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1、烟叶中稀土元素与其化学成分的灰色关联度及通径分析p 打开文本图片集摘 要：检测不同土壤种植的烟叶中15种稀土元素及6种常规化学指标，并采用灰色关联度及通径分析p 法，对不同类型土壤及不同品种烟叶中稀土元素与烟叶内在化学成分的相关性进行了研究。结果表明：（1）灰色关联度分析p 显示，轻稀土元素对红壤种植的不同烟叶内在化学成分有重要影响，重稀土元素对水稻土和紫色土种植的烟叶内在化学成分具有重要影响；不同土壤类型种植的同一品种烟叶中，轻稀土元素对K326和云烟87烟叶内在化学成分有重要影响，重稀土元素对红花大金元烟叶内在化学成分有重要影响，但轻、重稀土元素的关联度差异不明显。（2）通径分析p 显示，
2、轻、重稀土元素对红壤种植的烟叶内在化学成分的形成有重要影响，轻稀土元素对水稻土和紫色土种植的烟叶化学成分的产生、形成影响较大；不同土壤类型种植的同一品种烟叶中，轻、重稀土元素对红花大金元内在化学成分的形成有重要影响，而轻稀土元素对K326和云烟87化学成分的产生、形成影响较大。（3）两种方法对比分析p 可知，不同土壤类型及不同品种烟叶中稀土元素与烟叶内在化学成分均具有一定相关性，通径分析p 结果与灰色关联度分析p 结果有一定差异。其中，不同土壤类型种植的烟叶样品差异较大，这可能与不同土壤类型中稀土元素的分布及转移过程中产生分异现象有关；不同品种烟叶两种方法分析p 结果基本一致，表明不同品种烟叶
3、对稀土元素的生理需求基本一致。【关键词】：p ：烟叶；稀土元素；常规化学成分；灰色关联度分析p ；通径分析p 中图分类号：TS41+1 文献标识码：A 文章编号：1006-060_（20_）02-0031-07灰色关联度分析p （grey correlation analysis， GCA）是基于灰色系统理论11，通过灰色关联度来分析p 和确定系统因素间的影响程度或因素对系统主行为的贡献测度的一种方法。其基本思想是根据系统因素集与灰色关联算子集之间的曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密。目前已在灰色关联度分析p 理论模型和实际应用方面开展了研究。殷凤生等12应用灰色关联分析p 法对烤烟主
4、要农艺性状间的相关性及其对各项经济指标的影响进行了分析p ，确定了各因素在烤烟各经济指标形成过程中的作用大小。另外，灰色关联在化学成分与感官质量关系分析p 、烟草病虫害以及烤烟区域气候比较等方面也有应用13-14。而应用灰色关联度对稀土元素与烟叶化学成分关系的研究报道甚少。通径分析p （path coefficient analysis， PCA）的着眼点是在相关系数的分解上，揭示自变量对因变量的直接和间接影响，以测定因果关系的相对重要程度15-16。通径分析p 已被广泛应用于农业研究中，以确定各因素对农业产量、品质的影响。为研究烟叶稀土元素与化学成分间的相互关系，笔者以不同土壤类型、不同品种
5、烟叶为研究对象，通过灰色关联度、相关性及通径分析p 探讨烟叶稀土元素与6种常规化学指标之间的相关程度，旨在为进一步研究稀土元素和常规化学成分在烟草中的分布、累积和分异现象提供依据，为揭示稀土元素对烟叶化学成分影响提供参考。1 材料与方法1.1 供试材料供试样品为采自云南省红河州不同土壤类型条件下种植的烟叶，包括K326、红花大金元和云烟87共3个品种，样品基本信息见表1。烟叶样品去梗后在40 下烘干，采用旋风磨将烟叶样品粉碎，过60目筛待用。1.2 仪器与试剂供试仪器有7700_型电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司）；3000型密闭微波消解仪（奥地利Anton-Paar公司）；AB
6、204-S型电子天平（瑞士Mettler Toledo公司）；Milli-Q型超纯水装置（美国Millipore公司）；AA3型连续流动自动化学分析p 仪（德国Bran+Luebbe公司）；旋风磨（美国FOSS公司）。实验室用水均为Milli-Q纯水系统制备的超纯水；硝酸（优级纯，70，BASF）；双氧水（优级纯，30，国药集团化学试剂有限公司）；高纯氩气（99.999，昆明梅塞尔气体有限公司）；稀土元素标准溶液（100.00 mg/L）：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y；内标元素（100.00 mg/L）Rh和Re；仪器调谐液（100.0
