臨沂煙田耕層土壤綜合保育類型研究①

宗 浩，劉文濤，譚效磊，王麗麗，王 濱，顏 石，高慶磊，高 強，韓 碩，劉春潮，張 佳

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臨沂煙田耕層土壤綜合保育類型研究①

宗 浩1，劉文濤1，譚效磊1，王麗麗1，王 濱1，顏 石1，高慶磊1，高 強1，韓 碩1，劉春潮1，張 佳2*

(1山東臨沂煙草有限公司，山東臨沂 276001；2臨沂大學，山東臨沂 276001)

為更好地指導臨沂煙區土壤綜合保育，為其他煙區提供參考與依據，在定量分析評價臨沂煙區2 249 份土壤樣品的pH 和有機質、堿解氮、有效磷和有效鉀含量、面積及分布情況的基礎上，借助地統計學方法和ArcGIS 平臺，劃分出10 類保育類型：提有機質–改堿、增氮–改堿、增氮–提有機質、增氮–提有機質–改酸、增氮–提有機質–改堿、增氮磷–提有機質–改堿、增鉀–提有機質–改酸、增氮鉀–提有機質–改酸、增氮鉀–提有機質–改堿、增氮磷鉀–提有機質–改堿，并根據不同類型提出了初步的相應保育措施。

煙田；土壤；綜合保育類型；臨沂

中國自20 世紀80 年代初以來化肥等農用化學品投入量增加了3.6 倍，而同期農民耕地保育技術水平卻沒有明顯提升，盲目施肥、大量施肥、用藥不當、灌溉不當，由此引起肥、水資源的過度消耗，導致土壤質量退化、農民生產成本增加，水、土、大氣環境和農產品污染加劇，對糧食安全、環境安全和食品安全造成隱患，土壤保育迫在眉睫[1]。目前，我國針對基于煙田土壤屬性優劣進行的煙田土壤適宜性的評價工作較多[2-18]，但在綜合保育類型方面的研究基本還是空白，本研究在臨沂煙區開展煙田綜合保育類型研究工作，通過采集、分析臨沂煙區土壤樣本數據，摸清了臨沂煙區土壤屬性的優劣及空間分布，劃分綜合保育類型，并提出保育建議，為其他煙區土壤綜合保育工作提供參考與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 臨沂市烤煙種植概況

臨沂市地處魯中南低山丘陵區東南部和魯東丘陵南部，地勢西北高東南低，以沂沐河流域為中心，北、西、東三面群山環抱，向南構成扇狀沖積平原。全市土地總面積為1.72萬km2，山丘和平原各占土地總面積的72% 和28%，氣候屬暖溫帶季風區大陸性氣候，年均氣溫13.3 ℃，≥10 ℃的積溫 4 000 ℃，年降水量650 ~ 900 mm，年日照時數2 314 h，無霜期150 ~ 220 d[19]。

臨沂是山東烤煙主要產區之一，常年種植烤煙面積穩定在1萬hm2左右，收購煙葉(1.5 ~ 3)萬噸。主要品種為NC55、NC102、NC89、魯煙1號等，煙區施肥情況大致為：純 N 52.5 kg/hm2、P2O590 ~ 135 kg/hm2、K2O 180 ~ 270 kg/hm2、餅肥375 kg/hm2，施肥方式一般為條施和穴施。灌溉情況大致為：正常年景以降水自然灌溉為主，干旱年份補以地下水、河水或塘庫水灌溉。種植制度一般為1 年烤煙、再種植1 ~ 2 年其他作物(如玉米或小麥等)、再種植1 年烤煙[20]。

1.2 樣點布設方法

綜合考慮煙田的空間均勻性分布、發生學土壤類型、成土母質、地貌地形、輪作制度等因素，采集2012—2015年度臨沂煙區代表性煙田土壤樣品共計2 449份(圖1)，分布于9個植煙縣，其中沂水556份，費縣506份，沂南340份，平邑313份，蒙陰266份，莒南186份，蘭陵173份，臨沭 55份，郯城54份。按照土壤類型劃分，棕壤1 765份，褐土684份。

1.3 采樣與分析方法

采集地點用GPS定位，取耕層10 ~ 20 cm土壤樣品，按S形均勻采集15個點樣，四分法縮小樣品量至0.5 kg左右，自然風干后取出石礫、草根等。從田間采集的土樣經登記編號后進行預處理，經過風干、混勻、研磨、過篩，裝瓶后備用。

圖1 土壤采樣點空間分布

土壤pH采用酸度計法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀滴定法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提(中性、石灰性土壤)、氟化銨-鹽酸浸提(酸性土壤)，鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定[21]。

