云南元江植煙土壤養分豐缺評價

蘇玉龍，黃智華，楊于峰，趙益晗，楊國平，柳成柱，沙志江，文志明，楊健，李思良，業佳依，張筱晨，王玥，黎明，胡德，白壽光，董軍忠

(1.玉溪市煙草公司 元江縣分公司， 云南 元江 653300； 2.云南省煙草公司 玉溪市公司， 云南 玉溪 653100； 3.元江縣煙草產業服務中心，云南 元江 653300)

0 引言

【研究意義】烤煙的產質量受品種、氣候、土壤、栽培條件等多種因素的影響。在品種、氣候和栽培條件較穩定的條件下，土壤是影響煙葉產質量的重要因素[1]。元江縣作為云南省玉溪市主要的煙葉產區之一，年烤煙種植面積約3 900 hm2，煙葉年收購數量約750萬kg，煙葉稅約5 000萬元，烤煙產業對當地經濟社會發展具有重要支柱作用。元江縣地處獨特的干熱河谷地帶，煙區地域分布廣泛，植煙土壤包括水稻土、赤紅壤、紅壤、黃棕壤、紫色土、石灰巖土和沖積土等多種類型[2]。通過分析植煙區土壤養分狀況，制定科學合理的土壤改良方案和施肥技術方案，對提升煙葉產質量，促進烤煙產業持續穩定發展具有重要作用。【前人研究進展】元江縣植煙土壤總體狀況分析表明[2]：黃紅壤分布在羊街、因遠、青龍廠、咪哩、龍潭、東峨等海拔l 700～2 000 m的地帶，黃紅壤有機質含量較高，一般為5%；分布在東峨、羊岔街、青龍廠、因遠、那諾、羊街等地的2 000 m以上的地帶由于海拔較高，氣溫較低，土壤養分積累時間長，養分含量較高；紫色土分布不受地域限制，土層淺薄，剖面上部呈微酸性，下部呈酸性，磷素極缺；石灰巖土主要分布在洼垤、青龍廠、那諾、龍潭等鄉鎮，其特點是土質緊實，土壤質地黏重，較為缺磷；主要分布在元江、清水河、南溪河兩岸，一般為砂土或砂壤土，越近河巖，沙性越大。土體松散無結構，剖面通體呈強石灰反應，呈強堿性，鉀素極缺。卜令鐸等[3]2015年對玉溪市植煙土壤pH和主要養分情況進行分析表明，元江縣植煙土壤pH整體呈酸性，大部分植煙土壤pH為5.5～6.5，與2008年相比土壤pH呈堿性化；元江縣植煙土壤有機質含量整體處于中等偏上水平，土壤有機質含量為2%～4%；土壤有效氮含量處于較高水平，大部分鄉鎮土壤有效氮含量為120～150 mg/kg，部分鄉鎮在150 mg/kg以上；土壤速效磷含量也處于較高水平，因遠、羊街部分植煙土壤速效磷含量大于40 mg/kg，其余大部分煙區土壤速效磷含量為20～40 mg/kg；土壤速效鉀含量則處于較高水平，大部分煙區土壤速效鉀含量高于150 mg/kg；山地煙田土壤有效氮和速效鉀含量高于壩地，土壤有機質含量低于壩地。【研究切入點】目前關于元江縣植煙土壤養分狀況的調查研究還較少，并且近幾年來隨著煙區種植制度及施肥技術的轉變，煙田土壤質量發生較明顯的變化。【擬解決的關鍵問題】因此，對元江縣植煙土壤養分狀況進行系統全面的調查并進行科學評價，為該縣烤煙生產合理布局和科學精準施肥提供依據。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

2020年在玉溪市元江縣因遠鎮、洼垤鄉、甘莊街道、龍潭鄉、羊街鄉、那諾鄉、咪哩鄉和曼來鎮8個烤煙生產鄉鎮(街道)47個村委會中采集土壤樣品189個，具體土壤樣品采集信息見表1。土壤樣品采集時間選在前茬作物收獲后，煙草尚未施用底肥和移栽以前完成，同時避開降雨，以反映采樣地塊的真實養分狀況和供肥能力。使用GPS定位，取耕層0～20 cm深度的土樣，在同一采樣地塊，采用對角線或S形取樣方式采集約1 kg的混合土樣。土樣登記編號后進行預處理，經風干、磨細、過篩、混勻、裝袋后備用。

