昆明煙區(qū)土壤養(yǎng)分與煙葉主要化學(xué)成分含量典型相關(guān)分析

周 敏，李 偉，雷 靖，朱海濱，楊景華，張忠武，周紹松，王建新，陳拾華，鄒炳禮，段宗顏*，嚴 君，魯 耀

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；2.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司，云南 昆明 650202；3.耿馬縣烤煙產(chǎn)業(yè)辦公室，云南 耿馬 677500)

【研究意義】土壤是烤煙生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，植煙土壤的類型、理化特性、有機質(zhì)及各種礦質(zhì)元素的含量等，對烤煙的產(chǎn)量、品質(zhì)都有很大影響[1-3]。【前人研究進展】土壤條件不僅是決定煙葉質(zhì)量好壞的基本因素，對煙葉質(zhì)量和風格的形成也有重要影響[4-6]。土壤養(yǎng)分特別是某些營養(yǎng)元素的含量和煙葉的質(zhì)量特色有重要的聯(lián)系[7-9]。【本研究切入點】昆明煙區(qū)地處云南省中部，位于東經(jīng)102°10＇～103°40＇、北緯24°22＇～26°33＇。昆明市屬于低緯高原山地季風氣候，年平均氣溫14～20 ℃，年日照時數(shù)2050～2440 h，年降水量700～1000 mm。夏季光溫水匹配度好，為烤煙生長的最適宜區(qū)。探討土壤養(yǎng)分與煙葉質(zhì)量的關(guān)系，對昆明煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)作用。【擬解決的關(guān)鍵問題】文章對昆明煙區(qū)148個土壤和煙葉樣品數(shù)據(jù)進行了典型相關(guān)分析，旨在為昆明市優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集與測定

2014年在昆明煙區(qū)安寧、富民、晉寧、祿勸、石林、嵩明、尋甸和宜良8個縣(市)，共采集148個土樣(表1)。在整地后尚未施用底肥之前，通過GPS定位選取具有代表性的地點，同時注意避開雨天。如果田塊不大、形狀規(guī)則，可用對角線法和梅花形法；如田塊形狀不規(guī)則，地形有變化，或面積較大，可用棋盤式法或蛇形法。取耕作層0～20 cm 深土壤，每個點取0.5 kg，如取樣數(shù)量太多可用四分法將多余土壤棄去，留取混合土樣1.0 kg。登記編號，經(jīng)過風干、磨細、過篩、混勻、裝瓶后備測。

測定土壤pH值、有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀、水溶性氯。各指標測定參照魯如坤的方法[10]進行。

1.2 煙葉樣品的采集與測定

在148個采樣點分別選取烤后煙葉148份，每份1.5 kg，每個采集點采集C3F各1個煙葉樣品。樣品等級按照“GB 2635-92 烤煙”標準進行。還原糖、總糖、煙堿、總氮、鉀和氯的含量按照王瑞新等[11]的方法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Excel 軟件處理分析數(shù)據(jù)以及DPS14.5統(tǒng)計軟件中的典型相關(guān)分析法。

2 結(jié)果與分析

2.1 昆明煙區(qū)土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計

由表2可看出，昆明煙區(qū)土壤pH值平均為5.92±1.04，變異系數(shù)為17.57 %，屬于小幅度變異，土壤pH總體適宜烤煙生長；有機質(zhì)變幅為5.03～71.8 g/kg，平均為(27.77±14.55)g/kg，有機質(zhì)含量中上[12-13]；速效氮變幅為41.08～324.45 mg/kg，平均為(127.62±57.04)mg/kg，氮含量較高；有效磷變異系數(shù)為72.66 %，有效磷的含量中等但不均衡；速效鉀變幅為18.88～433.87 mg/kg，平均為(177.76±98.35)mg/kg，速效鉀含量豐富[14]；氯離子變幅為1.07～48.73 mg/kg，平均為11.67 mg/kg，總體含量處于中等偏低水平[14]；變異系數(shù)為237.87 %，屬于大幅度變異，其分布極不均衡。

