重庆酉阳植烟土壤理化性状与烟叶化学成分的相关性分析

王 勇

（重庆市烟草公司，重庆 400023）

土壤是形成特色烟叶的重要基础之一，不同类型植烟土壤中生长的烟叶有不同的质量特色，土壤理化性状特别是某些营养元素的含量和烟叶的质量特色有重要的联系[1-2]，烟叶化学成分与烟叶质量又有着密切的关系[3-5]，深入研究土壤理化性状与烟叶化学成分的关系，对科学调控植烟土壤生态环境，提高烟叶质量有重要意义。酉阳县位于重庆市东南，地处渝、鄂、湘、黔四省（市）边区的结合部，酉阳苍岭基地单元辖苍岭镇、黑水镇、双泉乡、庙溪乡4个乡镇，是国家级基地单元，是湖南中烟的烟叶原料基地，主产“山地特色烟”。通过对湖南中烟重庆酉阳县苍岭基地植烟土壤和烟叶样品数据进行分析，研究土壤理化性状与烤后烟叶化学成分之间的关系，旨在发掘影响烟叶烟叶质量性状的土壤理化特征，为改善酉阳烟区烟叶质量，促进烤烟可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

在重庆市酉阳县苍岭基地单元植烟区取样，共采集土样98个和对应中部C3F烟叶样品98个，其中苍岭镇26个、黑水镇39个、双泉乡27个、庙溪乡6个。土样采集具有代表性的样地表层土壤（20~25 cm）1 kg，各点的取土深度及采样量均一致，土样中土壤上层与下层的比例相同，从田间采回后登记编号，进行预处理，经过风干、磨细、过筛、混匀，备测。烟叶样品每样取3.0 kg，烘干、粉碎、过筛（筛孔径为0.25 mm）后，以备烟叶化学成分的测定。

1.2 测定指标

1.2.1 土壤指标的测定 土壤pH值的测定采用电位测定法；土壤有机质采用重铬酸钾容量法（外加热法）；土壤碱解氮采用半微量定氮法；土壤全磷采用NaOH熔融，钼锑抗比色法测定；土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法；土壤速效钾采用火焰光度计法；土壤全钾和全钠采用火焰光度法测定；土壤水溶性氯采用离子色谱法测定。各指标具体测定方法参考文献进行[6]。

1.2.2 烟叶化学成分 烟叶氮、钾、总糖、还原糖、烟碱采用常规分析方法[7]进行测定，烟碱含量采用脱色法测定；总氮测定采用过氧化氢-硫酸消化法；还原糖测定采用3,5-二硝基水杨酸比色法；总糖测定采用乙醇提取，蒽酮显色法。

1.3 数据分析

采用DPS7.5[8]、SPSS19.0对试验数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性状和烟叶化学成分分析

对酉阳县苍岭基地98个土壤样品理化性状指标进行统计分析，由表1可以知，土壤理化性状指标的变化范围和变异系数均较大，其中变异系数最大的是水溶性氯，说明该基地单元水溶性氯分布差异性很大，其次为速效磷、速效钾、有机质、碱解氮和pH值。植烟土壤pH值最适宜的范围为弱酸性（pH5.5-6.5），酉阳县苍岭基地土壤pH值平均是6.14，在适宜的植烟土壤pH范围内。速效磷在土壤中的分布情况为：＜10 mg/kg为很缺，10~20 mg/kg为缺乏，20~40 mg/kg为中等，40 mg/kg 以上为丰富，可见基地土壤速效磷分布在缺乏到丰富范围，整体上处于缺乏水平。速效钾在土壤中的分布情况基本为：< 15 g/kg为缺乏，15~25 g/kg为中等，25~35 g/kg为丰富，土壤速效钾在缺乏到中等范围，整体上处于中等水平。有机质在土壤中的分布情况基本为：80~150 mg/kg为缺乏，150~220mg/kg为中等，220~300 mg/kg为丰富，有机质含量在缺乏到丰富范围内，整体上处于中等水平。碱解氮在土壤中的分布情况基本为：65~100 mg/kg为缺乏，100~150 mg/ kg为中等，150~200 m g/kg为丰富，酉阳县苍岭基地单元碱解氮在缺乏到丰富范围，整体上处于中等水平。相关研究表明，可种植烟草的土壤水溶性氯最高限量为45 mg/kg，适宜和最适宜土壤水溶性氯含量不超过30 mg/kg，酉阳县苍岭基地植烟土壤水溶性氯平均含量偏低，在烟草种植适宜范围。总体上酉阳苍岭基地植烟土壤pH值适宜烤烟生长，速效磷含量相对缺乏，速效钾含量中等，碱解氮含量中等，有机质含量中等，水溶性氯含量适宜。

