pH 值是决定土壤养分有效性的重要因素，不仅关系着烟株对矿质元素的吸收和利用，而且对烟叶品质和风味也有重要影响。矿质元素是植物生长发育不可缺少的养分，对烟株的光合作用、物质运输和抗逆性起着决定性作用^[1]。矿质元素不足或过量会影响烟株正常生理机能及烟叶化学成分的协调性，导致烟叶产量下降、品质降低^[2]。不同土壤 pH 值的烟叶矿质元素含量有显著差异^[3]。张芸萍等^[4]研究认为土壤 pH 值与烟叶锰（Mn）、锌和氯 （Cl）含量呈极显著负相关，与烟叶硼（B）、钼和铁（Fe）含量呈极显著正相关。张东等^[5]研究表明土壤 pH 值与烟叶各元素含量之间存在相关性，与磷（P）含量显著正相关，与 Mn 和铜含量显著负相关。另外，土壤 pH 值与烟叶总糖（TS）、还原糖（RS）的关系非常密切^[6]，与烟叶钾（K）含量和钾氯比（K/Cl）分别呈极显著和显著负相关，与 Cl 含量呈极显著正相关^[7]。前人关于土壤 pH 值与烤烟矿质元素和常规化学成分的关系探讨较多，而关于土壤 pH 值对雪茄烟叶矿质元素及常规化学成分的影响研究较少。因此，本文应用相关性及灰色关联分析，探讨土壤 pH 值与雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分的关系，旨在揭示 pH 值对雪茄烟叶质量的影响，为来凤雪茄烟区合理酸碱度调控和雪茄烟叶品质的改善提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

来凤县位于湖北省恩施州西南部，地跨东经 109°00′—109°27′，北纬 29°06′—29°40′，属亚热带大陆性季风湿润型山地气候，年太阳辐射 363.3～392.2 kJ/cm²，年日照 1161.5～1445 h，无霜期长达 280～293 d，年降水量为 1300～1900 mm。该区域降水充沛，雨热同期，气候温和，适宜雪茄烟生长，常年种植面积超过 270 hm²，收购雪茄烟叶 33 万 t 以上，是我国主要的雪茄烟种植基地之一。

1.2 样品采集

土壤及烟叶样品在来凤县 6 个雪茄烟叶主产区采集，包括大河镇独石塘村、绿水镇体河村、旧司镇岩缝窝村、百福司镇拦河村、旧司镇岩朝门村、漫水乡桶子村等区域，共采集土壤及对应雪茄烟叶 89 份。在雪茄烟叶采收完成后的 11—12 月，按 “S”形采集 0～20 cm 耕层土壤 1 kg，用四分法收集混合土样，风干研磨，过 0.85 mm 筛用于土壤 pH 值的测定。烟叶样采集按照《雪茄烟叶等级质量规范》（DB 42/T1549—2020），选取土样采集烟田对应晾制发酵后的雪茄烟叶芯叶中部一级样品 1 kg，带回实验室进行矿质元素含量和常规化学成分分析。

1.3 土壤和烟叶样品测定项目与方法

土壤 pH 值采用电极法（水土比 2.5∶1）进行测定；雪茄烟叶烟碱（NIC）、RS、TS、Cl 含量采用流动分析仪法测定^[8]，总氮（TN）采用凯氏法定氮法测定，P 采用分光光度法测定，K 采用火焰光度法测定，钙（Ca）、镁（Mg）、Fe、Mn 采用原子吸收分光谱仪法测定，硫（S）采用比浊法测定，B 采用姜黄素比色法测定^[9]。

1.4 数据分析

利用 Excel 2007 进行数据处理，采用 SPSS 22.0 中的皮尔逊（Pearson）相关性分析（双尾检测法） 方法检验相关性。采用 R 语言进行相关性画图。

2 结果与分析

2.1 土壤 pH 值分布特征

土壤 pH 值通过影响土壤营养元素之间的平衡、养分的有效性以及理化性质，进而影响烟株的生长发育，一般认为土壤 pH 值 5.5～7.0 是最适宜雪茄烟生长的范围^[10]。从图1 看出，来凤雪茄烟区土壤 pH 值平均为 5.99，标准偏差为 0.623；峰值在 5.5～5.8 和 6.4～6.8 之间；呈正态分布曲线。pH 值处于 5.5～7.0 适合雪茄烟生长的样本占 80.9%，5.5以下的土壤样本占 18.0%，7.0 以上的样本占 1.1%，说明来凤土壤酸碱度整体适宜优质雪茄烟生长。

