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烟草土壤生态学研究进展

2017年05月24日 来源:烟草在线 作者:沈雪婷
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  烟草在线专稿  摘要:通过对土壤生态学概念的阐述,综述了不同的土壤生态因子对土壤物理性质及烟叶质量的影响,认为改善土壤质量有利于提高烟草品质。本文期望对今后烟草土壤生态研究提供理论依据。

  土壤是烟草生长的物质基础,土壤的生态条件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,但不同土壤上生产出的烟叶的产量和品质差异较大[1]。有研究表明[2],生态条件对烟株田间长相长势、烟叶产量和产值、化学成分、致香物质含量和烟叶评吸质量的影响大于品种造成的影响。近年来,随着烟草连作趋势的不断持续,烟田土壤质量也呈逐年下降趋势,这极大地影响了烟叶的产量和品质,降低了烟农的生产收益。本文通过对土壤生态的全面综述,旨在为今后烟田土壤生态环境对烟叶质量的影响提供理论依据。

  1 土壤生态学的概念

  众所周知,土壤不仅是陆地上动植物的立地条件,而且也是地下生物生存的场所,同时,土壤也是周围环境物质和能量的转换机与调节器[3]。因此,其研究对象应该包括:土壤、生物、环境与人类。关于土壤生态系统的概念,许多学者作过探讨[4-8],认为:土壤生态系统是陆地生态系统的一个亚系统;土壤生态系统是以土壤为研究核心的生态系统,是由土壤、生物及环境要素三个部分组成的具有结构和功能的一个开放系统和能量转换器,是一个可解剖的具有三维空间的样块和实体,受人类活动影响的生态系统,因而其结构和功能会发生相应的分化与变异。

  2 烟草土壤生态因子

  2.1 土壤水分

  水分是烟草生长发育的重要生态因子,烟草的生命活动只有在水分适宜的生态条件下才能顺利进行,土壤水分含量过多或过少都会影响烟草生长发育和烟叶产量品质的形成[1]。

  烟草生长过程中,土壤水分对其种子萌发和烟苗生长影响较大。有研究表明[9],水分胁迫能够抑制种子的萌发,降低发芽率、发芽势、发芽指数以及萌发期间的抗氧化酶活性。土壤水分对烟叶叶片的含水量、营养物质代谢、光合和呼吸作用、质膜透性和膜脂过氧化物保护酶系统以及内源激素变化均有较大影响,从而对烟株生长发育、烟叶产量和品质产生影响。周广胜等[10]认为,植物根系的生长与土壤水分含量存在显著的相关性,在田间最大持水量以下,根的生长随土壤水分的增加而增加,这主要是由于根系呼吸是土壤呼吸的主要组成成分,土壤水分含量促进了根系的呼吸,从而促进了根系的生长。

  2.2 土壤温度

  土壤温度是植物生长的重要生态因子,对植物根系的水分和营养吸收都有重要影响。土壤温度对烟草生长状况的影响主要是通过影响根系的生长来实现的。研究表明:土壤温度较低会抑制CO2的吸收,降低光化学作用效率,从而使根冠比增大,同时低温还能够影响根系对水和矿质元素的吸收。土壤温度较高,能够直接使根系受害,叶片气孔关闭导致净光合效率下降,从而降低根冠比。土壤高温也可能直接抑制与根生长有关的酶而抑制根生长或使根呼吸大量消耗内含物质,减缓生长。

  2.3 土壤pH

  土壤酸碱度是土壤养分的重要特征,不仅影响土壤微生物活性,而且与土壤养分的形成、转化和有效性及烤烟生长发育密切相关[11],pH值过高或过低都会对烤烟产量和品质产生不利影响[12-13]。

  范邓鹏等[14]研究结果分析表明,土壤pH值分组后,土壤养分含量在组间存在一定的差异:碱解氮当pH值>7时,土壤碱解氮含量最适宜,且随着pH值的降低而升高,这是因为酸性条件下含氮有机质更容易转变为有效态的氮,较高的氮素含量容易造成烟株贪青晚熟。速效钾土壤中速效钾含量随着pH值降低而升高,但在pH值≤5.0时,速效钾含量剧减。土壤速效钾易受外界条件(如季节、水分、温度等)的影响,且在土壤中的移动性较强,易被淋失,特别是高温多雨的季节,淋失更为严重,烟草是喜钾作物,因此在强酸性土壤中应重视钾肥的施用[15]。有机质当土壤pH值在5.5~6.5之间时,土壤中有机质的含量最丰富,随后呈下降趋势,土壤中丰富的有机质含量有利于提高烟叶的品质。

  2.4 土壤养分

  土壤有机质含量是土壤特征中的稳定因素之一,直接影响土壤有机氮的矿化和碳循环[16]。土壤中的有机物质包括动植物遗体和有机肥料,其中,动植物遗体经过微生物的分解、转化以及一系列的化学变化过程形成腐植酸[17]。腐殖质按常规化学分组可分为富里酸、胡敏酸和胡敏素,其不同组分含量及其比例特征决定了土壤腐殖化的程度,影响土壤肥力及理化性质[18-20]。王建伟等人[21]研究表明,土壤腐殖化程度与糖碱比、氮碱比呈负相关关系。土壤腐殖质组成与还原糖、烟碱、糖碱比、氮碱比等主要化学成分指标的相关关系提示,烟叶生产中可通过改变施肥方式等人为措施调控植烟土壤腐殖质的组成,以达到调节烟叶化学成分含量,提高烟叶质量的目的。

