楚雄州不同海拔高度植煙土壤養(yǎng)分特征分析

楊 策，楊文松，陸瀛龍，潘義宏，馬愛國，張筱蕾，張曉龍，周芳芳

（1. 云南省煙草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000；2. 云南五佳生物科技有限公司，云南 昆明 650106；3. 華環(huán)國際煙草有限公司，安徽 滁州 233121）

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的生產(chǎn)資料，其養(yǎng)分狀況受諸多因子的影響，如地形、氣候、成土母質(zhì)、土壤類型等自然因素以及施肥、耕作、種植制度等人為活動[1]。土壤養(yǎng)分是土壤的重要屬性，提供植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素。薊紅霞[2]、唐先干等[3]研究表明，煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)是由遺傳因子和環(huán)境因素共同決定的，其中土壤條件是影響煙葉產(chǎn)質(zhì)量的主要環(huán)境因素，且不同類型土壤種植的煙葉品質(zhì)不同，以紫色土種植的烤煙品質(zhì)最好，沙泥田種植的煙葉品質(zhì)最差[4]。作為烤煙生產(chǎn)最基本、最重要的生產(chǎn)資料，煙草科研工作者針對植煙土壤養(yǎng)分開展了較多研究，例如不同前作對植煙土壤養(yǎng)分的影響[5]、連作條件下植煙土壤養(yǎng)分的變化[6]、土壤養(yǎng)分空間變異及隨海拔梯度的分布規(guī)律[7]等。然而，不同地方的土壤養(yǎng)分隨海拔變化的研究結(jié)果存在明顯的分歧。例如：對黃土高原小流域[8]、江淮丘陵地區(qū)的研究表明，海拔與有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀含量呈負(fù)相關(guān)[9]；而李超等[10]在研究海拔跨度3 000 m 的高原耕地土壤養(yǎng)分隨海拔的變化規(guī)律時發(fā)現(xiàn)，pH 值、有機(jī)質(zhì)、有效氮磷鉀含量與海拔呈正相關(guān)；王云全等[11]對昌寧縣海拔跨度2 200 m 的植煙土壤的研究結(jié)論與李超等的研究結(jié)果相似。

楚雄市（為楚雄彝族自治州的首府）于1935 年在子午鎮(zhèn)試種烤煙成功后，種植面積逐年增加，從2000 年的0.83 萬hm2增加到現(xiàn)在的4 萬hm2左右，是云南重要的植煙區(qū)之一。楚雄市植煙區(qū)的海拔跨度在1 400～1 710 m 之間[12]，關(guān)于其植煙土壤養(yǎng)分隨海拔高度的變化情況尚未見詳細(xì)報道?；诖?，筆者以楚雄植煙區(qū)為研究區(qū)域，以不同海拔土壤養(yǎng)分特征為變量，分析楚雄州不同海拔高度下植煙土壤養(yǎng)分的變化情況，以期為不同植煙區(qū)烤煙種植營養(yǎng)管理提供技術(shù)指導(dǎo)和依據(jù)。

1 樣品采集與項目測定

1.1 研究區(qū)域概況

楚雄市地處云南中部，位于東經(jīng)100°35′～101°45′，北緯24°30′～25°14′，總面積4 404 km2，屬北亞熱帶氣候區(qū)，年均氣溫16.0℃，最熱月平均氣溫21.4℃，最冷月平均氣溫8.7℃，年降水量862.7 mm，全年無霜期248.4 d，烤煙大田生長季內(nèi)，4—9 月平均氣溫20.0℃，降水量711.0 mm。

1.2 樣品采集

采樣點分布在云南省楚雄彝族自治州主要植煙市縣區(qū)，于2015—2018 年連續(xù)在7 個市縣、20 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，64 個村委會選擇連片煙田采集10～20 cm 根層土壤，共采集250 個植煙土壤樣品，分布海拔范圍1 170～2 320 m，具體取樣情況見表1。

表1 楚雄州植煙土壤取樣情況

1.3 測定項目及方法

土壤樣品經(jīng)風(fēng)干后，測定pH 值及有機(jī)質(zhì)、全氮、水解性氮、速效磷、速效鉀含量。其中pH 值參照NY/T 1121.2—2006 采用pH 計法（水土質(zhì)量比2.5 ∶1）測定，有機(jī)質(zhì)含量參照NY/T 1121.6—2006 采用重鉻酸鉀滴定法測定，水解性氮含量參照LY/T 1229—1999 采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷含量參照NY/T 1121.7—2006 采用氟化銨-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量參照NY/T 889—2004 采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，全氮含量參照NY/T 1121.24—2012 采用凱氏定氮儀法測定。

