夏 磊,王德權(quán),王大海,李 洋,高政緒,楊少杰,席元肖,高傳軍,杜傳印
(山東濰坊煙草有限公司,山東濰坊 261205)
?
濰坊煙區(qū)土壤pH與土壤養(yǎng)分關(guān)系研究
夏 磊,王德權(quán),王大海,李 洋,高政緒,楊少杰,席元肖,高傳軍,杜傳印*
(山東濰坊煙草有限公司,山東濰坊 261205)
摘要[目的]研究濰坊煙區(qū)土壤pH與土壤養(yǎng)分的關(guān)系,為該地區(qū)煙區(qū)平衡施肥提供科學(xué)依據(jù)。[方法]對濰坊煙區(qū)592份土壤樣本的pH及其與土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀、堿解氮、交換性鈣、交換性鎂、水溶性硼含量的關(guān)系進行研究。[結(jié)果]濰坊煙區(qū)平均pH為6.52,變幅為4.32~7.67,總體適宜;pH處于適宜烤煙生長的5.50~6.50間的樣本量占總樣本的43.41%。pH與土壤有機質(zhì)、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂以及水溶性硼含量呈極顯著正相關(guān),與土壤堿解氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān);pH的變化,對土壤有機質(zhì)影響最大,對交換性鎂影響最小。[結(jié)論]pH為5.50~6.50時,濰坊煙區(qū)土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀、水溶性硼可滿足優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)要求,堿解氮和交換性鎂含量較高,交換性鈣含量偏低。
關(guān)鍵詞濰坊煙區(qū);土壤pH值;土壤養(yǎng)分;優(yōu)質(zhì)烤煙
土壤酸堿度不但直接影響烤煙的生長發(fā)育[1],而且與土壤酶活性[2]、有機質(zhì)的合成分解、元素形態(tài)的轉(zhuǎn)化等密切相關(guān)[3-7]。目前,國際上推薦適宜烤煙生長的土壤pH為5.50~6.50[8-11]。煙草在pH為4.00~8.50的土壤中均可以生長,但并不是在這個范圍內(nèi)都能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)煙葉。土壤pH過高時,OH-含量增加,導(dǎo)致其他陰離子吸收減少,養(yǎng)分活性降低;pH過低,則會導(dǎo)致土壤有效養(yǎng)分的淋失[12]。關(guān)于國內(nèi)一些煙區(qū)土壤pH與烤煙質(zhì)量、土壤養(yǎng)分關(guān)系的研究已有相關(guān)報道[13-17],但系統(tǒng)分析濰坊煙區(qū)土壤pH與土壤養(yǎng)分關(guān)系鮮見研究。筆者以濰坊煙區(qū)土壤養(yǎng)分測試為基礎(chǔ),研究了土壤pH、養(yǎng)分及二者的相關(guān)性等,旨在為煙區(qū)土壤酸堿改良和平衡施肥提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1樣品采集 2014年在濰坊5個產(chǎn)煙縣(市)(諸城、高密、安丘、臨朐、昌樂)進行土壤養(yǎng)分調(diào)查采集,采集時間為烤煙前薦作物收獲后、起壟施肥前,采集地點為煙區(qū)有代表性的耕作層土壤,采用GPS定位。采集土壤樣品時,同一個地塊內(nèi)采集8~10個點的土樣,每個點采集深度為0~20 cm,混勻,構(gòu)成1個1 kg左右的混合土樣,共592份。采集結(jié)束后,對土壤樣品進行編號,然后對土壤樣品風(fēng)干,研磨,過篩,混勻,裝瓶,備用。
1.2測定項目與方法土壤pH采用1∶5水土比提取,利用pH計法測定;土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定;土壤速效鉀含量采用醋酸銨浸提法,利用thermo原子吸收光譜儀測定;土壤速效磷含量采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法,利用紫外分光光度計測定;有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀滴定法測定;交換性Ca、Mg含量采用1 mol/L 醋酸銨浸提,原子吸收法測定;有效硼采用沸水浸提,姜黃素比色法測定[18]。
1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計應(yīng)用SPSS 19.0和DPS 7.05進行統(tǒng)計分析,Origin pro 9.0繪圖。
2結(jié)果與分析
2.1土壤pH由表1可知,濰坊煙區(qū)土壤pH在4.32~7.67,平均為6.52,呈弱酸性,濰坊煙區(qū)土壤pH總體適宜。從土壤樣本的pH分布比例看,濰坊煙區(qū)土壤pH多分布在5.50~7.00,其中pH值6.50~7.00的土壤樣本占總數(shù)的51.69%,pH在5.50~6.50的土壤樣本占總數(shù)的43.41%,pH大于7.00和小于5.50的土壤分別占3.71%和1.18%。
