龍巖市植煙土壤pH空間分布及其與土壤有效養(yǎng)分的相關性研究

錢笑杰，張曉芳，曾文龍，蔣代兵，熊德中*

（1.福建農林大學資源與環(huán)境學院，福建福州350002；2.蘇州科技學院環(huán)境科學與工程學院，江蘇蘇州215009；3.龍巖市煙草公司，福建龍巖364000）

龍巖市植煙土壤pH空間分布及其與土壤有效養(yǎng)分的相關性研究

錢笑杰1，張曉芳2，曾文龍3，蔣代兵3，熊德中1*

（1.福建農林大學資源與環(huán)境學院，福建福州350002；2.蘇州科技學院環(huán)境科學與工程學院，江蘇蘇州215009；3.龍巖市煙草公司，福建龍巖364000）

為了調節(jié)龍巖煙區(qū)植煙土壤酸度，提高土壤養(yǎng)分有效性，促進優(yōu)質烤煙生長，于2010年12月至2011年1月共采集龍巖煙區(qū)具有代表性的植煙土壤366個，測定了土壤有效養(yǎng)分和pH值。采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學方法和地統(tǒng)計學方法，分析土壤pH值的海拔差異、縣際差異、空間分布和pH值與土壤有效養(yǎng)分的相關性。結果表明：土壤pH值空間分布呈條帶狀并存在兩個高值區(qū)和兩個低值區(qū)。交換性鈣、有效鋅、有效硫、堿解氮在一定程度上決定了龍巖煙區(qū)土壤pH值，其他有效養(yǎng)分對其影響從高到低依次為：交換性鎂＞速效鉀＞有效硼＞速效磷＞水溶性氯＞有效銅。低海拔地區(qū)以及在長汀縣的南部和上杭縣的西北部需多施堿性肥料；長汀的南部和上杭的西北部需多施K肥；武平的中赤鄉(xiāng)、十方鎮(zhèn)、巖前鎮(zhèn)交界和長汀的大同鎮(zhèn)、新橋鎮(zhèn)交界，需施少量Cl肥，土壤pH值大于6.5地區(qū)，應適量施用Cl肥。

龍巖煙區(qū)；土壤pH；空間分布；有效養(yǎng)分；Kriging插值

土壤的酸堿度是土壤肥力的重要指標[1-2]。土壤pH值影響著土壤微生物的活性[3]，與土壤養(yǎng)分的形成、轉化和有效性有著密切的關系[4]。土壤pH值還與煙葉的化學成分具有較高相關度，適宜的土壤酸堿度有利于煙葉碳氮化合物及較優(yōu)比例的形成，提高烤煙品質和產量。自20世紀80年代以來，化肥施用量的逐年提高，導致煙區(qū)土壤酸化嚴重，土壤肥力下降[5]。徐尚平[6]、Lan Y Q[7]等研究表明，土壤pH值較低，土壤粘粒趨向聚合，土壤易板結。因此，調節(jié)煙區(qū)土壤酸度，提高土壤養(yǎng)分的有效性，對于優(yōu)質烤煙的生長有其重要的意義。目前關于植煙土壤pH值與土壤有效養(yǎng)分的相關性已有較多理論性研究[2，4，8-10]，但在生產實踐中的指導作用還不顯著。

龍巖市在福建省乃至全國是著名的烤煙產區(qū)基地，烤煙生產是龍巖市重要的農業(yè)經濟來源之一。龍巖煙區(qū)氣候為亞熱帶季風氣候，境內以山地和丘陵為主，植煙土壤多為水稻土，土壤酸性較強。目前，針對龍巖市植煙土壤pH空間分布及其與土壤有效養(yǎng)分的關系也未見系統(tǒng)報道。筆者利用傳統(tǒng)統(tǒng)計學和地統(tǒng)計學相結合的方法，通過對龍巖市植煙土壤pH值空間分布狀況及其與土壤有效養(yǎng)分關系的探討，旨在為調節(jié)當?shù)刂矡熗寥浪岫龋岣咄寥鲤B(yǎng)分有效性，促進優(yōu)質烤煙生長提供一些理論依據(jù)和生產實踐指導。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

福建省龍巖市煙區(qū)為煙稻輪作，采用GPS定位技術，采集了6個縣（市）主栽煙區(qū)的代表性耕層土壤樣品366個（見圖1）。土壤樣品的采集時間為2010年12月至2011年1月，均在烤煙移栽前且未施底肥。采集的土樣登記編號，經過風干、磨細、過篩、混勻等預處理后，裝入自封袋供測定分析用。