表1 土壤理化性状指标描述性统计分析Table 1 Descriptive statistics of the soil physical and chem ical properties

由表2可知，酉阳县苍岭基地烟叶中总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾的含量和糖碱比、氮碱比在样品间存在较大的变异。烟叶中总糖和还原糖的含量的变异系数较小，烟碱、糖碱比、氮碱比的变异系数较大，对该植烟区域烟叶质量的影响较大。国际型优质烟叶化学成分指标如下：总糖18%~24%，还原糖16%~22%，烟碱1.5%~3.5%，总氮1.5%~3.0%，钾2.0%~3.5%，糖碱比约8~12，氮碱比≤1，钾氯比≥4。由上述标准可知酉阳县苍岭基地烟叶中还原糖、总糖含量偏高，含氮化合物（烟碱、总氮含量）和氮碱比在优质烟叶的适宜范围，糖碱比值偏高，与该地区糖含量高有关。

表2 烟叶化学成分描述性统计分析Table 2 Descrip tive statistics of the m ain chem ical ingredient contents of fl ue-cured tobacco leaves

2.2 土壤理化性状与烟叶化学成分的相关分析

从表3中可知，土壤pH值与烟叶中还原糖含量呈显著正相关，与烟叶中总氮含量呈显著负相关；土壤碱解氮含量与烟叶中氮碱比呈显著正相关；土壤速效磷含量与烟叶中烟碱含量呈显著负相关，与氮碱比呈极显著正相关；土壤水溶性氯与烟叶中总氮含量呈显著正相关；土壤有机质含量与烟叶中还原糖含量显著负相关；土壤钾含量与烟叶中还原糖含量显著正相关，与烟叶中总糖含量显著负相关。

表3 土壤理化性状指标与烟叶化学成分的相关系数Table 3 Correlation coeffi cient of soil physical and chem ical properties and chem ical ingredient contents of fl ue-cured tobacco leaves

2.3 土壤理化性状与烟叶化学成分的典型相关分析

简单相关分析只能说明两个变量之间的关系，不能体现出每组变量之间的相关作用，而典型相关分析能够解决变量组内和组间的相互关系。为了更准确地描述土壤理化性状对烟叶化学成分的影响[9]，采用典型相关方法分析了土壤理化性状指标对烟叶化学成分的影响。

以土壤pH值（X1）、速效磷（X2）、有机质（X3）、速效钾（X4）、碱解氮（X5）、水溶性氯（X6）作为自变量，烟叶中烟碱（Y1）、钾（Y2）、还原糖（Y3）、总糖（Y4）、总氮（Y5）、糖碱比（Y6）、氮碱比（Y7）含量作为因变量，进行典型相关分析（表4）。结果表明，土壤理化性状与烟叶化学成分含量的第Ⅰ对变量相关系数达到显著水平，其他均未达到显著水平。第Ⅰ对典型变量相关系数所包含的相关信息占变量间总相关信息的52.25%，典型变量的典型相关系数分析基本能反映这两组变量间的主要信息。各植烟土壤理化性状指标与烟叶化学成分的相关性如下：pH值>速效磷>有机质>速效钾>碱解氮>水溶性氯。

表4 土壤理化性状指标与烟叶化学成分的典型相关系数Table 4 Canonical correlation analysis of soil physical and chem ical properties and chem ical ingredient contents of fl ue-cured tobacco leaves

第Ⅰ对典型变量的结构分析表明，第Ⅰ对典型相关系数为0.509 5，显著性水平为显著，说明在第一对典型相关变量中，土壤理化性状指标中第Ⅰ典型变量U1对烟叶化学成分因子第Ⅰ典型变量V1影响大。第Ⅰ对典型变量的线性组合为：

在U1的线性组合中，土壤有机质（X3）、速效钾（X4）的载荷为-240.715、241.256 3，在第Ⅰ对典型变量中起最主要作用。在V1的线性组合中，起主要作用的是还原糖（Y3）、总糖（Y4），其载荷分别为1.052 9、-0.971 4，说明土壤中有机质和速效钾的含量对烟叶中还原糖、总糖的含量影响较大，但土壤有机质含量与速效钾含量的影响效果相反，即土壤有机质含量与烟叶中还原糖含量负相关，与烟叶中总糖含量正相关；而土壤速效钾含量与烟叶中还原糖正相关，与烟叶中总糖含量负相关。

