李強(qiáng)，劉曉穎，王佩，段旺軍，程昌新，羅維，徐向麗，李志偉，王瑞寶，王超 ，解燕，魏新亮，周冀衡

1 湖南農(nóng)業(yè)大，煙草研究院, 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 長(zhǎng)沙410128;2 四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 成都610017;3 紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司, 昆明 650231;4湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 長(zhǎng)沙41000;5 云南省煙草公司曲靖市公司, 云南曲靖655000

植物保護(hù)

云南陸良植煙土壤有效磷空間變異及其對(duì)煙葉質(zhì)量和面源污染潛在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估

李強(qiáng)1，劉曉穎1，王佩2，段旺軍2，程昌新3，羅維2，徐向麗4，李志偉2，王瑞寶5，王超3，解燕5，魏新亮4，周冀衡1

1 湖南農(nóng)業(yè)大，煙草研究院, 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 長(zhǎng)沙410128;2 四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 成都610017;3 紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司, 昆明 650231;4湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 長(zhǎng)沙41000;5 云南省煙草公司曲靖市公司, 云南曲靖655000

為探明典型老煙區(qū)土壤有效磷空間分布，采用GPS定位技術(shù)，在陸良煙區(qū)采集耕作層土壤樣品340個(gè)，測(cè)定了有效磷含量，并采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、克里格插值法和概率克里格插值法對(duì)土壤有效磷空間分布、有效磷潛在的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和有效磷潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，煙田土壤有效磷均值為44.71 mg/kg，有效磷含量>40mg/kg即“很高”的植煙耕地面積比例達(dá)43.19%，其中>60 mg/kg的植煙耕地面積比例為5.75%，有效磷含量與海拔、地形地貌、土壤質(zhì)地、土壤酸堿度及土地利用方式有關(guān)；超過(guò)品質(zhì)臨界值的有效磷含量概率>60%的區(qū)域主要位于陸良縣西北部，占研究區(qū)域面積的8.43%和18.19%；有效磷含量超過(guò)環(huán)境臨界值的概率區(qū)間為60%～80%的區(qū)域主要位于小百戶鎮(zhèn)，占研究區(qū)域面積的3.08%。小百戶鎮(zhèn)和芳華鎮(zhèn)大部分區(qū)域應(yīng)作為烤煙品質(zhì)的重點(diǎn)控制區(qū)和預(yù)警區(qū)，小百戶鎮(zhèn)西南部和東部的部分區(qū)域應(yīng)作為農(nóng)業(yè)面源磷污染的重點(diǎn)控制區(qū)。

植煙土壤；有效磷；品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

磷是煙草必需的大量元素之一，磷含量一般占煙株干重的0.15%～0.60%，是構(gòu)成植物體內(nèi)核酸、核蛋白、磷脂、卵磷脂、植素和多種酶的重要成分[1]。磷在光合作用、光合磷酸化作用、Krebs循環(huán)和氮代謝過(guò)程有重要的生理作用[2]。我國(guó)農(nóng)業(yè)普遍施用磷肥已有40多年的歷史，植煙區(qū)土壤磷素的供應(yīng)能力有大幅度提高[3]，據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒報(bào)道[4]，我國(guó)磷肥消費(fèi)量從1980年的270萬(wàn)噸上升到2011年的820萬(wàn)噸，總量增長(zhǎng)了3倍，土壤磷盈余總量達(dá)9.8×105t，磷盈余強(qiáng)度2.5 kg/hm2?？緹熈姿貭I(yíng)養(yǎng)管理應(yīng)是“足而不多”，土壤有效磷含量達(dá)32 mg/kg的煙田可大幅減少磷肥用量[5]，磷肥的當(dāng)季利用率很低，一般只有15%～18%，由于磷在土壤中的移動(dòng)性較弱，因此施入土壤中的磷肥85%左右都?xì)埩粼谕寥乐衃5,6]。目前，較多烤煙產(chǎn)區(qū)施肥一般常采取N:P2O5:K2O為1:1～1.5:3.0養(yǎng)分配比，且連年如此，導(dǎo)致植煙土壤的磷素盈余更多[7]，甚至已造成一些煙區(qū)水體污染[8]。當(dāng)土壤磷素超過(guò)32mg/kg時(shí)，畝施磷素4kg（低于當(dāng)前常規(guī)施磷水平），煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量均明顯變差，表現(xiàn)為葉脈突出、組織粗糙、煙株早花，烤后煙葉彈性差、油分低、易破碎，經(jīng)濟(jì)效益差[5]。有學(xué)者提出將土壤有效磷含量60 mg/kg作為旱地土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的臨界值[9]。我國(guó)煙區(qū)多集中在西南部緩坡耕地上，過(guò)多的磷素隨地表徑流損失的幾率較大，極有可能對(duì)環(huán)境構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。而有關(guān)煙區(qū)土壤磷素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。陸良是典型的老煙區(qū)，規(guī)模種煙的年限已達(dá)50余年，大量施用磷肥的歷史已達(dá)40余年。鑒于此，本研究擬采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率克里格插值法，研究典型老煙區(qū)的磷素對(duì)煙葉品質(zhì)和環(huán)境帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，旨在為煙區(qū)烤煙種植和環(huán)境保護(hù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域自然概況