7、0 mg/L）Li、Y、Ce、Tl和Co，均购于国家有色金属及电子材料分析p 测试中心。1.3 研究方法1.3.1 稀土元素测定 标准溶液：精密量取一定体积的15种稀土元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y）标准溶液，采用5的硝酸溶液配制成浓度为100.00 g/L的混合标准储备溶液，取适量的储备液稀释成浓度为0、1.00、5.00、10.00、20.00、50.00、100.00 g/L的工作标准溶液。微波消解：称取0.5 g样品（精确至0.001 g），置于微波消解罐中，依次加入6.0 mL 浓硝酸，2.0 mL 过氧化氢，密封，放入微
8、波消解仪进行消解。消解完成后，冷却，将消解液转移至100 mL容量瓶中，用一级水稀释至刻度，摇匀，待测定。ICP-MS测定：参照表2调整仪器工作条件，用调谐液调整仪器测量参数。按顺序依次对标准溶液、空白溶液和样品溶液进行测定。根据工作标准溶液对稀土元素进行定量。1.3.2 烟叶常规化学成分测定 常规化学成分指标总糖、还原糖17、总氮18、总植物碱19、氯20、钾21均采用行业标准方法进行检测。1.4 数据分析p 采用SPSS 19.0和E_cel等软件进行数据分析p 。2 结果与分析p 2.1 烟叶样品的测定应用ICP-MS和连续流动分析p 仪依照上述方法对烟叶中稀土元素及常规化学成分进行测定
9、，测定结果见表3。由表3可知，烟叶中15种稀土元素Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu平均含量分布于0.7801.707、1.7573.903、1.6874.810、0.2370.417、0.8601.440、0.1300.213、0.0470.067、0.2230.347、0.0200.033、0.0900.147、0.0170.032、0.0470.078、0.0030.010、0.0300.052 和0.0030.008 mg/kg，其中轻稀土元素（Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu和Gd）含量要高于重稀土元素（Tb、Dy、Ho、Er
10、、Tm、Yb和Lu）。同时，稀土元素的含量在不同土壤和品种烟叶样品中具有较大差异。由表4可知，烟叶中6种化学成分含量差异较大。总糖、还原糖、总氮、总植物碱、氯和钾离子平均含量分布范围为24.63334.133 、18.93324.733 、1.9032.293 、2.0533.273 、0.1100.527 和1.3981.992 。2.2 稀土元素与化学成分灰色关联度分析p 上述结果表明，轻稀土元素总量、重稀土元素总量和稀土元素总量与不同土壤类型种植的烟叶化学成分指标均具有较大的关联度，不同土壤种植的烟叶中稀土元素与其常规化学成分指标的关联次序具有一定的差异。总体分析p 可知，红壤种植的烟叶
11、样品中轻稀土元素与常规化学成分具有较大的关联度，水稻土与紫色土种植的烟叶样品中重稀土元素与常规化学成分具有较大的关联度。由于稀土元素在不同土壤类型及A层（深度在0.40.5 m，富含有机质，黏粒含量较高，作为植物耕作的主要土壤层，具有较大孔隙和低容重，植物根系发达。）土壤中可溶态稀土元素的分布均具有一定差异23，且稀土元素通过木质部向植物体地上部分转移的过程中受转移机制和固定机制共同调控的影响，同时稀土元素极易与营养元素磷结合，导致稀土元素在植物体不同器官出现分异现象24。因此，上述结果可能与不同土壤类型中稀土元素的分布及烟叶对稀土元素的分异现象有关。上述结果表明，轻稀土元素总量、重稀土元素总
12、量和稀土元素总量与不同品种烟叶化学成分均具有较大的关联度。其中，K326品种烟叶中轻稀土元素总量与总糖、还原糖、总植物碱和总氮具有较大的关联度，重稀土元素与钾离子和氯离子具有较大的关联度；红花大金元品种烟叶中重稀土元素总量与常规化学成分具有较大的关联度；云烟87品种烟叶中轻稀土元素与常规化学成分具有较大的关联度。这可能与不同品种烟叶样品对稀土元素的富集能力不同有关。2.3 稀土元素与化学成分的通径分析p 2.3.1 不同土壤烟叶稀土元素与化学成分通径分析p 由表7可知，红壤、水稻土和紫色土种植的烟叶样品中，轻、重稀土元素总量及稀土元素总量与各常规化学成分均具有一定的相关性，其中红壤种植的烟叶中
