陳潔菲，查宇璇，楊 超，陳天才，徐 宸，劉 忠，周鑫斌*

重慶市石柱縣煙田土壤肥力演變與施肥區(qū)劃①

陳潔菲1，查宇璇1，楊 超2，陳天才3，徐 宸2，劉 忠4，周鑫斌1*

(1西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715；2中國(guó)煙草總公司重慶市公司煙草科學(xué)研究所，重慶 400715；3中國(guó)煙草總公司重慶市公司奉節(jié)分公司，重慶 404600；4中國(guó)煙草總公司重慶市公司石柱分公司，重慶 409100)

分析2017年重慶市石柱縣230份土壤樣品的pH和養(yǎng)分指標(biāo)，并與2002、2012年數(shù)據(jù)對(duì)比，了解該縣植煙土壤肥力狀況及其演變趨勢(shì)，提出針對(duì)性施肥策略。結(jié)果表明，2017年該縣植煙土壤pH均值為5.52，其中pH<5.5的酸性土壤占49.1%；土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為30.67 g/kg，其中>20 g/kg的比例占92.6%。土壤堿解氮、有效磷和速效鉀平均含量分別為156.35、108.40、436.25 mg/kg，其含量過(guò)高的比例分別占21.35%、88.2%、98.0%。比較2002、2012和2017年數(shù)據(jù)，植煙土壤pH先下降后上升，土壤有機(jī)質(zhì)含量穩(wěn)步上升，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量顯著增長(zhǎng)。綜上所述，該縣土壤酸化問(wèn)題仍較嚴(yán)重，養(yǎng)分含量過(guò)于豐富，整體土壤肥力較低且呈下降趨勢(shì)，因此，可按照“區(qū)域大配方，地塊小調(diào)整”的原則，運(yùn)用施肥區(qū)劃圖和烤煙配方施肥建議卡，對(duì)該縣不同種植單元煙田提出具體的施肥方案，實(shí)現(xiàn)該縣優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)。

植煙土壤；土壤肥力；施肥區(qū)劃；石柱縣

烤煙是重慶市石柱縣重要經(jīng)濟(jì)作物之一，在脫貧攻堅(jiān)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著積極作用[1]。目前石柱煙葉與國(guó)際優(yōu)質(zhì)煙葉相比，主要差距表現(xiàn)在致香物質(zhì)含量低、香氣量不足，下部葉身份薄、油分低，上部葉煙堿含量高、雜氣重等方面[2-3]。所以，進(jìn)一步提高煙葉原料品質(zhì)是當(dāng)前首要解決的問(wèn)題。在相同氣候條件下，土壤是對(duì)煙葉品質(zhì)影響最大的環(huán)境因子，適宜的土壤肥力是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙草的基礎(chǔ)[4]。一般認(rèn)為土壤肥力指標(biāo)的關(guān)鍵因子包括土壤pH，有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀速效養(yǎng)分含量。比如土壤pH過(guò)高或過(guò)低會(huì)引起土壤養(yǎng)分有效性的變化，導(dǎo)致植株?duì)I養(yǎng)失衡，影響烤煙品質(zhì)和產(chǎn)量[5]。近年來(lái)，為提高烤煙產(chǎn)量，煙農(nóng)采取連作種植制度和不合理施肥，加劇了植煙土壤養(yǎng)分供給失衡，造成土壤肥力下降[6]。因此有必要對(duì)土壤肥力現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)及原因進(jìn)行分析，為制定土壤質(zhì)量管理方案與合理施肥策略提供科學(xué)依據(jù)。

目前對(duì)石柱縣煙田土壤現(xiàn)狀、演變趨勢(shì)及施肥區(qū)劃研究還不多，僅有一篇研究2013年石柱植煙土壤狀況的文章[7]。為了解其土壤肥力現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)及原因，本文采用多年連續(xù)監(jiān)測(cè)方法，對(duì)2002、2012、2017年石柱煙田的定期定點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)比植煙土壤pH與主要養(yǎng)分的含量變化、分布規(guī)律，運(yùn)用空間插值法生成養(yǎng)分分布圖，提出煙草施肥區(qū)劃，為該縣煙田因土施肥提供依據(jù)和現(xiàn)實(shí)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

重慶市石柱縣位于長(zhǎng)江上游南岸，29°39′ ～ 30°33′N、107°59′ ～ 108°34′E，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，雨熱充足，以黃壤為主，適宜種植烤煙。2017年全縣烤煙播種面積2 610 hm2，總產(chǎn)量4 250 t。