陸良縣位于云南省東部，素有“滇東糧倉(cāng)”之稱，居南盤(pán)江上游，北緯24°44′～25°18′，東經(jīng)103°23′～104°02′。全縣東西長(zhǎng)65.6km，南北寬62.8km，總面積2096平方千米。境內(nèi)平均海拔1840米，四面環(huán)山，中間是開(kāi)闊平坦的山間盆地，是云南省第一平壩，面積達(dá)772平方千米。終年氣候溫和，春暖干旱，秋涼濕潤(rùn)，冬無(wú)嚴(yán)寒較干燥，夏無(wú)酷熱而多雨，年均氣溫14.7℃，年降雨量979.6毫米。土壤主要有：紅壤、紫色土、石灰(巖)土和水稻土等，是云南省乃至全國(guó)優(yōu)質(zhì)煙產(chǎn)區(qū)之一。

1.2 樣品采集和分析

2010年3月，采用GPS技術(shù)對(duì)陸良基本煙田進(jìn)行定點(diǎn)取樣，共取樣340個(gè)。選取667m2以上的田塊進(jìn)行取樣，用手持式GPS定位，記錄田塊中心的經(jīng)緯度和高程，取樣根據(jù)田塊形狀采用五點(diǎn)取樣法或“W”形取樣法進(jìn)行取樣，每個(gè)田塊確保5點(diǎn)以上，取樣深度0～20 cm，用四分法取大約1 kg土樣帶回實(shí)驗(yàn)室。土樣登記編碼后經(jīng)風(fēng)干、研磨及過(guò)篩后，進(jìn)行土壤有效磷含量測(cè)定。土壤有效磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定[10]。

圖1 樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of soil samples

1.3 土壤有效磷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 土壤有效磷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參照周冀衡[5]和王淑英[9]研究，同時(shí)結(jié)合曲靖市植煙土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)結(jié)果[11]，將陸良植煙土壤有效磷含量分為很低、低、中等、高、很高和極高6個(gè)等級(jí)（表1）。

表1 植煙土壤有效磷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 Classification standard for available P content in soil

1.3.2 土壤有效磷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分為兩步，第一步是確定土壤有效磷風(fēng)險(xiǎn)臨界值（煙葉品質(zhì)和環(huán)境），風(fēng)險(xiǎn)臨界值的確定一般有兩種，一是采用試驗(yàn)法確定風(fēng)險(xiǎn)臨界值，二是采用文獻(xiàn)法確定風(fēng)險(xiǎn)臨界值，本文采用的是文獻(xiàn)法確定土壤有效磷的風(fēng)險(xiǎn)臨界值，文獻(xiàn)[5]認(rèn)為當(dāng)土壤有效磷含量超過(guò)32mg/kg時(shí)，施用相當(dāng)于常規(guī)用量50%磷肥，便造成烤煙外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量明顯變差，因此結(jié)合曲靖的土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將土壤有效磷40mg/kg作為烤煙品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)臨界值；文獻(xiàn)[9]將有效磷含量60mg/kg作為旱地土壤有效磷含量的風(fēng)險(xiǎn)臨界值，本文結(jié)合曲靖的土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將土壤有效磷60mg/kg作為陸良植煙土壤風(fēng)險(xiǎn)臨界值。

第二步是以有效磷風(fēng)險(xiǎn)臨界值為運(yùn)算參數(shù)，在ArcGIS軟件中計(jì)算各區(qū)域超過(guò)臨界值的概率[9]，以土壤有效磷超過(guò)臨界值的概率作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的數(shù)值化指標(biāo)，概率越大，則風(fēng)險(xiǎn)越高。具體標(biāo)準(zhǔn)如下將有效磷含量超過(guò)40mg/kg的概率在80%以上的區(qū)域作為品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)重點(diǎn)控制區(qū)，將有效磷含量超過(guò)40mg/kg的概率在60%-80%的區(qū)域作為品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警區(qū)，有效磷含量超過(guò)60mg/kg的概率在60%-80%的區(qū)域作為環(huán)境面源磷污染的重點(diǎn)控制區(qū)，將有效磷含量超過(guò)60mg/kg的概率在40%-60%的環(huán)境面源磷污染的預(yù)警區(qū)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

