前茬作物對富源縣植煙土壤養(yǎng)分的影響

黃 婷, 唐 弢， 周冀衡, 仲曉君, 王育軍

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南 長沙 410128；3.永州市煙草公司江華縣分公司， 湖南 永州 425000)

前茬作物對富源縣植煙土壤養(yǎng)分的影響

黃 婷1,2, 唐 弢3， 周冀衡1,2, 仲曉君1,2, 王育軍1,2

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南 長沙 410128；3.永州市煙草公司江華縣分公司， 湖南 永州 425000)

對富源縣低、中、高海拔煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分測定表明，各海拔段煙區(qū)植煙土壤全鉀和全磷含量較低，均處于中等偏下水平。在各海拔段植煙土壤種植不同前茬作物，并測定前茬作物對植煙土壤綜合肥力的影響。結(jié)果表明，低海拔(< 1700 m)煙區(qū)前茬為豌豆時,土壤肥力最高，但應(yīng)補(bǔ)充氮素；中海拔(1700 - 2000 m)煙區(qū)前茬為空閑時,土壤肥力最高，但應(yīng)控制水溶性氯含量；高海拔(> 2000 m)煙區(qū)前茬為油菜時,土壤肥力最高，但應(yīng)控制土壤中有效硫和水溶性氯的含量。

富源煙區(qū); 海拔高度; 前茬作物; 土壤養(yǎng)分; 主成分分析

曲靖市富源縣位于云南省東部，處于云貴高原中部。該地區(qū)以高原山地為主，海拔差異大，植煙土壤分布于1400-2300 m海拔段，土壤類型豐富。目前富源縣烤煙種植通常采用輪作制，前茬作物種類較多。合理的輪作可改善土壤理化性狀，提高土壤肥力和肥效[1]。由于不同種類的前茬作物在生長過程中農(nóng)藝栽培措施和根系微生物種群、根系分泌物等的差異，使其對土壤理化性狀的影響也各不相同。不同海拔高度植煙土壤由于生態(tài)因子、微地形等差異導(dǎo)致各煙區(qū)水、肥、氣、熱等狀況有所差異，也造成不同煙區(qū)土壤肥力的差異。因此，可通過研究各海拔段不同前茬作物對植煙土壤養(yǎng)分肥力的影響，針對不同海拔高度煙區(qū)進(jìn)一步合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)種植搭配模式，從而改善烤煙種植制度，提高烤煙品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。

王子芳等[2]研究表明，煙稻輪作結(jié)合配施有機(jī)肥，可使土壤肥力得到顯著提高。陳江華等[3]研究表明，綠肥掩青能增加土壤中的有機(jī)質(zhì)，改善土壤理化性質(zhì)，平衡土壤養(yǎng)分含量，減少土壤障礙因子。相關(guān)研究表明,合理的輪作能顯著改善煙葉的產(chǎn)質(zhì)量，使經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提升[4-7]。本研究對富源縣不同海拔煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行測定，以期通過較大規(guī)模的取樣，建立當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)不同茬口土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫，為選擇合適的烤煙種植前茬作物及煙區(qū)的土壤改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

將富源縣煙區(qū)植煙土壤按每個梯度300 m劃分為低海拔段(<1700 m)、中海拔段(1700-2000 m)和高海拔段(>2000 m),低、中、高海拔地區(qū)分別在海拔高度1400、1800、2200 m紅壤處取樣。各海拔段不同前作及其取樣點(diǎn)數(shù)見表1。土樣采集時間為煙田尚未施底肥和煙葉移栽前，取樣期前一周無雨，采集代表性煙田耕作層(0-20 cm)土樣。每個代表性煙田隨機(jī)選8-10個點(diǎn)進(jìn)行取樣，混勻后采用四分法取約1.5 kg左右的混合土樣，登記編號后帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過風(fēng)干、去雜、磨細(xì)、過篩、混勻、裝瓶后備用測定。

表1 富源縣不同海拔煙區(qū)不同前作的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)

1.2 土壤養(yǎng)分指標(biāo)測定方法

測定土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效銅、有效硼、有效錳、有效硫和水溶性氯等指標(biāo)。各指標(biāo)的測定方法參見文獻(xiàn)[8-11]。

1.3 土壤養(yǎng)分等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)對植煙土壤已有的相關(guān)研究結(jié)果[12-14]，結(jié)合富源縣的實(shí)際情況，對當(dāng)?shù)刂矡熗寥鲤B(yǎng)分劃分等級見表2。

