永州植煙土壤大量養(yǎng)分分布特征及聚類分析

張大純，楊清林，張雙雙，賈少成，蔣尊龍，靳志麗*，王錫春

（1河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，鄭州450016；2山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，濟南250100；3湖南省煙草公司永州市公司，永州425000）

土壤養(yǎng)分是評價土壤肥力的重要指標(biāo)［1］。諸多研究表明，植煙土壤養(yǎng)分供應(yīng)水平影響煙草生長發(fā)育水平，進(jìn)而影響煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)［2～4］。其中氮、磷、鉀大量養(yǎng)分是植物營養(yǎng)三要素，是決定烤煙產(chǎn)質(zhì)量水平的關(guān)鍵因素［5］。

永州位于湖南省西南部，屬于南嶺丘陵區(qū)焦甜純甜香型烤煙產(chǎn)區(qū)，是全國烤煙種植適宜區(qū)和優(yōu)勢區(qū)。土壤營養(yǎng)狀況的調(diào)查和分析是烤煙平衡施肥的基礎(chǔ)和關(guān)鍵［6］，繼2000年第一次土壤養(yǎng)分普查后，永州市于2015年啟動了第二次土壤普查，全面調(diào)查了植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況并做出客觀評價，以為本區(qū)烤煙配方施肥、特色優(yōu)質(zhì)煙葉區(qū)域優(yōu)化布局提供基礎(chǔ)支撐。

1 材料和方法

1.1 供試材料

2015年在永州市所有產(chǎn)煙縣（寧遠(yuǎn)、新田、藍(lán)山、江華、江永、道縣、東安），以種煙村為單位采集代表性土壤樣品689個，其中寧遠(yuǎn)193個、新田115個、藍(lán)山80個、江華136個、江永55個、道縣80個、東安30個。土壤樣品的采集時間選在前茬作物收獲后，煙草尚未施用底肥和移栽以前完成，同時避開降雨。在采樣地塊，GPS定位，采用“S”形或?qū)蔷€取樣法，多點取耕層0～20 cm深度的土壤樣品，制成一個約1.0 kg的混合土樣。土樣登記編號后進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過篩、混勻、裝瓶備用。

1.2 測定方法

土壤全氮采用硫酸－硫酸鉀－硫酸銅消煮、蒸餾滴定法測定；全磷采用氫氧化鈉熔融、鉬銻抗比色法測定；全鉀采用氫氧化鈉熔融、火焰光度法測定；堿解氮采用擴散法；有效磷采用碳酸氫鈉浸提、鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用醋酸銨浸提、火焰光度法測定。其具體測定方法參考文獻(xiàn)［7］。

1.3 植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況評價標(biāo)準(zhǔn)

參照羅建新等［8］建立的湖南省植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況評價體系，同時結(jié)合煙區(qū)多年肥料試驗結(jié)果，建立土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 試驗數(shù)據(jù)分析方法

采用DPS統(tǒng)計軟件和EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤大量養(yǎng)分描述性評價

各指標(biāo)均值均大于臨界值，各指標(biāo)數(shù)據(jù)離散程度由大到小依次為有效磷、速效鉀、全磷、全氮、全鉀、堿解氮（表1）。土壤有效磷和速效鉀數(shù)據(jù)變異較大，數(shù)據(jù)分布范圍分別為5.59～120.10 mg／kg和34～515 mg／kg。因此，施用磷、鉀肥時，應(yīng)因地制宜，合理施用。

表1 永州煙區(qū)土壤養(yǎng)分統(tǒng)計描述

2.2 植煙土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀分析

2.2.1 土壤全氮分布特征

土壤全氮含量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)［9］。研究表明，成土母質(zhì)和土地利用方式是土壤全氮空間變異的顯著影響因子［10］。永州市土壤全氮含量總體水平較高，全氮含量水平較低的樣本沒有，中等水平的樣本占比1.3%，較高和高水平的樣本占比98.7%，較高和高水平樣本比例從高到低依次為東安、道縣、寧遠(yuǎn)、江華、新田、藍(lán)山、江永（表2）。統(tǒng)計表明，各產(chǎn)區(qū)之間的土壤全氮含量達(dá)到了極顯著差異，東安、藍(lán)山全氮含量總體較高，與其它產(chǎn)區(qū)均達(dá)到了極顯著差異水平，江永全氮含量相對較低，與大部分產(chǎn)區(qū)差異達(dá)極顯著水平。

2.2.2 土壤堿解氮分布特征

土壤堿解氮受降雨量、海拔高度、質(zhì)地、施肥等因素的影響，可作為當(dāng)季煙草推薦施氮量的關(guān)鍵參考指標(biāo)［5］。全市大部分樣本土壤堿解氮處于中等和較高水平，占比80.9%，低水平的樣本沒有，中等及以上水平的樣本比例從高到低依次為東安、藍(lán)山、江華、寧遠(yuǎn)、新田、道縣、江永（表3）。統(tǒng)計表明，各產(chǎn)區(qū)之間的土壤堿解氮含量達(dá)到了極顯著差異，東安、藍(lán)山全氮含量總體較高，與其它產(chǎn)區(qū)均達(dá)到了極顯著差異水平，其它5個產(chǎn)區(qū)堿解氮含量差異不顯著。