1.2 測定指標及方法

pH：水（去CO2）浸提（1∶2.5）—電位法；堿解氮：堿解—擴散法；有效磷：0.5 mol·L-1碳酸氫鈉浸提（1∶20）—鉬銻抗比色法；速效鉀：1 mol·L-1乙酸銨交換—火焰光度法；交換性鈣鎂：1 mol·L-1乙酸銨交換—原子吸收分光光度法；有效硫：磷酸鹽、乙酸浸提（1∶5）—硫酸鋇比濁法；水溶性氯：水浸提（1∶5）—硝酸銀滴定法；有效硼：沸水浸提（1∶2）—姜黃素比色法；有效銅鋅：0.1 mol·L-1鹽酸浸提（1∶5）—原子吸收分光光度法[9]。

1.3 分析方法

統(tǒng)計學分析：Excel 2010、SPSS18進行相關性分析、差異顯著性分析，分析土壤pH值的海拔差異、縣際差異和pH與土壤有效養(yǎng)分的相關性。

地統(tǒng)計學分析：Arcgis9.3 Kriging插值方法，分析土壤pH空間分布。

圖1 龍巖煙區(qū)植煙土壤采樣點分布

2 結果與分析

2.1 龍巖市植煙土壤pH空間分布

2.1.1 土壤pH值

烤煙對于土壤的酸堿度的適應性比較強，在pH值為3.5～9.0的土壤中均能生長，但優(yōu)質烤煙生產的土壤酸堿度具有一定的范圍，適宜烤煙生長的土壤pH值為5.5～6.5[3-4]。龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值的狀況見表1。由表1可知，龍巖煙區(qū)土壤pH值為4.20～6.85，平均值為5.22，龍巖煙區(qū)土壤pH值的變異系數(shù)較小，為9.16%，說明大部分土壤pH值集中在平均值附近。龍巖煙區(qū)植煙土壤以酸性土為主，pH值＜5.5的土樣有262個，占總樣品數(shù)的71.58%；pH值在5.5～6.5的微酸性土有100個，占總樣品數(shù)的27.32%；而pH值＞6.5的近中性土僅占調查煙區(qū)土壤的1.10%。表明龍巖煙區(qū)大多數(shù)土壤pH值偏低，不利于優(yōu)質烤煙的生長。

表1 龍巖煙區(qū)土壤pH狀況

2.1.2 不同縣（市）、海拔土壤pH的差異性

由表1可知，龍巖煙區(qū)6個主產煙縣（市）植煙土壤pH值大小順序為：武平縣＞連城縣＞漳平市＞長汀縣＞永定縣＞上杭縣，其中武平縣較高，平均值為5.43；連城縣、漳平市、長汀縣、永定縣的pH值處于中等水平；上杭縣植煙土壤pH值平均值僅為5.05。經方差分析，表明不同縣（市）之間的植煙土壤pH值差異達極顯著水平（F=12.235；Sig=0.000）。經Duncan多重比較，表明武平縣植煙土壤pH值最高，與長汀、永定、上杭三個縣的植煙土壤pH值達顯著差異；上杭縣植煙土壤pH值最低，與武平、漳平、連城三縣（市）的植煙土壤pH值差異達顯著水平，而長汀、永定、漳平、連城等縣的植煙土壤pH值差異不大。

龍巖煙區(qū)土壤地形多以丘陵山地為主，不同海拔狀況下土壤pH的分布情況鮮有報道。SPSS軟件Pearson相關性分析表明（圖2），土壤pH值和海拔高度有極顯著關系，相關系數(shù)為0.156**（**表示在0.01水平上顯著相關）。龍巖煙區(qū)植煙土壤pH與海拔密切相關，這可能是由于龍巖煙區(qū)處于亞熱帶季風氣候降水較多，低海拔氣溫高土壤淋溶作用較強；海拔升高，土壤有機質礦化速度變慢使土壤pH值升高[11]。

2.1.3 土壤pH值空間分布特點

由于各縣（市）內部植煙土壤pH值也存在著差異，僅討論縣（市）際差異不能完全反映龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值在空間上的差異。通過檢驗（P=0.909＞0.05），表明龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值滿足正態(tài)分布，可進行Kriging空間擬合。該文借助Arcgis9.3，通過克里格插值方法對龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值空間分布進行最優(yōu)無偏空間擬合，繪出龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值空間分布圖，見圖3。擬合結果表明，龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值成條帶狀分布，在武平縣的中赤鄉(xiāng)、十方鎮(zhèn)、巖前鎮(zhèn)交界和長汀縣的大同鎮(zhèn)、新橋鎮(zhèn)的交界土壤pH各有一個高值區(qū)，在長汀縣的南部和上杭縣的西北部各存在一個低值地區(qū)。永定縣的東北部、連城縣的中部地區(qū)、漳平市的東北地區(qū)和武平縣的大部分植煙土壤pH較有利于優(yōu)質煙葉的生長。

