【植烟土壤氮形态与烟叶化学成分及品质的关系研究】烟叶的化学成分

　　摘要采用相关以及多元线性回归分析法,对植烟土壤中的有机氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮等氮形态与烟叶化学成分及评吸质量的关系进行研究,结果表明:对烟叶化学成分及评吸质量作用最为显著、贡献率最高的是有机氮,其次是碱解氮,再次是铵态氮和硝态氮。
　　关键词土壤氮形态;烟叶化学成分;评吸质量;相关分析;回归分析
　　中图分类号S572;S143.1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)11-0165-03
　　
　　烤烟是一种对氮素敏感的作物,氮素在烤烟生长发育、生理生化过程和品质中起重要作用。很多研究表明,土壤中的氮素主要以有机氮和无机氮2种形式存在[1],其中有机氮占95%以上,有机氮不易被烤烟吸收,烤烟可以直接吸收土壤中占总氮5%的无机形态的硝态氮、铵态氮以及少量有机态氮如尿素态氮[2]。而碱解氮则是无机的矿物氮和部分有机质中易分解的、比较简单的有机态氮,是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和[3],也是土壤氮素的一种综合形态。长期以来,人们对植烟土壤中总氮以及硝态氮、铵态氮对烤烟及其品质的影响进行了大量研究,取得了很多研究成果[4-7]。但对氮素的有机氮、碱解氮等其他形态对烤烟及其品质的影响的研究,少见报道。笔者测定了云南玉溪地区的植烟土壤氮形态以及对应烟叶的常规化学成分,并进行烟叶质量评吸,对植烟土壤氮形态与烟叶化学成分及评吸结果的关系进行了研究,得出相应的定量关系,以期能为改善植烟土壤氮素环境、提高烟叶质量和合理施肥提供一定的科学依据。
　　
　　1材料与方法
　　
　　1.1试验材料
　　供试烟叶采自云南玉溪主产烟区包括B2F、C3F、X2F 3个等级,共计150个,品种为K326,每个样品2kg。同时选择津巴布韦相应等级的烟叶样品作参照。
　　
　　1.2土壤氮形态测定方法
　　全氮、有机氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮的测定均按照森林土壤中元素有效态分析方法系列标准(LY/T 1210-LY/T 1275)进行测定。其中全氮和有机氮的测定采用高氯酸-硫酸消化法消解土样,用凯氏定氮仪直接测定;碱解氮的测定采用碱解扩散法(康惠法);铵态氮的测定采用氧化镁浸提-扩散法;硝态氮的测定采用还原蒸馏法。
　　
　　1.3烟叶化学成分的测定方法
　　测定的化学成分主要包括总糖、还原糖、碱、总氯、钾、总氮,并计算出糖氮比、钾氯比的值,各项指标的测定方法参见文献[8]进行。
　　
　　1.4质量评吸方法
　　由云南省烟草科学研究院统一卷制成单料烟样品,并且组织专家进行评吸打分。
　　
　　1.5统计分析方法
　　主要进行相关分析和回归分析,具体统计方法参见文献[9]。
　　
　　2结果与分析
　　
　　2.1植烟土壤氮形态与烟叶化学成分的分析
　　2.1.1植烟土壤氮形态与烟叶化学成分的相关分析。将土壤有机氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮以及总氮与烟叶中化学成分全氮、总糖、总还原糖、石油醚提取物、游离氨基酸、尼古丁、蛋白质、淀粉、多酚、有机酸、钾氯比、施木克值进行相关分析,相关系数及其显著性见表1。分析结果表明,各种氮形态与烟叶中全氮含量呈极显著正相关;与多酚、有机酸、总还原糖含量呈显著正相关;与淀粉、游离氨基酸含量呈显著负相关;与蛋白质含量相关性较小。另外,总氮与总糖、石油醚提取物、尼古丁、钾氯比、施木克值有一定的正相关性,有机氮与游离氨基酸负相关性最显著,碱解氮与淀粉、尼古丁相关性最显著,硝态氮、铵态氮与石油醚提取物正相关性最显著。