描述性統(tǒng)計(jì)、方差分析、多重比較和K-S檢驗(yàn)（Kolmogorov-Smirnov test）利用SPSS17.0 軟件完成[12]。實(shí)驗(yàn)半方差函數(shù)分析、克里格插值（Kriging）、概率克里格插值（Probability Kriging）參照文獻(xiàn)[9]和文獻(xiàn)[13]的方法進(jìn)行，其中實(shí)驗(yàn)半方差函數(shù)計(jì)算和理論模型擬合在GS+9.0中完成，空間插值采用ArcGIS10.22軟件實(shí)現(xiàn)[14]。半方差函數(shù)用于描述區(qū)域化變量的空間變異[15-16]，半方差函數(shù)模型擬合的優(yōu)劣決定了空間結(jié)構(gòu)分析的可靠性，進(jìn)而直接決定了空間插值精度[17]。因此分別用不同模型對(duì)植煙土壤有效磷進(jìn)行擬合，通過(guò)對(duì)不同模型的決定系數(shù)和殘差平方和的比較，獲得了土壤有效磷的最優(yōu)半方差函數(shù)模型及其相關(guān)參數(shù)(表3)，并繪制了半方差擬合圖（圖2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 植煙土壤有效磷基本統(tǒng)計(jì)特征

陸良植煙土壤有效磷含量均值為44.71mg/kg，變幅為5.03～162.81 mg/kg，變異系數(shù)為55.42%，為中等變異（表2），K-S檢驗(yàn)的結(jié)果顯示土壤有效磷經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后服從正態(tài)分布（P=0.286）；多重比較結(jié)果顯示，土壤有效磷含量在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間存在極顯著差異（表2），最高的小百戶鎮(zhèn)為58.33 mg/kg，最低的大莫古鎮(zhèn)為30.41 mg/kg。按照表1所列分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)陸良植煙土壤有效磷含量進(jìn)行分級(jí)（表2），全縣有48.24%的植煙土壤有效磷含量高于品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)（>40mg/kg），其中24.71%的植煙土壤有效磷含量更是超過(guò)了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)級(jí)（>60mg/kg）；從不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)來(lái)看，土壤有效磷超標(biāo)最為嚴(yán)重的是小百戶鎮(zhèn)，分別有26.60%的土壤有效磷含量在40～60mg/kg之間；有46.81 %的土壤有效磷含量超過(guò)60mg/kg。

表2 陸良植煙土壤有效磷含量狀況Tab. 2 Descriptive analysis of available P in Luliang tobacco planting soil

2.2 土壤有效磷空間結(jié)構(gòu)及空間分布特征

由表3和圖2可知，有效磷在變程范圍內(nèi)的點(diǎn)與理論模型曲線十分接近，決定系數(shù)（R2）為0.812，模型具有很高的擬合精度。土壤有效磷的塊金效應(yīng)為28.30%，土壤有效磷具有明顯的空間相關(guān)性，壤有效磷的變程僅為0.03km，表明其空間自相關(guān)范圍較小。

圖2 土壤有效磷半方差函數(shù)圖Fig.2 Isotropic semi-variograms of available P in soil

表3 土壤有效磷含量半方差函數(shù)模型及其插值精度Tab. 3 Semi-variogram models of soil nutrients and interpolation accuracy

根據(jù)所得的半方差函數(shù)模型，利用普通Kriging最優(yōu)內(nèi)插法，繪制了陸良植煙土壤有效磷含量空間分布圖(圖3)，并利用ArcGIS軟件的統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)空間分布圖進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，得到植煙土壤有效磷含量等級(jí)面積比例。植煙土壤有效磷含量空間分布大致呈西北和東南高，中間低的趨勢(shì)，有效磷含量>40mg/kg即“很高”的植煙耕地面積比例達(dá)43.19%，主要分布在小百戶鎮(zhèn)、召夸鎮(zhèn)和芳華鎮(zhèn)的大部分區(qū)域，其中>60mg/kg的植煙耕地面積比例為5.75%，主要分布在小百戶鎮(zhèn)；20～40 mg/kg即 “中等”和“高”的植煙耕地面積比例達(dá)55.27%，覆蓋了活水鄉(xiāng)、板橋鎮(zhèn)、三岔河鎮(zhèn)和馬街鎮(zhèn)的大部分區(qū)域；分布面積最小的是10～20mg/kg的植煙耕地面積比例為1.54 %，主要分布在大莫古鎮(zhèn)；總的來(lái)說(shuō)，陸良煙區(qū)大部分面積（98.46%）的土壤有效磷豐富，土壤有效磷水平可以滿足烤煙生產(chǎn)，且有部分煙田存在較大磷素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)適當(dāng)控制磷肥用量。

圖3 陸良植煙土壤磷素含量空間分布Fig. 3 Spatial distribution of available P in Luliang tobacco planting soil

2.3 土壤有效磷含量空間分布的影響因素

陸良植煙土壤有效磷的空間變異同時(shí)受結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素的影響，因此從結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素兩方面對(duì)土壤有效磷的可能影響因素進(jìn)行分析。

