全 文 ：中国生态农业学报 2009年 11月 第 17卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2009, 17(6): 1117−1123


* 国家烟草专卖局南阳优质烟生产科技示范基地建设项目(110200401004)资助
** 通讯作者: 刘国顺(1954~), 男, 汉族, 教授, 博士生导师, 主要从事烟草栽培研究。E-mail: liugsh@371.com
牛书金(1964~), 男, 汉族, 主要从事烟草栽培研究。E-mail: shenxt2003@tom.com
收稿日期: 2008-08-04 接受日期: 2009-04-20
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.01117
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*
牛书金 1 沈笑天 2 程玉渊 1 马 宇 1 刘 宏 1
李 鹏 1 刘国顺 3** 介晓磊 4
(1. 河南省南阳市烟草公司 南阳 473000; 2. 河南省南阳市烟叶生产办公室 南阳 473000;
3. 河南农业大学国家烟草栽培生理生化基地 郑州 450002; 4. 郑州市牧业工程高等专科学校 郑州 450008)
摘 要 为了解南阳烤烟矿质元素及主要化学成分次适宜因子及其与土壤生态因子的关系, 选取代表南阳不
同生态类型的 13个样点的土壤样品和烟叶样品, 以及 2个津巴布韦、14个巴西的优质烟样, 测定烟样矿质元
素及化学成分与土壤生态因子。对优质烟与南阳烤烟间矿质元素及主要化学成分指标的比较表明, 南阳烤烟
矿质元素及主要化学成分次适宜因子为磷、钾、钙、钠、烟碱、总糖、还原糖、淀粉。对次适宜因子与土壤
生态因子进行典型相关分析的结果表明, 在一定范围内, 随着土壤锌含量提高, 烟叶还原糖呈显著增加趋势
而烟碱呈显著减少趋势; 土壤氨化菌数减少、硝化菌数增加, 烟叶烟碱显著增加而总糖、淀粉、磷含量显著减
少; 随土壤放线菌数减少、解钾菌数增加, 烟叶还原糖含量增加; 随土壤铜含量提高, 烟叶钙、钠含量减少; 随
土壤硝化菌数减少、真菌数增加, 烟叶钙含量呈增加趋势而钠含量呈减少趋势。改良土壤特别是改良土壤微
生物性状可望改善烟叶质量。
关键词 烤烟 矿质元素 化学成分 次适宜性因子 土壤生态因子 典型相关分析 南阳
中图分类号: S154.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)06-1117-07
Canonical correlation analyses of sub-suitable mineral elements and chemical
composition of flue-cured tobacco leaf with soil ecosystem index in Nanyang
NIU Shu-Jin1, SHEN Xiao-Tian2, CHENG Yu-Yuan1, MA Yu1, LIU Hong1,
LI Peng1, LIU Guo-Shun3, JIE Xiao-Lei4
(1. Nanyang Tobacco Company of Henan Province, Nanyang 473000, China; 2. Nanyang Tobacco Production Office, Nanyang
473000, China; 3. National Tobacco Cultivation and Physiological and Biochemical Research Center, Henan Agriculture University,
Zhengzhou 450002, China; 4. Zhengzhou College of Animal Husbandry Engineering, Zhengzhou 450008, China)
Abstract Soil ecosystem indexes, leaf mineral elements and chemical compositions of flue-cured tobacco from 13 different eco-
types of Nanyang tobacco cultivation area were analyzed along with 16 high-quality tobacco leaf samples from Brazil and Zimbabwe
tobacco cultivation areas. Comparison of mineral elements and leaf chemical compositions from Nanyang and the high-quality to-
bacco shows that P, K, Ca and Na are the main sub-suitable mineral elements and that nicotine, total sugar, reducing sugar and starch
contents are the main sub-suitable chemical compositions of flue-cured tobacco in Nanyang. Canonical correlation between
sub-suitable mineral elements, tobacco leaf chemical compositions and soil ecosystem indexes was conducted. The results show that
increasing soil Zn (to a certain range) increases reducing sugar while decreasing nicotine content in tobacco leaf. With the reduction
of amonifier amount and increment of nitrifier amount in the soil, tobacco leaf nicotine content significantly increases, while total
sugar, starch and P decrease. Reducing sugar content of tobacco leaf increases with decreasing soil actinomycetes and increasing
silicatebacteria. Ca and Na content of tobacco leaf is highly negatively correlated with soil Cu content. While tobacco leaf Ca content
increases, Na content decreases with decreasing amount of soil nitrifier and increasing amount of soil eumycetesr. We conclude that
1118 中国生态农业学报 2009 第 17卷