圖2 土壤pH與海拔高度的相關性

圖3 龍巖市煙區(qū)植煙土壤pH空間分布

2.2 龍巖市植煙土壤pH與土壤有效養(yǎng)分的關系

2.2.1 龍巖市植煙土壤pH與土壤有效養(yǎng)分的相關性

從龍巖煙區(qū)植煙土壤pH與土壤有效養(yǎng)分相關分析（表2）可見，龍巖煙區(qū)植煙土壤pH與速效鉀、交換性鈣、交換性鎂呈極顯著正相關，與有效鋅呈極顯著負相關，與土壤有效硼呈正相關，與堿解氮、有效硫呈顯著負相關，與速效磷、水溶性氯、有效銅的相關性不顯著。

以土壤pH值對應的土壤有效養(yǎng)分分為6個區(qū)組（表3），方差分析結果表明土壤速效磷、有效硫、有效銅區(qū)組間差異不顯著；經Duncan多重比較分析表明土壤堿解氮、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、水溶性氯、有效硼、有效鋅區(qū)組間達到差異顯著。通過對各區(qū)組間土壤有效養(yǎng)分分析（圖4）龍巖煙區(qū)植煙土壤交換性鈣鎂、速效鉀、有效硼隨著pH的升高而升高。堿解氮隨著pH的升高而降低，速效磷、有效銅、有效鋅隨pH升高有下降趨勢。水溶性氯在pH大于6.5時，有效性明顯降低，其余差異不顯著。有效硫在pH4.50～5.00時，有效性最好，且隨著pH的升高有下降趨勢。同時，福建龍巖煙區(qū)植煙土壤pH5.5～6.5時，氮、磷、鉀、鈣、鎂和硼的有效性均能達到一個較高水平，而硫、銅、鋅和氯的有效性較低。綜合考慮，土壤pH5.5～6.5較有利龍巖煙區(qū)優(yōu)質烤煙的形成。

表2 龍巖煙區(qū)土壤pH值（x）與有效養(yǎng)分（y）的相關性

2.2.2 土壤pH與堿解氮、速效磷、速效鉀的關系

土壤中氮素隨著pH值的上升而降低，表明土壤氮素含量受到pH影響。同時，氮素的含量也與有機質的含量密切有關，pH值升高有機質含量降低也是導致氮素含量不高的原因之一[12]。土壤速效磷和pH相關性不顯著，但速效磷隨著pH上升，有下降趨勢。有研究表明土壤中的鈣鎂含量的增加，可以降低速效磷的有效性。在第二次土壤普查時，我國大多數(shù)地區(qū)土壤缺磷。之后農民每年施用大量的磷肥以獲得作物高產，然而磷素在南方土壤中不容易淋失且易疊加。因此，這有可能是目前龍巖煙區(qū)植煙土壤磷素提高且與pH有相關性不顯著的原因[13]。土壤鉀素與pH有極顯著相關性，土壤速效鉀隨pH的升高而升高。隨著pH的增加有利于膠體負電荷的增加和膠體吸附陪伴離子的變化，使得速效鉀有效性的提高。同時，鉀素在亞熱帶高度風化的酸性土壤流失量相當可觀。這可能是造成龍巖煙區(qū)植煙土壤鉀素隨pH的升高而升高但整體水平不高的原因[13]。

表3 土壤pH組間與有效養(yǎng)分差異性狀況/mg·kg－1

圖4 土壤pH組間與有效養(yǎng)分狀況

2.2.3 土壤pH與交換性鈣、交換性鎂、有效硫的關系

交換性鈣、鎂隨pH的升高而升高，土壤pH與交換性鈣、交換性鎂相關性達到極顯著，分別為0.443**、0.249**。這主要由于pH大于5.0時，由于H+離子較低對鈣的吸收影響不大。在土壤pH值較低時由于高濃度的H+與鈣的競爭，同時低pH對植物根系發(fā)育和活性的不良影響也是鈣和鎂吸收量降低的原因。酸性土壤中，pH較低時也會使Mg2+容易流失[13]。土壤有效硫隨pH的升高而降低，呈負顯著相關。這可能是隨著土壤pH值升高，土壤膠體所帶正電荷數(shù)目減少，吸附硫酸根的數(shù)量減少所致[14]。