首先，土壤有效磷含量隨海拔升高呈下降趨勢(shì)，最高的是海拔1800～1900的分組（46.62mg/kg），最低的是>2100m的分組（41.04 mg/kg），但差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.596）（圖4）。不同的地形條件影響著水分在自然界的重新分配及人類活動(dòng)的頻度，導(dǎo)致養(yǎng)分含量因地形條件變化而產(chǎn)生差異，不同地形條件下土壤有效磷含量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.023），土壤有效磷含量最高的是河槽地形（53.61mg/kg），其余依次為平壩（50.93mg/kg）、山地（44.03 mg/kg）和丘陵（40.02 mg/kg）（圖5）。

圖4 海拔高度對(duì)土壤有效磷含量的影響Fig. 4 Effect of elevation on available phosphorus content in soil

圖5 地形對(duì)對(duì)土壤有效磷含量的影響Fig. 5 Effect of topography on available phosphorus content in soil

其次，陸良植煙土壤有效磷含量最高的是pH<5的分組（平均為53.49 mg/kg），其余依次為pH 5～6的分組（平均為49.90 mg/kg）、pH 6～7的分組（平均為40.29 mg/kg）和pH>7的分組（平均為29.25mg/kg），差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000）（圖6）；土壤質(zhì)地影響土壤的養(yǎng)分保持能力和養(yǎng)分有效性，不同質(zhì)地土壤有效磷含量差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000），最高的是輕壤土（71.83mg/kg），其余依次為中壤土（54.45 mg/kg）、重壤土（44.78mg/kg）和輕粘土（32.84 mg/kg）（圖7）。

圖6 酸堿度對(duì)土壤有效磷含量的影響Fig. 6 Effect of pH on available phosphorus content in soil

圖7 質(zhì)地對(duì)土壤有效磷含量的影響Fig. 7 Effect of texture on the content of available phosphorus in soil

第三，當(dāng)?shù)胤N植模式影響土壤有效磷的空間分布。陸良縣植煙耕地的主要種植模式及其磷素投入列于表4，可以看出不同的種植模式其土壤有效磷含量差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000），其中土壤有效磷含量最高的是種植模式1，最低的是種植模式7，其中除種植模式7以外的其它各個(gè)種植模式均超過(guò)40mg/kg，模式7的土壤有效磷含量亦超過(guò)30 mg/kg。陸良地區(qū)烤煙施磷量一般為75～105kg/ha。

表4 種植模式對(duì)土壤有效磷含量的影響Tab. 4 Effect of planting patterns on available phosphorus content in soil

2.4 植煙土壤有效磷含量潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

采用概率克里格（Probability Kriging）插值法[9]對(duì)陸良植煙土壤有效磷含量的烤煙品質(zhì)潛在風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)圖8和圖9。有效磷含量超過(guò)品質(zhì)臨界值的概率空間分布總體趨勢(shì)呈現(xiàn)為西北高東南低，概率區(qū)間為>80%的區(qū)域主要位于陸良縣西北部，包括小百戶鎮(zhèn)的西部的大部分和東部的局部，以及芳華鎮(zhèn)北部的小部，占研究區(qū)域面積的8.43%，可作為煙葉品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)重點(diǎn)控制區(qū)；概率區(qū)間為60%～80%的區(qū)域主要位于西部芳華鎮(zhèn)和小百戶鎮(zhèn)，以及南部的召夸鎮(zhèn)，占研究區(qū)域面積的18.19%，可作為煙葉品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警區(qū)；概率為40～60%的區(qū)域在除三岔河鎮(zhèn)以外的各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布；其余為概率20～40%和<20%的區(qū)域，可作為煙葉品質(zhì)的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。有效磷含量超過(guò)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)臨界值的概率空間分布表現(xiàn)為西北較高其他區(qū)域較低的趨勢(shì)，概率區(qū)間為60%～80%的區(qū)域主要位于小百戶鎮(zhèn)西南部和東部，占研究區(qū)域面積的3.08%，該區(qū)域應(yīng)作為煙田面源磷污染的重點(diǎn)控制區(qū)；概率為50%～60%和40%～50%的區(qū)域分布于小百戶鎮(zhèn)重點(diǎn)控制區(qū)的外圍及芳華鎮(zhèn)中部，分別占研究區(qū)域總面積的3.45%和8.84%，可作為煙田面源磷污染的預(yù)警區(qū)；概率為30%～40%主要分布在小百戶鎮(zhèn)和芳華鎮(zhèn)，<30%的區(qū)域覆蓋全縣的大部分區(qū)域（73.62%），可作為有效磷對(duì)環(huán)境威脅的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖8 植煙土壤有效磷含量超過(guò)品質(zhì)臨界值的概率圖Fig. 8 Probability map of available P exceeding the quality critical value of 40 mg/kg in Luliang county

圖9 植煙土壤有效磷含量超過(guò)環(huán)境臨界值的概率圖Fig. 9 Probability map of available P exceeding the environment critical value of 60 mg/kg in Luliang county