soil, especially soil microbe characteristics, improvement enhances tobacco leaf quality.
Key words Flue-cured tobacco, Mineral element, Chemical composition, Sub-suitable factor, Soil ecosystem index, Ca-
nonical correlation analysis, Nanyang
(Received Aug. 4, 2008; accepted April 20, 2009)
烟叶的矿质元素和化学成分对烟叶的外观特
征、香吃味、刺激性等影响非常显著[1]。深入研究
土壤生态因子与烟叶矿质元素和化学成分的关系 ,
对科学调控土壤生态环境, 发挥烟叶质量特色, 提
高烟叶质量有重要意义。烟草企业和烟草化学家很
早就注重研究不同土壤生态区烟叶矿质元素和化学
成分的差异。烟叶质量对土壤等环境条件的敏感反
应使其在很大程度上受制于土壤生态条件。但具体
哪些土壤生态因子对烟叶矿质元素和化学成分含量
有怎样的影响, 特别是对烤烟矿质元素及主要化学
成分次适宜因子的影响尚少见报道。为全面提高南
阳烟叶质量, 本研究对南阳地区典型烟样的矿质元
素和化学成分进行测定分析 , 并与优质烟叶比较 ,
了解南阳烤烟矿质元素及主要化学成分次适宜因
子。同时系统测定对应的土壤生态因子, 用典型相
关分析法, 分析土壤生态指标与南阳烤烟矿质元素
及主要化学成分次适宜因子间的相关关系, 采用主
成分原理将两组变量的关系集中到少数几对综合变
量上, 寻求从土壤生态改良角度促进南阳烤烟矿质
元素及主要化学成分次适宜因子优化途径, 为提高
烟叶质量提供有益的探索。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
南阳地处亚热带与暖温带过渡区 , 气候温和 ,
雨量充沛, 雨热同季, 年降雨量 840 mm左右, 全年
日照总时数 2 000 h以上, 年均气温 15 ℃左右, ≥
10 ℃有效积温 4 860 ℃。南阳总面积 2.66 万 km2,
山区、丘陵、平原各占 1/3。土壤种类较多, 以地带
性黄棕壤土为主(占 76.2%), 褐土次之(占 16.0%),
另有棕壤、潮土、水稻土、红黏土、石质土等多种
土壤类型。土壤 pH 5.8~7.9, 有机质含量 11.0 g·kg−1,
全氮 0.8 g·kg−1、全磷 0.4 g·kg−1、全钾 14.1 g·kg−1,
速效氮 54 mg·kg−1、速效磷 14.2 mg·kg−1、速效
钾 127.8 mg·kg−1, 氯离子 29.6 mg·kg−1(2001年
烟区土壤普查结果)。南阳具有优质烟生产得天独厚
的气候和土壤条件。南阳种植烟史已有 300多年, 历
史上以“邓片”为代表的南阳晾晒烟作为皇室贡品,
并于 1914 年获巴拿马万国博览会金奖。20 世纪 90
年代, 以“马山”为代表的南阳烤烟, 因其独特的质
量特色, 在河南省内外专家的多次评吸中, 质量均
名列前茅。南阳常年种烟 1.3万 hm2左右, 主要种植
“云烟 87”、“云烟 85”等品种, 平均施 N 60 kg·hm−2,
N︰P︰K=1︰2︰3。
1.2 研究方法
1.2.1 样品采集
选取南阳地区代表不同生态类型烤烟栽培样点
13个。按地貌分: 平原 5个样点, 丘岗 5个样点, 山
区 3个样点; 按土壤类型分: 黄褐土 7个样点, 砂姜
黑土 3个样点, 红黏土 3个样点; 按耕作制度分: 重
茬 6~10 年 3 个样点, 掩青或秸秆还田 4 个样点, 红
薯与芝麻适宜前作 4个样点, 辣椒与棉花不良前作 2
个样点; 按灌溉水类型: 井水灌溉 4个样点, 蓄水灌
溉 6 个样点, 河水灌溉 3 个样点。研究区域涉及南
阳的方城、社旗、镇平、内乡、西峡、邓州 6 个烤
烟 主 产 县 市 , 地 理 范 围 为 东 经 111°39′181″~
113°08′612″, 北纬 32°36′915″~33°19′694″, 海拔
128~276 m。2006年 7月 10~13日(该时期南阳烟区
烟田已不再进行施肥或中耕等农事操作, 土壤为非
搅动土, 具有可比性, 同时此时期是烟叶产质量形
成的关键时期)分别取样点耕作层混合土样, 各样点
均取 9点混合(因为起垄栽培, 垄高 25 cm左右,南阳
烟区土壤耕作层在 15~20 cm; 耕作层混合土样指两
株烟间垄体上端到犁底的土层土样)。
在采集土壤样品的对应地块选取烤后烟叶
B2F(下桔二)、C3F(中桔三)、X2F(上桔二), 每个样品
取 1 kg, 共计 39个样品。以 2个津巴布韦、14个巴
西生产的优质烟样(新烟集团提供)[2]为优质烟对照。
烟样粉碎过 60目筛备用。
1.2.2 测定方法
烟叶样品 南阳烟样烟叶矿质营养含量由国家
烟草栽培生理生化研究基地采用 ICP(等离子质谱仪)
方法测定, 烟碱、总糖、还原糖、淀粉等化学成分
含量按常规法测定。2个津巴布韦与 14个巴西的优
质烟样烟叶矿质营养含量由中国农业大学采用 ICP
方法测定, 烟碱、总糖、还原糖、淀粉等化学成分
含量由郑州烟草研究院测定 [2], 并据此确定优质烟
叶矿质元素与烟碱、还原糖等含量的最大值和最小
值; 据“国际型优质烟叶”项目的化学成分指标要求
确定烟叶总糖含量的最大值和最小值; 据优质烟一
般要求, 确定优质烟淀粉含量的最大值和最小值。
通过统计南阳烟样某个指标的数值落在津巴布韦、巴
第 6期 牛书金等: 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 1119


