李媛媛，張 芊，陳炬廷，馬君紅，張 振，葉協(xié)鋒*，劉曉暉*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院/國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地/煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002；2.洛陽(yáng)市煙草公司，河南 洛陽(yáng) 471000；3.深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518000）

鹽漬土是土壤中存在較高濃度的可溶性鹽分離子，是對(duì)土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)等特性及植物生長(zhǎng)造成不利影響的各種土壤的統(tǒng)稱［1］?？扇苄喳}分在土壤中堆積匯聚，導(dǎo)致土壤基本特性惡化和質(zhì)量下降的過(guò)程被稱為土壤鹽漬化［2］。土壤鹽分中陽(yáng)離子主要包括K+、Na+、Ca2+和Mg2+，陰離子主要包括Cl-、SO42-、CO32-和HCO3-［3］。土壤鹽分過(guò)高不僅會(huì)降低土壤滲透勢(shì)，增加植物吸收水分的阻力，導(dǎo)致植物生理干旱，造成離子毒害，對(duì)植物生理代謝產(chǎn)生影響［4］，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，影響?zhàn)B分供應(yīng)及離子之間吸收的平衡，使土壤養(yǎng)分有效性大大降低［5］。烤煙對(duì)低濃度鹽有一定的適應(yīng)能力［6］，但隨著鹽濃度的升高，煙草細(xì)胞會(huì)受到損傷，滲透調(diào)節(jié)能力和抗氧化能力會(huì)隨之下降［7］。

葉協(xié)鋒［8］研究表明，河南省12個(gè)地市的植煙土壤均有不同程度的鹽漬化，個(gè)別地區(qū)甚至達(dá)到中度鹽漬化水平。目前關(guān)于洛陽(yáng)地區(qū)植煙土壤鹽分的研究［9-13］大多都是通過(guò)向土壤中施加物料來(lái)降低土壤鹽分，提高土壤肥力，也有基于全鹽量水平對(duì)土壤鹽分進(jìn)行相關(guān)分析。然而不同地區(qū)的氣候條件、成土母質(zhì)以及栽培管理措施的差異致使土壤鹽漬化的成因不同，其鹽分組成與離子比例呈現(xiàn)區(qū)域性特征［14］。因此在研究洛陽(yáng)植煙土壤鹽分時(shí)，全鹽量不足以反映土壤鹽分整體狀況，為此本研究對(duì)河南洛陽(yáng)煙區(qū)土壤鹽分和土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行綜合分析，旨在探究洛陽(yáng)植煙土壤肥力狀況，為豫西干旱煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

洛陽(yáng)煙區(qū)位于河南省西部，黃河中下游，屬溫帶季風(fēng)氣候，春季干旱較多，夏季炎熱雨水集中，平均氣溫14.8 ℃，年均降水量578.2 mm，年均蒸發(fā)量1200 mm，年均日照時(shí)數(shù)為2291.6 h，日照率為52%，無(wú)霜期218 d［7］。

1.2 樣品采集

2019年，在洛陽(yáng)市洛寧（LN）、宜陽(yáng)（YY）、汝陽(yáng)（RY）、嵩縣（SX）、伊川（YC）、新安（XA）、孟津（MJ）和欒川（LC）布點(diǎn)采集土壤樣品。根據(jù)種植規(guī)模及土壤類型，在移栽施肥前選擇當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘臒熖?，采?個(gè)點(diǎn)的0~20 cm土壤，將每個(gè)采集點(diǎn)所取樣品混勻后放在自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，共取樣品191個(gè)（洛寧72個(gè)、宜陽(yáng)63個(gè)、汝陽(yáng)26個(gè)、嵩縣9個(gè)、伊川13個(gè)、新安8個(gè)、孟津9個(gè)、欒川4個(gè)），將帶回的土壤樣品在陰涼處風(fēng)干后，去除雜質(zhì)、磨碎、過(guò)20目（0.84 mm）篩后待測(cè)。

1.3 測(cè)定方法

土壤鹽分測(cè)定方法分別為［15］：Ca2+、Mg2+、SO42-含量采用EDTA滴定法，HCO3-含量采用雙指示劑中和滴定法，Cl-含量采用硝酸銀滴定法，Na+和K+含量采用火焰分光光度計(jì)法。土壤養(yǎng)分指標(biāo)測(cè)定方法分別為［8］：速效氮（AN）含量采用堿解擴(kuò)散法，速效磷（AP）含量采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗顯色分光光度法，速效鉀（AK）含量采用醋酸銨提取—火焰光度法。全鹽量為各鹽分離子含量之和。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016 軟件制作表格，用Graphpad Prism 7.0和Origin 2021軟件繪圖，采用 SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用CANOCO軟件進(jìn)行冗余分析（RDA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 植煙土壤鹽分含量評(píng)價(jià)