2.2.4 土壤pH與微量元素的關系

龍巖煙區(qū)植煙土壤有效銅相關性不顯著，隨pH的升高有效銅有下降趨勢，差異沒達到顯著水平。李社新等[15]認為，土壤有效銅與有機質之間關系密切，當土壤中有機質含量較低，對土壤有效銅的絡合作用減弱，這可能是有效銅空間分布差異的原因。土壤有效鋅隨pH的升高而下降，呈極負顯著相關，原因可能是在酸性土壤中，有效鋅因可溶而有效含量增加，而pH值較高時，鋅的吸附能力增強[16]易產生沉淀，故其有效性降低[17]。土壤有效硼隨pH的升高而升高，相關系數(shù)為0.126*，呈顯著正相關。理論上pH的升高導致隨著硼酸的轉化而有效性降低，但試驗條件的不同是有一定區(qū)別[13]，該文與梁頒捷、林毅、陳朝陽等對于福建省煙區(qū)土壤有效硼的研究相似。土壤pH與水溶性氯相關性不顯著，pH在小于6.5時氯含量在氯豐缺臨界值附近；在大于6.5時，遠遠低于氯豐缺的臨界值，氯素較缺乏。

2.2.5 土壤pH與有效養(yǎng)分的逐步回歸模型的建立

土壤pH和有效養(yǎng)分之間的相關關系并不是單一的，為了進一步了解其關系，該文引用逐步回歸數(shù)學模型。將土壤各養(yǎng)分堿解氮（X1）、速效磷（X2）、速效鉀（X3）、交換性鈣（X5）、交換性鎂（X6）、有效硫（X7）、水溶性氯（X8）、有效硼（X9）、有效銅（X10）、有效鋅（X11）作為自變量，pH值作為因變量，做逐步回歸分析。土壤有效養(yǎng)分和土壤pH值的非標準化回歸方程為：Y=5.430-0.01X1+0.01X6-0.05X7-0.92X11；標準化回歸方程為：Y=-0.092X1+0.533X6-0.133X7-0.308X11，R2=0.305（注：R2較小，因樣品數(shù)較多，樣品總數(shù)為366個；r=0.553，在0.5至0.8之間，為中度相關[18]。）經檢驗，F(xiàn)=39.694，Sig=0.000＜0.001，模型具有統(tǒng)計學意義。分析結果表明，龍巖煙區(qū)土壤pH與交換性鈣、有效鋅、有效硫、堿解氮的關系度較高，交換性鈣與土壤pH的關系最為密切。龍巖煙區(qū)土壤pH的30.5%，可由交換性鈣、有效鋅、有效硫、堿解氮來解釋。由此可知：交換性鈣、有效鋅、有效硫、堿解氮在一定程度上決定了龍巖煙區(qū)土壤pH的值，同時各有效養(yǎng)分作用是相互的。

3 結語

福建龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值的范圍在4.20～6.85，平均值為5.22。福建建龍巖煙區(qū)，在烤煙生長期降水較多，土壤淋溶強烈，植煙土壤pH值與海拔間有顯著相關性。福建龍巖主要產煙縣（市）植煙土壤pH值存在差異，pH值從高到低依次為：武平＞連城＞漳平＞長汀＞永定＞上杭。傳統(tǒng)統(tǒng)計學方法不能反應縣（市）內部的空間差異狀況，該文利用地統(tǒng)計學方法，借助Arcgis9.3軟件功能，繪出龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值空間分布圖。通過傳統(tǒng)統(tǒng)計學方法與地統(tǒng)計學方法的結合，較直觀且具體地分析了龍巖煙區(qū)植煙土壤pH值的空間分布及差異狀況。