西或优质烟指标上下限之间的百分数 , 计算符合
频率。
土壤样品 酶活性: 过氧化氢酶采用高锰酸钾
滴定法[3], 脲酶采用苯酚钠比色法[3], 淀粉酶采用二
硝基水杨酸比色法 [4], 蛋白酶采用茚三酮比色法 [3]
测定。土壤微生物主要生理群数量: 硝化细菌采用
Stephenson培养液培养, 最大或然数法计数[5]; 氨化
细菌采用蛋白胨氨化培养液培养, 最大或然数法计
数 [5]; 纤维素分解菌采用 Hutchinson 培养液培养,
最大或然数法计数 [5]; 细菌及芽孢细菌采用牛肉膏
蛋白胨培养基 [6]、放线菌采用改良高氏一号 [6]培养
基、真菌采用马丁氏培养基[6]培养, 平板培养计数法
计数; 荧光假单胞菌采用《微生物学实验技术》 [7]
提供的方法, 解磷菌采用《土壤微生物研究法》 [6]
提供的方法培养和计数。全碳、全氮采用燃烧法测
定: 取 300~350 mg 土壤样品, 用 Vario MAX CN元
素分析仪(德国产)在氧气和高温条件下, 催化管内
燃烧, 燃烧气体通过吸附柱分离, 热导检测器(TCD)
测定, 由中国科学院南京土壤研究所测定。土壤理
化指标、有机质测定采用常规方法。
数据处理与统计分析采用 SPSS10.0 与 DPS 统
计软件。
2 结果与分析
2.1 南阳烤烟矿质元素及化学成分描述与比较
由表 1可知, 南阳 39个烟叶样品的铜、钙、锰、
表 1 南阳烤烟矿质元素、化学成分含量及描述统计
Tab. 1 Descriptive statistics of mineral elements and chemical compositions in flue-cured tobacco leaves of Nanyang
项目 Item 最小值 Min. 最大值 Max. 平均值 Mean 标准差 Std. deviation 变异系数 C. V.
钙 Ca (g·kg−1) 2.3 21.2 12.1 5.5 0.45
钾 K (g·kg−1) 7.9 19.6 13.0 2.7 0.21
镁 Mg (g·kg−1) 2.3 9.0 4.7 13.0 0.27
磷 P (g·kg−1) 1.1 2.5 1.8 0.3 0.16
硼 B (mg·kg−1) 9.24 43.89 25.32 9.00 0.36
铜 Cu (mg·kg−1) 2.90 18.10 8.42 4.13 0.49
铁 Fe (mg·kg−1) 72.58 361.55 138.15 58.14 0.42
锰 Mn (mg·kg−1) 38.19 232.89 102.50 43.68 0.43
钠 Na (mg·kg−1) 73.82 322.83 147.88 63.87 0.43
锌 Zn (mg·kg−1) 10.72 41.51 24.15 7.79 0.32
氯 Cl (g·kg−1) 2.4 8.4 4.4 1.5 0.34
烟碱 Nicotine (g·kg−1) 12.7 22.6 18.6 2.8 0.15
总糖 Total sugar (g·kg−1) 175.8 360.1 267.3 50.4 0.19
还原糖 Reducing sugar (g·kg−1) 140.9 286.7 211.5 41.7 0.20
淀粉 Starch (g·kg−1) 53.8 116.2 76.4 1.75 0.23