3 結(jié)論與討論

3.1 關(guān)于土壤有效磷的臨界值確定

據(jù)國(guó)外學(xué)者報(bào)道[18]，全世界很多國(guó)家和地區(qū)都出現(xiàn)磷素盈余現(xiàn)象，主要發(fā)生在美國(guó)東部、南美、歐洲西部和中國(guó)東南部。陳敏鵬等[19]研究表明，我國(guó)土壤表觀磷盈余強(qiáng)度達(dá) 2.5 kg/hm2，化肥和畜禽糞便是土壤磷素的主要來(lái)源，不難理解外源磷的大量、長(zhǎng)期施用是磷素盈余發(fā)生的主要原因[20-21]，在我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，磷肥的施用量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)作物需要量，導(dǎo)致土壤磷素積累，增加土壤磷素的流失風(fēng)險(xiǎn)[22-24]。有研究把有效磷含量60mg/kg作為旱地土壤磷素淋失的環(huán)境臨界值。烤煙對(duì)于磷素供應(yīng)的要求是足而不過(guò)多，一般旱地土壤20 mg/kg～30 mg/kg即可滿足烤煙生長(zhǎng)，水田土壤這一數(shù)值為10 mg/kg～20 mg/kg。過(guò)多的磷素營(yíng)養(yǎng)對(duì)于煙葉品質(zhì)有顯著的不利影響，研究發(fā)現(xiàn)中磷（實(shí)測(cè)有效磷為18.87 mg/kg）土壤上種植烤煙，隨著施磷量的增加，煙葉細(xì)胞壁物質(zhì)總量呈先下降后持續(xù)上升的趨勢(shì)[25]；而在高磷土壤上（實(shí)測(cè)為32 mg/kg），相當(dāng)于常規(guī)用量一半的磷肥便會(huì)造成煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量明顯變差[5]。本研究參考以上的相關(guān)研究將60mg/kg和40mg/kg作為陸良植煙土壤有效磷的環(huán)境潛在風(fēng)險(xiǎn)臨界值和品質(zhì)潛在風(fēng)險(xiǎn)臨界值，有一定的科學(xué)性，但具體到陸良不同的土壤類型、土壤質(zhì)地有效磷含量臨界值，仍須要通過(guò)淋溶試驗(yàn)進(jìn)行準(zhǔn)確求算。

3.2 關(guān)于土壤有效磷含量的影響因素及煙田磷素養(yǎng)分管理建議

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[26-32]，我國(guó)不少煙區(qū)土壤有效磷含量高于30 mg/kg，甚至超過(guò)40 mg/kg。分析認(rèn)為一方面與我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普遍磷肥投入較高有關(guān)以外，與烤煙種植的施肥習(xí)慣也關(guān)系密切，我國(guó)烤煙施肥普遍采取的氮磷鉀比例（N:P2O5:K2O）為1:1～1.5:3.0，而與之矛盾的是烤煙的磷肥的當(dāng)季利用率僅為15.00%～18.00%[6]。本研究結(jié)果顯示，研究區(qū)域有效磷均值為44.71mg/kg，其中>40mg/kg即“很高”的植煙耕地面積比例達(dá)43.19%，>60mg/kg的植煙耕地面積比例為5.75%。煙田土壤有效磷含量與地形地貌、酸堿度、土壤質(zhì)地及種植模式有關(guān)。此外，有機(jī)肥和化肥的大量、持續(xù)投入是土壤有效磷含量高的主要原因。7種種植模式煙田土壤的有效磷含量對(duì)于烤煙生長(zhǎng)而言均有不同程度的盈余，耕層土壤有效磷含量超過(guò)品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)臨界值（40 mg/kg）的概率為>60%的區(qū)域占研究區(qū)總面積的26.62%，有效磷含量超過(guò)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)臨界值（60 mg/kg）的概率為60%～80%的區(qū)域占研究區(qū)總面積的3.08%，主要分布在西北部的山區(qū)。針對(duì)當(dāng)前煙田土壤磷素現(xiàn)狀，建議嚴(yán)格控制磷肥用量，推行測(cè)土施肥技術(shù)，有效磷在30 mg/kg以上的煙田土壤可減少磷肥用量50%以上，有效磷在40或60 mg/kg以上的煙田嘗試采取隔年施磷或連續(xù)幾年暫停施磷，以便減少磷肥投入、降低肥料成本、促進(jìn)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展和保護(hù)煙區(qū)生態(tài)環(huán)境。

[1] 胡國(guó)松, 鄭偉, 王震東, 等. 烤煙營(yíng)養(yǎng)原理[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2000: 94-118.HU Guosong, ZHENG Wei, WANG Zhendong, et al.Principle for flue-cured tobacco nutrition [M]. Beijing:Science Press, 2000: 94-118. (in Chinese)

