濟(jì)源市植煙土壤養(yǎng)分時(shí)空變異分析

許儀 薛立新 李富欣 符云鵬 云菲 金磊 李靜靜

摘要 為全面掌握濟(jì)源市植煙土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異特點(diǎn)和豐缺狀況，分別采集了2008和2018年有代表性的植煙土壤樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，從土壤養(yǎng)分平均含量看，濟(jì)源煙區(qū)土壤pH呈中性，速效鉀、有效鋅分別為266.56、2.45 mg/kg，含量較豐富;有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、有效硼、水溶性氯分別為11.40 g/kg、0.69 g/kg、62.17 mg/kg、15.82 mg/kg、0.52 mg/kg、11.43 mg/kg，超過(guò)50%的土壤速效氮含量高、水溶性氯含量低，基本滿(mǎn)足優(yōu)質(zhì)煙葉生長(zhǎng)需要。經(jīng)過(guò)10年來(lái)的生產(chǎn)綜合利用，pH、有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮含量呈下降趨勢(shì)，速效磷和速效鉀含量增加，有效鋅和有效硼大幅提升，水溶性氯有所提高，全市煙田土壤營(yíng)養(yǎng)狀況較為理想。但是區(qū)域間分布不平衡，有22%的土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，近40%的土壤速效磷和有效硼缺乏。根據(jù)土壤養(yǎng)分變化、豐缺狀況分布和聚類(lèi)分析結(jié)果，為濟(jì)源煙區(qū)煙田分類(lèi)合理施肥提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 烤煙;土壤養(yǎng)分;時(shí)空變異;施肥;濟(jì)源

中圖分類(lèi)號(hào) S153.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2020）24-0152-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.24.043

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Analysis of Temporal and Spatial Variation of Soil Nutrients for Tobacco Planting in Jiyuan City

XU Yi，XUE Lixin，LI Fuxin et al

（Jiyuan Tobacco Company of Henan Province， Jiyuan， Henan 459000）

Abstract In order to fully grasp the temporal and spatial variation characteristics and abundance and deficiency of tobacco planting soil nutrients in Jiyuan City， representative tobacco planting soil samples in 2008 and 2018 were collected for statistical analysis. The results showed that the average content of soil nutrients showed that the pH value of soil in Jiyuan tobacco area was neutral. The content of available potassium and zinc were 266.56 and 2.45 mg/kg， abundant in content. The content of organic matter， total nitrogen， available nitrogen， available phosphorus， available boron and watersoluble chlorine were 11.40 g/kg， 0.69 g/kg， 62.17 mg/kg， 15.82 mg/kg， 0.52 mg/kg and 1143 mg/kg， respectively. More than half of the soil available nitrogen content was high and watersoluble chlorine content was low. The soil nutrients basically met the growth needs of highquality tobacco. After 10 years of production and comprehensive utilization， the pH， organic matter， total nitrogen and available nitrogen content decreased， the content of available phosphorus and potassium increased significantly， the available zinc and boron increased significantly， and the watersoluble chlorine increased. The soil nutrition of tobacco field in the whole city was ideal. But the regional distribution was not balanced， 22% of the soil organic matter content was low， nearly 40% of the soil available phosphorus and available boron were lack. According to the changes of soil nutrients， the distribution of rich and poor conditions and the results of cluster analysis， it provided a reference for the classified and rational fertilization of tobacco field in Jiyuan tobacco area.

Key words Fluecured tobacco;Soil nutrients;Temporal and spatial variation;Fertilization;Jiyuan

土壤是影響煙草生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境條件之一，其養(yǎng)分含量和供應(yīng)狀況直接影響烤煙的產(chǎn)量和煙葉品質(zhì)[1-2]。而受成土條件、地形、種植模式、栽培措施等綜合因素的影響，土壤養(yǎng)分含量往往存在空間和時(shí)間上的變異性[3-6]。濟(jì)源市位于河南省西北部，是河南省黃河以北主要烤煙種植區(qū)。該煙區(qū)地形和成土條件復(fù)雜，種煙歷史較長(zhǎng)，尤其隨著多年來(lái)連續(xù)的生產(chǎn)利用，土壤養(yǎng)分含量發(fā)生了明顯變化，對(duì)煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)已經(jīng)產(chǎn)生了不容忽視的影響。近年來(lái)針對(duì)濟(jì)源市植煙土壤養(yǎng)分的時(shí)空變化進(jìn)行的系統(tǒng)研究鮮有報(bào)道，因此，筆者研究濟(jì)源市植煙土壤養(yǎng)分的變化趨勢(shì)，調(diào)查養(yǎng)分含量和豐缺狀況，對(duì)于煙區(qū)實(shí)施土壤平衡施肥、基本煙田管理、可持續(xù)發(fā)展等均具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