土壤pH與各有效養(yǎng)分的關系主要表現(xiàn)在，土壤pH與速效鉀（r=0.139**）、交換性鈣（r=0.443**）、交換性鎂（r=0.249**）含量呈極顯著正相關；與有效鋅含量呈極顯著負相關（r=-0.141**）；與土壤有效硼含量呈顯著正相關（r=0.126*）；與堿解氮（r=-0.103*）、有效硫（r=-0.122*）含量呈顯著負相關；與速效磷、水溶性氯、有效銅的相關性不顯著。土壤有效養(yǎng)分和土壤pH值的非標準化回歸方程為：Y=5.430-0.01X1+0.01X6-0.05X7-0.92X11，R2=0.305。上述結論表明，交換性鈣、有效鋅、有效硫、堿解氮在一定程度上決定了龍巖煙區(qū)土壤pH的值，其他有效養(yǎng)分的影響大小為：交換性鎂＞速效鉀＞有效硼＞速效磷＞水溶性氯＞有效銅。該文從理論上論證了通過調節(jié)堿解氮、交換性鈣、有效鋅、有效硫含量可以調節(jié)龍巖煙區(qū)土壤pH值，提高土壤養(yǎng)分的有效性，但土壤養(yǎng)分的調節(jié)對土壤pH的影響有限，且堿解氮、交換性鈣、有效鋅、有效硫也需要滿足適宜烤煙生長的含量范圍。同時，影響土壤pH的因子也有很多，土壤母質、海拔、種植制度、人為施肥管理等對土壤pH均有影響[11，19-20]。因此，植煙土壤pH的調節(jié)，有效養(yǎng)分的提高需今后進一步研究。

近年植煙土壤酸化現(xiàn)象普遍，堿性肥料的施用，有利于減緩土壤酸化[4]。建議龍巖煙區(qū)植煙土壤需重視草木灰、石灰、白云石粉等堿性肥料[21]的施用，調節(jié)土壤酸度，提高土壤養(yǎng)分的有效性。對于不同海拔植煙土壤，施用石灰、白云石的量要有所區(qū)別，低海拔需要多施用。不同地區(qū)植煙土壤，長汀縣的南部和上杭縣的西北部，堿性肥料需多施。

為了提高龍巖煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分的有效性，應考慮龍巖煙區(qū)植煙土壤pH的空間分布規(guī)律和龍巖煙區(qū)植煙土壤pH對有效養(yǎng)分的影響，對烤煙生長所需養(yǎng)分進行適當補充。長汀的南部和上杭的西北部的pH的低值區(qū)域，更需重視K肥的施用；武平的中赤鄉(xiāng)、十方鎮(zhèn)、巖前鎮(zhèn)交界和長汀的大同鎮(zhèn)、新橋鎮(zhèn)的交界土壤pH的高值區(qū)，需要少量施用Cl肥，其中在土壤pH大于6.5地區(qū)，氯肥應適量施用，以提高煙葉的品質。

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A study of soil pH spatial distribution and its correlation with the available nutrients in tobacco-growing areas of Longyan City

QIAN Xiaojie1，ZHANG Xiaofang2，ZENG Wenlong3，JIANG Daibing3，XIONG Dezhong1
（1.College of Resources and Environment，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002 China；2.School of Environmant Science and Engineering，SUST，Suzhou 215009 China；3.Longyan Tobacco Company，Longyan 364000，China）

To adjust the acidity of tobacco-planting soil in Longyan tobacco areas,enhance the availability of soil nutrients and promote the growth of high quality flue-cured tobacco,366 representative tobacco-planting soils were collected and the soil available nutrients and pH values were determined from December 2010 to January 2011.The traditional statistic method and geostatistic method were applied to the analysis of the correlation among the elevation difference,the county difference,the spatial distribution,and the relationship between soil pH values and available nutrients.The results show that the spatial distribution of soil pH was strip-shaped and there were two high value areas and two low value areas.To some extent,the pH values of Longyan tobacco areas were determined by exchangeable calcium,effective zinc,effective sulfur and alkaline hydrolysis nitrogen.The influencing order of other available nutrients from high to low was:exchangeable magnesium＞available K＞effective boron＞available P＞water soluble chloride＞available copper.Alkaline fertilizer should be applied more in low altitudes and the south of Changting County as well as the northwest of Shanghang County;K fertilizer should be applied more in the south of Changting and the northeast of Shanghang;a small amount of Cl fertilizer should be applied in the boundary between Zhongchi,Shifang and Yanqian of Wuping County as well as the boundary between Datong and Xinqiao of Changting;Cl fertilizer should be applied appropriately where its soil pH value is more than 6.5.

Longyan tobacco-growing areas；soil pH；spatial distribution；available nutrients；Kriging interpolation

S15

A

1672－0687（2015）03－0075－06

責任編輯：謝金春

2013－10－29

福建省煙草公司資助項目（2012052）

錢笑杰（1989-），男，江蘇東臺人，碩士研究生，研究方向：植物營養(yǎng)與施肥。

*通信聯(lián)系人：熊德中（1955-），男，教授，碩士生導師，E-mail：xiongdz@126.com。