一种利用土壤元素组学评价烟草品质的方法

技术领域

本发明涉及烟草品质评价技术领域，尤其涉及一种利用土壤元素组学评价烟草品质的方法。

背景技术

烟区土壤是决定烟草品质的环境因素之一，是烟草种植区划的基础，植烟地区土壤的质量及其对烟草质量的影响应当受到高度的重视。

目前，由于植烟地区土壤质量信息的缺失，土壤质量与烟草品质的相互关系不清楚，且目前并没有针对植烟区全面的控制烟草品质的土壤营养组学特征的研究。

因此，进行典型植烟地区土壤-烟草质量相关营养组学，是目前迫切需要解决的科学问题。烟叶品质调控不仅仅是植物必需营养元素，植物非必需元素(如土壤重金属元素)对烟叶品质也会有影响，故需要对土壤元素组学全面剖析。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用土壤元素组学评价烟草品质的方法，解决现有烟草品质和土壤元素组学特征相关性研究缺失的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用土壤元素组学评价烟草品质的方法，包括以下步骤：

1)采集烟叶样品及其对应的土壤样品，进行前处理；

2)对前处理后的烟叶进行化学成分分析，得到烟叶品质指标的数据；

3)分析前处理后的土壤样品中元素含量指标，得到土壤元素含量指标的数据，将烟叶品质指标的数据与土壤元素含量指标的数据进行相关性分析，得出影响烟叶化学成分的土壤元素，通过土壤元素组学评价烟草品质。

优选的，所述步骤1)中的前处理包括烘干、研磨。

优选的，烟叶的品质指标包括淀粉、总糖、还原糖、总植物碱、总氮、钾、钾氯比、糖碱比、氮碱比。

优选的，土壤样品中元素含量指标包括Ag、As、Ba、Ca、Cd、Ce、Co、 Cr、Cu、Fe、I、In、La、Mn、Mo、Nb、Nd、Ni、Pb、Pd、Rb、Sb、Se、 Sn、Sr、Te、Ti、V、Y、Zn和Zr的含量指标。

优选的，所述步骤3)中相关性分析为利用SPSS软件进行相关性分析。

优选的，所述步骤3)中评价烟草品质的方法为通过土壤样品中元素含量指标As、Ca、Ce、Fe、I、La、Mn、Mo、Nb、Sb、Se、Sn、Ti和V中的一种或几种的含量指标反应烟草品质。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的方法简单易行，填补了烟草品质和土壤元素组学特征相关性研究的空白，本发明可以通过对土壤的元素含量指标来反应烟叶的品质，还能反过来调控烟叶的品质，为烟草品质的全面提升及植烟区土壤的保育和改良提供了理论基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为土壤元素与烟叶化学成分的相关性热图。

具体实施方式

本发明提供了一种利用土壤元素组学评价烟草品质的方法，包括以下步骤：

1)采集烟叶样品及其对应的土壤样品，进行前处理；

2)对前处理后的烟叶进行化学成分分析，得到烟叶品质指标的数据；

3)分析前处理后的土壤样品中元素含量指标，得到土壤元素含量指标的数据，将烟叶品质指标的数据与土壤元素含量指标的数据进行相关性分析，得出影响烟叶化学成分的土壤元素，通过土壤元素组学评价烟草品质。

在本发明中，所述步骤1)中的前处理包括烘干、研磨；研磨后的粒径优选为≤40目，进一步地优选为50目。

在本发明中，烟叶品质指标包括淀粉、总糖、还原糖、总植物碱、总氮、钾、钾氯比、糖碱比、氮碱比；其中，糖碱比为还原糖与总植物碱的比值，氮碱比为总氮与总植物碱的比值。

在本发明中，土壤样品中元素含量指标包括Ag、As、Ba、Ca、Cd、Ce、 Co、Cr、Cu、Fe、I、In、La、Mn、Mo、Nb、Nd、Ni、Pb、Pd、Rb、Sb、 Se、Sn、Sr、Te、Ti、V、Y、Zn和Zr的含量指标。

在本发明中，步骤(1)中烟叶样品的采集优选包含10～15个点位的小样点；土壤样品的采集优选采集两列烟叶植株中间位置的土壤，土壤的深度优选≤20cm；土壤样品的采集优选包含6～8个点位的小样点。

在本发明中，对土壤样品进行元素含量指标测试前，还需要对土壤样品进行消解处理；所述消解处理步骤优选为：称取土壤样品0.1～0.2g于土壤消解罐中；加入5mL浓硝酸(68％)、1mL高氯酸(72％)和1mL氢氟酸 (40％)(均为分析纯)，标上编号，静置过夜；拧上罐子，放入烘箱中，温度调到180℃，消煮10h；待外罐冷却至室温，将内胆取出，放在加热板上130℃赶酸至液体剩余1～2mL；容量瓶定容50mL，过0.40～0.50μm水系滤膜，进行后续检测；所述土壤样品的粒径优选为90～110目。