1.4 土壤養(yǎng)分分級評價

參考全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)對土壤進(jìn)行分級（表2）。級別越高，代表該元素含量越豐富。對于pH 值來說，1～5 級分別代表堿性、中性、偏酸性、酸性和強(qiáng)酸性；對于除pH 值外的其他指標(biāo)來說，1～6級分別代表含量很豐富、豐富、中等、缺乏、很缺乏和極缺乏。

表2 土壤養(yǎng)分分級指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計分析、方差分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分箱圖分析

對250 個植煙土壤樣品的6 個土壤理化指標(biāo)分別進(jìn)行箱線圖分析，根據(jù)四分法剔除各指標(biāo)的極大和極小異常值，使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計學(xué)意義，結(jié)果如圖1 所示。

2.2 不同海拔區(qū)間植煙土壤養(yǎng)分基本統(tǒng)計特征

云南地處低緯高原，自南向北海拔高差懸殊，生態(tài)環(huán)境多樣，立體氣候明顯，1 200～2 100 m 海拔范圍是烤煙主要栽種區(qū)域[13]。研究取樣海拔跨度為1 170～2 320 m，按照200 m 的海拔梯度設(shè)計為5 個海拔區(qū)間，其中低于1 400 m 占比為2.92%，1 400～1 600 m 占比為3.51%，1 600～2 000 m 占比為85.38%，大于2 000 m占比為8.19%。根據(jù)不同海拔烤煙種植分布情況，重新將海拔劃分為Ⅰ區(qū)較低-低海拔（＜1 600 m）、Ⅱ區(qū)中海拔（1 600～1 800 m）、Ⅲ區(qū)高海拔（1 800～2 000 m）、Ⅳ區(qū)較高海拔（＞2 000 m）來分析不同海拔區(qū)域植煙土壤養(yǎng)分變化規(guī)律。

結(jié)合箱線圖（圖1）剔除異常值后，具有統(tǒng)計學(xué)意義的取樣點171 個，其中有機(jī)質(zhì)、水解性氮、全氮、速效鉀檢測有缺失，故總樣品數(shù)不足171 個，統(tǒng)計分析按實際樣品數(shù)量進(jìn)行分析。由表3 可知，Ⅰ區(qū)植煙土壤pH 值分布范圍在4.86～8.23 之間，有機(jī)質(zhì)含量為10.31～69.78 g/kg，有效磷含量為2.20～62.70 mg/kg，水解性氮含量為59.38～227.05 mg/kg，全氮含量為1.27～2.43 g/kg，速效鉀含量為46.81～456.00 mg/kg，該海拔區(qū)域土壤pH 值適宜烤煙種植，有機(jī)質(zhì)豐富，有效磷中等，水解性氮和速效鉀很豐富，全氮含量豐富。Ⅱ區(qū)植煙土壤pH 值分布范圍在4.81～7.62 之間，有機(jī)質(zhì)含量為17.40～73.91 g/kg，有效磷含量為2.20～143.98 mg/kg，水解性氮含量為83.25～260.00 mg/kg，全氮含量為1.10～3.50 g/kg，速效鉀含量為64.39～617.67 mg/kg，該海拔區(qū)域土壤pH 值適宜烤煙種植，有機(jī)質(zhì)很豐富，有效磷、水解性氮、速效鉀、全氮均處于中等以上水平。Ⅲ區(qū)植煙土壤pH 值分布范圍在4.69～8.14 之間，有機(jī)質(zhì)含量為17.40～73.91 g/kg，有效磷含量為1.01～108.44 mg/kg，水解性氮含量為30.46～250.49 mg/kg，全氮含量為0.58～3.56 g/kg，速效鉀含量為24.38～579.13 mg/kg，該海拔區(qū)域植煙土壤pH 值適宜，有機(jī)質(zhì)豐富，有機(jī)磷豐富但標(biāo)準(zhǔn)誤差大，區(qū)域內(nèi)土壤磷含量離散程度大，水解性氮豐富，全氮、速效鉀很豐富。Ⅳ區(qū)植煙土壤pH 值分布范圍在4.89～7.39 之間，有機(jī)質(zhì)豐富，有效磷豐富，水解性氮中等，變異性大，分布不均勻，全氮含量豐富，速效鉀含量很豐富。