表2 富源煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 前茬作物對植煙土壤pH的影響

不同前茬作物條件下富源縣各海拔段植煙土壤pH值見圖1。從圖1可看出，在低海拔煙區(qū)，前茬作物為玉米與油菜時植煙土壤pH值顯著高于前茬為空閑與豌豆的土壤pH；在中海拔煙區(qū)，前茬作物為豌豆時土壤pH值顯著高于前茬為空閑與玉米時的土壤pH；在高海拔煙區(qū)，各前茬作物對土壤pH的影響不顯著。 已有研究表明，pH 5.0-7.0適宜煙草生長，5.5-6.5最適宜煙草生長[12-14]。因此，在低海拔煙區(qū)，前茬作物為空閑與小麥時，土壤pH最適宜煙草生長，而前茬作物為玉米時，土壤pH值偏堿性，不適宜煙草生長；在中海拔煙區(qū)，前茬作物為空閑、小麥、玉米和油菜時，土壤pH最適宜煙草生長，而前茬作物為豌豆時土壤pH偏堿性，則不適宜煙草生長；在高海拔煙區(qū)，前茬作物為空閑、小麥、玉米、油菜和豌豆時均最適宜煙草生長。

同海拔不同小寫字母表示差異達(dá)0.01顯著水平。

2.2 前茬作物對植煙土壤有機(jī)質(zhì)的影響

不同前茬作物對富源縣各海拔段植煙土壤有機(jī)質(zhì)的影響見圖2。在低海拔煙區(qū)，前茬作物為空閑與玉米時植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于前茬為油菜與豌豆的土壤有機(jī)質(zhì)含量；而在中、高海拔煙區(qū)，不同前茬作物條件下的植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量差別不顯著。同時，根據(jù)表2，在低海拔煙區(qū)前茬作物為豌豆時土壤有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏下水平。

同海拔不同小寫字母表示差異達(dá)0.01顯著水平。

2.3 前茬作物對植煙土壤氮、磷、鉀的影響

前茬作物對富源縣各海拔段植煙土壤氮、磷、鉀含量的影響見表3。在低海拔煙區(qū)，前茬作物對土壤中大量元素的影響主要體現(xiàn)在土壤全氮和堿解氮的含量上，前茬為豌豆時土壤全氮與堿解氮含量顯著低于其他前茬作物條件下，同時各前茬作物條件下該海拔煙區(qū)植煙土壤全磷、全鉀含量均處于中等偏下水平。

表3 前茬作物對富源縣植煙土壤氮、磷、鉀含量的影響1)

1)同行數(shù)字后附不同小寫字母表示差異達(dá)0.01顯著水平。

在中海拔煙區(qū)，前茬作物對土壤中大量元素的影響主要體現(xiàn)在土壤全磷和全鉀含量上。其中，前茬作物為豌豆和空閑時，土壤全磷含量顯著低于前茬作物為玉米時；當(dāng)前茬作物為空閑和豌豆時，土壤全鉀含量顯著高于其他前茬作物條件下；當(dāng)前茬作物為豌豆時，土壤速效鉀含量顯著高于其他前茬作物條件下。從表3中還可見，不同前茬作物條件下，該海拔煙區(qū)植煙土壤全鉀含量均處于中等偏下水平，全磷含量在該海拔煙區(qū)除玉米外其他前茬作物條件下均處于中等偏下水平。

在高海拔煙區(qū)，前茬作物土壤對大量元素均有影響。就氮素而言，當(dāng)前茬作物為油菜時，土壤全氮和堿解氮含量顯著低于其他前茬作物。就磷素而言，當(dāng)前茬作物為小麥時，土壤全磷含量顯著高于前茬為其他作物時；當(dāng)前茬作物為豌豆時，土壤中速效磷含量顯著低于前茬為小麥時。就鉀素而言，當(dāng)前茬作物為油菜時，土壤中全鉀含量顯著高于其他前茬；當(dāng)前茬為空閑時，土壤中速效鉀含量顯著高于前茬作物為小麥和玉米時。從表3還可見，不同前茬作物條件下，該海拔煙區(qū)植煙土壤全鉀含量均處于中等偏下水平，全磷含量在該海拔煙區(qū)內(nèi)除小麥外其他前茬作物條件下均處于中等偏下水平。

2.4 前茬作物對植煙土壤微量元素的影響

前茬作物對富源縣各海拔段植煙土壤主要微量元素含量的影響見表4。從表4可看出，在低海拔煙區(qū)，前茬作物對土壤微量元素的影響主要體現(xiàn)在有效鈣和有效鎂上。當(dāng)前茬作物為空閑、小麥和油菜時，植煙土壤中有效鈣含量顯著低于前茬為玉米與豌豆的植煙土壤；當(dāng)前茬作物為豌豆時，有效鎂含量顯著高于前茬為其他作物的植煙土壤。