根據(jù)王遵親等［16］土壤鹽漬化的分級(jí)方法：含鹽量＜1.0 g/kg的為非鹽漬化土，含鹽量在1.0~2.0 g/kg的為輕度鹽漬化土，含鹽量在2.0~4.0 g/kg的為中度鹽漬化土，含鹽量在4.0~6.0 g/kg為重度鹽漬化土，含鹽量＞6.0 g/kg的為鹽土。由表1可知，采樣區(qū)植煙土壤均為非鹽漬化土，全鹽量處于0.12~0.56 g/kg之間，平均含鹽量為0.23 g/kg，變異強(qiáng)度中等，變異系數(shù)為31.92%。統(tǒng)計(jì)分析表明，SO42-的平均含量最高，為71.15 mg2/kg，Ca2+的次之，為59.42 mg/kg；Na+的最小，為7.98 mg/kg。由變異系數(shù)可知，Ca2+的變異系數(shù)為36.73%，HCO3-的變異系數(shù)為41.52%，Cl-的變異系數(shù)為49.90%，均屬中等強(qiáng)度變異，其他離子的變異系數(shù)均大于50%，屬?gòu)?qiáng)變異，其中K+和Mg2+的變異系數(shù)均大于100%。

表1 植煙土壤鹽分離子含量及含鹽量特征（n=191）

2.2 植煙土壤主要鹽分離子分析

對(duì)植煙土壤中主要陰離子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知（表2），植煙土壤中主要包含3種陰離子，分別為HCO3-、SO42-和Cl-。其中，主要陰離子占陰離子總量百分比＞50%的樣本中HCO3-為3.14%，SO42-為45.55%，而Cl-的占比均在50%以下。由此可知，該區(qū)域植煙土壤中陰離子主要為 SO42-和HCO3-，其中SO42-占陰離子總量的百分比最大。由表3可知，植煙土壤中主要含有4種陽(yáng)離子，分別為K+、Na+、Ca2+和Mg2+。其中，主要陽(yáng)離子占陽(yáng)離子總量百分比＞50%的樣本中Ca2+為86.39%，Mg2+、K+和Na+均為0.52%。由此可以看出，該區(qū)域植煙土壤中陽(yáng)離子以Ca2+為主。

表2 植煙土壤中主要陰離子含量及其占陰離子總量百分比

表3 植煙土壤中主要陽(yáng)離子含量及其占陽(yáng)離子總量百分比

圖1 植煙土壤鹽分離子含量之間的相關(guān)性

2.3 植煙土壤養(yǎng)分含量分析

參照中國(guó)植煙土壤養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［17］和中國(guó)煙葉生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)指南（2021）［18］對(duì)洛陽(yáng)植煙土壤養(yǎng)分進(jìn)行評(píng)價(jià)，土壤速效氮含量＜65 mg/kg時(shí)比較有利于氮素的調(diào)控，適宜烤煙生長(zhǎng)的土壤速效磷含量為10~20 mg/kg，適宜烤煙生長(zhǎng)的土壤速效鉀含量為＞150 mg/kg。由表4可知，AN含量的最大值為144.37 mg/kg，最小值為3.90 mg/kg，平均值為65.27 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差為25.41，變異系數(shù)為38.93%，屬中等變異，含量水平為略低—適宜；AP含量的最大值為116.26 mg/kg，最小值為1.62 mg/kg，平均值為18.46 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差為15.07，變異系數(shù)為81.62%，屬?gòu)?qiáng)變異，含量水平為適宜—豐富；AK含量最大值為825.63 mg/kg，最小值為84.58 mg/kg，平均值為236.21 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差為78.87，變異系數(shù)為33.39%，屬中等變異，含量水平為豐富。

表4 河南洛陽(yáng)植煙土壤養(yǎng)分含量（n=191）

2.4 洛陽(yáng)各煙區(qū)土壤肥力分布特征

從圖2來(lái)看，洛寧、宜陽(yáng)、汝陽(yáng)、嵩縣、伊川、新安、孟津和欒川處于植煙土壤適宜速效氮范圍的比例分別為54.24%、42.86%、76.92%、44.44%、38.46%、100.00%、55.56%和75.00%；處于植煙土壤適宜速效磷范圍的比例分別為76.27%、77.78%、73.08%、77.78%、69.23%、50.00%、33.33%和75.00%；處于植煙土壤適宜速效鉀范圍的比例分別為94.92%、96.83%、88.46%、88.89%、100.00%、87.50%、77.78%和100.00%。