表 2 南阳烤烟矿质元素及化学成分与优质烟指标之间的比较
Tab. 2 Contrast of mineral elements and chemical compositions in leaves of Nanyang and high quality flue-cured tobacco
项目 Item
优质烟的最
小值
Min. of high
quality to-
bacco
优质烟的最
大值
Max. of high
quality to-
bacco
符合优质烟标准
的样本数
Number of sample
meeting the high
quality standard
低于优质烟最小
值的样本数
Number of sam-
ple lower than
min. of high
quality tobacco
高于优质烟最大
值的样本数
Number of sam-
ple higher than
max. of high
quality tobacco
符合
频率
Ratio of
suitable
smples
磷 P (g·kg−1) 2.0 2.8 7 32 0 0.18
钾 K (g·kg−1) 16.1 26.8 4 35 0 0.10
钙 Ca (g·kg−1) 11.9 20.8 16 22 1 0.41
镁 Mg (g·kg−1) 2.6 6.9 36 1 2 0.92
氯 Cl (g·kg−1) 1.4 6.0 36 0 3 0.92
锰 Mn (mg·kg−1) 58.16 156.00 33 4 2 0.85
铜 Cu (mg·kg−1) 4.90 10.60 21 8 10 0.54
锌 Zn (mg·kg−1) 10.15 31.64 35 0 4 0.90
硼 B (mg·kg−1) 14.00 31.06 29 3 7 0.74
钠 Na (mg·kg−1) 216.56 1 641.52 8 31 0 0.21
铁 Fe (mg·kg−1) 83.80 609.00 33 6 0 0.85
烟碱 Nicotine (g·kg−1) 19.2 40.3 14 25 0 0.36
总糖 Total sugar (g·kg−1) 180.0 240.0 15 1 23 0.38
还原糖 Reducing sugar (g·kg−1) 100.4 225.0 18 0 21 0.46
淀粉 Starch (g·kg−1) 28.0 50.0 0 0 39 0.00
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钠、铁的含量变异系数较大, 大于 0.40, 说明铜、
钙、锰、钠、铁的含量样本间差异较大; 而烟碱、总
糖、还原糖、淀粉以及磷、钾等的变异系数较小, 小
于 0.23; 烟碱含量样本间差异最小, 变异系数为 0.15。
由表 2 可知, 南阳烟叶样品的磷、钾、钙、钠
含量偏低, 39个烟叶样品中分别有 32个、35个、22
个、31个低于津巴布韦与巴西优质烟叶样品的最小
值, 属含量偏低指标; 铜含量高于最大值的有 10个,
低于最小值的有 8 个, 符合概率为 0.54。其他矿质
元素均达到 0.70 以上的符合频率, 基本符合优质烟
矿质元素含量的要求。烟碱、总糖、还原糖、淀粉
等化学成分符合频率偏低, 均小于 0.50; 烟碱含量
偏低, 总糖、还原糖、淀粉含量偏高。
2.2 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
2.2.1 烟叶次适宜化学成分与土壤矿质营养、pH的
典型相关分析
从表 3 可以看出, 烟叶次适宜化学成分与土壤
矿质营养、pH 的第Ⅰ个典型相关系数达极显著水
平, 在此取第Ⅰ对典型变量进行分析。

表 3 烟叶次适宜化学成分与矿质营养和 pH 的
典型相关分析
Tab. 3 Canonical correlation analysis of soil mineral
element, pH with sub-suitable chemical compositions in
flue-cured tobacco leaves
典型相关系数(λ )
Canonical correlation
coefficient
卡方(χ 2)
Chi-square
自由度(dƒ)
Degree of
freedom
P
1.000 0 78.683 1 36 0.000 1
0.954 8 16.828 1 24 0.855 9
0.830 6 5.344 4 14 0.980 4

