靳志麗 陳夢思 邵蘭軍 喻杰 周向平 王錫春 袁芳

摘要：為掌握煙區(qū)土壤化學性狀特征，2015年對永州市79個種煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)689個植煙土壤取樣調(diào)查和統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，煙區(qū)土壤pH偏高，土壤有機質(zhì)和陽離子交換量（CEC）豐富，分別有92.6%的土壤有機質(zhì)和91.6%的CEC處于中等級別以上水平，植煙土壤肥力水平較高。土壤pH、有機質(zhì)和CEC均存在正相關關系。通過聚類分析將煙區(qū)劃分為2大特征區(qū)域，因地制宜，合理施肥及土壤保育。

關鍵詞：植煙土壤；化學性狀；pH；有機質(zhì)；CEC；聚類分析

中圖分類號：S572文獻標志碼：A論文編號：cjas20190900202

Yongzhou Tobacco-growing Soil： Main Chemical Characteristics and Cluster Analysis Jin Zhili1， Chen Mengsi2， Shao Lanjun3， Yu Jie1， Zhou Xiangping1， Wang Xichun1， Yuan Fang1

（1Yongzhou Company of Hunan Tobacco Company， Yongzhou 425000， Hunan， China；

2China Tobacco Company， Beijing 100055， China；

3China Tobacco Guangdong Industrial Co.， Ltd.， Guangzhou 510000， Guangdong， China）

Abstract： To understand the chemical characteristics of tobacco-growing soil in Yongzhou， 689 tobaccogrowing soil samples from 79 tobacco-planting towns in Yongzhou of Hunan were investigated and analyzed in 2015. The results showed that the collected soil samples had the characteristics of high pH and were abundant in content of soil organic matter and cation exchange capacity， and up to 92.6% and 91.6% of the soil samples were above medium level respectively in organic matter and CEC. Tobacco-growing soil had high soil fertility， and there was a positive correlation between the soil pH， organic matter and cation exchange capacity. The results of cluster analysis suggested that tobacco planting area in Yongzhou could be divided into two different characteristic regions， and measures of rational fertilization and soil conservation accorded with local conditions should be considered.

Keywords： Tobacco-planting Soil； Chemical Characteristics； pH； Organic Matter； Cation Exchange Capacity； Cluster Analysis

0引言

煙草生長適應性強，多種土壤上都可以生長發(fā)育，但優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)對土壤條件要求比較嚴格[1-2]。土壤化學性狀是土壤重要屬性之一，其中土壤酸堿度是土壤化學性質(zhì)的重要參數(shù)[3]，也是土壤肥力的重要指標之一[4-5]，對礦物質(zhì)風化、鹽基淋溶、養(yǎng)分有效性、微生物數(shù)量和活性均產(chǎn)生影響[6]；土壤有機質(zhì)是土壤質(zhì)量和肥力水平的重要指標[7]，能增強土壤保水保肥能力[4]；CEC是表征土壤化學性質(zhì)、評價土壤保肥能力的重要指標[8]，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)[3，9]。近年來，多位學者對土壤pH、有機質(zhì)、CEC的空間變異、影響因素及其與土壤其他性狀的相互關系進行研究[1，3，10-12]。闕勁松等[1]研究表明，植煙土壤pH隨海拔升高呈現(xiàn)“M”型變化趨勢，而有機質(zhì)則呈現(xiàn)“W”型變化趨勢；植煙土壤pH與有機質(zhì)呈負相關關系。林清火等[3]研究表明，添加生物質(zhì)炭土壤調(diào)理劑，具有同步提高酸性土壤pH和CEC的能力，且其二者之間達到極顯著相關。李強等[10]研究表明，植煙土壤pH空間結(jié)構(gòu)為指數(shù)模型，空間變異主要由土壤化學因素決定。郭乃嘉等[11]研究表明，有機質(zhì)水平在黑土區(qū)受環(huán)境因子影響為主，在水稻土區(qū)受人為因子主導。

