貴州銅仁市植煙土壤pH特征及其酸化驅動因子分析

譚智勇，諶瀟雄，劉 杰，李 強，趙 輝，白 彬，艾永峰

1. 銅仁學院 經濟管理學院，貴州 銅仁 554300； 2. 貴州財經大學 管理科學與工程學院，貴陽 550025；3. 貴州省煙草公司銅仁市公司，貴州 銅仁 554300； 4. 湖南農業大學 農學院，長沙 410128

土壤酸化會引發一系列土壤質量和環境問題[1-2]，關于耕地土壤pH相關的研究較多，毛偉等[3]研究了江蘇省揚州市耕地土壤pH的變化情況，結果表明，30年間揚州市土壤耕地pH顯著下降，影響土壤pH的主要因素有酸雨、 施肥和土地利用類型，而酸雨和施肥是導致揚州市耕地土壤酸化的主要驅動因子．李強等[4]研究了云南省曲靖市植煙土壤酸化狀況，結果表明，曲靖市植煙土壤pH“低”和“極低”等級樣本分別占14.41%和6.98%，海拔、 地形、 土壤質地、 土壤類型、 有機質含量、 土壤鹽基陽離子和土壤陰離子等均對土壤pH有顯著影響．彭玉龍等[5]研究表明，貴州省遵義市煙區烤煙生長最適宜的土壤pH比例不斷下降，偏酸及偏堿區間的土壤比例不斷增加，烤煙生產的酸堿適宜性不斷降低．貴州省銅仁市地處107°45′-109° 30′E，27°7′-29°5′N，位于貴州省東北部，與湖南、 重慶接壤，煙葉種植面積7 333.3 hm2，產量達13 000 t．有關銅仁市植煙土壤pH特征及其酸化驅動因子的研究較少，本文系統研究了銅仁市植煙土壤pH分布狀況及其影響因素和酸化驅動因子，以期為銅仁市植煙土壤酸化改良提供參考依據.

1 材料與方法

1.1 樣品采集及分析

土壤采集于2019年11月，在貴州省銅仁市10個植煙縣的主要植煙土壤共取樣 202個(圖1)．取樣遵循均勻性和代表性的原則，取樣工具使用木鏟，在田間取樣時，以定點為中心，在半徑10 m的圓形區域內多點混合取樣，取樣深度0～20 cm，用四分法取約1 kg土樣，土樣經風干、 研磨、 過篩及混勻后裝瓶備用．土壤pH測定采用玻璃電極法，有機質測定采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法，堿解氮測定采用堿解擴散法，有效磷測定采用鉬銻抗比色法，交換性酸、 交換性氫和交換性鋁測定采用氯化鉀交換-中和滴定法，陽離子交換量測定采用三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法，交換性鈣、 交換性鎂、 交換性鉀和鹽基飽和度采用乙酸銨交換-原子吸收法.

圖1 銅仁市植煙土壤取樣點分布

1.2 數據處理與統計方法

制定了銅仁市植煙土壤pH值的評價標準[4，6]，具體分為以下5個等級(取值范圍包含后值)：極低(≤5.0)、 低(5.0～5.5)、 適宜(5.5～7.0)、 高(7.0～7.5)、 極高(>7.5)．數據處理和常規統計分析用SPSS 19.0軟件完成，Kriging插值和繪圖用ArcGIS 10.2軟件完成.

2 結果與分析

2.1 銅仁市植煙土壤pH基本統計特征

2.1.1 土壤pH總體分布

以與pH相關性達顯著或極顯著水平的海拔、 堿解氮、 交換性酸總量、 交換性氫、 交換性鋁、 陽離子交換量、 鹽基飽和度、 交換性鈣、 交換性鎂等指標為自變量，以pH為因變量進行逐步回歸分析，定量分析各屬性對pH空間變異的綜合解釋能力和不同屬性對pH空間變異的獨立解釋能力．各屬性對pH的逐步回歸分析結果見表4，土壤鹽基飽和度對pH空間變異的影響最大，能夠獨立解釋其變量的62.7%，其次是交換性鎂、 交換性鈣、 交換性氫、 堿解氮對pH的累計解釋能力達84.5%．綜上，土壤pH是多個因子共同作用的結果．結合土壤pH與土壤主要養分指標的相關分析可知，堿解氮和交換性氫是銅仁市植煙土壤的主要致酸因子，鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂是銅仁市植煙土壤的控制因子.

斜坡坡度對泥石流發育的影響表現為兩方面：一是坡面坡度越大，分水嶺內水流匯集到溝道的時間越少，洪峰值較大且歷時較短；二是坡面陡峭，第四系殘坡積、崩坡積物則容易沿坡面下滑，在坡腳堆積形成沿途松散物補給。由于溝谷落差大、坡陡，可將徑流下跌勢能轉化為動能，大大提高了徑流的沖刷侵蝕能力，從而降低了泥石流啟動的臨界雨量[4]，加劇了泥石流的形成。

2.1.2 不同植煙縣土壤pH分布

表1 貴州銅仁各區縣植煙土壤pH特征

2.2.1 土壤其他養分與pH的相關分析

1.3.3 血站系統受“信任危機”等因素影響 由于人們缺乏對無償獻血的全面了解，從而片面地認為：我們無償獻血了，血站將血液高價賣出，從中獲取暴利從而極大地影響了人們對獻血的熱情。致使獻血人數大幅下降，造成全國范圍供應困難的局面[6]。其實患者所用的血液只是收取了相關的檢驗費用、制備費用和貯存費用等。