表 1 元江縣土壤樣品采集點

1.2 方法

1.2.1 指標測定 土壤各養分測定參照文獻[4]的方法。土壤pH采用電位法測定，有機質含量采用重鉻酸鉀滴定法測定，土壤有效氮含量采用堿解擴散法測定，土壤有效磷的測定采用紫外/可見分光光度法，土壤速效鉀含量采用火焰光度計法測定，土壤有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵的測定采用二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提法，土壤有效硼的測定采取甲亞胺-H比色法，土壤氯離子含量的測定采用硝酸銀滴定法，土壤交換性鎂、鈣含量的測定采用原子吸收分光光度法測定。

1.2.2 植煙土壤養分豐缺狀況評價 土壤養分豐缺狀況評價指標參考《中國煙葉生產實用技術指南—2020》，同時結合云南省多年肥料試驗結果[5-11]，建立土壤養分指標分級標準。

1.3 數據處理

采用Excel 2010進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤養分總體評價

由表2可見，總體上元江縣植煙土壤pH較低，平均值為5.6，偏酸性，土壤有機質及其他大量元素平均含量處于中等偏上水平，中微量元素中有效鋅、有效錳、有效銅平均含量均處于正常水平，土壤有效鋅和有效銅平均含量分別為2.51 mg/kg和1.2 mg/kg，均在優質烤煙生長需要的適宜范圍。有效鐵、交換性鈣、交換性鎂平均含量處于較高水平，其中土壤有效鐵、交換性鈣和交換性鎂的含量分別為57.46 mg/kg、1 332.64 mg/kg和263.27 mg/kg，均高于優質烤煙適宜含量范圍；有效硼處于較低水平，含量均值為0.76 mg/kg，低于優質烤煙生產需要的1～2 mg/kg，個別產區甚至遠遠低于適宜范圍[1]。各項指標數據極差均較大，除pH變異系數較小外，其余各項指標變異系數均較大，尤其以中微量元素變異系數最大。說明，元江縣不同植煙區域間土壤養分含量差異明顯。

表 2 元江縣植煙土樣養分狀況

2.2 土壤pH

由表3可見，元江縣植煙土壤大部分屬于酸性土壤，酸性土壤占比達81.48%。各鄉鎮間土壤pH差異明顯，其中羊街鄉、那諾鄉、咪哩鄉、曼來鎮、甘莊街道和因遠鎮大部分植煙土壤屬于酸性和微酸性土壤；洼垤鄉則大部分植煙土壤屬于堿性土壤；龍潭鄉植煙土壤pH兩極分化嚴重，強酸性和堿性的土壤樣本為分別為23.81%和9.52%。

表 3 元江縣植煙土壤的pH

2.3 土壤有機質及大量元素含量

2.3.1 有機質 由表4可見，元江縣植煙土壤有機質含量處于中等偏上水平，中等以上樣本占64.89%。鄉鎮間土壤有機質含量差異明顯，其中羊街鄉、那諾鄉、咪哩鄉和曼來鎮植煙土壤有機質含量較高，土壤有機質含量中等以上樣本均占75%以上；因遠鎮和龍潭鄉植煙土壤有機質含量一般，土壤有機質含量中等以上樣本占60%～65%；洼垤鄉和甘莊街道植煙土壤有機質含量總體處于偏低水平，需要重視土壤有機物質的調節和補充。從鄉鎮看，龍潭鄉和曼來鎮存在土壤有機質偏低的片區，也應針對具體片區開展土壤有機質提升措施。

表 4 元江縣植煙土壤的有機質含量

2.3.2 堿解氮 由表5可見，元江縣植煙土壤堿解氮含量處于中等偏上水平，土壤堿解氮含量中等以上樣本占67.73%。鄉鎮間土壤堿解氮含量差異明顯，其中羊街鄉、那諾鄉、龍潭鄉和曼來鎮土壤堿解氮含量總體較高，土壤堿解氮含量在中等以上的樣本均占75%以上；因遠鎮和咪哩鄉土壤堿解氮含量一般，土壤堿解氮含量在中等以上的樣本占60%～70%；洼垤鄉土壤堿解氮含量偏低，土壤堿解氮含量在中等以上的樣本占41.67%，甘莊街道土壤堿解氮含量低，土壤堿解氮含量在中等以上水平僅12.5%。