表3 不同海拔區(qū)域土壤養(yǎng)分基本特征

圖1 土壤養(yǎng)分異常值剔除

綜合4 個海拔區(qū)域植煙土壤養(yǎng)分情況可知，楚雄煙區(qū)植煙土壤pH 值整體上較為適宜，有機(jī)質(zhì)含量豐富，有效磷中等-豐富，水解性氮豐富，全氮豐富-很豐富，速效鉀豐富。由此可見，楚雄煙區(qū)植煙土壤整體上養(yǎng)分含量較為豐富，但養(yǎng)分分布不均勻，采用統(tǒng)一規(guī)范的施肥操作可能會導(dǎo)致肥料利用率低，不能滿足不同煙區(qū)烤煙的需求，從而不利于優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)。因此，需要對不同海拔區(qū)域植煙土壤養(yǎng)分進(jìn)行分級分析，為楚雄烤煙因地制宜，因土施肥提供參考和指導(dǎo)。

2.3 不同海拔區(qū)間植煙土壤養(yǎng)分分級情況分析

為明確楚雄煙區(qū)不同海拔區(qū)域植煙土壤養(yǎng)分分布情況，對4 個海拔區(qū)域土壤養(yǎng)分進(jìn)行分級分析。優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)一般土壤pH 值為5.8～6.5，有機(jī)質(zhì)含量在10～40 g/kg[13]。由表4 可知，Ⅰ區(qū)植煙土壤pH 值適宜煙葉生產(chǎn)的比例為54.54%，適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的比例為27.27%；適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)比例為63.64%；有效磷含量中等-豐富的比例為81.82%，水解性氮含量豐富-很豐富的比例為70%，全氮含量很豐富-豐富的比例為80%，速效鉀含量中等-很豐富的比例為80%。Ⅰ區(qū)大部分植煙土壤氮、磷、鉀含量處于中等以上水平，約有1/3 土壤有機(jī)質(zhì)含量過高，超出優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)范圍，1/2 的土壤pH 值不適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)。因此，對于海拔低于1 600 m 的植煙區(qū)，在烤煙生產(chǎn)過程中應(yīng)關(guān)注土壤的酸堿度，合理施用氮磷鉀肥，以免降低養(yǎng)分利用率。

表4 不同海拔區(qū)間土壤養(yǎng)分分級情況

Ⅱ區(qū)植煙土壤適宜烤煙種植的pH 值比例為66.04%，適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的比例28%，適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)比例為70%，有效磷、全氮、速效鉀含量中等-很豐富比例均在92%以上，該植煙區(qū)土壤中有效磷含量中等-很豐富的比例為86.80%。因此，對于海拔在1 600～1 800 m 的植煙區(qū)，在烤煙生產(chǎn)過程中應(yīng)關(guān)注土壤pH 值變化，控施有機(jī)肥和氮磷鉀肥，選擇適宜的肥料，避免酸性肥料的施入，逐步改善土壤pH 值。

Ⅲ區(qū)植煙土壤適宜烤煙種植的pH 值比例為60.67%，適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的比例為29.21%；適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)比例為71.74%，有效磷含量中等以上的比例為78.49%，水解性氮、全氮、速效鉀含量中等以上的比例均在88%以上。對于海拔在1 800～2 000 m 的植煙區(qū)，由于有近40%的土壤pH 值偏酸，大部分土壤中氮、磷、鉀含量處于中等以上水平，因此，在烤煙生產(chǎn)過程中應(yīng)重點關(guān)注土壤酸堿度的改良，改善土壤環(huán)境，提升優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)比例。

Ⅳ區(qū)適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的土壤pH 值比例為42.86%，適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)比例達(dá)76.93%，有機(jī)質(zhì)含量偏低的比例僅為7.69%，有效磷含量中等以上的比例為78.57%，水解性氮和全氮含量中等以上的比例為84.62%，速效鉀含量中等以上的比例71.43%、豐富-很豐富的比例為64.28%。因此，對于海拔高于2 000 m 的植煙區(qū)，在烤煙生產(chǎn)過程中應(yīng)關(guān)注土壤pH 值的改良，注意鉀肥的施入。