2.2 雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分含量分析

由表1可知，雪茄烟叶矿质元素 Ca 含量最高，达到 7.71%，其次为 Mg、S 和 P 含量，分别为 0.61%、 0.48% 和 0.31%；Fe、Mn 和 B 含量较低，分别为 318.24、416.14 和 38.32 mg/kg。雪茄烟叶常规化学成分 K 含量为 5.16%，变幅为 3.00%～7.62%； TN 和 NIC 含量分别为 2.82% 和 2.75%，变幅为 1.97%～369% 和 0.86%～4.83%；TS、RS、Cl 含量分别为0.46%、0.19%、0.32%，变幅为 0.20%～0.87%、 0.10%～0.52%、0.06～0.89%；糖碱比（TS/NIC）为 0.19，变幅为 0.07～0.61；氮碱比（N/NIC）为 1.12，变幅为 0.71～3.19；K/Cl 为 22.12，变幅为 4.41～91.47。 Mn 和 K/Cl 的变异系数较高，分别为 78.6% 和 78.3%； B、TN、K 变异系数较小，属于弱变异性。

2.3 土壤 pH 值与雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分的相关性分析

由图2 可看出，土壤 pH 值与雪茄烟叶矿质元素 P（R=0.164）、Ca（R=0.223，P≤0.05） 呈正相关；与 Mg（R=-0.176）、S（R=-0.069）、B（R=-0.451，P≤0.01）、Fe（R=-0.021）、Mn（R=-0.356，P≤0.01）呈负相关；与雪茄烟叶常规化学成分 NIC （R=0.053）、RS（R=0.284，P≤0.01）、TS（R=0.322， P≤0.01） 呈正相关，与 Cl（R=-0.162）、TN（R=-0.089）、K（R=-0.400，P≤0.01）呈负相关。综合比较，pH 值与雪茄烟叶 Ca、RS、TS 呈显著或极显著正相关，与 B、Mn、K 呈极显著负相关。

注：R 为相关系数，P 为显著性水平（P≤0.01 为极显著、P≤0.05 为显著）。

2.4 雪茄烟叶矿质元素与常规化学成分相关性分析

由表2 可知，雪茄烟叶 Ca 与 RS、TS、K 呈极显著或显著负相关；Mg 与 RS、TS、TS/NIC、K/Cl 呈极显著或显著负相关，与 Cl 呈极显著正相关；S 与 RS、TS、TS/NIC 呈极显著或显著正相关，与 TN 呈极显著负相关；P 与 NIC、Cl、TN、K 呈极显著负相关，与 TS 和 TS/NIC 呈显著或极显著正相关；Fe 与TN 呈显著负相关；Mn 与 Cl、K 呈极显著正相关，与 TS/NIC 呈显著负相关；B 与 NIC、Cl、TN、K 呈显著正相关，与 TS/NIC 呈显著负相关。综合比较，雪茄烟叶矿质元素 Ca、Mg 对 TS 和 RS 影响较大（显著的负相关），S、P 对 TS 和 TS/NIC（显著正相关）、TN （显著负相关）影响较大；Mn、B 对雪茄烟叶 Cl 和 K （显著正相关）、TS/NIC（显著负相关）影响较大。

注：* 表示显著性相关（P≤0.05）、** 表示极显著性相关（P≤0.01）。

2.5 灰色关联分析

灰色关联分析是根据曲线几何形状的相似程度来判别其联系是否紧密，曲线越接近，相应序列之间关联度就越大；反之关联度则越小^[11]。将土壤 pH 值与雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分进行灰色关联分析，先将数据标准化[Y=（y1-min）/（max-min）]，分辨系数取 0.50，计算序列间的关联系数，关联系数越接近 1，说明关联性越好。土壤 pH 值与雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分关联系数最高的为烟叶 TN，为 0.920；其次为 B 和 P，分别为 0.904 和 0.903； 再次为 K、TS、NIC，分别为 0.895、0.888、0.887。整体关联系数排序为 TN>B>P>K>TS>NIC>S>TN/ NIC>Fe>Ca>RS>TS/NIC>Cl>Mg>K/Cl>Mn。

3 讨论

3.1 来凤雪茄烟区土壤 pH 值分布和适宜性分析

pH 值是决定土壤供肥能力的重要因素，影响着土壤微生物活性、养分循环及作物的生长^[12]。烟草对土壤酸碱度的适应性较强，有研究表明在土壤 pH 值 4.0～9.0 范围内均能正常生长，而在 pH 值 5.5～7.0 种植的烟叶质量最优^[10，13]。来凤雪茄烟区土壤 pH 均值为 5.99，其中 pH 值处于 5.5～7.0 适合雪茄烟叶生长范围的样本占 80.9%，表明来凤雪茄烟区土壤 pH 值较适宜雪茄烟生长。