由于原始变量的测量单位不同, 不宜进行直接
比较, 故采用标准化的典型系数给出典型相关模型
mi 和 li , 并计算原始变量与典型变量之间的相关系
数 ri (下同), 结果见表 4。由表 4可知, 第Ⅰ典型变
量的构成如下:
u1=0.603x1－0.241x2－0.436x3+0.624x4 (1)
ν1=0.587t1－0.428t2 + 0.084t3 +0.052t4 + 0.185t5–
0.282t6+0.124t7+0.575t8–0.060t9 (2)
达到显著水平的第Ⅰ对典型变量(u1, ν1)中, u1与
x1(烟碱)、x3(还原糖)含量呈显著正相关, 相关系数分
别为 0.717、−0.708, 与其他养分指标的相关性不显
著, 故 u1可理解为主要描述烟碱、还原糖含量的综
合性状。ν1 与 t9(锌 )呈显著负相关 , 相关系数为
−0.642, 因此 ν1 可以理解为主要描述土壤锌含量的
综合性状。这一线性组合说明土壤锌含量与烟叶烟
碱、还原糖含量关系密切, 反映出在一定范围内, 随
表 4 典型变量及与典型变量有关性状的相关系数
Tab. 4 Canonical variables and their correlation coefficients
with related traits
典型变量Ⅰ
Canonical variable Ⅰ
λ1＝1.000 0**
性状
Trait
mi rui
烟碱 Nicotine (x1) 0.603 0.717**
总糖 Total sugar (x2) −0.241 0.519
还原糖 Reducing sugar (x3) −0.436 −0.708**
淀粉 Starch (x4) 0.624 0.017
li rvi
pH (t1) 0.587 0.238
速效氮 Available N (t2) −0.428 −0.487
速效磷 Available P (t3) 0.084 0.292
速效钾 Available K (t4) 0.052 0.023
有机质 Organic matter (t5) 0.185 −0.084
铜 Cu (t6) −0.282 −0.443
铁 Fe (t7) 0.124 −0.232
锰 Mn (t8) 0.575 −0.215
锌 Zn (t9) −0.060 −0.642*
*和**表示显著和极显著相关。下同。* and ** mean significant
correlation at 0.05 and 0.01 levels respectively (2-tailed). The same
below.

着土壤锌含量的提高, 烟叶还原糖呈增加趋势而烟
碱呈减少趋势。
2.2.2 烟叶次适宜化学成分与土壤微生物的典型相
关分析
从表 5 可以看出, 烟叶次适宜化学成分与土壤
微生物量有 2 个典型相关系数达极显著水平, 在此
取 2对典型变量进行分析。
由表 6可知, 第Ⅰ典型变量的构成如下:
u1= 0.236x1−0.530x2+ 0.667x3 + 0.467x4 (3)
ν1= – 0.068 t1 + 0.186t2 + 0.254t3 – 0.654t4 – 0.492t5 +
0.123t6 + 0.131t7 −0.165t8 + 0. 407t9 + 0. 044t10 (4)
达到显著水平的第Ⅰ对典型变量(u1, ν1)中, u1与
x3(还原糖含量)呈显著正相关 , 相关系数为 0.680,
与其他指标的相关系数未达到显著水平, 故 u1可理
解为主要描述还原糖含量的综合性状。ν1 与 ti 的相
关系数均未达到显著水平, 但与 t5(放线菌数)、t7(解
表 5 烟叶次适宜化学成分与土壤微生物量的
典型相关分析
Tab. 5 Canonical correlation analysis of soil microbe
amount with sub-suitable chemical compositions in
flue-cured tobacco leaves
典型相关系数(λ)
Canonical correlation
coefficient
卡方值(χ 2)
Chi-square
自由度(dƒ)
Degree of
freedom
P
1.000 0 133.852 1 40 0
1.000 0 145.062 9 27 0
0.987 1 10.501 2 16 0.839 2
第 6期 牛书金等: 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 1121