[2] 王海英, 許亦農(nóng). 缺磷脅迫下煙草葉片磷脂酰甘油(PG)含量降低的分子機(jī)理[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2006, 32(6): 643-648.WANG Haiying, XU Yinong. Molecular mechanism of the decrease in phosphatidylglycerol content in tobacco leaves under phosphate deficiency stress[J]. Journal of Plant Physiology and Molecular Biology, 2006, 32(6): 643-648.(in Chinese)

[3] 曹志洪, 周健民. 中國(guó)土壤質(zhì)量[M] .北京: 科學(xué)出版社,2008.CAO Zhihong, ZHOU Jianmin. Soil quality of China[M].Beijing: Science Press, 2008.(in Chinese)

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局編．中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒．北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社, 2012.National Bureau of statistics of the people’s Republic of China. China statistical yearbook[M]. Beijing: China Statistics Press, 2012.(in Chinese)

[5] 周冀衡, 朱小平, 王彥亭, 等. 煙草生理與生物化學(xué)[M].合肥: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社, 1996: 192-193.Zhou Jiheng, Zhu Xiaoping, Wang Yanting, et al.Physiology and Biochemistry of Tobacco[M]. Hefei:University of Science and Technology of China Press, 1996:192-193.(in Chinese)

[6] 周偉. 磷肥用量對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響[D]. 長(zhǎng)沙: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008.ZHOU Wei. Effects of Phosphorus Fertilizer on Flue-cured Tobacco Growth, Yield and Quality[D]. Changsha: Hunan Agricultural University, 2008.(in Chinese)

[7] 許自成, 王林, 肖漢乾. 湖南煙區(qū)烤煙磷含量與土壤磷素的分布特點(diǎn)及關(guān)系分析[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2007, 33(3): 290-297.XU Zicheng, WANG Lin, XIAO Hanqian. Distribution and relationship of phosphorus content in flue-cured tobacco leaf and phosphorus content in soil in Hunan tobaccogrowing alias[J]. Journal of Zhejiang University(Agriculture& Life Sciences), 2007, 33(3): 290-297.(in Chinese)

[8] 褚利平, 王克勤, 宋澤芬, 等. 烤煙坡耕地壤中流氮、磷濃度的動(dòng)態(tài)特征[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 29(7):1346-1354.CHU Liping, WANG Keqin, SONG Zefen, et al. Dynamics of nitrogen and phosphorus in tobacco slope cropland interflow[J].Journal of Agro-Environment Science, 2010,29(7): 1346-1354.(in Chinese)

[9] 王淑英, 胡克林, 路蘋(píng), 等. 北京平谷區(qū)土壤有效磷的空間變異特征及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009,42(4): 1290-1298.WANG Shuying, HU Kelin, LU Ping, et al. Spatial variability of soil available phosphorus and environmental risk analysis of soil phosphorus in Pinggu county of Beijing[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(4): 1290-1298.(in Chinese)

[10] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000.Lu Rukun. Analytical Method of Soil Agro-chemistry.Beijing: China Agricultural Science & Technology Press,2000.(in Chinese)

[11] 楊榮生. 曲靖市植煙土壤分析與評(píng)價(jià)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2012:85-88.Analysis and Evaluation of Tobacco-Planting Soils in Qujing Municipality [M]. Beijing: Science Press, 2012:85-88.(in Chinese)

[12] 郝黎仁, 攀元, 郝哲歐. SPSS實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析[M]. 北京:中國(guó)水利水電出版社, 2002, 110-135.Hao Liren, Pan Yuan, Hao Zheou. SPSS Statistical Analysis Utility. Beijing: China Water Power Press, 2002, 274-315.(in Chinese)

[13] 王政權(quán). 地統(tǒng)計(jì)學(xué)及在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1999: 65-132.WANG Zhengquan. Geo-statistics and Its Application in Ecology[M]. Beijing: Science Press, 1999: 65-132. (in Chinese)

[14] 吳秀芹, 張洪巖, 李瑞改, 等. ArcGIS9地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)踐(下冊(cè)) [M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007:463-517.WU Xiuqin, Zhang Hongyan, Li Ruigai, et al. Application and Practice of ArcGIS 9 Geographic Information System(Volume two)[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2007, 463-517.(in Chinese)

[15] Baxter S J, Oliver M A, Gaunt J. A geostatistical analysis of the spatial variation of soil mineral nitrogen and potentially available nitrogen within an arable field [J]. Precision Agriculture, 2003, 4: 213-226.