3.2 雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分含量分析

矿质元素的含量对烟叶内在化学成分、感官质量有着重要的影响^[14-15]，对协调烟株生理机能、形成烟叶产质量和增强烟株抗病能力有着显著作用^[16]。烟叶 K 和 Ca 的积累对烟叶燃烧性有直接作用、TS 和 RS 对烟叶甜度影响较大。来凤雪茄烟叶 Ca、K 含量分别为 7.71% 和 5.16%，明显高于优质烤烟 Ca、K 含量^[17-18]，而 TS 和 RS 含量仅为 0.46% 和 0.19%，明显偏低，说明来凤雪茄烟叶燃烧性较好、整体品质较佳，可能甜润感稍差。但雪茄烟与烤烟品种、栽培、调制等均不一样，化学成分也有较大差异^[19]，具体雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分含量的适宜范围还有待进一步研究确定。

3.3 土壤 pH 值与雪茄烟叶矿质元素的相关性分析

土壤 pH 值与烟田生石灰施用量呈正相关，土壤交换性 Ca 随着 pH 值的增加呈上升趋势^[20]。来凤雪茄烟区应用生石灰提高了土壤 pH 值，也增大了土壤有效 Ca 的供给，提高了雪茄烟叶 Ca 含量。土壤 Mn 有效性与 pH 值有重要关系，当 pH 值较低时，土壤 Mn 可转化为易被植株吸收的水溶态和交换态，而随着 pH 值升高，土壤有效态 Mn 含量下降，烟株吸收的 Mn 也随之减少^[4，21]，这与本研究得出的土壤 pH 值与烟叶 Mn 含量极显著负相关的结论一致。来凤雪茄烟叶 B、K 含量与土壤 pH 值极显著负相关，其原因为土壤是烟株吸收 B、K 的重要来源之一，而随 pH 值的上升，土壤 B、K 的吸附量增加、有效性降低^[22-23]，呈弱酸性的土壤中有效态 B、K 含量较高^[5，24]，说明 pH 值主要通过影响土壤矿质元素（Mn、B、K 等）有效性的途径调控雪茄烟叶矿质元素含量。

3.4 土壤 pH 值与雪茄烟叶常规化学成分的相关性分析

土壤酸碱度对烟株生长及烟叶产质量、香气味、化学成分等有重要作用^[25]。土壤 pH 值≤6.5 时，pH 值与烟叶 TS 及 RS 含量呈极显著正相关^[6]； 在土壤 pH 值为 5.2～7.5 时，烟叶的甜香感、干燥感、柔和性最高，香气质、余味和杂气等与土壤 pH 值存在显著相关性^[26]。上述研究多关于土壤 pH 值与烤烟品质及常规化学成分的关系，而与雪茄烟叶品质和常规化学成分的关系鲜有报道。本文中，土壤 pH 值与雪茄烟叶 TS、RS 呈极显著正相关、与 K 呈极显著负相关，说明在雪茄烟叶生产中，可以通过适量施用生石灰或生理碱性肥料等措施来提高土壤 pH 值，增加雪茄烟叶 TS、RS 含量，调控烟叶 K 含量，以改善雪茄烟叶的整体品质。

3.5 土壤 pH 值与雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分的灰色关联分析

灰色关联分析通过研究特征值与对象值的某种特定差值，对了解数据间的相互关系具有重要作用^[27]，在烟草品种筛选^[28]、烟叶化学成分^[29]及感官质量分析^[30]等方面有广泛的应用。本文中与土壤 pH 值关联系数最高的是雪茄烟叶 TN 含量，其次为 B 和 P，可能 pH 值与土壤有效 N、有效 B 和有效 P含量的相关性^[31]和关联度均较高^[18]，导致土壤 pH 值与雪茄烟叶 TN、B、P 也有较高的关联性。

4 结论

来凤雪茄烟区土壤 pH 值平均为 5.99，处于 5.5～7.0 的样本占 80.9%，5.5 以下占 18.0%， 7.0 以上占 1.1%。雪茄烟叶 Ca、K 含量较高，分别为 7.71% 和 5.16%；TS 和 RS 含量偏低，仅为 0.46% 和 0.19%。pH 值与雪茄烟叶 Ca、RS、TS 呈显著或极显著正相关，与 B、Mn、K 呈极显著负相关。矿质元素 Ca、Mg 对常规化学成分 TS 和 RS 影响较大（显著的负相关）；S、P 对 TS 和 TS/ NIC（显著的正相关）、TN（显著的负相关）影响较大；Mn、B 对 Cl 和 K（显著的正相关）、TS/ NIC（显著的负相关）影响较大。雪茄烟叶矿质元素和常规化学成分与土壤 pH 值的关联系数排序为 TN>B>P>K>TS>NIC>S>TN/NIC>Fe>Ca>RS>TS/ NIC>Cl>Mg>K/Cl>Mn。

参考文献