分別采集2008和2018年2個(gè)時(shí)期的耕層植煙土壤樣品。其中，2008年采集混合土樣126個(gè)，2018年樣品采集在2008年GPS定位系統(tǒng)定位基礎(chǔ)上進(jìn)行，共采集土樣115個(gè)，分布在4個(gè)植煙鎮(zhèn)的23個(gè)重點(diǎn)片區(qū)。根據(jù)煙區(qū)地形地貌、土壤類(lèi)型、肥力高低、種植制度等差異，選擇有代表性的煙田采集土樣。土樣采集時(shí)間在當(dāng)年煙葉收獲結(jié)束后、整地前的11—12月。采用多點(diǎn)混合采樣法，取樣深度為0～20 cm，每個(gè)混合土樣取10個(gè)點(diǎn)，在室內(nèi)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩后編號(hào)送檢。分析項(xiàng)目包括土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效硼、水溶性氯9項(xiàng)指標(biāo)，具體分析測(cè)定參照魯如坤[7]的方法進(jìn)行。

1.2 植煙土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

參照前人植煙土壤養(yǎng)分分級(jí)研究結(jié)果[1，5，8-10]，結(jié)合濟(jì)源煙區(qū)煙葉生產(chǎn)實(shí)際，分析本地多年煙田測(cè)土配方施肥結(jié)果，確立了濟(jì)源煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 25.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 濟(jì)源煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量的變異分析

2.1.1 土壤pH。

土壤pH是評(píng)價(jià)植煙土壤肥力的一項(xiàng)重要指標(biāo) [11]。從表2可以看出，10年來(lái)，濟(jì)源市植煙土壤pH有所下降，2018年土壤pH為7.34，變化范圍在6.93～7.65，呈中性至弱堿性。有78.26% 的土壤pH處于適宜范圍，適宜土壤比例較2008年增加了66.36百分點(diǎn)。

2.1.2 土壤有機(jī)質(zhì)。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量在一定范圍內(nèi)對(duì)煙草的生長(zhǎng)發(fā)育和煙葉品質(zhì)有利[12]。由表3可知，濟(jì)源市植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量整體呈下降趨勢(shì)，10年來(lái)平均含量下降了1.04 g/kg。2018年，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為11.40 g/kg，變化幅度在5.80～15.80 g/kg，全市有73.91%的土壤有機(jī)質(zhì)含量適宜，但21.74%的土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，較2008年增加了5.87百分點(diǎn)。在煙草生產(chǎn)中，對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量偏低煙田，應(yīng)適當(dāng)增施芝麻餅肥等優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。

2.1.3 土壤大量元素。

土壤氮素是限制植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的重要因素。從表4可以看出，全市植煙土壤全氮和速效氮平均含量均呈明顯下降趨勢(shì)。其中，全氮平均含量為0.69 g/kg，較2008年降低了0.23 g/kg，大部分煙田處于適宜范圍，不存在全氮含量偏高的情況。速效氮含量在0.35～0.89 mg/kg，平均含量為62.17 mg/kg，較2008年降低了34.71 mg/kg;分布差異大，處于適宜范圍的比例明顯減少，比10年前降低了33.84百分點(diǎn)，超過(guò)50%的土壤速效氮含量偏高，因此，在煙田施肥時(shí)，應(yīng)結(jié)合品種特性，適當(dāng)控制氮肥用量，避免因土壤氮素含量過(guò)高影響煙葉品質(zhì);對(duì)于速效氮含量偏低的煙田，應(yīng)綜合考慮土壤全氮和速效氮含量，合理施用氮肥。