1.4 土壤屬性分級標準與綜合保育類型劃分

屬性分級標準的劃分排除坡度、質地、耕層厚度3個指標。臨沂煙田一般是水平梯田(坡度<2°)和緩坡梯田(坡度2°~ 5°)，水土流失輕微，不考慮坡度；臨沂煙區煙田土壤質地繼承于母質，加上絕大部分位于低山丘陵，改變質地成本過高，不考慮質地；臨沂煙田起壟層厚度均>30 cm，因此不考慮耕層厚度，而是把酸的、堿的、低有機質、低氮磷鉀的煙田列為保育對象。綜合考慮我國煙田土壤屬性分級情況[2-8,11,13-14,16-19,22]，確定的具體分級標準見表1。

1.5 數據處理與制圖

采用軟件Excel 2013、SPSS 20.0、地統計學方法、ESRI ArcGIS10.0進行數據處理與制圖。

表1 土壤屬性分級

2 結果與討論

2.1 土壤屬性的豐缺面積與空間分布

2.1.1 pH 由表2、圖2可知，臨沂煙區土壤pH整體介于5 ~ 7，呈現東部偏酸、西部偏堿的趨勢。pH適宜植煙的面積為112.42萬 hm2，占總面積的65.36%，主要分布在沂水、蒙陰、費縣、沂南中部、平邑東部等煙區。

表2 pH不同級別豐缺面積及占比

2.1.2 有機質 由表3、圖3可知，臨沂煙區99.39% 植煙土壤有機質含量小于20 g/kg，整體含量偏低，其中有機質含量小于15 g/kg的面積為133.08萬 hm2，占總面積的77.37%，各植煙縣均有分布；其次為有機質含量15 ~ 20 g/kg的面積為37.87萬 hm2，占總面積的22.02%，主要分布在費縣中南部、平邑中部及東南部、蒙陰南部、蘭陵北部等煙區；有機質含量大于20 g/kg的很少，僅在蘭陵及費縣零星分布。

表3 有機質含量不同級別豐缺面積及占比

圖2 土壤pH不同級別空間分布

圖3 有機質含量不同級別空間分布

2.1.3 堿解氮 由表4、圖4可知，臨沂煙區85.74% 植煙土壤堿解氮含量在60 ~ 100 mg/kg，面積為147.47萬hm2，整體偏低；堿解氮含量小于60 mg/kg的面積為18.51萬hm2，占總面積的10.76%，各植煙縣均有零星分布；堿解氮含量大于100 mg/kg的面積為6.02萬hm2，僅占總面積的3.5%。

表4 堿解氮含量不同級別豐缺面積及占比

2.1.4 有效磷 由表5和圖5可知，臨沂煙區90.49% 植煙土壤有效磷含量大于25 mg/kg，面積為191.77萬hm2，整體處于較豐富水平；有效磷含量小于15 mg/kg的面積為1.72萬hm2，占總面積的1.0%，主要集中在蘭陵西北部煙區。

2.1.5 速效鉀 由表6和圖6可知，臨沂煙區99.33% 植煙土壤速效鉀含量大于80 mg/kg，面積為170.85萬hm2，整體分布呈現東低西高的規律，分布較不均勻；莒南大部、臨沭北部、沂南中東部、沂水北部速效鉀含量在80 ~ 150 mg/kg之間；蘭陵、費縣、平邑、蒙陰大部、沂南和沂水中西部速效鉀含量整體在150 mg/kg以上。

圖4 土壤堿解氮含量不同級別空間分布

2.2 影響土壤屬性豐缺的主要因素

2.2.1 土壤類型之間屬性豐缺比較 臨沂煙區主要土壤類型為褐土和棕壤，其他類型土壤本次取樣量較少，沒有作分析比較。由表7可知，褐土類型土壤的pH、有機質、堿解氮、速效鉀高于棕壤，速效磷含量棕壤大于褐土，差異均達到顯著水平。

2.2.2 植煙縣之間土壤屬性豐缺比較 由表8可知，pH以蘭陵最高，達到7.20，酸性最強的植煙縣為莒南，pH為4.99；有機質含量以蘭陵最高，莒南最低；堿解氮含量各縣差異不顯著；有效磷含量以莒南最高，蘭陵最低；速效鉀以費縣、平邑最高，莒南、臨沭最低。