2.3.3 有效磷 由表6可見，元江縣植煙土壤有效磷含量整體處于偏高水平，有效磷含量處于正常以上水平的樣本占85.71%。各鄉鎮間除甘莊街道土壤有效磷偏低外，其余各鄉鎮土壤有效磷含量均處于正常至極豐富水平，尤其是洼垤鄉土壤有效磷含量均處于豐富和極豐富水平。

表6 元江縣植煙土壤的有效磷含量

2.3.4 速效鉀 由表7可見，元江縣植煙土壤速效鉀含量總體處于偏高水平，土壤速效鉀含量正常偏高以上樣本占82.01%。各鄉鎮間除甘莊街道土壤速效鉀含量偏低外，其余各鄉鎮土壤速效鉀含量均處于較高水平，尤其是羊街鄉、洼垤鄉、龍潭鄉和那諾鄉，土壤速效鉀含量處于極豐富水平的樣本均占75%以上。

表7 元江縣植煙土壤的速效鉀含量

2.4 土壤中微量元素含量

2.4.1 交換性鈣 由表8可見，元江縣植煙土壤交換性鈣含量總體處于較高水平，土壤交換性鈣含量處于正常以上水平樣本達60.84%。各鄉鎮間土壤交換性鈣含量差異明顯，其中：洼垤鄉、龍潭鄉、甘莊街道和那諾鄉土壤交換性鈣含量處于較高水平，交換性鈣含量在正常以上水平的樣本均占85%以上；羊街鄉、咪哩鄉和曼來鎮土壤交換性鈣含量則處于較低水平，羊街鄉76%的土壤樣本交換性鈣含量處于較低以下水平。

表8 元江縣植煙土壤的交換性鈣含量

2.4.2 交換性鎂 由表9可見，元江縣植煙土壤交換性鎂含量總體處于較高水平，土壤交換性鎂含量處于正常以上水平的樣本占75.13%。各鄉鎮間土壤交換性鎂含量差異明顯，其中洼垤鄉、因遠鎮、甘莊街道和那諾鄉土壤交換性鎂含量處較高水平，土壤交換性鎂含量處正常以上水平的樣本均占85%以上；因遠鎮和龍潭鄉土壤交換性鎂含量則處中等水平；羊街鄉和咪哩鄉土壤交換性鎂含量則處較低水平，尤其是羊街鄉84%的土壤樣本交換性鎂含量處正常以下水平。從鄉鎮看，龍潭鄉和甘莊街道不同植煙片區土壤交換性鎂含量差異較大，部分片區土壤交換性鎂含量偏低。

表9 元江縣植煙土壤的交換性鎂含量

2.4.3 氯離子 由表10可見，元江縣植煙土壤氯離子含量總體處于偏低水平，土壤氯離子含量>30 mg/kg的樣本占9.52%。各鄉鎮中僅甘莊街道植煙土壤氯離子含量偏高，土壤氯離子含量>30 mg/kg的樣本占41.67%，應減少含氯肥料的施用。

表10 元江縣植煙土壤的氯離子含量

2.4.4 有效鋅 由表11可見，元江縣植煙土壤有效鋅含量總體處于較高水平，土壤有效鋅含量在正常及以上水平的樣本占59.26%。不同鄉鎮間土壤有效鋅含量差異明顯，其中洼垤鄉和龍潭鄉土壤有效鋅含量處于較高水平，土壤有效鋅含量在正常及以上水平的樣本均占75%以上，因遠鎮、那諾鄉和咪哩鄉土壤有效鋅含量處于中等水平，羊街鄉、曼來鎮和甘莊街道土壤有效鋅含量則處于較低水平，尤其是甘莊街道75%的土壤樣本有效鋅含量處于缺乏的水平。

表11 元江縣植煙土壤的有效鋅含量

2.4.5 有效錳 由表12可見，元江縣植煙土壤有效錳含量總體處于較低水平，土壤有效錳含量處于正常以上水平的樣本占34.92%。各鄉鎮間土壤有效錳含量同樣差異明顯，其中龍潭鄉和那諾鄉土壤有效錳含量處于較高水平，土壤有效錳含量處于正常以上水平的樣本占65%以上；因遠鎮、洼垤鄉和甘莊街道土壤有效錳含量處于中等水平；羊街鄉、咪哩鄉和曼來鎮土壤有效錳含量則處于較低水平，土壤有效錳含量處于缺乏水平的樣本均占50%以上。