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)。目前對永州煙區(qū)土壤主要化學性狀特征缺乏系統(tǒng)調(diào)查和全面分析研究。本文在對永州煙區(qū)土壤養(yǎng)分豐缺現(xiàn)狀全面調(diào)查的基礎上，對土壤幾種主要化學性狀空間分布特征進行系統(tǒng)分析和區(qū)域分類，以期為本區(qū)烤煙合理施肥、用地養(yǎng)地和特色優(yōu)質(zhì)煙葉區(qū)域優(yōu)化布局提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1調(diào)查時間、地點

調(diào)查試驗于2015年1—2月在永州市各煙區(qū)進行樣品采集，3—11月在湖南省土壤肥料研究所進行土壤樣品前處理和室內(nèi)分析檢測工作。

1.2試驗材料

2015年在永州市所有產(chǎn)煙縣（寧遠、新田、藍山、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193個、新田115個、藍山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，煙田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1個約1.0 kg的混合土樣。土樣登記編號后進行預處理，經(jīng)風干、磨細、過篩、混勻、裝瓶備用。

1.3項目測定方法

土壤pH用pH計測定（水土比為1：2.5）；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀滴定法測定；CEC采用乙二胺四乙酸二鈉、乙酸銨混合液提取法測定。各養(yǎng)分具體測定方法按文獻[13]的方法進行。

1.4植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況評價標準

參照湖南省土壤肥料研究所提出的《湖南省第二次植煙土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準》。

1.5統(tǒng)計分析

采用DPS統(tǒng)計軟件[14]和Excel表格進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤主要化學性狀總體評價

表1中有機質(zhì)、pH、CEC均值均大于臨界值。各指標數(shù)據(jù)極差較大，離散程度由大到小依次為有機質(zhì)、CEC、pH，土壤有機質(zhì)和CEC數(shù)據(jù)變異較大，分布范圍分別為4.30～91.60 g/kg和5.10～41.70 cmol/kg，從變異系數(shù)來看，各指標均呈中等變異性，其中pH變異系數(shù)較小，數(shù)據(jù)集中度較高。

2.2永州各產(chǎn)區(qū)土壤主要化學性狀分布特征分析

2.2.1土壤pH狀況分析表2全市土壤均值為pH 6.95，61.4%的樣本大于pH 7，表明全市植煙土壤pH偏高，pH 5.5～7適宜范圍的樣本僅占25.7%，各產(chǎn)區(qū)這一比例從高到低依次為道縣、江華、藍山、寧遠、東安、新田、江永。統(tǒng)計分析表明，各產(chǎn)區(qū)土壤pH差異達到了極顯著水平，其中新田pH相對較高，與其他產(chǎn)區(qū)差異均達到了顯著水平，寧遠、江華、道縣、東安pH相對其他產(chǎn)區(qū)有所下降。

2.2.2土壤有機質(zhì)狀況分析土壤有機質(zhì)是最重要的土壤肥力因素，直接或間接影響土壤諸多屬性，過高或過低均不利于優(yōu)質(zhì)烤煙的形成[11，15]。表3全市土壤有機質(zhì)均值為42.3 g/kg，92.6%的樣本處于中等及以上含量，表明全市土壤有機質(zhì)含量豐富。全市55.3%的樣本處于中等和較高的適宜范圍，這一比例從高到低依次為江華、新田、江永、寧遠、道縣、東安、藍山。統(tǒng)計分析表明，各產(chǎn)區(qū)土壤有機質(zhì)含量達到了極顯著差異，其中藍山、東安有機質(zhì)含量較高，與其它產(chǎn)區(qū)差異均達到了極顯著水平，江永、道縣土壤有機質(zhì)比其它產(chǎn)區(qū)有所下降。