　　2.1.2植烟土壤氮形态与烟叶化学成分的全部进入法(enter)回归分析。将土壤有机氮(X1)、碱解氮(X2)、铵态氮(X3)、硝态氮(X4)等4个形态与烟叶中化学成分全氮(Y1)、总糖(Y2)、总还原糖(Y3)、石油醚提取物(Y4)、游离氨基酸(Y5)、尼古丁(Y6)、蛋白质(Y7)、淀粉(Y8)、多酚(Y9)、有机酸(Y10)、钾氯比(Y11)、施木克值(Y12)进行全部进入法(enter)回归分析,并对回归方程进行显著性检验,结果见表2。
　　由表2可知,植烟土壤有机氮(X1)、碱解氮(X2)、铵态氮(X3)、硝态氮(X4)等4个氮形态与烟叶中化学成分全氮(Y1)的回归极显著,对各自变量进行显著性检验,各自变量对因变量的作用都达到极显著水平。另外,由标准偏回归系数(Beta)可知,各自变量对因变量的贡献率大小依次为:有机氮(X1)>碱解氮(X2)>铵态氮(X3)>硝态氮(X4);R2=0.887,说明该方程可解释总体方差的88.7%,方程的线性拟合度很好。另外,4个氮形态对烟叶中化学成分淀粉(Y8)、石油醚提取物(Y4)的作用都达到显著水平,对多酚(Y9)、有机酸(Y10)、游离氨基酸(Y5)、尼古丁(Y6)、蛋白质(Y7)的作用都达到较为显著水平,而对总糖(Y2)、总还原糖(Y3)、钾氯比(Y11)、施木克值(Y12)的作用显著水平较低,方程的线性拟合度不高。
　　2.1.3植烟土壤氮形态与烟叶化学成分的逐步回归(step wise)法分析。为进一步提高回归方程的显著性,用逐步回归(stepwise)法进行分析,分析结果见表3。
　　由表3可知,氮形态对总糖(Y2)、总还原糖(Y3)、蛋白质(Y7)、钾氯比(Y11)、施木克值(Y12)的作用显著水平较低,用逐步回归(stepwise)法无法得到结果,被剔除。而有机氮(X1)对叶中化学成分全氮(Y1)的作用达到极显著水平,对多酚(Y9)、有机酸(Y10)、游离氨基酸(Y5)的作用达到显著水平;碱解氮(X2)对叶中化学成分淀粉(Y8)的作用达到极显著水平,对尼古丁(Y6)的作用达到显著水平;硝态氮(X4)对叶中化学成分石油醚提取物(Y4)的作用达到显著水平。
　　
　　2.2植烟土壤氮形态与烟叶评吸质量的分析
　　2.2.1植烟土壤氮形态与烟叶评吸质量的相关分析。将土壤有机氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮以及总氮与烟叶评吸结果中的香气质、香气量、余味、杂气、刺激性、劲头、评吸总分进行相关分析,相关系数及其显著性见表4。分析结果表明,各种氮形态与香气质、评吸总分、劲头、杂气极显著或显著正相关;与余味、香气量有一定的正相关性;与刺激性相关性较小。另外,总氮与香气质正相关性最显著,有机氮与余味正相关性最显著,碱解氮与劲头、香气量正相关性最显著。与评吸总分相关性排序为:总氮>碱解氮>有机氮>铵态氮>硝态氮,相关性均达显著水平。
　　2.2.2植烟土壤氮形态与烟叶评吸结果的全部进入法(enter)回归分析。将土壤有机氮(X1)、碱解氮(X2)、铵态氮(X3)、硝态氮(X4)等4个形态与烟叶评吸得分香气质(Z1)、香气量(Z2)、余味(Z3)、杂气(Z4)、刺激性(Z5)、劲头(Z6)、评吸总分(Z7)进行全部进入法(enter)回归分析,并对回归方程进行显著性检验,结果列于表5。4个氮形态对烟叶评吸得分香气质(Z1)、评吸总分(Z7)的影响都达到较为显著水平,而对杂气(Z4)、劲头(Z6)、余味(Z3)、香气量(Z2)、刺激性(Z5)的影响显著水平较低,方程的线性拟合度不高。