表1 樣品采集地點

表2 昆明煙區(qū)土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計

表3 昆明煙區(qū)烤煙主要化學(xué)成分描述性統(tǒng)計

2.2 昆明煙區(qū)烤煙主要化學(xué)成分描述性統(tǒng)計

由表3可知，昆明煙區(qū)煙葉還原糖和總糖的變異系數(shù)相對較小，都在20 %以內(nèi)，總氮、鉀、氮堿比、煙堿和糖堿比的變異系數(shù)相對稍大，在22.55 %～50 %，氯和鉀氯比的變異系數(shù)較大，分別為83.33 %和60.93 %。綜上所述，還原糖、總糖、總氮、鉀、氮堿比、煙堿和糖堿比變異基本一致，氯和鉀氯比的變異較大。根據(jù)“國際型優(yōu)質(zhì)煙葉”化學(xué)成分指標[15]：還原糖16 % ～ 22 %，總氮 1.5 %～3.0 %，煙堿1.5 %～3.5 %，總糖 18 %～24 %；鉀離子2.0 %～3.5 % ，氯離子0.3 %～0.8 % ，糖堿比8～12，氮堿比≤1；鉀氯比≥4，昆明煙區(qū)的煙葉總糖、還原糖含量較高且穩(wěn)定，煙堿、總氮和氮堿比比較適中，鉀、氯含量較低，鉀氯比較高。

2.3 昆明煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量與主要化學(xué)成分的相關(guān)性分析

土壤的 pH值(X1)、有機質(zhì)(X2)、速效氮(X3)、速效磷(X4)、速效鉀(X5)、氯離子(X6)作為自變量，煙葉的總氮(Y1)、煙堿(Y2)、總糖(Y3)、還原糖(Y4)、煙葉鉀(Y5)、煙葉氯(Y6)含量以及氮堿比(Y7)、鉀氯比(Y8)、糖堿比(Y9)作為因變量，進行典型相關(guān)分析(表 4)。土壤養(yǎng)分與C3F煙葉主要化學(xué)成分含量的第1典型變量和第2典型變量相關(guān)系數(shù)均達到極顯著水平。第3、4、5和6典型變量相關(guān)系數(shù)均未達到顯著水平。

由于原始變量的測量單位不同，不宜進行直接比較，這里采用標準化的典型系數(shù)給出典型相關(guān)模型mi，計算原始變量與典型變量之間的相關(guān)系數(shù)rui，結(jié)果列于表5。計算結(jié)果進行分析，可知第Ⅰ典型變量的構(gòu)成：

表4 昆明煙區(qū)土壤養(yǎng)分與煙葉主要化學(xué)成分典型相關(guān)分析

注：表中 *、** 分別表示相關(guān)性顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，下同。

Note: * and ** in the table meant significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) correlated, respectively.The same as below.

表5 煙葉化學(xué)成分與土壤養(yǎng)分含量的顯著典型變量構(gòu)成

注：λ為典型變量相關(guān)系數(shù)，mi和rui分別為自變量的標準化典型系數(shù)和典型負載系數(shù)。lj和rvj分別為因變量的標準化典型系數(shù)和典型負載系數(shù)。

Note:λwas the correlation coefficient of typical variable,miandruiwere the standard typical coefficient and the typical load coefficient of independent variable respectively.ljandrvjwere standard typical coefficients and typical load coefficients of dependent variables respectively.

U1=-0.4061X1-0.5290X2+ 0.5312X3-0.0808X4+ 0.2667X5-0.8234X6

V1=1.0269Y1-1.5315Y2+ 0.0783Y3-0.6858Y4-0.2070Y5+ 0.0511Y6-0.4892Y7+ 0.2308Y8+ 0.6033Y9

在達到極顯著水平的第Ⅰ典型變量 (U1，V1)中，從U1與原始數(shù)據(jù)Xi的相關(guān)系數(shù)可見，它與土壤氯離子(X6)、pH值(X1)、有機質(zhì)(X2) 呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.8228、-0.4021和-0.2178，與速效鉀(X5)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.2793，而與速效氮(X3)和有效磷(X4)原始數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)則較低。V1與煙堿(Y2)原始數(shù)據(jù)極顯著的負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.6522，與氮堿比、糖堿比極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.8309和0.4484。上述線性組合說明，土壤pH值、有機質(zhì)、速效鉀和氯離子與烤后煙葉煙堿含量、氮堿比、糖堿比密切相關(guān)，在一定范圍內(nèi)，隨著土壤pH值和有機質(zhì)、氯離子含量的降低以及速效鉀含量的升高，引起烤后煙葉煙堿含量的降低和氮堿比、糖堿比的升高。