1.2 土樣采集與制備

根據(jù)重慶市煙草公司在石柱縣的土樣定期采集點(diǎn)，于2017年按照每種植單元取一個(gè)耕層(0 ～ 20 cm)混合土樣的方法，在定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)選取代表性地塊作為土樣取樣點(diǎn)，并記錄經(jīng)緯度，共確立230個(gè)點(diǎn)(圖1)。每個(gè)點(diǎn)按“S”型布點(diǎn)法設(shè)置15個(gè)分樣點(diǎn)進(jìn)行垂直取樣，去掉表層土2 ～ 4 cm，剔除雜質(zhì)后混合均勻，用四分法取樣2 kg進(jìn)行室內(nèi)工作。樣品自然風(fēng)干研磨過(guò)篩后裝瓶，用以室內(nèi)測(cè)定，將測(cè)定結(jié)果與2002、2012年數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

1.3 分析方法

土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量測(cè)定參照《土壤農(nóng)化分析與環(huán)境監(jiān)測(cè)》[8]。土壤pH采用土水比1︰2.5(︰)的懸濁液電位法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量–外加熱法測(cè)定；土壤堿解氮采用氫氧化鈉堿解擴(kuò)散法測(cè)定；土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提–鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀采用醋酸銨浸提–火焰光度法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 25.0、Excel 2016、MapGIS 67、Section 2016軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與制圖。

1.5 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合該縣植煙區(qū)烤煙生產(chǎn)實(shí)際和近年相關(guān)研究結(jié)果[9-15]，借鑒全國(guó)第二次土壤普查資料，并權(quán)衡土壤養(yǎng)分狀況與煙葉生產(chǎn)質(zhì)量，制定出石柱縣植煙土壤pH與養(yǎng)分劃分標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 石柱縣植煙土壤pH狀況

由表2可知，該縣植煙土壤pH平均值在2002、2012、2017年分別處于適宜水平、較低水平、適宜水平。3個(gè)年份的變異程度均為中等變異。分布概率曲線均呈右偏態(tài)的正態(tài)分布，但2002年的為尖峰，另兩個(gè)年份均為低峰。2012年的平均值最低，與另外兩個(gè)年份均有顯著差異。

表1 石柱縣植煙土壤pH與養(yǎng)分劃分標(biāo)準(zhǔn)

表2 石柱縣植煙土壤pH和養(yǎng)分描述性統(tǒng)計(jì)

注：表中同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示同一指標(biāo)不同年份間差異顯著(<0.05)，下同。

結(jié)合表3和圖2可知，隨種植年限的增加，土壤pH大小總體上呈先降低后升高趨勢(shì)，酸性土壤的分布呈先增大后減小趨勢(shì)。

2.2 石柱縣植煙土壤有機(jī)質(zhì)狀況

由表2可知，該縣植煙土壤有機(jī)質(zhì)平均值在2002年處于適宜水平，在另兩個(gè)年份均處較高水平。3個(gè)年份的有機(jī)質(zhì)平均含量均無(wú)顯著差異，變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態(tài)的正態(tài)分布。

表3 石柱縣植煙土壤pH和養(yǎng)分指標(biāo)各水平比例情況

結(jié)合表3和圖3可知，隨種植年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)大小總體上呈先降低后升高趨勢(shì)，各水平空間分布狀況穩(wěn)定。

圖2 石柱縣植煙土壤pH空間分布狀況

圖3 石柱縣植煙土壤有機(jī)質(zhì)空間分布狀況

2.3 石柱縣植煙土壤堿解氮狀況

由表2可知，該縣植煙土壤堿解氮平均值在2012、2017年均處于適宜水平，但在2002年為極低水平。3個(gè)年份的有機(jī)質(zhì)平均含量差異均達(dá)顯著水平，變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態(tài)的正態(tài)分布。

結(jié)合表3和圖4可知，隨種植年限的增加，土壤堿解氮大小總體上呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，適宜水平的空間分布顯著增加。

2.4 石柱縣植煙土壤有效磷狀況

由表2可知，該縣植煙土壤有效磷平均值在2002年處于適宜水平，在2012、2017年均為極高水平。3個(gè)年份的變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態(tài)的正態(tài)分布。三者的有機(jī)質(zhì)平均含量均呈顯著差異。

結(jié)合表3和圖5可知，隨種植年限的增加，土壤有效磷大小總體上呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，極高水平的空間分布顯著增加。

圖4 石柱縣植煙土壤堿解氮空間分布狀況

圖5 石柱縣植煙土壤有效磷空間分布狀況

2.5 石柱縣植煙土壤速效鉀狀況

由表2可知，該縣植煙土壤速效鉀平均值在2002、2012、2017年分別處于較低、較高水平、極高水平。3個(gè)年份的有機(jī)質(zhì)平均含量均呈顯著差異，變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態(tài)的正態(tài)分布。

結(jié)合表3和圖6可知，隨種植年限的增加，土壤速效鉀大小總體上呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，極高水平的空間分布顯著增加。