2.2.3土壤CEC狀況分析表4來看，全市土壤CEC均值為20.6 cmol/kg，全市91.6%的樣本處于中等及以上含量水平，表明全市植煙土壤CEC含量相當豐富，各產(chǎn)區(qū)處于中等及以上級別的樣本比例從高到低依次為東安、新田、藍山、寧遠、道縣、江永、江華。統(tǒng)計分析表明，各產(chǎn)區(qū)土壤CEC達到了極顯著差異，其中藍山CEC較高，與其它產(chǎn)區(qū)差異均達極顯著水平，江華、道縣土壤CEC比其它產(chǎn)區(qū)有所下降。

2.3土壤主要化學性狀相關關系分析

從表5來看，土壤pH、有機質(zhì)、CEC之間均存在正相關關系，其中pH與CEC相關關系達到了極顯著水平，有機質(zhì)與CEC之間的相關關系達到了顯著水平，pH與有機質(zhì)的相關關系在90%程度上達到顯著水平。這表明CEC隨pH的升高呈極顯著的升高趨勢、隨有機質(zhì)的升高呈顯著的升高趨勢；pH隨有機質(zhì)含量的升高呈現(xiàn)升高趨勢，在90%程度上達到了顯著水平。

2.4各產(chǎn)區(qū)土壤主要化學性狀聚類分析

為探討區(qū)域間養(yǎng)分分布的相似性和差異性，將永州植煙土壤pH、有機質(zhì)和CEC標準化轉(zhuǎn)換，選擇卡方距離和可變類平均法進行系統(tǒng)聚類分析，得到79個產(chǎn)煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分聚類圖（見圖1），以卡方距離1.8進行分類，各產(chǎn)煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)分為2大典型區(qū)域，分別以S1、S2代表，S1包括27個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要特征：土壤pH微酸性、有機質(zhì)含量較高、CEC含量中等；S2包括52個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要特征：土壤pH微堿性、有機質(zhì)含量高、CEC含量較高。表6為各類別統(tǒng)計分析結(jié)果，S2 pH、有機質(zhì)和CEC均極顯著高于S1。

3結(jié)論與討論

（1）土壤pH過高或過低均降低煙株對養(yǎng)分的吸收效率，并改變營養(yǎng)元素的形態(tài)和有效性[16]，永州煙區(qū)土壤pH偏高，51.4%的土壤pH>7.5，土壤pH與成土母質(zhì)、土壤類型、煙稻輪作制度、長期秸稈還田有直接關系[10，17-19]?？緹熒a(chǎn)過程中，密切關注煙田施肥和土壤保育措施對土壤pH可能造成的影響，避免因肥料種類或外源物料的施入導致土壤pH的升高，同時，適當使用腐殖酸、餅肥等酸性有機肥，一定程度上中和土壤堿性，降低土壤pH[20-21]。

（2）研究表明，水稻土區(qū)降水、地形、施肥、秸稈還田等對土壤有機質(zhì)積累的影響明顯[11]。永州煙區(qū)92.6%的土壤有機質(zhì)處于中等及以上含量，土壤有機質(zhì)含量豐富，容易引起土壤N素供應滯后、上部葉發(fā)育過度等問題，生產(chǎn)上應因地制宜，采取重施基肥、早施追肥；使用碳氮比較低的有機物料還田等措施，緩解土壤高有機質(zhì)對烤煙生產(chǎn)的不利影響。

（3）永州煙區(qū)91.6%的植煙土壤CEC處于中等及以上水平，土壤保肥、供肥和緩沖能力較高，適宜烤煙生產(chǎn)。

（4）永州煙區(qū)土壤pH、有機質(zhì)成正相關，在90%程度上達顯著水平，這與林北森、李強的研究結(jié)果相一致[10，20-21]。土壤pH與CEC呈極顯著相關，與林清火、李強的研究結(jié)果相一致[3，10]。土壤CEC隨有機質(zhì)的升高而呈顯著升高的結(jié)論與許亞琪的研究結(jié)果相一致[8]。

（5）系統(tǒng)聚類分析將永州植煙土壤主要化學性狀聚合為2大特征區(qū)域，S1土壤pH微酸性、有機質(zhì)較高、CEC中等；S2土壤pH微堿性、有機質(zhì)高、CEC較高。兩區(qū)域各指標差異均達到極顯著水平。

參考文獻

[1]闕勁松，唐佐芯，李賢峰，等.紅河州彌勒市植煙土壤pH和有機質(zhì)分析[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2019（32）7：1633-1638.