表12 元江縣植煙土壤的有效錳含量

2.4.6 有效銅 由表13可見，元江縣植煙土壤有效銅含量總體處于偏高水平，土壤有效銅含量處于正常及以上水平樣本占82.01%。各鄉鎮間除甘莊街道和羊街鄉外，其余各鄉鎮土壤有效銅含量處于正常以上的樣本均占比90%以上；甘莊街道土壤有效銅處于中等水平，樣本處于較低水平占37.5%；羊街鄉土壤有效銅則整體處于缺乏水平，土壤樣本有效銅含量處于較低和缺乏水平占84%。

表13 元江縣植煙土壤的有效銅含量

2.4.7 有效鐵 由表14可見，元江縣植煙土壤有效鐵含量總體處于過量水平，全縣土壤有效鐵含量處于極豐富水平的樣本占79.9%。那諾鄉、咪哩鄉和曼來鎮的土壤有效鐵含量均是100%，處于極豐富水平。各鄉鎮中僅洼垤鄉土壤樣本有效鐵含量處于較低和缺乏水平占12.5%。

表13 元江縣植煙土壤的有效鐵含量

2.4.8 有效硼 由表15可見，元江縣植煙土壤有效硼含量總體處于缺乏水平，全縣土壤有效硼處于較低和缺水平的樣本占78.83%。其中甘莊街道的植煙土壤有效硼含量100%處于正常以下水平，咪哩鄉、洼垤鄉和因遠鎮土壤有效硼含量處于正常以下水平樣本均占85%以上，龍潭鄉、羊街鄉和曼來鎮土壤樣本有效硼含量處于正常以下水平占60%以上。

表15 元江縣植煙土壤的有效硼含量

3 討論

土壤pH對烤煙生長發育具有重要影響。一方面土壤pH可直接影響烤煙根系的生長發育，另一方面pH作用于土壤養分有效性，進而影響烤煙對養分的吸收利用。烤煙對土壤pH適應能力較強，在pH 4～9的土壤上均能正常生長[5]，目前研究認為，pH 5.5～6.5的偏酸性土壤更有利于生產優質煙葉[1]。土壤pH受到成土母質、土壤類型、地形、海拔、種植制度等多種因素的影響，從元江縣植煙土壤pH測定結果看，元江縣植煙土壤pH分布廣泛，鄉鎮間和村組間土壤pH均存在較大差異，這可能與元江縣地形地貌復雜和土壤類型豐富有關[2]，土壤pH整體偏酸的羊街鄉、那諾鄉等鄉鎮大多位于山地丘陵地區，植煙土壤大多為紅壤和黃紅壤，土壤pH整體偏堿的洼垤鄉則是典型的喀斯特地貌，植煙土壤則大多數為石灰巖土，這與李強等[5-6]研究結果一致。對于土壤偏酸的煙葉產區，可以采用施用生石灰、白云石粉、草木灰調節土壤酸度，也可以通過增施鈣鎂磷肥、種植綠肥還田和施用有機肥等措施改良土壤酸度[12]。另外，也有研究表明施用生物炭可有效提高土壤pH[13]。

土壤有機質可以通過改善土壤理化性狀影響烤煙的產量和品質。優質烤煙生產適宜的土壤有機質含量因氣候和土壤類型不同而有所差異，北方煙區適宜的土壤有機質含量為10～20 g/kg，南方煙區適宜的土壤有機質含量為15～30 g/kg[14]。元江縣植煙土壤有機質含量整體處于較高水平，不同鄉鎮和村組間差異較明顯，隨著海拔的升高土壤有機質含量逐漸升高，海拔較高的羊街鄉、那諾鄉和曼來鎮土壤有機質含量普遍偏高，海拔較低的洼垤鄉和甘莊街道土壤有機質含量則整體偏低，與闕勁松等[6]的研究結果一致。張一揚等[15-17]等研究表明，土壤有機質含量與堿解氮含量呈顯著正相關，這也與元江縣土壤養分檢測結果一致。對于土壤有機質含量偏高的煙葉產區，應適當控制有機肥料的使用量，也可以采用高起壟和二次培土的栽培措施，加速土壤有機質的礦化和堿解氮的消耗，從而促進烤煙中上部葉片的正常成熟落黃[15]。對于土壤有機質含量偏低的土壤應通過增施有機肥、推廣秸稈還田、間作綠肥還田、施用生物炭等措施促進土壤有機質含量的提升，促進煙田用養結合。