3 小结与讨论

（1）重庆市酉阳苍岭植烟基地土壤pH值总体适宜，速效磷含量相对缺乏，速效钾含量中等，碱解氮含量中等，有机质含量中等，水溶性氯含量较低，但适宜于烤烟生长所需。烟叶化学成分总糖和还原糖含量比较均衡且含量均较高，烟碱、总氮、钾含量适中，氮碱比适中，糖碱比稍高。

（2）土壤理化性状指标与烟叶化学成分含量相关分析表明：不同理化性状指标与烟叶化学成分指标的相关性不同。土壤pH值对烟叶中还原性糖含量有正效应，对烟叶中总氮含量有负效应。土壤速效磷、碱解氮的含量对烟叶氮碱比均为正效应。土壤速效磷含量与烟碱呈显著负相关，原因可能是磷可促进烟叶碳水化合物的合成，对烟碱积累起负面作用；磷加速合成烟碱之前的硝酸盐还原等过程，促进烟株生长[10]，缩短烟株的成熟时间，从而降低烟碱积累。土壤水溶性氯对烟叶中总氮含量有正效应。。

（3）典型相关分析结果表明：烟区土壤基础理化性状指标对烟叶化学成分作用的大小依次为：pH值>速效磷>有机质>速效钾>碱解氮>水溶性氯；土壤理化性状指标中有机质、速效钾对烟叶中还原糖和总糖的含量影响最大。土壤有机质含量增加，烟叶中还原糖含量减少，总糖含量增加。土壤速效钾和有机质的含量增加有利于还原糖的积累，不利于总糖的积累。本研究区土壤有机质含量丰富，但相关分析中有机质对烟叶化学成分的效应除还原糖外其余指标均不显著，这与已有研究不一致[11]。基于重庆酉阳烟区的土壤理化性状、养分状况、气候条件差异，在该特定生态条件下，主要生产中间香型烟叶，已有研究主要集中在清香型与浓香型烟叶，相同的土壤理化性状，对不同香型的烟叶影响不同，这可能是与已有研究不一致的原因。

（4）要彰显烟叶特色，提高烟叶质量，必须根据不同的特色烟叶所分布的区域，有针对性地提出不同的适用品种和栽培技术，形成相应的技术标准体系。由于酉阳苍岭基地烟区内海拔、土壤和气候条件差异大，大部分是山地烟，烟区生态条件的空间变异十分明显，根据本研究调查，该烟区在烤烟种植中，应增施磷肥、适施钾肥，以促进烟株生长。

[1] 牛书金，沈笑天，程玉渊，等. 南阳烤烟矿质元素及化学成分次适宜因子与土壤生态因子的典型相关分析[J]. 中国生态农业学报，2009，（11）：1117-1123.

[2] 祖艳群，林克惠. 烤烟烟叶的氮、钾含量与土壤氮、钾含量的相互关系及其平衡研究[J]. 土壤肥料，2003，（2）：7- 11.

[3] 杜咏梅，郭承芳，张怀宝，等. 水溶性糖、烟碱、总氮含量与烤烟吃味品质的关系研究[J]. 中国烟草科学，2000，（1）：7-10.

[4] 胡建军，马 明，李耀光，等. 烟叶主要化学指标与其感官质量的灰色关联分析[J]. 烟草科技，2001，（1）：3-7.

[5] 陈景云，胡建军. 烟叶化学成分－品质综合评价物元模型的建立与应用[J]. 烟草科技，2003，（10）：31-34.

[6] 李酉开. 土壤农业化学常规分析方法[M]. 北京：科学出版社，1983.

[7] 王瑞新. 烟草化学[M]. 北京：中国农业出版社，2003. 146-151.

[8] 唐启义，冯明光. DPS数据处理系统—实验设计、统计分析及模型优化[M]. 北京：科学出版社，2006.

[9] 高惠璇. 两个多重相关变量组的统计分析[J]. 数理统计与管理，2002，（1）：57-64.

[10] 戴 冕. 戴冕烟草科技论文选集[C]. 广州：广东科技出版社，1997.

[11] 王小东. 不同土壤有机质水平对烤烟内在品质的影响[J]. 西北农业学报，2011，20（5）：99-105.