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作物杂志,2018, 第1期: 118–125 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2018.01.019

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

河南主产烟区土壤颗粒分形特征及对烟叶理化性状的影响

廖红蕖1,陈红丽1,范文思1,陈宇1,韩秋静1,于建军1,马明2   

  1. 1 河南农业大学烟草学院,450002,河南郑州
    2 中国烟草标准化研究中心,450000,河南郑州
  • 收稿日期:2017-09-11 修回日期:2017-10-30 出版日期:2018-02-20 发布日期:2018-08-24
  • 作者简介:廖红蕖,硕士研究生,主要从事烟草栽培研究
  • 基金资助:
    国家烟草专卖局《河南省烟草种植区划研究》项目(110200401021)

Fractal Characteristics of Soil Particles and Their Effects on Physicochemical Properties of Tobacco Leaves in Main Tobacco Growing Areas in Henan

Liao Hongqu1,Chen Hongli1,Fan Wensi1,Chen Yu1,Han Qiujing1,Yu Jianjun1,Ma Ming2   

  1. 1 College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, Henan, China
    2 Tobacco Standardization Research Center of China, Zhengzhou 450001, Henan, China
  • Received:2017-09-11 Revised:2017-10-30 Online:2018-02-20 Published:2018-08-24

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4

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298

摘要：

为了研究河南烟区土壤粒径与烟叶品质的关系,在主产烟区选取了26个代表性土样和对应的烤后烟样。建立土壤质量分形模型并计算出烟区耕层土壤分形维数D值。采用多重比较、简单相关分析、通径分析方法分析了土壤分形维数与烟叶主要物理性状、化学成分的相关性。结果表明：①河南主产烟区土壤分形维数最高的地区是洛阳,分形维数为2.818;最低的地区是驻马店,分形维数为2.714,呈现空间异质性。土壤分形维数与黏粒呈极显著正相关,与粗粉粒呈极显著负相关,表现为土壤颗粒越小,土质越粘重,土壤分形维数越大。②烟叶物理性状中叶质重权重为0.2463,与分形维数间接正相关;烟叶化学性状中烟碱权重为0.2214,与分形维数间接负相关。推论河南烟区适宜分形维数为2.752左右,可通过栽培方式培育适宜分形维数。

关键词: 烤烟, 分形维数, 烟叶理化性状, 化学成分

Abstract:

In order to study the relationship between soil particle size and tobacco leaf quality in Henan tobacco area, 26 representative soil samples and flue-cured tobacco samples were taken from the main tobacco growing areas of Henan. The fractal model of soil quality was established and the soil fractal dimension D value of soil particle mass in plowlayer was calculated. By using multiple comparison, simple correlation analysis and path analysis, the correlation between soil fractal dimension and main physical properties and chemical composition of tobacco leaves were analyzed. The results showed that: ① The highest fractal dimension of soil in the main tobacco producing areas in Henan was Luoyang, which was 2.818, and the lowest was Zhumadian, 2.714, showing spatial heterogeneity. The soil fractal dimension was significantly positively correlated with clay particles, which was significantly negatively correlated with the coarse silt, which showed that the smaller the soil particles, the greater the soil clay, the greater the fractal dimension of soil. ② The weight of leaf weight was 0.2463 in tobacco physical characters, and was positively correlated with fractal dimension. The weight of nicotine in tobacco chemical characters was 0.2214, which was significantly negatively correlated with fractal dimension. ③ It was concluded that the suitable fractal dimension of Henan tobacco area was about 2.752, and the suitable fractal dimension could be cultivated by cultivation method.