表5 有效磷不同級別豐缺面積及占比

圖5 有效磷含量不同級別地理分布情況

2.3 綜合保育類型、面積和空間分布

根據土壤各指標豐缺情況、面積及分布情況，分析并劃分10種臨沂煙區煙田土壤綜合保育類型(表9、圖7)：提有機質-改堿類型土壤分布在沂水中部地區，費縣、蒙陰、平邑有零星分布；增氮-改堿類型土壤在費縣與蘭陵交界處零星分布；增氮-提有機質類型土壤在費縣與蘭陵交界處、平邑、沂水零星分布；增氮-提有機質-改酸類型土壤主要地區有莒南西北部、沂南西南部、蒙陰南部；增氮-提有機質-改堿類型是土壤面積最大、分布最廣的土壤復合保育類型，臨沂西部、北部、南部各縣均有分布；增氮磷-提有機質-改堿類型土壤主要分布在蘭陵西北部；增鉀-提有機質-改酸類型土壤主要地區在臨沭東部；增氮鉀-提有機質-改酸類型土壤主要地區有莒南大部、臨沭中北部、沂南中東部、沂水北部；增氮鉀-提有機質-改堿類型土壤各植煙縣均有零星分布，主要地區有莒南北部、沂南南部北部、沂水大部分地區；增氮磷鉀-提有機質-改堿類型土壤各植煙縣均有零星分布，主要分布在蘭陵西北部。

表6 速效鉀不同級別豐缺面積及占比

圖6 速效鉀不同級別地理分布情況

表7 不同土壤類型各屬性差異顯著性比較

注：表中同列數據小寫字母不同表示不同土壤類型間差異達到<0.05顯著水平。

表8 不同植煙縣土壤各屬性差異顯著性比較

注：表中同列數據小寫字母不同表示不同地區間差異達到<0.05顯著水平。

表9 綜合保育類型和面積

圖7 綜合保育類型空間分布

2.4 煙田保育的初步措施建議

改酸：施用生物質炭、生石灰或者白云石粉；改堿：施用石膏和酸性肥料如硫酸鉀等；提有機質：采取種植綠肥、施用有機肥、秸稈還田等措施；缺氮磷鉀，適當增施相應的肥料；另外，臨沂煙田多為坡地，對于坡度8° ~ 15° 的煙田，修建梯田(坡度<2°)或緩坡梯田(坡度2° ~ 8°)，坡度>15°則不種植。

3 結論

通過檢測分析臨沂煙田土壤pH、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀5個指標，臨沂煙區煙田土壤pH呈現西高東低的分布趨勢，大部分地區在植煙適宜范圍內，99.39% 的煙田土壤有機質含量小于20 g/kg，整體含量偏低，處于缺乏狀態，有效磷含量豐富，速效鉀含量相對缺乏；對于臨沂煙區煙田分析劃分出增氮-提有機質-改堿、增氮鉀-提有機質–改堿等10種煙田土壤復合保育類型，提出了煙田保育初步措施，指導下一步煙田土壤保育。

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Types of Topsoil Comprehensive Conservation of Tobacco-planting Fields in Linyi, Shandong Province

ZONG Hao1, LIU Wentao1, TAN Xiaolei1, WANG Lili1, WANG Bin1, YAN Shi1, GAO Qinglei1, GAO Qiang1, HAN Shuo1, LIU Chunchao1, ZHAN Jia2*

(1 Linyi Tobacco Co., LTD of Shandong Province, Linyi, Shandong 276001, China; 2 Linyi University, Linyi, Shandong 276001, China)

In order to guide the topsoil comprehensive conservation of tobacco-planting fields in Linyi and provide reference and basis for other similar tobacco areas, the value of pH and the contents of SOM, alkali-hydrolyzale N, available P and K of 2 249 farmland samples collected from Linyi of Shandong Province were analyzed and finally 10 types of comprehensive conservation were proposed with geostatistics method and ArcGIS platform, the comprehensive conservation types included increasing organic matter and pH; increasing alkaline nitrogen and pH; increasing alkaline nitrogen and organic matter; increasing alkaline nitrogen and organic matter-reducing pH; increasing alkaline nitrogen, organic matter and pH; increasing alkaline nitrogen, available phosphorus, organic matter and pH; increasing available potassium and organic matter–reducing pH; increasing alkaline nitrogen, available potassium and organic matter–reducing pH;increasing alkaline nitrogen, available potassium, organic matter and pH; increasing alkaline nitrogen, available potassium, organic matter and pH. Corresponding conservation measures were also proposed according to different types.

Tobacco-planting fields; Topsoil; Comprehensive conservation; Linyi

山東省煙草公司項目(魯煙科[2015]7號)資助。

(zhangjia@lyu.edu.cn)

宗浩(1985—)，男，山東棗莊人，農藝師，博士研究生，主要從事烤煙栽培、生產管理與技術創新工作。E-mail：hzongsdau@163.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.04.009

S-3

A