2.4 不同海拔區(qū)間植煙土壤養(yǎng)分差異分析

對4 個不同海拔區(qū)域植煙土壤養(yǎng)分進(jìn)行差異分析，結(jié)果（表5）表明，除了有機(jī)質(zhì)這一指標(biāo)外，其他養(yǎng)分指標(biāo)受海拔的影響較小，有機(jī)質(zhì)以Ⅱ區(qū)植煙土壤含量最為豐富，其他3 個區(qū)域間無顯著性差異。可見，楚雄煙區(qū)1 600～1 800 m 土壤有機(jī)質(zhì)含量高，要重點關(guān)注其他區(qū)域有機(jī)質(zhì)的施用，特別是海拔大于2 000 m 的植煙土壤，該區(qū)域有機(jī)質(zhì)分布不均勻，離散程度強(qiáng)。

表5 不同海拔區(qū)間楚雄植煙區(qū)土壤養(yǎng)分平均值的差異分析

3 討 論

將245 個植煙土壤樣品所跨海拔分為＜1 600 m（Ⅰ區(qū)，較低-低海拔）、1 600～1 800 m（Ⅱ區(qū)，中海拔）、1 800～2 000 m（Ⅲ區(qū)，高海拔）、＞2 000 m（Ⅳ區(qū)，較高海拔）4 個區(qū)域，對不同海拔區(qū)域植煙土壤的養(yǎng)分含量分布進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)4 個區(qū)域植煙土壤存在以下共性問題。

（1）土壤pH 值適宜煙葉生產(chǎn)比例較高，為50%～70%，但適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的土壤pH 值占比偏低，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)分別占比27.27%、28.00%、29.21%，Ⅳ區(qū)占比雖然高于其他3 個區(qū)域，為42.86%，但仍未超過半數(shù)。因此，4 個海拔區(qū)域均要重點關(guān)注土壤pH值的變化，土壤pH 值是評價土壤養(yǎng)分有效性的重要指標(biāo)，pH 值過高或過低都會直接影響作物生產(chǎn)，主要是因為pH 值將影響土壤中元素的轉(zhuǎn)化和釋放[15]，在生產(chǎn)中對于pH 值過低的土壤主要施用生物炭或生石灰等改良劑逐步改良土壤pH 值[16]。

（2）4 個海拔區(qū)域90%以上植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量處于中等-豐富級別，適宜優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)含量比例為60%～80%，有機(jī)質(zhì)缺乏比例較低，其占比低于10%。

（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)均有80%以上植煙土壤的有效磷、水解性氮、速效鉀含量處于中等以上水平，在生產(chǎn)中應(yīng)重點關(guān)注氮磷鉀合理施用，采用減氮施用和葉面噴施等方式提高肥料利用率。Ⅳ區(qū)植煙土壤氮磷含量處于中等以上水平的比例為80%，而速效鉀含量處于中等以上的比例為71.43%，因此該區(qū)域應(yīng)關(guān)注増施鉀肥提升煙葉品質(zhì)[17]。

對不同海拔區(qū)間植煙土壤養(yǎng)分方差分析結(jié)果表明，Ⅱ區(qū)植煙土壤的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他海拔區(qū)域，其他海拔區(qū)域間無顯著性差異，與任啟文等[18]、林建平等[19]的研究結(jié)果相悖，其原因可能與海拔變幅有關(guān)，在該研究中海拔高差在400 m 左右，選擇烤煙集中分布范圍，而上述相關(guān)研究海拔高差在1 000 m 左右，土壤養(yǎng)分空間變化可能更大。同時，該研究發(fā)現(xiàn)在楚雄煙區(qū)海拔與其他養(yǎng)分指標(biāo)無顯著相關(guān)性，而謝紅華等[20]的研究認(rèn)為云南烏蒙山區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀隨海拔升高而升高，導(dǎo)致這樣結(jié)果差異的原因可能與楚雄煙區(qū)多年采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的施肥方式有關(guān)，連續(xù)統(tǒng)一的施肥方式可能改變了土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，使其受海拔影響降低，這也可能是楚雄煙區(qū)4個海拔區(qū)域共性問題較多的關(guān)鍵因素。

4 結(jié) 論

楚雄州不同海拔植煙土壤各養(yǎng)分指標(biāo)處于中等-很豐富水平的占比達(dá)70%以上，除了較高海拔區(qū)域，其他海拔區(qū)土壤水解性氮、速效鉀、速效磷含量超過中等水平占比80%以上，且楚雄煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分存在共性問題，應(yīng)重點關(guān)注土壤pH 值變化，并根據(jù)土壤養(yǎng)分具體情況，合理施用氮磷鉀肥，提高楚雄煙區(qū)肥料利用率，實現(xiàn)減肥增效。