在本发明中，烟叶的品质指标检测优选采用流动分析仪。

在本发明中，土壤样品中元素含量指标检测优选采用电杆耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、原子荧光(AFS) 和X射线荧光光谱技术(HDXRF)。

在本发明中，所述步骤3)中相关性分析为利用SPSS软件进行相关性分析。

在本发明中，所述步骤3)中评价烟草品质的方法为通过土壤样品中As、 Ca、Ce、Fe、I、La、Mn、Mo、Nb、Sb、Se、Sn、Ti和V中的一种或几种的含量指标反应烟草品质。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1)在选定田块内避开边角区域，选择临近6株涨势一致的烟株，在两株烟株中间部位采用土钻，取0～20cm土层的土壤样品，再按“S”型采样法取8个点位的土壤样品；将不同土壤样品混合均匀后，移装10g土壤样品进行冷藏保存；

在上述土壤样品采样点对应处采集12个点位的烟叶样品；

分别将烟叶样品和土壤样品进行烘干、研磨，烟叶样品研磨至50目，土壤样品研磨至100目；

2)将烟叶样品采用流动分析仪进行化学成分分析，得到烟叶品质指标的数据；烟叶品质指标包括淀粉、还原糖、总植物碱、总氮、钾、氯、糖碱比、氮碱比和钾氯比；

3)称取上述土壤样品0.1g于土壤消解罐中；加入5mL浓硝酸、1mL 高氯酸和1mL氢氟酸，标上编号，静置过夜；拧上罐子，放入烘箱中，温度调到180℃，消煮10h；待外罐冷却至室温，将内胆取出，放在加热板上 130℃赶酸至液体剩余1～2mL；容量瓶定容50mL，过0.45μm水系滤膜，然后采用电杆耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、原子荧光(AFS)和X射线荧光光谱技术(HDXRF)技术对土壤样品的元素含量指标进行检测分析，得到土壤样品元素含量指标数据；

将烟叶化学成分与土壤样品中元素含量指标利用SPSS软件进行相关性分析，得到影响烟叶化学成分的土壤元素指标。结果如图1所示，As与烟叶钾含量呈显著正相关(r＝0.426，p<0.05)；Ca与烟叶总氮量存在极显著正相关(r＝0.492，p<0.01)；Ce与烟叶钾含量存在极显著正相关(r＝0.765)，与钾氯比呈显著正相关(r＝0.418)；Fe与烟叶淀粉含量呈显著正相关 (r＝0.432)；I则与淀粉含量呈显著负相关(r＝-0.429)；La与烟叶总植物碱含量呈显著负相关(r＝-0.428)，与钾氯比呈显著正相关(r＝0.380)；Mn 与钾氯比呈显著正相关(r＝0.378)；Mo与烟叶钾含量(r＝0.390)、糖碱比 (r＝0.389)呈显著正相关；Nd与钾含量呈显著正相关(r＝0.381)；Sb与烟叶氮碱比存在极显著负相关(r＝-0.517)；Se与烟叶钾氯比呈显著正相关 (r＝0.403)；Sn与烟叶氮碱比呈显著负相关(r＝-0.388)；Ti与烟叶还原糖含量呈显著正相关(r＝0.382)；V与烟叶总植物碱呈显著负相关(r＝-0.407)，与钾含量呈显著正相关(r＝0.440)。

本实施例得出如下结论：

与淀粉含量显著相关的元素：Fe、I

淀粉含量适宜范围：≤5％

土壤元素适宜性范围：Fe含量：21464.65～111168.15ppm；I含量： 4.72～13.35ppm。

与总氮含量显著相关的元素：Ca

总氮含量适宜范围：1.80～2.70％

土壤元素适宜性范围：Ca含量：1482.7～16228.40ppm。

与总植物碱含量显著相关的元素：La、V

总植物碱含量适宜范围：2.00～3.00％

土壤元素适宜性范围：V含量：20.7～358.7ppm；La含量：94.9～793.7ppm。

与还原糖含量显著相关的元素：Ti

还原糖含量适宜范围：16.00～26.00％

土壤元素适宜性范围：Ti含量：2.36～8.66ppm。

与钾含量显著相关的元素：As、Ce、Mo、Nd、V

钾含量适宜范围：≥1.50

土壤元素适宜性范围：As含量：6.31～77.60ppm

Ce含量：46.00～886.20ppm

Mo含量：0.20～5.11ppm

Nd含量：42.00～354.50ppm

V含量：25.00～358.70ppm。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。