　　2.2.3植烟土壤氮形态与烟叶评吸结果的逐步回归(stepwise)分析。为进一步提高回归方程的线性拟合度,用逐步回归(stepwise)法进行分析,结果见表6。由表6可知,氮形态对香气量(Z2)、刺激性(Z5)的影响显著水平最低,用逐步回归(stepwise)法无法得到结果,被剔除。而有机氮(X1)对香气质(Z1)的影响达到极显著水平,对劲头(Z6)、余味(Z3)的影响都达到显著水平;碱解氮(X2)对评吸总分(Z7)的影响达到极显著水平,对杂气(Z4)的影响达到显著水平。
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　　3结论与讨论
　　
　　对云南玉溪植烟土壤氮形态与烟叶化学成分以及烟叶评吸质量进行相关分析,然后应用全部进入法(enter)进行回归分析,最后用逐步回归(stepwise)求得了土壤氮形态与烟叶化学成分以及烟叶评吸得分的量化方程。结果表明:各种氮形态与烟叶中全氮含量呈极显著正相关,其中,有机氮贡献率最大;有机氮对多酚、有机酸、游离氨基酸的作用达到显著水平,其中,与游离氨基酸呈显著负相关,其余为显著正相关;碱解氮对叶中化学成分淀粉的作用达到极显著水平,且呈显著负相关,对尼古丁的作用达到显著水平,呈显著正相关;硝态氮对叶中化学成分石油醚提取物的作用达到显著水平,且呈显著负相关。4个氮形态对烟叶评吸香气质得分、评吸总分的影响都达到显著水平,呈显著正相关;有机氮对香气质的影响达到极显著水平,对劲头、余味的影响都达到显著水平;碱解氮对评吸总分的影响达到极显著水平,对杂气的影响达到显著水平。
　　研究发现,该地区植烟土壤氮形态对烟叶中全氮含量的影响达到极显著正相关,对香气质得分、评吸总分的影响达到显著正相关。对烟叶化学成分及评吸质量作用最为显著,贡献率最高的是有机氮,其次是碱解氮,再次是铵态氮和硝态氮。这个结论似乎与很多研究者所述的烟叶吸收的主要有效氮源是无机形态的铵态氮和硝态氮结论相悖,其实不然。土壤中的氮存在着较为复杂的循环过程,该过程是氮素不断进行生物、生物化学、化学、物理、物理化学变化的过程,也是不断进行氮素形态变化的过程。土壤中无机氮的转化途径是多方面的,施到土壤中的无机氮素可快速转化成某种形态有机氮,新形成的这种有机氮包被在土壤矿物-有机复合体或团聚体的表面,具有较高的活性和循环速率,在特定条件下,这种有机态氮又会矿化释放出无机态氮,因而这种有机态氮处于不断转化循环之中,这种特殊的有机态氮就构成土壤有效氮的暂存“过渡库”。“过渡库”对土壤有效氮的循环和供应具有调节作用,因而影响土壤无机氮素或肥料氮的利用率。有学者研究表明,无机氮只占烟草吸氮的18%～20%,烟草吸收的氮素主要通过土壤或外源有机物中有机氮的矿化而获得[10]。而碱解氮包括无机矿物氮和部分有机质中易分解、比较简单的有机态氮,是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和,其易被烟草吸收,对烟叶化学成分贡献率排名第2。通过上述分析,不难看出,对烟叶化学成分及评吸质量作用最为显著、贡献率最高的是有机氮,其次是碱解氮,再次是铵态氮和硝态氮的结论是合理的。
　　
　　4参考文献
　　
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