磷素是煙草生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝必需的營(yíng)養(yǎng)元素，而土壤速效磷是煙葉磷素營(yíng)養(yǎng)的直接來(lái)源[13]。由表4可知，與2008年相比，濟(jì)源市植煙土壤速效磷呈增加趨勢(shì)，平均含量為15.82 mg/kg，且分布不平衡，變幅在5.10～47.10 mg/kg，變異系數(shù)達(dá)66.18%，其中，含量適宜的煙田比例大幅減少，含量偏低和豐富的比例明顯增加。因此，生產(chǎn)中在制定施肥方案時(shí)，應(yīng)特別考慮磷肥的合理平衡施用。

鉀是煙草最重要的品質(zhì)元素，土壤速效鉀對(duì)煙株的鉀素營(yíng)養(yǎng)狀況有直接影響 [14]。從土壤速效鉀分析結(jié)果來(lái)看（表4），全市植煙土壤的速效鉀平均含量明顯增加，達(dá)266.56 mg/kg，較10年前提高了20.56 mg/kg，變幅在164.10～375.70 mg/kg。從分布狀況看，10年來(lái)煙田土壤的速效鉀含量變化幅度不大，均處于適宜和豐富范圍，這可能與濟(jì)源煙區(qū)一直十分重視鉀肥的科學(xué)施用有關(guān)。

2.1.4 土壤微量元素。

鋅是煙草必需的微量元素之一，有促進(jìn)煙草生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)等作用[15]。從表5可以看出，與2008年相比，濟(jì)源市植煙土壤有效鋅含量明顯增加，平均含量為2.45 mg/kg，較10年前增加了1.13 mg/kg，處于較高水平。絕大多數(shù)煙田的有效鋅能滿(mǎn)足煙株生長(zhǎng)需要，其中，60.87%的植煙土壤有效鋅含量處于偏高水平，分布比例較10年前增加了56.90百分點(diǎn)，這得益于煙區(qū)近年來(lái)對(duì)鋅等微肥施用的重視。

硼在煙草的生理生化過(guò)程中發(fā)揮著非常重要作用，影響煙株的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)[16]。與10年前相比（表5），全市植煙土壤有效硼含量大幅提升，平均含量達(dá)0.52 mg/kg，較2008年增加了0.37 mg/kg，其中，處于適宜比例的植煙土壤增加了60.87百分點(diǎn)，改變了10年前普遍缺硼的狀況。但仍有39.13% 的植煙土壤有效棚含量在臨界值（0.50 mg/kg）以下，因此，在煙葉生產(chǎn)中，仍應(yīng)科學(xué)合理補(bǔ)施硼肥。

氯是煙草生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，也是評(píng)價(jià)煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。研究表明，土壤含氯量與烤煙氯含量呈明顯正相關(guān)關(guān)系，通常把土壤含氯量作為判斷煙區(qū)適宜種煙的重要指標(biāo)之一[17-18]。由表5可知，與2008年相比，濟(jì)源市植煙土壤水溶性氯含量有所提高，平均含量為11.43 mg/kg，變幅在7.00～24.50 mg/kg，不存在水溶性氯含量超限（大于30.00 mg/kg）的情況，其中52.17%的植煙土壤水溶性氯含量低于10.00 mg/kg。