表 6 典型变量及与典型变量有关性状的相关系数
Tab. 6 Canonical variables and their correlation coefficients with related traits
典型变量Ⅰ
Canonical variable Ⅰ λ1＝1.000 0**
典型变量Ⅱ
Canonical variable Ⅱ λ2＝1.000 0**性状 Trait
mi rui mi rui
烟碱 Nicotine (x1) 0.236 0.130 0.777 0.902**
总糖 Total sugar (x2) −0.530 0.171 −0.521 −0.854**
还原糖 Reducing sugar (x3) 0.667 0.680* 0.154 −0.463
淀粉 Starch (x4) 0.467 0.366 −0.318 −0.764**
li rvi li rvi
氨化菌数 Ammonifier number (t1) −0.068 −0.010 −0.451 −0.873**
硝化菌数 Nitrifier number (t2) 0.186 0.014 0.048 0.573*
细菌总数 Bacteria number (t3) 0.254 −0.125 0.035 0.134
芽孢菌数 Blastospore number (t4) −0.654 0.105 0.603 0.052
放线菌数 Actinomycetes number (t5) −0.492 −0.528 −0.108 0.487
真菌数 Eumycetes number (t6) 0.123 0.007 −0.027 0.121
解钾菌数 Silicatebacteria number (t7) 0.131 0.431 −0.059 −0.074
解磷菌数 Phosphobacteria number (t8) −0.165 −0.373 −0.086 −0.315
荧光菌数 Pseudomonas fluorescens number (t9) 0.407 0.215 −0.608 0.028
纤维菌数 Cellulose decomposing microorganisms number (t10) 0.044 0.014 0.193 0.122

钾菌数)相关系数相对较大, 因此 ν1可以理解为主要
描述土壤放线菌数、解钾菌数的综合性状。这一线
性组合说明土壤放线菌数、解钾菌数与烟叶还原糖
含量关系密切, 反映出在一定范围内, 随土壤放线菌
数量减少、解钾菌数增加, 烟叶还原糖呈增加趋势。
第Ⅱ典型变量的构成如下:
u2=0.777x1–0.521x2+0.154x3–0.318x4 (5)
v2=– 0.451t1+0.048t2+0.035t3+0.603t4–0.108t5–
0.027t6–0.059t7–0.086t8–0. 608t9+0.193t10 (6)
达到显著水平的第Ⅱ对典型变量(u2, v2)中, u2与
x1(烟碱含量)、x2(总糖含量)、x4(淀粉含量)呈极显著
相关, 相关系数分别为 0.902、−0.854、−0.764, u2可
理解为主要描述烟碱、总糖、淀粉含量的综合性状。
由于 v2与 t1(氨化菌数)、t2(硝化菌数)分别呈极显著
与显著相关, 相关系数分别为−0.873、0.573, 因此
v2 可以理解为主要描述土壤氨化菌数、硝化菌数的
综合性状。这一线性组合说明, 在一定范围内, 土壤
氨化菌数减少、硝化菌数增加, 烟叶烟碱增加而总
糖、淀粉减少。
2.2.3 烟叶次适宜矿质元素指标与土壤矿质营养、
pH的典型相关分析
从表 7 可以看出, 烟叶次适宜矿质元素指标与
土壤矿质营养、pH的典型相关系数中, 只有第Ⅰ个
典型相关系数达极显著水平, 在此取第Ⅰ对典型变
量进行分析。
由表 8可知, 典型变量的构成如下:
u1=0.179x1–0.299x2+0.494x3+0.796x4 (7)
ν1 =0.368t1+0.072t2–0.041t3+0.110t4–0.255t5+
0.408t6–0.579t7+ 0.528t8+0. 010t9 (8)
达到显著水平的第Ⅰ对典型变量(u1, ν1)中, u1
与 x3(钙含量)、x4(钠含量)呈显著正相关, 与其他指
标的相关系数未达显著水平, 故 u1可理解为主要描
述钙、钠含量的综合性状。ν1与 t6(铜含量)的相关系
数较大, 因此 ν1可以理解为主要描述烟叶铜含量的
综合性状。这一线性组合说明土壤铜含量与烟叶钙、
钠含量关系密切。在一定范围内, 随土壤铜含量增
加, 烟叶钙、钠含量呈减少趋势。

表 7 烟叶次适宜矿质元素指标与土壤矿质营养、
pH 的典型相关分析
Tab. 7 Canonical correlation analysis of soil mineral
element, pH with sub-suitable mineral elements in
flue-cured tobacco leaves
典型相关系数(λ)
Canonical correlation
coefficient
卡方值(χ2)
Chi-square
自由度(dƒ)
Degree of
freedom
P
0.999 9 75.281 3 36 0.000 1
0.927 3 15.847 9 24 0.893 5
0.908 7 5.991 8 14 0.966 7