2.2土壤養(yǎng)分從圖1可以看出,濰坊煙區(qū)土壤有機質(zhì)含量多集中在5~20 g/kg,其中10~15 g/kg有機質(zhì)含量比例最高,占總樣本量的45.4%;土壤速效磷含量多分布在0~20 mg/kg,其中0~10 mg/kg占總樣本量的37.00%,10~20 mg/kg占總樣本量的32.00%;土壤速效鉀含量主要分布在100~150 mg/kg,占總樣本量的32.20%,150~200 mg/kg的速效鉀分布也較多,占總樣本量的25.30%;土壤交換性鈣多集中在5~10 cmol/kg,占總樣本量的45.30%;土壤堿解氮含量主要分布在50~100 mg/kg,占總樣本量的61.50%;土壤交換性鎂含量在5~10 cmol/kg區(qū)間內(nèi)比例最高,占總樣本量的36.00%;水溶性硼含量集中分布在0.5~1.0 mg/kg和1.0~1.5 mg/kg,均占總樣本量的24.40%。從峰度和偏度值(表2)可以看出,濰坊煙區(qū)土壤有機質(zhì)、速效鉀和堿解氮含量呈正太分布,土壤速效磷、交換性鎂、交換性鈣和水溶性硼含量呈偏正太分布。
表1濰坊煙區(qū)土壤pH及其分布情況
Table 1Soil pH value and the distribution in Weifang Tobacco Growing Area
對于烤煙生產(chǎn)來說,土壤養(yǎng)分含量過多或過少均會影響烤煙產(chǎn)量,一般認(rèn)為,北方土壤有機質(zhì)含量應(yīng)不高于20 g/kg(或0.60%~1.60%),速效磷含量在10~20 mg/kg,堿解氮含量在40~80 mg/kg較為適宜,速效鉀含量應(yīng)高于100 mg/kg(120~240 mg/kg),土壤交換性鎂和交換性鈣含量在2和10 cmol/kg左右較為適宜[19-20]。由表2可知,濰坊煙區(qū)有機質(zhì)、速效磷、速效鉀及交換性鈣的平均值總體較為適宜。堿解氮含量為89.58 mg/kg,交換性鎂含量為含量10.62 cmol/kg,兩者含量略高。劉國順等[8]研究表明,土壤水溶性硼含量在0.50~1.00 mg/kg時,煙葉生長較好,而濰坊煙區(qū)土壤水溶性硼含量為1.36 mg/kg,含量偏高。同時,通過比較可以看出,濰坊煙區(qū)各養(yǎng)分含量均存在一定的變異性,且均屬于中等變異性差異[19],其中,土壤速效磷的變異程度最大,達85.09%,土壤有機質(zhì)的變異程度最小,僅37.10%。
2.3土壤pH與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性由表3可知,濰坊煙區(qū)土壤pH與土壤有機質(zhì)、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂及水溶性硼含量呈極顯著正相關(guān),與堿解氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與速效磷含量無顯著相關(guān)性。通過土壤pH和養(yǎng)分的灰色關(guān)聯(lián)度分析可知,其關(guān)聯(lián)度的順序為有機質(zhì)>堿解氮>速效鉀>速效磷>交換性鈣>水溶性硼>交換性鎂,這表明一方面,濰坊煙區(qū)土壤pH對土壤有機質(zhì)、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂以及水溶性硼影響顯著,且與有機質(zhì)關(guān)系最為密切,與土壤交換性鎂密切程度最低;另一方面,土壤pH的變化,對土壤有機質(zhì)、堿解氮等的含量變化影響較大,而土壤交換性鈣、交換性鎂受pH變化的影響則小于有機質(zhì)等的變化。
2.4土壤pH對土壤養(yǎng)分含量的影響由表4可知,土壤有機質(zhì)、交換性鈣、交換性鎂的含量在pH≥7.00時最高,pH<5.50時最低,且差異顯著,堿解氮含量的差異變化與有機質(zhì)含量變化相反。pH為5.50~6.50時適宜烤煙生長,該范圍內(nèi)的各養(yǎng)分含量均小于最高值,除有機質(zhì)和水溶性硼外,均與最高值差異不顯著。在pH 5.50~6.50范圍內(nèi),濰坊煙區(qū)土壤有機質(zhì)為12.97 g/kg、速效磷為17.50 mg/kg、速效鉀為172.95 mg/kg、水溶性硼為1.06 mg/kg,含量適宜;堿解氮和交換性鎂含量豐富;交換性鈣含量偏低,但濰坊煙區(qū)尚未出現(xiàn)烤煙生產(chǎn)缺鈣的現(xiàn)象。
表3濰坊煙區(qū)土壤pH與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性及關(guān)聯(lián)度
Table 3Correlation and correlation degree between soil pH and soil nutrient in Weifang Tobacco Growing Area
注:**表示相關(guān)極顯著。
Note:**indicated extremely significant correlation.
