì)積累呈遞增趨勢，胡富比增大。古小治等[33]研究表明，水稻土成土過程越久，腐殖質(zhì)及其組分碳量越高。劉樹基等[34]研究表明，紅壤性水稻土腐殖質(zhì)及其組分碳量均高于相應(yīng)的起源紅壤。可見，清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量隨著土壤發(fā)育程度增強(qiáng)而提高。

3.2 種植制度對清香型煙區(qū)水稻土土壤胡敏酸碳量的影響

野外取樣調(diào)查記錄表明，福建煙區(qū)水稻土1年2 熟，而且均實(shí)行煙-稻輪作，而云南和四川煙區(qū)水稻土 1 年 1 熟，而且連續(xù)種煙 3～5 年才種稻 1 次。前人研究表明[35-36]，水稻土在季節(jié)性漬水條件下，輸入到土壤中的肥料及土壤中的植物物質(zhì)首先形成相對大分子量的胡敏酸，之后在微生物的作用下分裂成富里酸，最后礦化成 CO2，而淹水還原條件又會阻礙微生物對有機(jī)質(zhì)的進(jìn)一步分解，因此有利于胡敏酸的形成。很顯然，在長期的種植過程中，福建煙區(qū)水稻土比云南和四川煙區(qū)水稻土有更多的累積淹水還原時間，也就是胡敏酸具有更強(qiáng)的累積條件，種植制度的差異很可能是導(dǎo)致福建煙區(qū)水稻土的胡敏酸含量顯著高于云南和四川煙區(qū)水稻土的重要原因。

3.3 樣本的土壤類型組成影響了區(qū)域土壤腐殖質(zhì)及其組分的平均值

前邊的結(jié)果與討論均表明，同一土壤類型的腐殖質(zhì)及其組分碳量在不同煙區(qū)之間是沒有明顯差異的，但是不同土壤類型之間的腐殖質(zhì)及其組分碳量含量差異顯著，表現(xiàn)為水稻土＞紅壤＞紫色土；水稻土比例最高的福建煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分平均碳量顯著高于其他煙區(qū)，顯然水稻土占總樣本比例的高低也影響了各煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分的平均值。因此，在進(jìn)行腐殖質(zhì)及其組分的區(qū)域性整體評價(jià)時，需要考慮到樣本組成。

4 結(jié) 論

（1）清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量均符合正態(tài)分布，土壤腐殖質(zhì)碳量平均為 16.3 g/kg。胡敏素碳量占腐殖質(zhì)碳量的比例最大，胡敏酸碳量和富里酸碳量次之，總體表現(xiàn)為富里酸型，即胡富比平均為 0.75。土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量均為中度變異。

（2）清香型煙區(qū)土壤腐殖質(zhì)及其組分碳量的含量隨著土壤發(fā)育程度的增強(qiáng)而提高，在土壤類型上體現(xiàn)為水稻土＞紅壤＞紫色土。

（3）種植制度影響了清香型煙區(qū)水稻土胡敏酸碳量，1年 2熟、煙—稻輪作的福建煙區(qū)水稻土胡敏酸碳量顯著地高于1年1熟、煙—煙—煙—稻輪作的云南和四川煙區(qū)。

（4）樣本的土壤類型組成影響了區(qū)域土壤腐殖質(zhì)及其組分的平均值，在進(jìn)行腐殖質(zhì)及其組分的區(qū)域性整體評價(jià)時，需要考慮到樣本組成。

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The Characteristics of Soil Humus in Growing Regions of Fresh-sweetness Type Tobacco

HE Fulong1, LONG Huaiyu1*, MU Zhen1,2, AN Hongyan1, LI Jun3, JIANG Yanqin4, LI Si4
(1. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081, China; 2. Environmental Protection Research Institute of Light Industry, Beijing 100089, China; 3. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 4. College of Agricultural, Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434023, China)

In order to understand characteristics of humus in clean aroma tobacco-growing regions(CATGR), the soil humus and its composition of 52 soil samples from Yunnan, Fujian, and Sichuan provinces with typical CATGR were analyzed. The results showed that humus and carbon contents of the soils in CATGR conformed to normal distribution. The carbon content of humus, humin, humic acid and fulvic acid were 16.3, 12.3,1.7 and 2.3 g/kg, and HA/FA was 0.75 on average. Humus and compositional carbon contents increased with soil development degree. The soil type from high to low as follows: Paddy soil ＞ Red soil ＞ Purple soil. The carbon content of humic acid in Fujian were the highest of paddy soil in CATGR, the soil HA/FA ratios in Fujian was the highest, and Sichuan was the lowest. There were significant differences of humus and compositional carbon contents on average among different regions. The averages of humus content and composition could be influenced by soil type of the samples, therefore, the assessment should consider the sample composition.

fresh-sweetness type; tobacco; humus; composition; soil type; soil development degree

S572.06

1007-5119（2014）06-0038-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.06.008

中國煙草公司特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項(xiàng)“清香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉生態(tài)基礎(chǔ)研究”（Ts-03-20110021）

何福龍，在讀碩士，研究方向?yàn)橥寥缹W(xué)。E-mail：hefl69@163.com。*通信作者，E-mail：hylong@caas.ac.cn

2014-02-26