圖2 洛陽(yáng)各煙區(qū)肥力指標(biāo)變化

2.5 洛陽(yáng)土壤鹽分離子與肥力特征分析

將Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、HCO3-和Cl-作 為環(huán)境因子，將AN、AP和AK作為研究對(duì)象，繪制線性排序圖對(duì)土壤鹽分離子與肥力進(jìn)行綜合分析（圖3）。圖中環(huán)境因子（土壤鹽離子）用空心箭頭表示，研究對(duì)象（肥力指標(biāo)）用實(shí)心箭頭表示，空心箭頭的長(zhǎng)度越長(zhǎng)代表這個(gè)環(huán)境因子對(duì)研究對(duì)象影響越大；空心箭頭與實(shí)心箭頭之間的夾角可以表示研究對(duì)象與環(huán)境因子之間的相關(guān)性，夾角越小，相關(guān)性越大。

由圖3可知，AN與HCO3-和K+的夾角較小，呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性，與SO42-、Mg2+和Cl-的夾角較大，呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性；AP與Ca2+、K+、Na+和SO42-的夾角較小，呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性，其中AP與SO42-正相關(guān)性極強(qiáng)；AK與Ca2+、Na+、K+、HCO3-和SO42-的夾角較小，呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性，其中AK與K+正相關(guān)性極強(qiáng)，與Mg2+和Cl-的夾角較大，呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性。K+和SO42-的箭頭在陰/陽(yáng)離子中最長(zhǎng)，說(shuō)明K+和SO42-對(duì)于主要土壤肥力指標(biāo)的影響程度較大。

圖3 不同煙區(qū)土壤鹽分離子與肥力的RDA二維排序圖

3 結(jié)論與討論

土壤全鹽量和離子組成是鹽漬化土壤的最基本指標(biāo)，也是區(qū)域鹽漬化土壤改良利用的最基本依據(jù)［19］。本研究表明，洛陽(yáng)煙區(qū)植煙土壤鹽分離子中以SO42-和Ca2+為主，HCO3-次之，這與馬靜等［20］分析的洛陽(yáng)煙區(qū)土壤鹽分離子結(jié)果相一致。程雪峰等［21］研究表明，洛陽(yáng)煙區(qū)土壤有堿化趨勢(shì)，多為石灰性土壤，因此洛陽(yáng)煙區(qū)土壤鹽分中陽(yáng)離子以Ca2+為主；全國(guó)各煙區(qū)施用硫酸鉀肥料較多［22-27］，因此洛陽(yáng)煙區(qū)土壤鹽分中陰離子以SO42-為主，這也可能是因?yàn)镾O42-、K+和Ca2+與其他離子相關(guān)性較大。土壤中SO42-濃度過(guò)高，會(huì)對(duì)烤煙產(chǎn)生毒害作用［28］，煙株下部葉片發(fā)紅甚至從葉柄處脫落，抑制了鈣離子在煙株體內(nèi)運(yùn)輸利用，導(dǎo)致植物出現(xiàn)缺鈣現(xiàn)象［29］，降低煙葉燃燒性［30］。土壤中Ca2+含量豐富，對(duì)K+有一定的拮抗作用，影響煙株對(duì)K+的吸收［31］。HCO3-的質(zhì)量濃度過(guò)高對(duì)植物也會(huì)有一定的毒害作用，劉曉涵等［32］研究結(jié)果表明，HCO3

-濃度過(guò)高會(huì)對(duì)煙草幼苗細(xì)胞膜、葉綠素及根系造成損傷，且作用濃度越大、時(shí)間越長(zhǎng)則抑制效果越明顯。

洛陽(yáng)市煙區(qū)植煙土壤速效氮在不同采樣區(qū)分布差異較大，除伊川縣較低外，在其他采樣區(qū)含量都較為適宜，這與董昆樂(lè)等［33］研究中伊川土壤速效氮含量較低的結(jié)果一致。土壤速效鉀在各采樣區(qū)含量都較為豐富，這可能是因?yàn)槁尻?yáng)土壤類型以褐土為主，土壤全鉀和速效鉀含量較為豐富［34-35］。

本研究表明，不同鹽分離子對(duì)土壤肥力指標(biāo)影響不同，K+和SO42-貢獻(xiàn)較大，這與劉曉涵等［36］的研究結(jié)果相一致，這可能與人為施用硫酸鉀肥料較多有密切關(guān)系。本研究區(qū)植煙土壤未達(dá)到鹽漬化水平，土壤鹽分離子中主要陰離子為SO42-，主要陽(yáng)離子為Ca2+。土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量大部分處于適宜烤煙生長(zhǎng)范圍。Na+、HCO3-、K+、SO42-、Ca2+和Mg2+對(duì)全鹽量影響較大，K+和SO42-對(duì)土壤養(yǎng)分影響較大。土壤鹽分離子中SO42-和Ca2+質(zhì)量濃度過(guò)高，可能會(huì)破壞植煙土壤中陰陽(yáng)離子平衡，從而抑制烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，影響煙葉品質(zhì)。因此在關(guān)注土壤含鹽量的同時(shí)，要密切關(guān)注植煙區(qū)土壤鹽分中SO42-和Ca2+的含量，以保障優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)。