注:同列不同小寫字母代表5%水平上差異顯著。
Note:Lowercases indicated significant differences at 5% level.
3結(jié)論與討論
(1)土壤酸堿度是土壤的成土條件,是土壤理化性質(zhì)、肥力特征的綜合反映[21]。土壤pH與土壤養(yǎng)分關(guān)系密切,許自成等[22]對湖南煙區(qū)土壤研究得出,土壤pH與土壤有機質(zhì)、速效磷、水溶性硼、交換性鈣和交換性鎂呈極顯著正相關(guān),與速效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān);夏東旭等[23]對永德煙區(qū)植煙土壤分析認(rèn)為,土壤pH與速效磷、有效硼和交換性鈣呈極顯著正相關(guān);宋文峰等[24]對瀘州煙區(qū)土壤研究認(rèn)為,土壤pH與交換性鎂呈極顯著負(fù)相關(guān);周煉川等[25]對文山煙區(qū)煙田土壤研究得出,土壤pH與堿解氮呈顯著負(fù)相關(guān)。筆者通過研究得出,濰坊煙區(qū)土壤pH與土壤有機質(zhì)、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂及水溶性硼含量呈極顯著正相關(guān),與堿解氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與速效磷含量無顯著相關(guān)性,與前人研究結(jié)果不完全一致,這可能與土壤的地域性差異及樣本量不同有關(guān)。
(2)由于灰色關(guān)聯(lián)度分析中關(guān)聯(lián)系數(shù)與子序列大小、樣本量及不同地域土壤理化性質(zhì)有關(guān)[8,26-27],因此不同研究結(jié)果存在一定的差異,許自成等[22]對湖南煙區(qū)pH與養(yǎng)分關(guān)聯(lián)度由大到小依次為全氮、有機質(zhì)、速效鉀、水溶性氯、速效磷、有效銅、有效鋅、有效錳、交換性鈣、交換性鎂、有效鐵;胡向丹等[28]研究表明,黔西南州植煙土壤pH與養(yǎng)分關(guān)聯(lián)度由大到小依次為緩效鉀、堿解氮、有機質(zhì)、速效磷、全氮、全磷、速效鉀、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮;陳朝陽[29]對南平植煙土壤pH與養(yǎng)分關(guān)聯(lián)度進行分析,認(rèn)為土壤pH對交換性鈣的影響較大,對有效錳影響相對較小。筆者對濰坊煙區(qū)土壤pH和養(yǎng)分進行灰色關(guān)聯(lián)度分析得出,土壤pH的變化對土壤有機質(zhì)的含量變化影響最大,對土壤交換性鎂影響較小,關(guān)聯(lián)度由大到小依次為有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、速效磷、水溶性鈣、交換性硼、交換性鎂。
(3)適宜的土壤酸堿度有利于改善煙株根系附近土壤酶活性、提高煙株光合特性[30-31],對烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的形成起著關(guān)鍵性作用[32-34];土壤pH過高(>9.00)或過低(<4.00)均對煙株根部產(chǎn)生不利影響,從而影響煙株生長發(fā)育。一般認(rèn)為,土壤pH在5.50~6.50為最適宜植煙土壤酸堿度[9-12]。筆者通過研究得出,濰坊煙區(qū)土壤pH在4.32~7.67,平均為6.52,呈弱酸性。濰坊煙區(qū)各養(yǎng)分含量在pH 5.50~6.50時均小于最高值,但差異不顯著。在該范圍,濰坊煙區(qū)土壤有機質(zhì)為12.97 g/kg、速效磷為17.50 mg/kg、速效鉀為172.95 mg/kg、水溶性硼為1.06 mg/kg,含量適宜,可以滿足優(yōu)質(zhì)烤煙生長需求[18-19];堿解氮和交換性鎂含量較高;交換性鈣含量偏低。另有研究指出,烤煙不同生長期所需的最適pH存在一定的變化性,pH為5.50~6.00時利用前期干物質(zhì)積累,pH<8.50時更利于烤煙中后期碳代謝,pH在7.00左右時煙株吸收養(yǎng)分較為充足,烤煙的干物質(zhì)積累、單葉重以及質(zhì)量也較好[35-36]。濰坊煙區(qū)pH≥7.00和pH為6.50~7.00的土壤有機質(zhì)含量分別為17.48 g/kg和13.55 g/kg,速效磷分別為18.01 mg/kg和16.78 mg/kg,速效鉀為185.43 mg/kg和189.74 mg/kg,堿解氮含量分別為68.37 mg/kg和85.06 mg/kg,表明濰坊煙區(qū)土壤pH≥7.00和6.50~7.00時,主要土壤養(yǎng)分含量仍能達到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的要求[37]。
(4)筆者僅從濰坊煙區(qū)土壤pH與土壤養(yǎng)分關(guān)系角度進行探討,但要更完善地揭示濰坊煙區(qū)土壤特點,今后還應(yīng)對土壤微生物活性、栽培措施、施肥量等與烤煙產(chǎn)量及內(nèi)在品質(zhì)關(guān)系進行深入研究。