[16] 路鵬, 彭佩欽, 宋變蘭, 等. 洞庭湖平原區(qū)土壤全磷含量地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005, 38(6):1204-1212.LU Peng, PENG Peiqin, SONG Bianlan, et al.Geostatistical and GIS analyses on soil total p in the typical area of Dongting Lake Plain[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2005,38(6): 1204-1212.(in Chinese)

[17] 苑小勇, 黃元仿, 高如泰, 等. 北京市平谷區(qū)農(nóng)用地土壤有機(jī)質(zhì)空間變異特征[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2008, 24(2): 70-76.YUAN Xiaoyong, HUANG Yuanfang, GAO Rutai, et al.Spatial variability characteristics of farmland soil organic matter in Pinggu District, Beijing, China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008,24(2): 70-76.(in Chinese)

[18] MacDonald, K.G., Bennett, M.E., Potter, A.P., Ramankutty,N. Agronomic phosphorus imbalances across the world’s croplands[C]. Proceedings of the National Academy of Sciences 2011, 108: 3086-3091.

[19] 陳敏鵬, 陳吉寧. 中國(guó)區(qū)域土壤表觀氮磷平衡清單及政策建議[J]. 環(huán)境科學(xué), 2007, 28(6): 1305-1310.CHEN Minpeng , CHEN Jining. Inventory of Regional Surface Nutrient Balance and Policy Recommendations in China[J]. Environmental science , 2007, 28(6): 1305-1310.(in Chinese)

[20] 劉建玲, 李仁崗, 廖文華, 等. 白菜-辣椒輪作中磷肥的產(chǎn)量效應(yīng)及土壤磷積累研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005,38(8): 1616-1620.LIU Jianling, LI Rengang, LIAO Wenhua , et al. The Yield Response of Vegetable to Phosphate Fertilizer and Soil Phosphorus Accumulation in a Chinese Cabbage-capsicum Rotation[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2005, 38(8): 1616-1620.(in Chinese)

[21] 李中陽(yáng), 徐明崗, 李菊梅, 等. 長(zhǎng)期施用化肥有機(jī)肥下我國(guó)典型土壤無(wú)機(jī)磷的變化特征[J]. 土壤通報(bào), 2010,41(6): 1434-1439.LI Zhongyang, XU Minggang, LI Jumei, et al. Changes of inorganic phosphorus in typical soils of China under long-term combined application of chemical and organic fertilizer [J]. Chinese Journal of Soil Science, 2010, 41(6):1434-1439.(in Chinese)

[22] 王艷玲, 何園球, 李成亮, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤磷素持續(xù)供應(yīng)能力的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2010, 47(3): 503-507.WANG Yanling, HE Yuanqiu, LI Chengliang, et al. Effects of long-term fertilization on sustained P supply capacity of red soil [J]. ActaPedologicaSinica, 2010, 47(3): 503-507.(in Chinese)

[23] 顏曉, 王德建, 張剛, 等. 長(zhǎng)期施磷稻田土壤磷素累積及其潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 21(4):393-400.YAN Xiao, WANG Dejian, ZHANG Gang, et al. Soil phosphorous accumulation in long-term P fertilization paddy field and its environmental effects[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2013, 21(4): 393-400.(in Chinese)

[24] 汪玉, 趙旭, 王磊, 等. 太湖流域稻麥輪作農(nóng)田磷素累積現(xiàn)狀及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與控制對(duì)策[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2014, 33(5): 829-835.WANG Yu, ZHAO Xu, WANG Lei, et al. Accumulation,Environmental Risk and Control of Phosphorus in Rice/Wheat Rotation Farmland in Taihu Lake Watershed [J]. Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33(5): 829-835.(in Chinese)

[25] 王艷麗. 豫中褐土區(qū)磷肥用量對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的影響[D]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2005.WANG Yanli. Effect of phosphorus fertilizer on fluecured tobacco growth, yield and quality in cinnimon soil of the central He’nan[D]. Zhengzhou: He’nan Agricultural University, 2005.(in Chinese)

[26] 武德傳, 羅紅香, 宋澤民, 等. 黔南山地植煙土壤主要養(yǎng)分空間變異和管理分區(qū)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 25(6):1701-1707.WU Dechuan, LUO Hongxiang, SONG Zemin, et al. Spatial variability and management zone of soil major nutrients in tobacco fields in Qiannan mountainous region[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2014, 25(6): 1701-1707.(in Chinese)

[27] 李強(qiáng), 周冀衡, 楊榮生, 等. 曲靖植煙土壤養(yǎng)分空間變異及土壤肥力適宜性評(píng)價(jià)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 22(4):950-956.LI Qiang, ZHOU Jiheng, YANG Rongsheng, et al. Soil nutrients spatial variability and soil fertility suitability in Qujing tobacco-planting area[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(4): 950-956.(in Chinese)

[28] 高博超, 婁翼來(lái), 金廣遠(yuǎn), 等. 基于GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的植煙土壤養(yǎng)分空間分析[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào), 2009, 15(1): 35-38.GAO Bochao, LOU Yilai, JIN Guangyuan, et al. Spatial analysis of tobacco soil nutrients based on GIS and geostatistics[J]. ActaTabacariaSinica, 2009, 15(1): 35-38.(in Chinese)