  植物吸收的营养物质绝大部分来自土壤,而土壤中本身所古有的有效养分极少,远远不能为植物体生长提供足够的营养成分。这就要求不断地向土壤中施入有机、无机肥料,即通过施用化肥来提高土壤的有效养分含最,满足烟叶的生长所需。杨峰钢等[22]研究表明,随着无机肥施用量的增加,有机肥施用量的减少,烟株的株高、茎围、最大叶长和最大叶宽等生物学性状相应提高。有机肥与无机肥配施处理糖类化合物含量提高,总氮和烟碱舍量下降的趋势明显,烤后烟的内在化学成分更趋协调。有机无机肥配施以施用20%有机肥+80%化肥处理产量、品质和经济效益最好。

  2.5 土壤微生物

  土壤微生物是土壤—植被系统中比较活跃的组成成分,是土壤中物质循环的主要动力。土壤微生物生物量既是土壤有机质和养分转化与循环的动力,又可作为土壤中植物有效养分的储备库[23]。因此,它行使着对陆地生命至关重要的功能。植烟土壤微生物活动在土壤结构改良、烟草养分利用率、抗病性和安全性的提高等方面具有重要作用。

  3 改良土壤生态状况有利于提高烟叶质量

  随着烟草化学分析手段的提高和对烟叶内在化学品质和香气研究的不断深入,人们更明确认识到,在影响烟叶内在化学成分和烟叶香气风格的诸多因素中,土壤生态环境的综合影响最大[24-27]。因为相同的烟草类型或品种在不同的土壤生态条件和栽培措施的作用下,其香气风格和内在化学成分的组成和比例均会发生重大的变化[28]。邵丽等认为,生态条件对烟株田间长相长势、烟叶的产量和产值、化学成分、致香物质含量和烟叶评吸质量的影响大于品种造成的影响[29]。

  王瑞新等[30]对不同施肥方式对香气主要成分的影响进行研究,表明了改变施肥措施、改良土壤生态环境对改善烟叶香气是有效的。任永浩等[31]对不同根际pH值下烤烟香气化学成分研究后推测,根际pH可能影响烤烟香气风格。韩锦峰等[32]研究了干旱胁迫对烤烟化学成分及香气物质含量的影响,表明烤烟生长发育过程中任一时期土壤干旱对烟叶化学成分和香气物质含量都有很大影响。韦凤杰深入研究土壤施用有机肥条件下烟叶发育过程中香气前提物的代谢及其香气物质形成,认为使用有机肥有利于胡萝b素等烟叶致香的前体物质的形成。

  4 展望

  深入研究植烟土壤生态因子对烟草生长发育的影响,对于提高我国烟叶产量、质量具有重大意义。我国对不同土壤生态因子(土壤水分、温度、肥料、微生物等)对烟株生长影响的研究由来已久,但其综合对烟株的影响效应还不十分明确。近年来,由于土壤环境因素导致我国烤烟内含化学物质协调度不够、氮素含量过高、缺素症状等情况层出不穷,因此,以土壤生态学为理论依据,根据不同土壤生态因素的特征,在研究各土壤生态因子的基础上,综合考虑所有土壤生态因子的协同效应,进一步完善烟草科学种植的理论支撑。  

 

  参考文献:

  [1]刘国顺.烟草栽培学[M].北京:中国农业出版社,2003:70.

  [2]邵丽,晋艳,杨字虹,等.生态条件对不同烤烟品种烟叶产质量的影响[J].烟草科技,2002(10):40—45.

  [3] 杨林章,徐琪.土壤生态系统[M].北京:科学出版社,2005.4—5.

  [4] 熊毅.土壤生态系统研究的意义与展望[J].土壤,1978,(6):209—210.

  [5] 黄瑞采.从物质实体和“生态系统”来研究土壤[J].土壤学进展,1979,(5):1—19.

  [6] 徐琪.土壤生态系统的特点及其研究[J].土壤学进展,1982,(4):1—12.

  [7] 柯夫达.土壤学原理[M].陆宝树等译.北京:科学出版社,1982.

  [8] 吴照录.生态学的发展阶段及其特点[J].生态学杂志,1994,13(5):67-72.

  [9] 罗音,王玉军,谢胜利,等.渗水分与盐分胁迫对烟草种子萌发的影响及外源甜菜碱的保护作用[J].作物学报,2005,31(8):1029—1034.

  [10] 周广胜,王玉辉.全球生态学[M].北京:气象出版社,2003.

  [11]胡国松,郑伟,王晨东,等.烤烟营养原理[M].北京:科学出版社。2000:45—252.

  [12]陈建军,陈建勋,吕永华.根际pH值对烟草无机营养的影响[J].植物生理学通讯,1996(5):341.

  [13]唐莉娜,熊德中.土壤酸度的调节对烤烟根系生长与烟叶化学成分含量的影响[J].中国生态农业学报,2002(4):65.

  [14]范邓鹏等. 石柱烟区土壤pH值与土壤养分的关系及施肥建议[J].烟叶生产,2012,29(11):77-80.

  [15]范江,周冀衡,李永平,等.保山市隆阳区植烟土壤养分特征及施肥对策[J].作物研究,2012(3):165.

  [16]王树会,邵岩,邓云龙.云南植烟土壤主要养分特征及在生产上的对策[J].云南农业大学

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