2.2.4 烟叶次适宜矿质元素指标与土壤微生物的典
型相关分析
从表 9 可以看出, 烟叶次适宜矿质元素指标与
土壤微生物数量典型相关系数中, 有 2 个典型相关
系数达极显著水平, 故取 2对典型变量进行分析。
由表 10可知, 第Ⅰ典型变量的构成如下:
u1=0.221x1+0.111x2+0.707x3–0.663x4 (9)
ν1=0.005 t1–0.096t2–0.047t3+0.622t4–0.026t5 –
0.027t6–0.081t7–0.134t8– 0.746t9+0.140t10 (10)
达到显著水平的第Ⅰ对典型变量(u1,ν1)中, u1与
1122 中国生态农业学报 2009 第 17卷


表 8 典型变量及与典型变量有关性状的相关系数
Tab. 8 Canonical variable and their correlation
coefficients with related traits
典型变量Ⅰ
Canonical variable Ⅰ
λ1＝1.000 0**
性状
Trait

mi rui
磷 P (x1) 0.179 −0.021
钾 K (x2) −0.299 −0.559
钙 Ca (x3) 0.494 −0.577*
钠 Na (x4) 0.796 −0.696*
li rvi
pH (t1) 0.368 −0.108
速效氮 Available N (t2) 0.072 0.163
速效磷 Available P (t3) −0.041 0.023
速效钾 Available K (t4) 0.110 0.195
有机质 Organic matter (t5) −0.255 0.159
铜 Cu (t6) 0.408 0.437
铁 Fe (t7) −0.579 0.039
锰 Mn (t8) 0.528 0.222
锌 Zn (t9) 0.010 0.187

表 9 烟叶次适宜矿质元素指标与土壤微生物的
典型相关分析
Tab. 9 Canonical correlation analysis of soil microb
amount with sub-suitable mineral elements in
flue-cured tobacco leaves
典型相关系数(λ)
Canonical correlation
coefficient
卡方值(χ2)
Chi-square
自由度(dƒ)
Degree of
freedom
P
1.000 0 128.582 3 40 0
1.000 0 145.062 9 27 0
0.839 1 4.591 4 16 0.997 4

x3(钙含量)、x4(钠含量)呈极显著相关, 与其他指标的
相关性未达显著水平, 故 u1可理解为主要描述钙、
钠含量的综合性状。ν1 与 ti 的相关系数均未达显著
水平, 但与 t2(硝化菌数)、t6(真菌数)相关系数相对较
大, 因此 ν1 可以理解为主要描述土壤硝化菌数、真
菌数的综合性状。这一线性组合说明土壤硝化菌数、
真菌数与烟叶钙、钠含量关系密切, 反映出在一定
范围内, 随土壤硝化菌数减少、真菌数增加, 烟叶钙
呈增加趋势而钠呈减少趋势。
第Ⅱ典型变量的构成如下:
u2 = 0.479x1 + 0.286x2+ 0.435x3+0.707x4 (11)
v2=0.061t1–0.197t2–0.084t3–0.555t4+0.055t5+
0.116t6–0.032t7+0.196t8+0.752t9–0.143t10 (12)
在达到显著水平的第Ⅱ对典型变量(u2, v2)中, u2
与 x1(磷含量)呈极显著相关, u2可理解为主要描述磷
含量的综合性状。v2 与 t1(氨化菌数)、t2(硝化菌数)
呈极显著相关, 与 t5(放线菌数)呈显著相关, 因此 v2
可以理解为主要描述土壤氨化菌数、硝化菌数和放
线菌数的综合性状。这一线性组合说明, 在一定范
围内, 土壤氨化菌数增加、硝化菌数和放线菌数减
少, 烟叶磷含量呈增加趋势。
3 结论与讨论
矿质元素和化学成分是烟叶重要的质量因子 ,
对烟叶的外观特征、香吃味、刺激性等有非常显著
影响。土壤生态与烟叶质量密切相关, 烟草虽然在
不同类型土壤上均可生长, 但不同土壤上烟草的产
量、品质差异很大[8]。邵丽等[9]认为生态条件对烟株
田间长相长势、烟叶产量和产值、化学成分、致香