[29] 黃瑾, 林北森, 周文亮, 等. 廣西百色植煙土壤主要養(yǎng)分特征及施肥策略[J]. 中國(guó)煙草科學(xué), 2010, 31(4): 33-38.HUANG Jin, LIN Beisen, ZHOU Wenliang, et al. Major nutrient characteristics and fertilization strategy of tobaccoplanting soils in Baise of Guangxi[J]. Chinese Tobacco Science, 2010, 31(4): 33-38.(in Chinese)

[30] 楊美仙, 亞平, 何元?jiǎng)? 等. 臨滄植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況分析[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)), 2014, 29(2):269-277.YANG Meixian, YA Ping, HE Yuansheng, et al. Analysis of soil nutrients condition in Lincang tobacco-growing areas[J]. Journal of Yunnan Agricultural University, 2014,29(2): 269-277.(in Chinese)

[31] 江厚龍, 張保全, 李鈉鉀, 等. 重慶植煙土壤有效養(yǎng)分含量及其影響因素[J]. 中國(guó)煙草科學(xué), 2014, 35(5): 67-73.JIANG Houlong, ZHANG Baoquan, LI Najia, et al. Soil Available nutrient contents and their influencing factors in tobacco growing region in Chongqing[J]. Chinese Tobacco Science, 2014, 35(5): 67-73.(in Chinese)

[32] 宋淑芳, 周冀衡, 鄧小華, 等. 大理植煙土壤養(yǎng)分含量及其對(duì)煙葉生產(chǎn)的適宜性[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2012, 38(1): 16-21.SONG Shufang, ZHOU Jiheng, DENG Xiaohua, et al.Tobacco soil fertility and suitability for the tobacco production in Dali tobacco areas[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2012, 38(1): 16-21.(in Chinese)

Spatial variation of available Phosphorus in tobacco-planting soil and evaluation of its potential risks to leaf quality and surface pollution in Luliang county of Yunnan province

LI Qiang1, LIU Xiaoying1, WANG Pei2, DUAN Wangjun2, CHENG Changxin3, LUO Wei2, XU Xiangli4, LI Zhiwei2, WANG Ruibao5, WANG Chao3, XIE Yan5, WEI Xinliang4, ZHOU Jiheng1
1Tobacco Research Institute, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;2 China Tobacco Sichuan Industrial Co., Ltd., Chengdu 610017, China;3 Hongyun Honghe Tobacco (Group) Co., Ltd., Kunming 650231, China;4 China Tobacco Hunan Industrial Co., Ltd., Changsha 41000, China;5 Yunnan Qujing Municipal Tobacco Company, Qujing 655000, Yunnan, China

340 tobacco soil samples were collected in Luliang tobacco growing soil based on GPS techology to determine the available phosphorus content and to investigate spatial distribution of available phosphorus and its potential risks to leaf quality and surface pollution through the geo-statistical methods like Kriging and Probability Kriging. Results showed that the average content of available P is 44.71mg/kg with 43.19% of the area containing over 40mg/kg and 5.75% over 60mg/kg as result of many factors such as elevation, topography, soil texture,soil pH and land use. Soils with >60% probability of exceeding the quality critical value (40 mg/kg) in terms of available phosphorus were mainly located in the northwest of Luliang County, accounting for 8.43% and 18.19% of the study area. Soils with 60%～80% probability of exceeding the environmental critical value (60 mg/kg) in terms of available phosphorus were mainly located in Xiaobaihu town, accounting for 3.08% of the study area. Xiaobaihu and Fanghua Towns proved to be main areas that need to be monitoring for control of leaf quality and the southwest and east part of Xiaobaihu town should be paid attention to in controlling agricultural surface pollution of phosphorus.

tobacco planting soil; available phosphorus; risk to leaf quality; environmental risk

李強(qiáng)，劉曉穎，王佩,等. 云南陸良植煙土壤有效磷空間變異及其對(duì)煙葉質(zhì)量和面源污染潛在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2016,22（3）

云南省煙草公司項(xiàng)目“曲靖市精益煙葉生產(chǎn)研究與應(yīng)用”（2014YN24）；紅云紅河煙草集團(tuán)項(xiàng)目（HYHH2016YL03）；川渝中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項(xiàng)目[（2013）164-22]

李 強(qiáng)（1982－），博士，研究方向?yàn)闊煵菘茖W(xué)與工程技術(shù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，Email:zqiangli@126.com

魏新亮（1979－），學(xué)士，研究方向?yàn)榫頍煯a(chǎn)品配方與煙葉技術(shù)研究，Email:weixl1212@hngytobacco.com

2015-11-18

:LI Qiang, LIU Xiaoying, WANG Pei, et al. Spatial variation of available Phosphorus in tobacco-planting soil and evaluation of its potential risks to leaf quality and surface pollution in Luliang county of Yunnan province[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2016,22(3)