表3 永州煙區(qū)土壤堿解氮均值及各等級所占比例

2.2.3 土壤全磷分布特征

土壤磷素既是影響植物生長和土壤肥力的關(guān)鍵指標(biāo)，也是調(diào)控土壤碳、氮生物化學(xué)循環(huán)過程的重要元素［11］。從表4可以看出，全市大部分樣本土壤全磷含量各等級均占有一定比例，其中以含量中等和較高的樣本比例較高，全市全磷含量中等及以上樣本占比91.4%，各產(chǎn)區(qū)從高到低依次為新田、藍(lán)山、江華、寧遠(yuǎn)、東安、江永、道縣。統(tǒng)計結(jié)果表明，各產(chǎn)區(qū)土壤全磷含量達(dá)到了極顯著差異，藍(lán)山全磷含量總體較高，與其它產(chǎn)區(qū)均達(dá)到了極顯著水平，道縣、東安全磷含量相對較低，與大部分產(chǎn)區(qū)差異達(dá)極顯著水平。

表4 永州煙區(qū)土壤全磷均值及各等級所占比例

2.2.4 土壤有效磷分布特征

土壤有效磷常作為土壤磷素用量的重要參考指標(biāo)［5］。由表5可知，全市大部分樣本土壤有效磷含量處于中等及以上水平，占比96.7%，較低含量水平的樣本只占3.3%，低水平的沒有。各產(chǎn)區(qū)中等及以上水平樣本比例從高到低依次為江華、藍(lán)山、道縣、東安、新田、江永、寧遠(yuǎn)。統(tǒng)計結(jié)果表明，各產(chǎn)區(qū)之間的土壤有效磷含量達(dá)到了極顯著差異，江華、藍(lán)山有效磷含量總體較高，與其它產(chǎn)區(qū)均達(dá)到了極顯著水平，其它5產(chǎn)區(qū)之間的差異不顯著。

表5 永州植煙土壤有效磷均值及各等級所占比例

2.2.5 土壤全鉀分布特征

土壤全鉀含量取決于成土母質(zhì)風(fēng)化程度、土壤質(zhì)地和耕作措施，反映土壤鉀素貯量狀況［12］。由表6可以看出，全市土壤樣本全鉀含量各級別均占有一定比例，其中以含量中等樣本比例較高，含量較低和較高樣本也占有一定比例，含量處于高級別的樣本比例較小。全市全鉀含量中等及以上樣本占比82.3%，各產(chǎn)區(qū)從高到低依次為東安、江華、藍(lán)山、江永、道縣、新田、寧遠(yuǎn)。統(tǒng)計結(jié)果表明，各產(chǎn)區(qū)之間的土壤全鉀含量達(dá)到了極顯著差異，東安、江華全鉀含量總體較高，與大多數(shù)產(chǎn)區(qū)差異達(dá)極顯著水平，其它5產(chǎn)區(qū)全鉀含量差異不顯著。

表6 永州植煙土壤全鉀均值及各等級所占比例

2.2.6 土壤速效鉀分布特征

表7顯示全市土壤速效鉀含量分布范圍較寬，變異較大，各含量等級均有一定比例分布，其中以較低、中等和較高三個級別所占比例相對較高，中等及以上水平樣本占比59.2%，各產(chǎn)區(qū)這一比例從高到低依次為藍(lán)山、寧遠(yuǎn)、新田、江華、東安、道縣、江永。統(tǒng)計結(jié)果表明，各產(chǎn)區(qū)之間的土壤速效鉀含量達(dá)到了極顯著差異，藍(lán)山速效鉀含量總體較高，與其它產(chǎn)區(qū)均達(dá)極顯著水平，其它6產(chǎn)區(qū)速效鉀含量差異不顯著。

表7 永州植煙土壤速效鉀均值及各等級所占比例

2.3 各產(chǎn)區(qū)土壤大量養(yǎng)分聚類分析

將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤大量養(yǎng)分進(jìn)行中間距離法系統(tǒng)聚類分析，得到78個主要產(chǎn)煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤大量養(yǎng)分聚類圖（圖1），可將產(chǎn)煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)分為5種類別（表8）。第Ⅰ類別：全氮高、全磷中、全鉀中、堿解氮較高、有效磷高、速效鉀中。第Ⅱ類別：全氮高、全磷較高、全鉀中、堿解氮高、有效磷高、速效鉀中。第Ⅲ類別：全氮高、全磷中、全鉀中、堿解氮中、有效磷較高、速效鉀較低。第Ⅳ類別：全氮高、全磷較高、全鉀中、堿解氮較高、有效磷高、速效鉀較高。第Ⅴ類別：全氮高、全磷較高、全鉀中、堿解氮較高、有效磷高、速效鉀高。對各類別統(tǒng)計分析表明，全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀在類別之間的差異達(dá)顯著水平，全氮、全鉀在各類別之間差異不顯著。

表8 各類別土壤大量元素含量比較

3 結(jié)論及施肥策略

永州煙區(qū)土壤全氮含量豐富，堿解氮中等或較高，土壤潛在供氮能力強，當(dāng)季供氮水平比較充足；土壤全磷大多數(shù)中等及較高，速效磷絕大多數(shù)中等或較高，磷貯存量和供應(yīng)能力比較適宜；土壤全鉀及速效鉀分布范圍較寬，40%以上的土壤速效鉀含量不足，土壤鉀貯存和供應(yīng)能力相對不足。

聚類分析將永州土壤大量養(yǎng)分分為五大類型，五種類型土壤應(yīng)根據(jù)其養(yǎng)分含量，因地制宜合理施肥。

根據(jù)永州各煙區(qū)土壤養(yǎng)分特征和分區(qū)類型，推薦施肥策略為：煙田氮肥用量應(yīng)控制在127.5～150 kg／hm2；推薦氮磷比 1∶0.8～1；適當(dāng)增加鉀肥用量，推薦氮鉀比1∶2.5～3。速效氮較高以上水平煙田，N用量127.5～135.0 kg／hm2；速效氮中等水平煙田，N用量142.5 kg／hm2左右；速效氮較低水平煙田，N用量約150 kg／hm2。根據(jù)各類別區(qū)氮肥用量和氮磷、氮鉀比例，確定磷、鉀肥用量。