13、，重稀土元素总量与总植物碱和总氮具有极显著负相关性，相关系数分别为0.671和0.620；紫色土种植的烟叶中，重稀土元素总量与总植物碱具有极显著负相关性，相关系数为0.803。2.3.2 不同品种烟叶稀土元素与化学成分通径 分析p 由表7可知，K326、红花大金元和云烟87品种烟叶样品中，轻、重稀土元素总量及稀土元素总量与各常规化学成分均具有一定的相关性。其中红花大金元烟叶中，轻稀土元素总量和稀土元素总量与总植物碱具有显著负相关性，相关系数均为0.636，重稀土元素总量与总植物碱和总氮具有极显著及显著负相关性，相关系数分别为0.753和0.592。3 结论与讨论采用灰色关联度、相关性及通径分析
14、p 法分析p 对不同土壤类型、不同品种种植的烟叶样品中稀土元素与常规化学成分总糖、钾离子、还原糖、总植物碱、氯离子和总氮间的相互关系进行研究，结果显示：采用灰色关联度分析p 可知，红壤种植的样品中轻稀土元素与其常规化学成分间关系较为密切，水稻土和紫色土种植的样品中重稀土元素与其常规化学成分间关系较为密切；除K326品种重稀土元素与钾离子和氯离子具有较大的关联度外，K326和云烟87样品中轻稀土元素与其常规化学成分间关系较为密切，红花大金元品种烟叶中重稀土元素与其常规化学成分间关系较为密切。这可能与不同品种烟叶对土壤类型中游离稀土元素吸附能力、需求及分异现象有关。此外，不同化学成分的产生和累积与
15、烟叶的生长发育有关，而烟叶不同生长期对稀土元素的需求不尽相同，致使不同土壤类型和品种种植的烟叶稀土元素与常规化学成分的相互作用具有一定差异，这与高华军等10研究的结果相吻合。通过直接通径系数分析p 可知，红壤种植的样品中轻、重稀土元素对其常规化学成分累积均具有重要影响，水稻土和紫色土种植的样品中轻稀土元素对其常规化学成分累积均具有较大影响；K326和云烟87品种中轻稀土元素对其常规化学成分累积均具有较大影响，而红花大金元样品中轻、重稀土元素对其常规化学成分累积均具有重要影响。由间接通径系数分析p 可知，不同土壤种植、不同品种烟叶样品的轻、重稀土元素可通过自身及相互作用对烟叶常规化学成分的产生和
16、形成也具有一定的影响。对于不同土壤类型种植样品，通径分析p 得到的直接通径系数大小及次序与灰色关联度分析p 得到的关联度有一定差异。尤其是紫色土种植的烟叶样品，2种方法分析p 结果差异较大，这可能与土壤中各稀土元素的分异现象对稀土元素的需求有关。对于不同品种样品，2种方法分析p 的结果基本保持一致，表明不同品种烟叶对稀土元素的富集能力基本相同。该研究进一步证实了烟叶中的稀土元素主要来于土壤，这与梁涛等24研究结果相符，而不同品种中稀土元素种类及含量差异不明显。稀土元素对烟叶品质的影响主要是通过土壤中游离稀土元素的转移，在基体内产生生理生化作用而改善和提高烟叶的质量，这与郭伯生等25研究结果一致
17、。通过对不同土壤类型种植、不同品种烟叶样品中的稀土元素与常规化学成分的灰色关联度和通径分析p 可知，2种方法分析p 的结果基本一致，可相互佐证。不同土壤类型种植的样品中各稀土元素对常规化学成分影响的差异可能与土壤中稀土元素含量的差异及分异现象有关，后续应进一步研究不同土壤类型中稀土元素的含量变化，为揭示烟叶种植的背景土壤中稀土元素含量的分布奠定基础。不同品种烟叶中各稀土元素含量对常规化学成分的影响具有一定的差异性，这可能与烟叶在生长过程中对稀土元素的吸附和需求有关，后续应对稀土元素的植物生理生化与分子生物学效应，特别是对稀土元素在植物体内的分异形式、作用机理等方面进行深入研究，以阐明稀土元素对
18、农作物生理生化过程的调控机制，为实现稀土元素对农业生产质量与数量的定向控制奠定基础。【参考文献】：p ：1 Christie T，Brathwaite B，Tulloch A.Mineral modity report 17： Rare earths and related elementsJ.New Zealand Mining，1998，24（7）：1-13.2 Ni J Z.Biological and inorganic chemistry of rare earth M.Beijing： Science Press，1995：13-37.3 周 洁，郭兰萍，肖文娟，等.稀土元素的植物
19、生理学效应及其在中药材中的应用J.中国中药杂志，20_，37（15）：2238-2241.4 Wahid P A，Valiathan M S，Kamalam N V，et al.Effect of rare earth elements on growth and nutrition of coconut palm and root petition for these elements between the palm and Calotrop is gigantean J.J Plant Nutr，20_，23（3）：329-338.5 谢永荣，杨娉娉，马 巧，等.稀土元素对作物的生长的影