2.2 濟(jì)源煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量的聚類(lèi)分析

為研究區(qū)域間土壤養(yǎng)分分布的相似性，對(duì)濟(jì)源煙區(qū)2018年23個(gè)重點(diǎn)植煙片區(qū)的土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行多變量系統(tǒng)聚類(lèi)分析，結(jié)果見(jiàn)圖1和表6。由圖1和表6可以看出，全市植煙片區(qū)劃分為3個(gè)類(lèi)群，各類(lèi)群主要特征：Ⅰ類(lèi)包括14個(gè)片區(qū)，占全市重點(diǎn)植煙片區(qū)總數(shù)的60.87%，與其他兩類(lèi)相比，該類(lèi)群土壤的全氮、速效氮、有效鋅含量高，pH、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、有效硼含量居中，水溶性氯含量低;Ⅱ類(lèi)包括5個(gè)片區(qū)，占片區(qū)總數(shù)的21.74%，該類(lèi)群速效磷、速效鉀、有效硼含量高，全氮、速效氮、水溶性氯含量居中，pH、有機(jī)質(zhì)、有效鋅含量低;Ⅲ類(lèi)包括4個(gè)片區(qū)，占片區(qū)總數(shù)的17.39%，該類(lèi)群pH、有機(jī)質(zhì)、水溶性氯含量高，有效鋅含量居中，全氮、速效氮、速效磷、速效鉀、有效硼含量低。統(tǒng)計(jì)分析表明，不同植煙片區(qū)類(lèi)群之間的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀和水溶性氯存在顯著差異，而pH、有效鋅、有效硼差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，從土壤養(yǎng)分平均含量看，濟(jì)源煙區(qū)土壤pH呈中性，有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、有效硼、水溶性氯含量分別為11.40 g/kg、0.69 g/kg、62.17 mg/kg、15.82 mg/kg、0.52 mg/kg、11.43 mg/kg，均在適宜范圍;速效鉀、有效鋅含量分別為266.56、2.45 mg/kg，含量較豐富，基本滿(mǎn)足了優(yōu)質(zhì)煙葉生長(zhǎng)需要。

經(jīng)過(guò)10年來(lái)的生產(chǎn)綜合利用，濟(jì)源市植煙土壤養(yǎng)分含量變化較大，土壤營(yíng)養(yǎng)狀況整體表現(xiàn)較為理想pH 明顯下降，從堿性土壤為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹行灾寥鯄A性為主;有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮含量呈下降趨勢(shì)，大多數(shù)在適宜和偏高范圍，其中速效氮含量偏高的比例增加了25%;速效磷和速效鉀含量明顯增加，其中速效磷含量變異較大，速效鉀含量較豐富;有效鋅和有效硼大幅提升，缺乏比例明顯降低;水溶性氯有所提高，所有土壤均在臨界值30 mg/kg以下，處于適宜種煙水平。

但土壤養(yǎng)分在區(qū)域間分布不平衡，超過(guò)80%的植煙土壤速效鉀含量豐富，22%的土壤呈堿性，22%的土壤有機(jī)質(zhì)含量低于10 g/kg，57%的土壤速效氮含量偏高，12%的土壤表現(xiàn)為缺氮，39%的煙田速效磷含量偏低，39%的煙田硼含量低于臨界值0.5 mg/kg，52%的煙田水溶性氯含量低于10 mg/kg。

根據(jù)土壤養(yǎng)分變化、豐缺狀況分布和聚類(lèi)結(jié)果，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，大力推行分區(qū)劃片精準(zhǔn)施肥，加大芝麻餅肥、兔糞肥等優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥施用，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化，改善土壤生態(tài)環(huán)境，提升肥料利用率。在煙草專(zhuān)用肥配方選擇時(shí)，按照種植模式和品種需肥特性，對(duì)于Ⅰ類(lèi)煙區(qū)應(yīng)參照控氮、穩(wěn)磷鉀的原則，適當(dāng)調(diào)減氮肥用量;Ⅲ類(lèi)煙區(qū)應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)土壤保育，適當(dāng)加大有機(jī)肥用量，增施磷肥，穩(wěn)定氮肥和鉀肥用量;Ⅱ類(lèi)煙區(qū)可繼續(xù)選用原有煙草專(zhuān)用肥配方。并且根外追施適量的硼肥，有針對(duì)性地補(bǔ)充鋅肥，滿(mǎn)足煙株生長(zhǎng)發(fā)育需要，避免出現(xiàn)缺素癥狀。同時(shí)，仍要堅(jiān)持定期開(kāi)展測(cè)土評(píng)價(jià)，及時(shí)跟蹤改進(jìn)配方施肥方案，進(jìn)一步促進(jìn)區(qū)域間土壤養(yǎng)分平衡，為煙草生長(zhǎng)和優(yōu)質(zhì)煙的形成創(chuàng)造適宜的土壤條件。另外，濟(jì)源市植煙土壤的鉀含量較豐富，在河南省煙區(qū)處于較高水平[19-20]，對(duì)于這一典型特征與煙葉品質(zhì)關(guān)系的分析和挖掘，有待今后進(jìn)一步研究。

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