氮、磷、鉀是烤煙生長發育必需的大量元素，對煙葉的產質量有重要影響。從元江縣植煙土壤檢測結果看，元江縣植煙土壤堿解氮、有效磷和速效鉀整體處于較高水平，鄉鎮和不同片區間三種速效養分含量差異明顯。其中土壤堿解氮含量隨著土壤有機質含量的升高而增加。在氮肥施用上應嚴格按照測土結果合理調控氮肥施用量；土壤有效磷較為缺乏的煙區主要集中在土壤pH偏酸的地區，可能是由于酸性土壤中的磷酸離子易與土壤中的活性鐵、鋁離子形成溶解度低的鐵-磷化合物或鋁-磷化合物，降低磷的有效性[1，18]。對于土壤有效磷含量偏低的煙葉產區應采取酸性土壤改良和施用鈣鎂磷肥的措施，提高土壤有效磷含量。部分煙區土壤有效磷含量處于極豐富水平可能是因為元江縣煙區長期施用N、P2O5、K2O比例為12∶6∶24的復合肥，而烤煙當季對磷肥利用率較低，導致土壤有效磷含量不斷積累，應采取“穩氮控磷”的施肥措施；元江縣植煙土壤速效鉀含量普遍較高，在施肥過程中應注意氮鉀配比，以提高煙葉中的鉀含量[19]。

從元江縣植煙土壤中微量元素結果看：1) 土壤交換性鈣鎂含量普遍較高，并且與土壤pH有比較明顯的關系，隨pH升高交換性鈣鎂含量明顯升高，這與余小芬等[20-23]的研究結果一致。針對土壤交換性鈣鎂含量偏高的情況，可以采取調節土壤pH、輪作花生和玉米等喜鈣喜鎂作物等措施，使土壤交換性鈣鎂調節至適宜水平。2) 土壤氯離子含量整體處于較低水平，遠低于優質烤煙生產要求的氯離子含量不超過30 mg/kg的標準。對部分氯離子含量明顯偏低煙區可以適當施用氯化鉀等含氯肥料。3) 土壤有效鋅含量整體處于偏高水平，但部分土壤pH偏酸的煙葉產區土壤有效鋅含量處于缺乏水平，可能是由于長期酸性淋溶作用，導致有效鋅含量減少[1]。另外，甘莊街道土壤有效鋅含量偏低的樣本比例明顯高于其他鄉鎮，可能是由于甘莊街道土壤有機質含量偏低，減少有效鋅的來源并且加劇有效鋅的淋溶[24]。應結合土壤pH改良、增加土壤有機質、施用鋅肥等措施提升土壤有效鋅含量。4) 土壤有效錳和有效硼含量整體處于偏低水平。土壤有效錳含量偏低可能由于洼垤鄉等鄉鎮土壤pH偏高，降低土壤有效錳含量；部分鄉鎮土壤有機質含量過高，吸附固定土壤中有效錳[25]；元江縣煙區經常干旱缺水時，錳以穩定的四價化合物存在，有效性降低[1]。土壤缺硼的原因：一是煙區土壤為紅壤、黃壤、磚紅壤等酸性土類，水溶性硼淋失嚴重[17]；二是土壤pH過高、干旱缺水導致有效硼含量降低[1]。可以通過調節土壤pH、合理調控土壤有機質含量、合理灌溉等措施提高土壤有效錳和有效硼含量。5)土壤有效鐵和有效銅含量整體處于較高水平。可通過pH調控措施使土壤有效鐵和有效鐵含量調節到適宜水平。

4 結論

元江縣植煙土壤pH大部分鄉鎮偏酸性，洼垤鄉整體偏堿性，應有針對性地開展土壤pH調節措施。植煙土壤有機質和大量元素整體處于偏高水平，總體施肥策略應按照“穩氮鉀、控磷肥”方針進行，局部地區應結合測土結果單獨制定施肥方案。中微量元素上土壤交換性鈣鎂、有效鋅、有效鐵和有效銅含量整體處于較高水平，土壤有效錳、有效硼和氯離子含量整體處于較低水平。中微量元素含量受pH、土壤有機質含量及水分管理影響明顯，可以通過土壤pH改良、土壤有機質調控及合理灌溉相關措施將中微量元素含量調整到適宜水平。