參考文獻
[1] 崔喜艷,陳展宇,張美善,等.土壤pH值對烤煙葉片生理生化特性的影響[J].植物生理學(xué)通訊,2005,41(6):737-740.
[2] 耿玉清,白翠霞,趙鐵蕊,等.北京八達嶺地區(qū)土壤酶活性及其與土壤肥力的關(guān)系[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,28(5):7-11.
[3] 梁頒捷,林毅,朱其清,等.福建植煙土壤pH值與土壤有效養(yǎng)分的相關(guān)性[J].中國煙草科學(xué),2001(1):25-27.
[4] 趙靜,沈向,李欣,等.梨園土壤pH值與其有效養(yǎng)分相關(guān)性分析[J].北方園藝,2009(11):5-8.
[5] 陳建軍,任永浩,鐘俊周.pH值與烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)系研究[J].熱帶亞熱帶土壤科學(xué),1996,5(2):98-101.
[6] 王闖,符云鵬,艾永峰.土壤特性與煙葉品質(zhì)關(guān)系[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,33(5):862-863,866.
[7] 符云鵬,王小翠,陳雪.畢節(jié)煙區(qū)土壤pH值分布狀況及與土壤養(yǎng)分的關(guān)系[J].土壤,2013,45(1):46-51.
[8] 宋承鑒.山東煙區(qū)主要土壤狀況分析[J].中國煙草,1986(1):6-9.
[9] 李念勝,王樹生.土壤pH值與烤煙質(zhì)量[J].中國煙草,1986(2):12-14.
[10] 羅華元,吳濤,常壽榮,等.紅云集團原料基地植煙土壤質(zhì)地和pH特性研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,24(6):876-881.
[11] 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所.中國煙草栽培學(xué)[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2005.
[12] 劉國順.煙草栽培學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003.
[13] 張東,扈強,侯小東,等.渝東南煙區(qū)土壤pH分布特點及其與土壤養(yǎng)分關(guān)系[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(5):125-128.
[14] 尚斌,李德成,徐宜民,等.武陵山烤煙產(chǎn)區(qū)土壤有機質(zhì)與pH特征研究[J].土壤通報,2015,46(3):590-596.
[15] 師剛強,趙藝,施澤明,等.土壤pH值與土壤有效養(yǎng)分關(guān)系探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,16(5):93-94,88.
[16] 鄒凱,鄧小華,李永富,等.邵陽植煙土壤pH時空特征及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2014,29(1):6-9.
[17] 王影影,梁洪波,徐宜民,等.山東典型植煙土壤微量元素有效態(tài)含量研究[J].土壤,2014,46(1):172-177.
[18] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.
[19] 張久權(quán),張教俠,劉傳峰,等.山東烤煙生態(tài)適應(yīng)性綜合評價[J].中國煙草科學(xué),2008,29(5):11-17.
[20] 孫偉奇.日照煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況評價與平衡施肥技術(shù)的研究[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.
[21] 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所.山東煙草[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999.
[22] 許自成,王林,肖漢乾.湖南煙區(qū)土壤pH分布特點及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2007,16(4):830-834.
[23] 夏東旭,王建安,劉國順,等.永德煙區(qū)土壤pH值分布特點及其與土壤有效養(yǎng)分的關(guān)系[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,46(2):121-126.