3 討論

3.1 pH狀況及演變分析

土壤pH是土壤養(yǎng)分元素含量及有效性的主要影響因素之一，是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[16]。本研究表明，石柱縣植煙土壤酸化較為普遍。比較3個(gè)年份土壤pH，總體上呈先下降后上升趨勢(shì)，土壤酸化現(xiàn)象改善明顯。但相較于同處南方的貴州省遵義市植煙土壤pH(6.2 ～ 7.4)，2017年石柱縣植煙土壤pH(4.1 ～ 8.3)仍較低，土壤酸化較為嚴(yán)重且面積較大，不容忽視[17]。這與該地?zé)熮r(nóng)為提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量而長(zhǎng)期過(guò)度施肥和連續(xù)耕作密切相關(guān)[18-19]，其中生理酸性肥料、畜禽糞便等未腐熟的有機(jī)肥、過(guò)量氮肥等均是加劇該地土壤酸化的重要因子[19-20]。針對(duì)酸性土壤，一方面可通過(guò)煙田輪作、間作、套作等種植制度促進(jìn)煙田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，提高土壤pH；另一方面可通過(guò)差異化管理措施來(lái)改善不同酸化程度的植煙土壤，即：針對(duì)pH弱酸性土壤(5.0 ～ 5.5)，可適當(dāng)投入生物有機(jī)肥[21]；針對(duì)pH為4.5 ～ 5.5的煙田，可撒施375 kg/hm2的生石灰與條施750 kg/hm2的草木灰來(lái)改善土壤的酸性[22]。

3.2 有機(jī)質(zhì)狀況及演變分析

土壤有機(jī)質(zhì)含量是土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)特性的影響因素，對(duì)烤煙的正常生長(zhǎng)有非常重要的作用[9]。本研究表明，石柱煙田土壤有機(jī)質(zhì)含量呈逐年穩(wěn)定上升趨勢(shì)，處于穩(wěn)定豐富狀態(tài)，這主要與近年來(lái)推行施用有機(jī)肥有關(guān)。研究顯示，土壤有機(jī)質(zhì)含量過(guò)高時(shí)會(huì)大幅度降低煙葉吸味品質(zhì)[23]。因此，有必要在有機(jī)質(zhì)含量過(guò)高的煙田適當(dāng)減少有機(jī)肥的施用。

圖6 石柱縣植煙土壤速效鉀空間分布狀況

3.3 氮、磷、鉀速效養(yǎng)分狀況及演變分析

土壤堿解氮含量可有效反映土壤氮素供應(yīng)狀況[24]。本研究表明，該縣植煙土壤堿解氮含量均呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，總體上處適宜水平，這與該地區(qū)近年來(lái)推行使用含氮復(fù)合肥和有機(jī)肥有關(guān)。研究顯示，土壤堿解氮含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響煙葉煙堿含量的積累，從而影響煙葉的品質(zhì)[25]。因此土壤堿解氮含量較高的區(qū)域可適量減少氮肥施用，而含量較低的區(qū)域則反之。

磷素是烤煙生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素之一，但磷素施用過(guò)多不僅會(huì)影響煙草品質(zhì)，還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境[12]。本研究表明，植煙土壤有效磷平均含量呈逐年顯著增加趨勢(shì)，2017年有效磷呈過(guò)剩狀態(tài)，這與該地區(qū)長(zhǎng)期不合理施肥及氮磷鉀施肥比例失調(diào)有關(guān)。為確保煙葉質(zhì)量，可降低該地區(qū)磷肥施用，同時(shí)調(diào)整氮肥、鉀肥施用量。

烤煙屬喜鉀作物，鉀素是烤煙的品質(zhì)元素，速效鉀含量直接影響烤煙品質(zhì)與產(chǎn)量[26]。本研究表明，石柱縣植煙土壤速效鉀含量呈逐年顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，極高水平占比顯著增長(zhǎng)。這與過(guò)量施用鉀肥密切相關(guān)，長(zhǎng)此以往會(huì)損害煙葉產(chǎn)質(zhì)量[27]，因此石柱縣可適當(dāng)減少鉀肥施用量，合理調(diào)整氮磷鉀施肥比例。

3.4 施肥建議

土壤養(yǎng)分豐缺狀況和供應(yīng)強(qiáng)度直接影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量[28]。本研究表明，石柱煙田土壤酸化普遍，土壤氮、磷、鉀含量過(guò)高等問(wèn)題與煙農(nóng)長(zhǎng)期不合理施肥密切相關(guān)，不同程度影響著烤煙產(chǎn)質(zhì)量。本文根據(jù)測(cè)土配方結(jié)果，并結(jié)合上述分析，按照“大配方小調(diào)整”的原則，對(duì)石柱煙田施肥提出合理建議。