[2]郭建華，沈建平，張仕祥，等.進口烤煙與我國主產(chǎn)區(qū)烤煙煙葉物理特性相似性分析[J].中國煙草科學，2018，39（1）：91-96.

[3]林清火，劉海林，王莉，等.炭基土壤調(diào)理劑對橡膠園土壤pH和陽離子交換量的影響[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學，2018，38（12）：1-4，9.

[4]陳玉芹，胡永亮，張麗萍，等.基于主成分和聚類分析的德宏橡膠林土壤肥力評價[J].熱帶作物學報，2019，40（8）：1461-1467.

[5]徐仁扣，李九玉，周世偉，等.我國農(nóng)田土壤酸化調(diào)控的科學問題與技術措施[J]中國科學院院刊，2018，33（2）：160-167.

[6]朱禮學.土壤pH值及CaCO3在多目標地球化學調(diào)查中的研究意義[J].四川地質(zhì)學報，2001，21（4：）140-143.

[7]Gregorich E G， Monreal C M， Carter M R， et al. Towards a minimum data set to assess soil organic matter quality in agricultural soils[J].Canadian Journal of SoilScience，1994，74（4）： 367-385.

[8]許亞琪.土壤陽離子交換量的分析結(jié)果研究[J].干旱環(huán)境監(jiān)測2018，32（1）：19-23.

[9]張琪，方海蘭，黃懿珍，等.土壤陽離子交換量在上海城市土壤質(zhì)量評價中的應用[J].土壤，2005，37（6）：679-682.

[10]李強，閆晨兵，劉勇軍，等.郴州植煙土壤pH空間分布及影響因素初探[J].中國煙草學報，網(wǎng)絡首發(fā).

[11]郭乃嘉，史學正，趙永存，等.人為與環(huán)境因子對農(nóng)田土壤有機質(zhì)影響的比較研究[J].土壤學，2016，53（5）：1097-1106.

[12]關連珠，姜雪楠，張廣才，等.添加稻草生物質(zhì)炭對濱海水稻土有機質(zhì)活性的影響[J].土壤，2019，51（1）：205-209.

[13]魯如坤.壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學出版社， 1999.

[14]唐啟義，唐睿.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京：科學出版社，2017.

[15]毛霞麗，陸扣萍，何麗芝，等.長期施肥對浙江稻田土壤團聚體及其有機碳分布的影響[J].土壤學報，2015，52（4）：828-838.

[16]劉國順.煙草栽培學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[17]朱丹妹，劉巖，張麗，等.不同類型土壤淹水對pH、Eh、Fe及有效態(tài)Cd含量的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2017，36（8）：1508-1517.

[18]袁建玉，周增輝，張娜，等.設施蔬菜水旱輪作前后耕作層土壤鹽分和pH值的變化[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2014，42（3）301-303.

[19]鄧小華，張瑤，田峰，等.湘西植煙土壤pH和主要養(yǎng)分特征及其相互關系[J].土壤，2017，49（1）：49-56.

[20]唐佐芯，李天壁，陳澤斌，等.基于主成分分析和聚類分析的紅河州植煙土壤特性研究[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2019，32（7）：1607-1613.

[21]林北森，高華軍，王五權(quán)，等.廣西百色市植煙土壤養(yǎng)分狀況及影響因素分析[J]江西農(nóng)業(yè)學報，2017，29（4）：49-53.