第Ⅱ典型變量的構(gòu)成為

U2=-0.4386X1-0.8197X2+0.4044X3+0.6123X4+0.3155X5+ 0.4331X6

V2=-0.7361Y1+0.8831Y2+0.3931Y3+0.0247Y4+0.6752Y5+0.0039Y6+0.7055Y7+0.1643Y8-0.1050Y9

在達到極顯著水平的第Ⅱ典型變量 (U2，V2)中，從U2與原始數(shù)據(jù)XI的相關(guān)系數(shù)可見，它與土壤pH值(X1)呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.5916，與土壤有效磷(X4) 、速效鉀(X5)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.6445、0.3748。V2與煙葉鉀(Y5)、總糖(Y3)、還原糖 (Y4)、鉀氯比(Y8)、糖堿比(Y9)原始數(shù)據(jù)極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.8029、0.5420、0.4260、0.6107和0.5217，與煙葉總氮(Y1)原始數(shù)據(jù)極顯著的負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.5384。上述線性組合說明土壤pH值、有效磷、速效鉀與烤后煙葉鉀、總糖、還原糖、鉀氯比、糖堿比密切相關(guān)，在一定范圍內(nèi)，隨著土壤pH值的降低和有效磷、速效鉀含量的增加，引起烤后煙葉鉀、總糖、還原糖、鉀氯比、糖堿比增加和總氮的降低。

3 討 論

土壤是煙葉生長的基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分狀況直接影響煙葉的生長發(fā)育和煙葉的化學(xué)成分，進而影響外觀質(zhì)量和感官品質(zhì)，其中鉀氯比、糖堿比、煙堿對感官質(zhì)量影響最大[16]。

土壤pH值不僅影響烤煙的生長發(fā)育，而且還明顯影響煙葉化學(xué)成分。研究表明，土壤pH值與煙葉煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量分別呈負相關(guān)，而與煙葉總糖、還原糖含量分別呈正相關(guān)[17]，這與本研究的結(jié)果一致。

不同土壤類型和耕層質(zhì)地與煙葉化學(xué)成分關(guān)系密切[18]。土壤有機質(zhì)與煙葉總糖、氮堿比、糖堿比呈正相關(guān)；堿解氮與兩糖差呈負相關(guān)，與總糖、氮堿比呈正相關(guān)[19]，這與本研究的結(jié)果相同。土壤錳、鋅含量與煙葉化學(xué)成分存在相關(guān)性[20]，并且在一定范圍內(nèi)，土壤錳、鐵含量與煙葉總糖、還原糖含量呈負相關(guān)；土壤交換性鈣含量與煙葉氯、總糖、還原糖和淀粉含量呈正相關(guān)，土壤全鉀與煙葉氯、總糖、還原糖和淀粉含量呈負相關(guān)[21]。

本文中第Ⅰ典型變量U1可認為是描述了土壤pH值、有機質(zhì)、速效鉀和氯離子的綜合性狀；第Ⅰ典型變量V1可認為是描述烤后煙葉煙堿、氮堿比、糖堿比含量的綜合性狀。第Ⅱ典型變量U2可認為是描述土壤pH值、有效磷和速效鉀含量的綜合性狀；第Ⅱ典型變量V2可認為是描述烤后煙葉鉀、總糖、還原糖、總氮含量以及鉀氯比、糖堿比的綜合性狀。這一研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果基本一致。

4 結(jié) 論

昆明煙區(qū)植煙土壤pH值總體適宜，有機質(zhì)含量較為豐富，速效氮含量較高，有效磷的含量中等但不均衡。速效鉀含量豐富，氯離子含量處于中等偏低水平，但分布極不均衡。昆明煙區(qū)的煙葉總糖、還原糖含量較高，煙堿、總氮和氮堿比適中，鉀、氯含量較低，但鉀氯比較高。

典型相關(guān)分析結(jié)果表明，昆明煙區(qū)土壤養(yǎng)分與煙葉主要化學(xué)成分含量之間存在明顯的相關(guān)性。在一定范圍內(nèi)，土壤pH值、有機質(zhì)和氯離子含量的降低與烤后煙葉煙堿、總氮的降低是一致的；土壤速效鉀含量、有效磷含量與烤后煙葉總糖、還原糖、鉀含量以及氮堿比、鉀氯比、糖堿比的增加是一致的。