[24] 宋文峰,劉國順,羅定棋,等.瀘州煙區(qū)土壤pH分布特點及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,22(3):47-51.
[25] 周煉川,徐天養(yǎng),張家征,等.文山煙區(qū)植煙土壤pH分布特點及其與主要養(yǎng)分的相關(guān)關(guān)系[J].中國煙草學(xué)報,2014,20(1):61-64.
[26] 唐啟義,馮明光.實用統(tǒng)計分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,2002.
[27] 蔡曉布,董國正.藏東南地區(qū)植煙土壤環(huán)境研究[J].生態(tài)學(xué)報,2001,21(10):1696-1703.
[28] 胡向丹,鄧小華,王豐,等.黔西南州植煙土壤pH分布特征及其與土壤養(yǎng)分關(guān)系[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,41(6):1071-1074.
[29] 陳朝陽.南平市植煙土壤pH狀況及其與土壤有效養(yǎng)分的關(guān)系[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2011,27(5):149-153.
[30] 石秋環(huán),焦楓,耿偉,等.烤煙連作土壤環(huán)境中的障礙因子研究綜述[J].中國煙草學(xué)報,2009,15(6):81-84.
[31] 王思遠,崔喜艷,陳展宇,等.土壤pH值對烤煙葉片光合特性及內(nèi)在保護酶活性的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2005,20(6):11-14.
[32] 吳正舉,劉淑欣,熊德中,等.福建煙區(qū)土壤特性及其與煙葉品質(zhì)的關(guān)系[J].中國煙草學(xué)報,1996,3(1):49-53.
[33] 秦艷青,李春儉,趙正雄,等.不同供氮方式和施氮量對烤煙生長和氮素吸收的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2007,13(3):436-442.
[34] 徐曉燕,孫五三,李章海,等.烤煙根系合成煙堿的能力及pH值對其根系和品質(zhì)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,31(3):315-319.
[35] 郭培國,陳建軍,李榮華.pH值對烤煙根系活力及烤后煙葉化學(xué)成分的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2000,33(1):39-45.
[36] 韓錦峰,陳建軍,王瑞新.pH值對烤煙物質(zhì)生產(chǎn)和營養(yǎng)的影響[J].中國煙草學(xué)報,1992,1(2):37-44.
[37] 曹志洪.優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)的土壤與施肥[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1991.
Relationship between Soil pH Value and Soil Nutrients in Weifang Tobacco Growing Area
XIA Lei, WANG De-quan, WANG Da-hai, DU Chuan-yin*et al
(Shandong Weifang Tobacco Co. Ltd., Weifang,Shandong 261205)
Key wordsWeifang Tobacco Growing Area; Soil pH value; Soil nutrient; High-quality tobacco
Abstract[Objective]To research the relationship between soil pH value and soil nutrients in Weifang Tobacco Growing Area, and to provide scientific basis for the balanced fertilization in this region. [Method] pH values of 592 soil samples in Weifang Tobacco Growing Area were researched, as well as their relationship with the contents of organic matter, rapidly available P, rapidly available K, alkali-hydrolyzable N, exchangeable Ca, exchangeable Mg and water soluble B in soil. [Result] pH value was generally suitable for tobacco cultivation in Weifang Tobacco Growing Area with a mean value of 6.52 and its amplitude of variation from 4.32 to 7.67. About 43.41% of the soil samples were in the range of 5.5- 6.5 pH, which was suitable for tobacco cultivation. The soil pH value was positively related with organic matter, rapidly available K, exchangeable Ca, exchangeable Mg and water soluble B at 0.01 level and were negatively related with alkali-hydrolyzable N at 0.01 level. The change of pH values had the greatest influence on organic matter and the least influence on exchangeable Mg. [Conclusion] Within pH 5.5-6.5, the content of organic matter, rapidly available P, rapidly available K, and water soluble B could meet the requirement of high-quality tobacco production in the range. The contents of alkali-hydrolyzable N and exchangeable Mg were relatively high, and the content of exchangeable Ca was relatively low.
基金項目中國煙草總公司山東省公司重點項目(D2014027);山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項目(1308052109)。
作者簡介夏磊(1982- ),男,山東昌樂人,農(nóng)藝師,碩士,從事作物逆境生理、煙草水肥一體化及煙草農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新研究。*通訊作者,高級農(nóng)藝師,博士,從事煙草遺傳育種與現(xiàn)代煙草生產(chǎn)技術(shù)推廣研究。
收稿日期2016-01-24
中圖分類號S 158.3
文獻標(biāo)識碼A
文章編號0517-6611(2016)07-172-04