圖2 銅仁市植煙土壤pH空間分布

表2 土壤pH半方差函數模型及其擬合參數

2.2 土壤酸化的影響因素

2.2.2 各因素對土壤pH影響效應分析

不同植煙縣土壤pH分布由表1可知：各縣pH均值在5.81～6.51之間，由大到小依次為石阡、 江口、 思南、 松桃、 印江、 德江、 沿河，均屬于適宜水平．各縣變異系數在14.46%～22.12%之間，由大到小依次為石阡、 思南、 德江、 印江、 江口、 松桃、 沿河，均屬于中等變異．方差分析結果表明，土壤pH在植煙縣間石阡和江口與其他縣差異有統計學意義(p<0.01)，石阡和江口縣間差異也有統計學意義(p<0.05)，說明石阡和江口縣植煙土壤pH極顯著高于其他幾個縣，而石阡縣植煙土壤pH顯著高于江口縣．各植煙縣植煙土壤pH適宜等級在20.69%～46.67%之間，由大到小依次為松桃、 沿河(江口)、 印江、 德江、 思南、 石阡．各植煙縣土壤pH處于低和極低水平比例在22.22%～50.00%之間，由大到小依次為德江、 思南、 印江、 沿河、 松桃、 石阡、 江口.

表3 土壤pH與土壤其他養分指標的相關分析

2.1.3 土壤pH空間分布

張延青等[30]通過A/0工藝研究了直接利用排放后的城市海水對污水處理廠中生物處理系統造成的影響。證明當海水含有的鹽濃度過高時，生物處理體系嚴重受到高鹽度水平的影響限制，并且生物的活性很難再次恢復到正常水平，氨氮和COD的減除效率顯著降低很多，并且出水質量完全達不到城市污水廠二級出水排放水質的國家規定。

表4 各因素與土壤pH的逐步回歸分析結果

進一步采用平滑回歸的方法探討鹽基飽和度、 交換性鎂、 交換性鈣、 交換性氫、 堿解氮對土壤pH的影響(圖3)，結果表明：pH與鹽基飽和度符合三次曲線模型，曲線擬合度較好，隨著鹽基飽和度的增大，pH總體呈現先快速升高、 中間趨于穩定、 后快速升高的趨勢．pH與交換性鎂、 交換性鈣符合三次曲線模型，曲線擬合度較好，隨著交換性鎂、 交換性鈣質量分數的增大，pH呈現先升高后下降的趨勢．pH與交換性氫符合三次曲線模型，曲線擬合度較好，隨著交換性氫的增大，pH總體呈現先急劇下降、 中間趨于穩定，后急劇降低的趨勢．pH與堿解氮符合指數模型，曲線擬合度一般，隨著堿解氮的增大，pH呈現急劇降低的趨勢.

圖3 土壤pH與主要影響因素的平滑回歸分析

3 討 論

銅仁市植煙土壤pH值變幅為4.17～8.29，均值為6.00，單從均值看屬于適宜水平，但從樣本分布情況來看，僅有34.16%的植煙土壤pH處于適宜水平，42.08%的植煙土壤pH處于低或者極低水平．與其他煙區類似[8-12]，銅仁市植煙土壤也存在酸化的問題，其區域主要分布在沿河縣(中部和北部)、 印江縣(中部)、 思南縣(北部)、 德江縣(零星分布)、 石阡縣(零星分布)、 松桃縣(北部).

半方差函數和空間插值的結果反映了銅仁市植煙土壤pH的空間變異是由結構性因素和隨機性因素共同作用的結果．本文著重研究了與土壤pH存在顯著相關性的海拔、 堿解氮、 交換性酸總量、 交換性氫、 交換性鋁、 陽離子交換量、 鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂等影響因素．逐步回歸分析結果表明：堿解氮和交換性氫是銅仁市植煙土壤的主要致酸因子，鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂是銅仁市植煙土壤酸化的控制因子，銅仁市植煙土壤pH是多個因子共同作用的結果.

土壤酸化引發一系列土壤質量和環境問題：一方面，土壤酸化加速土壤中養分離子的流失，土壤結構退化，使煙葉產量及品質下降，煙葉安全性降低； 另一方面，土壤酸化造成土壤微生態失衡，土壤酸化在不同程度上會影響微生物的種群變化，從而影響整個土壤微生態系統[13-16]．此外，土壤酸化導致煙草土傳病害愈發嚴重，對銅仁煙區而言，主要是煙草青枯病、 黑脛病、 根腐病等根莖類病害，威脅烤煙的優質和安全生產，這一問題應當引起足夠重視.

4 結 論

銅仁市42.08%的植煙土壤pH偏低，植煙土壤存在酸化的問題．堿解氮和交換性氫是銅仁市植煙土壤的主要致酸因子，鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂是銅仁市植煙土壤酸化的控制因子．因此應根據土壤pH區域差異，適當增加含鈣、 鎂物料的投入，控制氮肥的使用，以維持土壤的可持續利用.