表 10 典型变量和与典型变量有关性状的相关系数
Tab. 10 Canonical variable and their correlation coefficients with related traits
典型变量Ⅰ
Canonical variable Ⅰ λ1＝1.000 0**
典型变量Ⅱ
Canonical variable Ⅱ λ2＝1.000 0**性状
Trait
mi rui mi rui
磷 P (x1) 0.221 0.453 0.479 0.627**
钾 K (x2) 0.111 0.080 0.286 0.454
钙 Ca (x3) 0.707 0.812** 0.435 0.155
钠 Na (x4) −0.663 −0.839** 0.707 0.451
li rvi li rvi
氨化菌数 Ammonifier number (t1) 0.005 0.186 0.061 0.697**
硝化菌数 Nitrifier number (t2) −0.096 −0.493 −0.197 −0.644**
细菌总数 Bacteria number (t3) −0.047 −0.001 −0.084 −0.234
芽孢菌数 Blastospore number (t4) 0.622 −0.322 −0.555 0.158
放线菌数 Actinomycetes number (t5) −0.026 0.143 0.055 −0.660*
真菌数 Eumycetes number (t6) −0.027 0.496 0.116 0.052
解钾菌数 Silicatebacteria number (t7) −0.081 −0.004 −0.032 −0.002
解磷菌数 Phosphobacteria number (t8) −0.134 −0.249 0.196 0.454
荧光菌数 Pseudomonas fluorescens number (t9) −0.746 −0.442 0.752 0.163
纤维菌数 Cellulose decomposing microorganisms number (t10) 0.140 −0.194 −0.143 −0.056
第 6期 牛书金等: 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 1123


物质含量和烟叶评吸质量的影响大于品种造成的影
响。这是因为烟草叶片与果实和种子不同, 它是植
物最活跃的器官, 不能缓冲生长环境变化的影响。
烟叶质量对土壤等环境条件的敏感反应使优质烟在
很大程度上受制于土壤生态条件。
本研究对 39 个典型南阳烤烟烟样的矿质元素
和化学成分的分析及其与优质烟叶比较的结果表明,
南阳烟叶磷、钾、钙、钠及烟碱含量偏低, 总糖、
还原糖、淀粉含量偏高。对南阳烤烟矿质元素及化
学成分描述统计的结果表明 , 这些次适宜因子除
钙、钠外, 烟碱、总糖、还原糖、淀粉以及磷、钾
等的变异系数较小 , 其中烟碱含量样本间差异最
小。说明这些次适宜因子是相对稳定的, 而对这些
普遍稳定的次适宜因子进行改良对提高整体烟叶质
量是非常有益的。
次适宜因子与土壤生态因子典型相关分析的结
果表明 , 在一定范围内 , 随着土壤锌含量提高 , 烟
叶还原糖含量呈显著增加趋势而烟碱含量呈显著减
少趋势。这一结论与生产实践基本吻合, 20世纪 90
年代中期 , 烟叶烟碱含量偏高 , 而糖含量偏低 , 南
阳烟区增施锌肥获得了较好的降碱增糖的效果。
由于氮素在生态系统中的重要作用, 特别是其
与农业生产和环境保护的密切关系, 土壤微生物体
所含的氮素(Soil microbial biomass nitrogen, SMBN,
简称土壤微生物量氮)与土壤氮素转化的关系是人
们研究的热点问题之一[10,11 ]。周建斌等[12]研究了土
壤微生物量氮含量、矿化特性及其供氮作用; 李志
辉等[13]认为, 好气性细菌和固氮菌与速效氮呈极显
著相关, 厌气性细菌与速效钾呈显著相关, 固氮菌
也与速效磷有显著相关关系, 真菌与速效钾有一定
程度的负相关, 钙元素对土壤微生物活动有一定的
抑制作用。所有这些研究都证明土壤中氨化菌、硝
化菌与土壤供肥关系密切, 最终影响作物产量与质
量。本研究获得进一步结论: 在一定范围内, 土壤氨
化菌数减少、硝化菌数增加 , 烟叶烟碱显著增
加而总糖、淀粉、磷含量呈显著减少的趋势。
南阳烟叶烟碱含量偏低而还原糖、总糖、淀粉
含量偏高, 为此, 生产中应减少锌用量以增加烟叶
烟碱含量而减少还原糖含量。增施有机肥和提高氮
肥中硝态氮肥比例可显著增加烟叶烟碱含量而减少
总糖、淀粉含量。当然与此同时磷含量也会减少。
因此, 需通过进一步试验确定合适的施用量。
参考文献
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