20、响J.作物杂志，2021，（1）：5-9.6 何跃君，薛 立.稀土元素对植物的生物效应及其作用机理J.应用生态学报，20_5，16（10）： 1983-1989.7 _ie Y F，Cai _ L，Liu W L，et al.Effects of lanthanum nitrate on growth and chlorophy fluorescence characteristics of Alternanthera philo_eroides under perchlorate stressJ.Journal of Rare Earths，20_，31（8）：823-829.8 谢寅峰，李
21、 群，沈惠娟，等.稀土对银杏苗木叶内含物及其产量的效应J.南京林业大学学报，20_，24（6）：71-74.9 Chen W J，Gu Y H，Zhao G W，et al.Effects of rare earth ions on activity of RuBPcase in tobaccoJ.Plant Sci，20_，（152）：145-151.10 高华军，黄 瑾，林北森，等.稀土元素肥料对烤烟产量及品质的影响J.河南农业科学，2021，40（5）：77-79.11 Deng J L.The control problem of grey systems J.Systems and
22、Control Letters，1982，11（5）： 285-294.12 殷凤生，林国平，唐经祥，等.用灰色关联度分析p 烤烟主要农艺性状间的相关性及其对经济指标的影响J.烟草科技，20_1， （1）：38-40.13 胡建军，马 明，李耀光，等.烟叶主要化学指标与其感官质量的灰色关联分析p J.烟草科技，20_1，（l）：3-714 _ie N _，Wen G Q，Li Z W.A method for fuzzy soft sets in decision making based on grey relational analysis and D-S theory of eviden
23、ce： lication to medical diagnosisJ.putational and Mathematical Methods in Medicine，20_，19（5）：1-12.15 邓通德，王振立，徐 明.通径分析p 法探讨脐橙品质与稀土元素的相关性J.廊坊师范学院学报（自然科学版），2021，9（4）：16-17.16 李文平，朱列书，赵松义.基于烟草种质资部分性状的相关、通径及聚类分析p J.中国烟草科学， 2021，30（S）：59-63.17 YC/T 159-20_2，烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法S.北京：中国标准出版社，20_2.18 YC/T161-
24、20_2，烟草及烟草制品总氮的测定连续流动法S.北京：中国标准出版社，20_2.19 YC/T160-20_2，烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动法S.北京：中国标准出版社，20_2.20 YC/T 162-2021，烟草及烟草制品氯的测定连续流动法S.北京：中国标准出版社，2021.21 YC/T217-20_7，烟草及烟草制品钾的测定连续流动法S.北京：中国标准出版社，20_7.22 李淑娥，党军政，刘开平，等.烤烟区试新品种的灰色关联度分析p 和模糊综合评判J.陕西农业科学，20_，（3）：79-82.23 Wang L，Liang T，Chong Z，et al.Effects of soil type on leaching and runoff transport of rare earth elements and phosphorous in laboratory e_perimentsJ.Environmental Science and Pollution Research，2021， 18（1）：38-45.24 梁 涛，丁士明，宋文冲，等.稀土元素在植物中的分异研究进展J.中国稀土学报，20_7，25（2）：129-137.25 郭伯生.农业中的稀土M.北京：中国农业科学技术出版社，1988.180-186.第 10 页 共 10 页