在中海拔煙區(qū)，前茬作物對土壤微量元素的影響主要體現(xiàn)在有效鈣和水溶性氯上。其中，前茬作物為玉米和油菜時，土壤有效鈣含量顯著低于前茬作物為豌豆時；當(dāng)前茬作物為玉米和豌豆時，土壤水溶性氯含量顯著低于以空閑與油菜為前茬作物時。

在高海拔煙區(qū)，前茬作物對土壤微量元素的影響主要體現(xiàn)在有效鎂、有效硫及水溶性氯上。當(dāng)前茬作物為玉米時，土壤有效鎂含量顯著低于前茬作物為小麥時；當(dāng)前茬作物為小麥時，土壤有效硫含量顯著低于前茬作物為油菜時；當(dāng)前茬作物為小麥時，土壤水溶性氯含量顯著低于前茬為空閑和油菜時。

表4 前茬作物對富源縣植煙土壤微量元素含量的影響1)

1)同行數(shù)字后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.01顯著水平。

2.5 前茬作物對植煙土壤肥力的影響

2.5.1 土壤肥力評價指標(biāo)體系與評價方法的確定 本研究中各養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度和權(quán)重系數(shù)分別根據(jù)多元統(tǒng)計分析原理以及模糊數(shù)學(xué)計算得出，然后通過乘法原則得出綜合養(yǎng)分指標(biāo)值(integrated nutrient index,IFI)，進(jìn)而完成各土壤的肥力評價。其中，綜合肥力指標(biāo)值的取值范圍為0-1,當(dāng)土壤養(yǎng)分質(zhì)量越好時,該值則越高。其計算公式為:

(1)

式中，Wi為第i種養(yǎng)分指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，Bi表示第i種養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度值。

本研究對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行隸屬度的處理。常用的隸屬函數(shù)有S型和拋物線型兩種類型,其中S型隸屬函數(shù)的函數(shù)形式見公式(2)，拋物線型隸屬函數(shù)的函數(shù)形式見公式(3)。

(2)

(3)

2.5.2 土壤養(yǎng)分指標(biāo)的權(quán)重及其隸屬函數(shù)類型和曲線拐點(diǎn)值 根據(jù)已有研究結(jié)果[15-16],確定了各植煙土壤養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類型和閾值(表5)，并通過主成分分析法求出不同海拔煙區(qū)的各項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)值的權(quán)重(表6)。由表5可知，各海拔煙區(qū)植煙土壤pH權(quán)重較大，全鉀含量權(quán)重較小。

2.5.3 植煙土壤肥力的綜合評價 不同前茬作物植煙土壤綜合肥力表現(xiàn)見表7。將土壤綜合肥力指標(biāo)(IFI)劃分為5個等級，即高(IFI≥0.75)、較高(0.65

表5 土壤養(yǎng)分指標(biāo)隸屬函數(shù)的類型及其閾值

表6 土壤養(yǎng)分指標(biāo)值的權(quán)重

表7 前茬作物對富源縣植煙土壤綜合肥力的影響

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)測定了不同前茬作物對富源縣植煙土壤養(yǎng)分的影響。研究表明，不同前茬作物對同一海拔煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分的影響不相同，同一前茬作物對不同海拔煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分的影響也有所差異。富源縣各海拔煙區(qū)植煙土壤全鉀和全磷含量較低，均處于中等偏下水平。該煙區(qū)在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)注意增加鉀肥和磷肥的施用，同時還可結(jié)合秸稈還田，改善土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)煙株根系發(fā)育來提高土壤鉀素的利用率，避免煙株出現(xiàn)缺素癥狀。

(1)富源縣低海拔煙區(qū)以前茬為豌豆時土壤肥力指標(biāo)最高，但此時應(yīng)注意氮素的補(bǔ)充。當(dāng)前茬為空閑時，土壤pH最適宜于烤煙的生長，且有機(jī)質(zhì)含量較高，但土壤內(nèi)有效鈣含量較低，此時應(yīng)控制氮肥的用量，以保證煙葉生長后期的脫氮，避免煙葉貪青晚熟、煙堿含量過高等；當(dāng)前作為小麥時，土壤pH最適宜烤煙的生長；當(dāng)前作為玉米時，土壤pH偏堿性，不適宜烤煙生長，土壤有機(jī)質(zhì)與有效鈣含量較高，此時可選擇施用FeSO4等酸性肥料，或用其他的土壤改良技術(shù)調(diào)節(jié)土壤pH，同時注意減少氮肥的施用；當(dāng)前作為油菜時，土壤有機(jī)質(zhì)與有效鈣含量較低；當(dāng)前作為豌豆時，土壤有機(jī)質(zhì)、氮素及有效鈣含量較低，有效鎂含量較高，可通過增施有機(jī)肥以及秸稈還田等措施提高土壤中有機(jī)質(zhì)及氮素的含量。