Key words: Tobacco, Fractal dimensionality, Physical and chemical properties of tobacco leaves, Chemical composition

表1

分形维数与土壤颗粒组成的相关性"

指标Index 粗砂粒Coarse sand 细砂粒Fine sand 粗粉粒Coarse silt 细粉粒Fine silt 黏粒Clay particles
相关系数Correlation coefficient -0.321 -0.029 -0.915** 0.467 0.990**

图1

土壤颗粒与分形维数之间的关系"

表2

土壤颗粒分布及其质量分形维数"

地区
Area		 粗砂粒(g)
Coarse sand		 细砂粒(g)
Fine sand		 粗粉粒(g)
Coarse silt		 细粉粒(g)
Fine silt		 黏粒(g)
Clay particles		 平均海拔(m)
Average altitude		 分形维数
D value
平顶山Pingdingshan 6.86±2.24ab 4.61±0.90b 47.94±2.80b 20.54±2.10b 20.05±1.38b 144 2.752
许昌Xuchang 3.20±0.99b 11.97±1.58a 47.65±2.17b 16.96±1.59b 20.22±1.12b 100 2.748
三门峡Sanmenxia 1.30±0.60bc 4.78±1.27b 40.40±3.39bc 23.51±2.28ab 30.01±3.69a 572 2.814
驻马店Zhumadian 4.26±3.17b 1.02±0.35b 58.59±0.67a 20.20±0.04b 15.93±3.74b 98 2.714
信阳Xinyang 5.31±1.44b 2.76±0.64b 46.70±1.60b 28.13±1.73a 17.10±1.76b 79 2.735
南阳Nanyang 9.08±3.95a 3.24±0.77b 42.71±4.04bc 23.38±2.37ab 21.59±3.63ab 157 2.768
洛阳Luoyang 3.94±1.12b 1.99±0.44b 35.35±2.24c 29.26±1.12a 29.46±1.35a 418 2.818

表3

烟叶物理性状主成分的特征值、方差及累积贡献率"

主成份
Principal
component		 特征值
Characteristic
value		 方差贡献率(%)
Variance contribution rate		 累积贡献率(%)
Cumulative
contribution rate
1 2.805 35.061 35.061
2 1.349 16.859 51.920
3 1.136 14.201 66.122
4 0.745 9.312 75.434
5 0.554 6.923 82.357
6 0.539 6.743 89.100
7 0.498 6.222 95.321
8 0.374 4.679 100.000

表4

烟叶物理性状初始因子载荷矩阵"

来源Source F1 F2 F3
X1 0.615 0.491 -0.138
X2 0.645 0.536 0.012
X3 0.747 -0.267 0.029
X4 -0.705 0.307 0.128
X5 0.534 0.219 0.640
X6 -0.010 0.593 -0.606
X7 -0.408 0.455 0.566
X8 0.710 -0.221 0.040

表5

土壤分形维数与烤烟物理性状的相关系数"

作用因子
Influence factor
 简单相关系数
Simple correlation
coefficient		 直接作用系数
Direct correlation
coefficient		 间接作用系数Indirect correlation coefficient
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 总和Sum
X1 -0.315** -0.828** 0.4360 0.1032 0.0380 0.0443 0.0608 0.0536 0.0645 0.8004
X2 -0.312** -0.806** 0.4479 0.0884 0.0603 0.0600 0.0612 0.0220 0.0690 0.8088
X3 -0.705** -0.335** 0.2550 0.2128 0.0985 0.0530 -0.0358 0.1008 0.1178 0.8020
X4 -0.623** -0.197 -0.1598 -0.2466 -0.1675 -0.0341 0.0145 -0.1059 -0.1185 -0.8180
X5 -0.358** -0.164 0.2236 0.2950 0.1082 0.0410 -0.0481 -0.0271 0.0725 0.6649
X6 -0.139 -0.373** 0.1350 0.1322 -0.0322 -0.0077 -0.0212 -0.0116 -0.0144 0.1801
X7 -0.538** -0.323** -0.1374 -0.0548 -0.1045 -0.0646 0.0138 0.0134 -0.0600 -0.3942
X8 -0.626** -0.249* 0.2145 0.2233 0.1585 0.0938 0.0477 -0.0216 0.0778 0.7939

表6

不同分形维数烤烟物理性状的差异"