3.4.1 石柱縣煙田“大配方”養(yǎng)分管理 利用2017年養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)和MapGIS 67、Section 2016軟件制圖，根據(jù)本課題組多年田間試驗(yàn)結(jié)果，提出在石柱縣高氮區(qū)推薦施純氮肥量為90 ～ 97.5 kg/hm2，中氮區(qū)為97.5 ～ 105 kg/hm2，低氮區(qū)為105 ～ 112.5 kg/hm2。以施純氮肥量為1，不同區(qū)域的肥力配方建議詳見圖7。

圖7 石柱縣煙田施肥區(qū)劃圖

3.4.2 石柱縣煙田“小調(diào)整”養(yǎng)分管理 以石柱縣植煙區(qū)各基地種植單元為單位，依據(jù)測(cè)土配方結(jié)果、烤煙預(yù)期產(chǎn)量及栽培品種生長(zhǎng)特性，合理選擇肥料品類，制作烤煙配方施肥建議卡，并發(fā)放給煙農(nóng)，以此指導(dǎo)煙農(nóng)施肥，施肥建議卡舉例見表4。

表4 石柱縣烤煙配方施肥建議卡

4 結(jié)論

1) 2017年石柱植煙土壤pH<5.5的占49.1%，土壤酸化較為普遍；土壤有機(jī)質(zhì)含量較豐富；土壤全氮含量總體水平較高；土壤堿解氮、有效磷與速效鉀含量高于適宜范圍的占比分別為21.3%、88.2%、97.0%，屬較高至極高水平。

2) 從3個(gè)年份的數(shù)據(jù)來(lái)看，石柱縣植煙土壤pH呈先下降后上升趨勢(shì)，土壤酸化得到明顯改善但仍較嚴(yán)重；土壤有機(jī)質(zhì)含量呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，處于穩(wěn)定豐富狀態(tài)；土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量均顯著增長(zhǎng)，這與當(dāng)?shù)責(zé)熮r(nóng)不合理施肥密切相關(guān)。

3) 根據(jù)石柱縣煙田土壤肥力現(xiàn)狀及其演變趨勢(shì)，并按照“區(qū)域大配方，地塊小調(diào)整”的原則采用施肥區(qū)劃圖和烤煙配方施肥建議卡，對(duì)該縣不同種植單元煙田提出具體施肥方案，為石柱縣優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

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Evolution and Fertilization Zoning of Tobacco-growing Soil Fertility of Shizhu County, Chongqing City

CHEN Jiefei1, ZHA Yuxuan1, YANG Chao2, CHEN Tiancai3, XU Chen2, LIU Zhong4, ZHOU Xinbin1*

(1School of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2 Tobacco Scientific Research Institute of Chongqing Corporation, Chinese Tobacco Corporation, Chongqing 400715, China; 3 Fengjie Branch of Chongqing Tobacco Company, Fengjie, Chongqing 404600, China; 4 Shizhu Branch of Chongqing Tobacco Company, Shizhu, Chongqing 409100, China)

This paper analyzed pH and nutrients of 230 typical tobacco-growing soil samples from Shizhu County of Chongqing City in 2017 and compared the corresponding data of 2002 and 2017 in order to understand the condition and evolution of tobacco-growing soil fertility for the rational targeted fertilization strategies. The results showed that the average pH was 5.52 in 2017, soil samples with pH < 5.5 accounted for 49.1% of the total samples. The average SOM content was 30.67 g/kg in 2017, soil samples with SOM>20 g/kg accounted for 92.6% of the total samples. The average contents of soil alkali-hydrolyzed nitrogen, available phosphorus and available potassium were 156.35, 108.40 and 436.25 mg/kg respectively, with the proportions of soil samples at the high grades of 21.35%, 88.2% and 98.0% respectively. Compared with the data in 2002, 2012 and 2017, soil pH was decreased at first and then increased, SOM increased steadily, soil alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium significantly increased. To sum up, soil acidification was serious and nutrients were exceedingly abundant. The integrated soil fertility was poor and declining. Hence, according to macro-strategy in huge restrict and small-adjustment in the field, through using fertilization zoning map and flue-cured tobacco formula fertilization card, specific fertilization program was put forward aiming at tobacco fields with different planting units to accomplish high-quality flue-cured tobacco production.

Tobacco-growing soil; Soil fertility; Fertilization zoning; Shizhu County

S158.5

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.06.014

陳潔菲, 查宇璇, 楊超, 等. 重慶市石柱縣煙田土壤肥力演變與施肥區(qū)劃. 土壤, 2021, 53(6): 1207–1214.

中國(guó)煙草總公司重慶市重點(diǎn)項(xiàng)目(C20201NY4103)和廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項(xiàng)目(2020450000340004)資助。

通訊作者(zxbssas@swu.edu.cn)

陳潔菲(1999—)，女，重慶墊江人，本科生，主要從事植煙土壤肥力研究。E-mail:1114909352@qq.com