(2)富源縣中海拔煙區(qū)以前茬為空閑時土壤肥力指標(biāo)最高，但此時應(yīng)注意控制土壤中水溶性氯的含量。當(dāng)前作為小麥時，土壤中全鉀、速效鉀含量較低，此時應(yīng)增加鉀肥的施用，同時還可結(jié)合秸稈還田，改善土壤結(jié)構(gòu)，避免煙株出現(xiàn)缺鉀癥狀；當(dāng)前作為玉米時，土壤全磷含量較高，而土壤全鉀、速效鉀、有效鈣、水溶性氯含量較低；當(dāng)前作為油菜時，土壤有效鈣含量較低，水溶性氯含量較高；當(dāng)前作為豌豆時，土壤pH處于不適宜烤煙生長的范圍，土壤中全磷含量較低，土壤全鉀、速效鉀和有效鈣含量較高。

(3)富源縣高海拔煙區(qū)前茬為油菜時土壤肥力指標(biāo)最高，但此時應(yīng)注意控制土壤中有效硫和水溶性氯的含量。當(dāng)前作為空閑時，土壤全鉀含量較高；當(dāng)前作為小麥時，土壤全磷、有效鎂含量較高，而土壤全鉀、有效硫、水溶性氯含量較低；當(dāng)前作為玉米時，土壤全鉀、有效鎂含量較低；當(dāng)前作為豌豆時，土壤全磷含量較低。

同一海拔煙區(qū)內(nèi)，不同前茬作物對植煙土壤養(yǎng)分影響不同的原因之一可能是由于不同前茬作物根際土壤微生物和殘留的根系分泌物的差異而造成[8]。根際土壤微生物種群及其活動會造成土壤肥力變化，本研究中不同前茬處理間土壤肥力指標(biāo)的差異也可能與此有關(guān)。不同海拔煙區(qū)植煙土壤由于生態(tài)因素、微地形等差異引起土壤水、熱狀況等有所差異，可能會導(dǎo)致同一前茬作物的根際土壤微生物種群及其活動在不同海拔段植煙土壤內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而產(chǎn)生同一前茬作物對不同海拔煙區(qū)植煙土壤肥力的影響不相同的現(xiàn)象，這一點(diǎn)有待深入研究。綜合分析認(rèn)為，在不同前茬作物條件下，應(yīng)根據(jù)不同海拔煙區(qū)植煙土壤的理化性狀，制定相應(yīng)的施肥策略，從而保證不同前茬作物條件下各海拔煙區(qū)植煙土壤的可持續(xù)利用和煙葉品質(zhì)。

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(責(zé)任編輯:陳幼玉)

Effect of previous crops on tobacco planting soil nutrients in Fuyuan County

HUANG Ting1,2, TANG Tao3， ZHOU Ji-heng1,2, ZHONG Xiao- jun1,2, WANG Yu-jun1,2

(1.College of Biological Science and Technology, 2.Tobacco Research Institute, Hunan Agricultural University,Changsha, Hunan 410128, China; 3.Yongzhou Tobacco Company Jianghua Branch， Yongzhou， Hunan 425000， China)

The soil nutrition and fertility have been analyzed following different preceding crops and at different altitudes in Fuyuan County. The results showed that the total contents for both potassium and phosphorus were generally low at all altitudes, below an average medium-low level. To determine the effect of previous crops on tobacco soil nutrition and fertility, various crops were grown prior to tobacco production at three altitudes (low, middle, and high). At low altitude (< 1700 m), the highest level of soil fertility was observed following a pea crop with some supplement of nitrogen. At middle altitude (1700 - 2000 m), the highest level of soil fertility was found on fallow lands with no prior crop. On these soils, there was a need to control the water-soluble chloride content. At high altitude (> 2000 m), the highest level of soil fertility was achieved on lands following a rapeseed crop; however, farmers should control the level of available sulfur and water-soluble chloride in the soil before growing tobacco plants.

Fuyuan tobacco lands; altitudes; preceding crops; soil nutrients; principal component analysis

2015-02-05

紅云紅河集團(tuán)資助項(xiàng)目(HYHH2012YL03)。

黃婷(1992-)，女，碩士研究生。研究方向：煙草生理生化。Email：huangting0928@163.com。通訊作者周冀衡(1957-)，男，教授。研究方向：Email：jhzhou2005@163.com。

S158.3

A

1673-0925(2015)03-0183-07

10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2015.01.009