分形维数
D value		 抗张力(N)
Tensile stress		 抗张强度(N/cm3)
Tensile strength		 含梗率(%)
Stem ratio		 单叶重(g)
Single leaf weight		 叶质重(g/m2)
Leaf weight		 填充值(g/cm3)
Filling value		 叶片厚度(μm)
Leaf thickness		 平衡含水率(%)
Quilibrium moisture content
2.5<D≤2.6 1.513b 118.103b 0.247bc 13.183a 71.310ab 5.107a 141.990a 9.327c
2.6<D≤2.7 2.030a 115.088b 0.218c 12.870a 64.428b 5.148a 120.458b 9.866c
2.7<D≤2.8 2.033a 140.270ab 0.277b 11.347b 71.082ab 5.653a 94.780c 10.226bc
2.8<D≤2.9 2.160a 137.906ab 0.337a 9.629c 74.374ab 5.143a 87.614c 11.243ab
>2.9 2.150a 156.108a 0.364a 9.540c 83.583a 4.939a 86.340c 12.399a

表7

烟叶化学性状主成分的特征值、方差及累积贡献率"

主成份
Principal
component		 特征值
Characteristic
value		 方差贡献率(%)
Variance contribution rate		 累积贡献率(%)
Cumulative contribution rate
1 2.398 29.970 29.970
2 1.318 19.473 49.443
3 1.080 17.499 66.942
4 0.965 9.067 72.009
5 0.859 8.734 82.743
6 0.544 5.796 89.539
7 0.488 5.098 95.637
8 0.349 4.363 100.000

表8

烟叶化学性状初始因子载荷矩阵"

来源Source F1 F2 F3
x1 0.719 -0.192 0.443
x2 0.670 0.422 -0.033
x3 -0.838 0.034 0.082
x4 -0.300 -0.401 0.402
x5 -0.031 0.633 0.469
x6 0.334 0.009 -0.677
x7 0.007 0.667 0.036
x8 0.726 -0.310 0.185

表9

土壤分形维数与烤烟主要化学成分的相关系数"

作用因子
Influence factor		 简单相关系数
Simple correlation
coefficient		 直接作用系数
Direct correlation
coefficient		 间接作用系数Indirect correlation coefficient
x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 总和Sum
x1 -0.596** -0.246 0.0477 -0.3000 0.0024 0.0002 -0.0027 0.0002 -0.0540 -0.3063
x2 -0.496** -0.156 -0.0750 -0.2370 -0.0160 -0.0103 -0.0280 -0.0074 -0.0335 -0.4072
x3 -0.799** -0.565 -0.1306 0.0654 0.0150 -0.0032 0.0374 0.0002 -0.0335 0.2119
x4 -0.221* -0.064 -0.0091 0.0393 0.1328 0.0002 0.0022 0.0044 0.0112 0.1810
x5 -0.040 -0.059 -0.0010 -0.0271 0.0305 -0.0002 0.0113 -0.0074 0.0126 0.0207
x6 -0.332** -0.130 -0.0052 -0.0335 -0.1627 -0.0011 0.0051 0.0001 -0.0088 -0.2062
x7 -0.073 -0.056 -0.0007 -0.0207 0.0017 -0.0050 -0.0078 0.0001 0.0141 -0.0170
x8 -0.520** -0.109 -0.1213 -0.0479 -0.2656 -0.0066 0.0068 -0.0105 0.0072 -0.4378

表1

0 不同分形维数烤烟主要化学成分的差异"

分形维数
D value		 总氮
Total nitrogen		 烟碱
Nicotine		 总糖
Total sugar		 还原糖
Reducing sugar		 淀粉
Starch		 钾
Potassium		 氯
Chlorine		 石油醚提取物
Petroleum ether extract
2.5<D≤2.6 1.913a 2.023a 22.042c 19.077a 4.133a 1.65a 0.290a 8.273a
2.6<D≤2.7 1.762a 2.034a 23.361c 21.204a 5.168a 1.48a 0.322a 8.504a
2.7<D≤2.8 1.551b 1.736ab 25.053b 21.548a 4.967a 1.67a 0.359a 6.960b
2.8<D≤2.9 1.393bc 1.483b 29.577a 22.054a 5.097a 1.33a 0.303a 6.483b
>2.9 1.328c 1.361b 32.281a 23.419a 4.384a 1.24a 0.303a 6.149b
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .