重慶市石柱縣煙田土壤肥力演變與施肥區劃①

陳潔菲，查宇璇，楊 超，陳天才，徐 宸，劉 忠，周鑫斌*

重慶市石柱縣煙田土壤肥力演變與施肥區劃①

陳潔菲1，查宇璇1，楊 超2，陳天才3，徐 宸2，劉 忠4，周鑫斌1*

(1西南大學資源環境學院，重慶 400715；2中國煙草總公司重慶市公司煙草科學研究所，重慶 400715；3中國煙草總公司重慶市公司奉節分公司，重慶 404600；4中國煙草總公司重慶市公司石柱分公司，重慶 409100)

分析2017年重慶市石柱縣230份土壤樣品的pH和養分指標，并與2002、2012年數據對比，了解該縣植煙土壤肥力狀況及其演變趨勢，提出針對性施肥策略。結果表明，2017年該縣植煙土壤pH均值為5.52，其中pH<5.5的酸性土壤占49.1%；土壤有機質平均含量為30.67 g/kg，其中>20 g/kg的比例占92.6%。土壤堿解氮、有效磷和速效鉀平均含量分別為156.35、108.40、436.25 mg/kg，其含量過高的比例分別占21.35%、88.2%、98.0%。比較2002、2012和2017年數據，植煙土壤pH先下降后上升，土壤有機質含量穩步上升，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量顯著增長。綜上所述，該縣土壤酸化問題仍較嚴重，養分含量過于豐富，整體土壤肥力較低且呈下降趨勢，因此，可按照“區域大配方，地塊小調整”的原則，運用施肥區劃圖和烤煙配方施肥建議卡，對該縣不同種植單元煙田提出具體的施肥方案，實現該縣優質烤煙生產。

植煙土壤；土壤肥力；施肥區劃；石柱縣

烤煙是重慶市石柱縣重要經濟作物之一，在脫貧攻堅、現代農業發展和鄉村振興中發揮著積極作用[1]。目前石柱煙葉與國際優質煙葉相比，主要差距表現在致香物質含量低、香氣量不足，下部葉身份薄、油分低，上部葉煙堿含量高、雜氣重等方面[2-3]。所以，進一步提高煙葉原料品質是當前首要解決的問題。在相同氣候條件下，土壤是對煙葉品質影響最大的環境因子，適宜的土壤肥力是生產優質煙草的基礎[4]。一般認為土壤肥力指標的關鍵因子包括土壤pH，有機質及氮、磷、鉀速效養分含量。比如土壤pH過高或過低會引起土壤養分有效性的變化，導致植株營養失衡，影響烤煙品質和產量[5]。近年來，為提高烤煙產量，煙農采取連作種植制度和不合理施肥，加劇了植煙土壤養分供給失衡，造成土壤肥力下降[6]。因此有必要對土壤肥力現狀和變化趨勢及原因進行分析，為制定土壤質量管理方案與合理施肥策略提供科學依據。

目前對石柱縣煙田土壤現狀、演變趨勢及施肥區劃研究還不多，僅有一篇研究2013年石柱植煙土壤狀況的文章[7]。為了解其土壤肥力現狀和變化趨勢及原因，本文采用多年連續監測方法，對2002、2012、2017年石柱煙田的定期定點采樣數據進行分析，對比植煙土壤pH與主要養分的含量變化、分布規律，運用空間插值法生成養分分布圖，提出煙草施肥區劃，為該縣煙田因土施肥提供依據和現實參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

重慶市石柱縣位于長江上游南岸，29°39′ ～ 30°33′N、107°59′ ～ 108°34′E，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，雨熱充足，以黃壤為主，適宜種植烤煙。2017年全縣烤煙播種面積2 610 hm2，總產量4 250 t。

1.2 土樣采集與制備

根據重慶市煙草公司在石柱縣的土樣定期采集點，于2017年按照每種植單元取一個耕層(0 ～ 20 cm)混合土樣的方法，在定位監測點區域內選取代表性地塊作為土樣取樣點，并記錄經緯度，共確立230個點(圖1)。每個點按“S”型布點法設置15個分樣點進行垂直取樣，去掉表層土2 ～ 4 cm，剔除雜質后混合均勻，用四分法取樣2 kg進行室內工作。樣品自然風干研磨過篩后裝瓶，用以室內測定，將測定結果與2002、2012年數據進行對比分析。

1.3 分析方法

土壤pH、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量測定參照《土壤農化分析與環境監測》[8]。土壤pH采用土水比1︰2.5(︰)的懸濁液電位法測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀容量–外加熱法測定；土壤堿解氮采用氫氧化鈉堿解擴散法測定；土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提–鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用醋酸銨浸提–火焰光度法測定。

1.4 數據分析

采用SPSS 25.0、Excel 2016、MapGIS 67、Section 2016軟件對試驗數據進行統計分析與制圖。

1.5 評價標準

結合該縣植煙區烤煙生產實際和近年相關研究結果[9-15]，借鑒全國第二次土壤普查資料，并權衡土壤養分狀況與煙葉生產質量，制定出石柱縣植煙土壤pH與養分劃分標準，詳見表1。

2 結果與分析

2.1 石柱縣植煙土壤pH狀況

由表2可知，該縣植煙土壤pH平均值在2002、2012、2017年分別處于適宜水平、較低水平、適宜水平。3個年份的變異程度均為中等變異。分布概率曲線均呈右偏態的正態分布，但2002年的為尖峰，另兩個年份均為低峰。2012年的平均值最低，與另外兩個年份均有顯著差異。

表1 石柱縣植煙土壤pH與養分劃分標準

表2 石柱縣植煙土壤pH和養分描述性統計

注：表中同列數據小寫字母不同表示同一指標不同年份間差異顯著(<0.05)，下同。

結合表3和圖2可知，隨種植年限的增加，土壤pH大小總體上呈先降低后升高趨勢，酸性土壤的分布呈先增大后減小趨勢。

2.2 石柱縣植煙土壤有機質狀況

由表2可知，該縣植煙土壤有機質平均值在2002年處于適宜水平，在另兩個年份均處較高水平。3個年份的有機質平均含量均無顯著差異，變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態的正態分布。

表3 石柱縣植煙土壤pH和養分指標各水平比例情況

結合表3和圖3可知，隨種植年限的增加，土壤有機質大小總體上呈先降低后升高趨勢，各水平空間分布狀況穩定。

圖2 石柱縣植煙土壤pH空間分布狀況

圖3 石柱縣植煙土壤有機質空間分布狀況

2.3 石柱縣植煙土壤堿解氮狀況

由表2可知，該縣植煙土壤堿解氮平均值在2012、2017年均處于適宜水平，但在2002年為極低水平。3個年份的有機質平均含量差異均達顯著水平，變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態的正態分布。

結合表3和圖4可知，隨種植年限的增加，土壤堿解氮大小總體上呈顯著增長趨勢，適宜水平的空間分布顯著增加。

2.4 石柱縣植煙土壤有效磷狀況

由表2可知，該縣植煙土壤有效磷平均值在2002年處于適宜水平，在2012、2017年均為極高水平。3個年份的變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態的正態分布。三者的有機質平均含量均呈顯著差異。

結合表3和圖5可知，隨種植年限的增加，土壤有效磷大小總體上呈顯著增長趨勢，極高水平的空間分布顯著增加。

圖4 石柱縣植煙土壤堿解氮空間分布狀況

圖5 石柱縣植煙土壤有效磷空間分布狀況

2.5 石柱縣植煙土壤速效鉀狀況

由表2可知，該縣植煙土壤速效鉀平均值在2002、2012、2017年分別處于較低、較高水平、極高水平。3個年份的有機質平均含量均呈顯著差異，變異程度均為中等變異，分布概率曲線均呈低峰、右偏態的正態分布。

結合表3和圖6可知，隨種植年限的增加，土壤速效鉀大小總體上呈顯著增長趨勢，極高水平的空間分布顯著增加。

3 討論

3.1 pH狀況及演變分析

土壤pH是土壤養分元素含量及有效性的主要影響因素之一，是評價土壤肥力的重要指標[16]。本研究表明，石柱縣植煙土壤酸化較為普遍。比較3個年份土壤pH，總體上呈先下降后上升趨勢，土壤酸化現象改善明顯。但相較于同處南方的貴州省遵義市植煙土壤pH(6.2 ～ 7.4)，2017年石柱縣植煙土壤pH(4.1 ～ 8.3)仍較低，土壤酸化較為嚴重且面積較大，不容忽視[17]。這與該地煙農為提高烤煙產質量而長期過度施肥和連續耕作密切相關[18-19]，其中生理酸性肥料、畜禽糞便等未腐熟的有機肥、過量氮肥等均是加劇該地土壤酸化的重要因子[19-20]。針對酸性土壤，一方面可通過煙田輪作、間作、套作等種植制度促進煙田生態系統的良性循環，提高土壤pH；另一方面可通過差異化管理措施來改善不同酸化程度的植煙土壤，即：針對pH弱酸性土壤(5.0 ～ 5.5)，可適當投入生物有機肥[21]；針對pH為4.5 ～ 5.5的煙田，可撒施375 kg/hm2的生石灰與條施750 kg/hm2的草木灰來改善土壤的酸性[22]。

3.2 有機質狀況及演變分析

土壤有機質含量是土壤物理、化學和生物學特性的影響因素，對烤煙的正常生長有非常重要的作用[9]。本研究表明，石柱煙田土壤有機質含量呈逐年穩定上升趨勢，處于穩定豐富狀態，這主要與近年來推行施用有機肥有關。研究顯示，土壤有機質含量過高時會大幅度降低煙葉吸味品質[23]。因此，有必要在有機質含量過高的煙田適當減少有機肥的施用。

圖6 石柱縣植煙土壤速效鉀空間分布狀況

3.3 氮、磷、鉀速效養分狀況及演變分析

土壤堿解氮含量可有效反映土壤氮素供應狀況[24]。本研究表明，該縣植煙土壤堿解氮含量均呈逐年增長趨勢，總體上處適宜水平，這與該地區近年來推行使用含氮復合肥和有機肥有關。研究顯示，土壤堿解氮含量過高或過低都會影響煙葉煙堿含量的積累，從而影響煙葉的品質[25]。因此土壤堿解氮含量較高的區域可適量減少氮肥施用，而含量較低的區域則反之。

磷素是烤煙生長的必需營養元素之一，但磷素施用過多不僅會影響煙草品質，還會破壞生態環境[12]。本研究表明，植煙土壤有效磷平均含量呈逐年顯著增加趨勢，2017年有效磷呈過剩狀態，這與該地區長期不合理施肥及氮磷鉀施肥比例失調有關。為確保煙葉質量，可降低該地區磷肥施用，同時調整氮肥、鉀肥施用量。

烤煙屬喜鉀作物，鉀素是烤煙的品質元素，速效鉀含量直接影響烤煙品質與產量[26]。本研究表明，石柱縣植煙土壤速效鉀含量呈逐年顯著增長趨勢，極高水平占比顯著增長。這與過量施用鉀肥密切相關，長此以往會損害煙葉產質量[27]，因此石柱縣可適當減少鉀肥施用量，合理調整氮磷鉀施肥比例。

3.4 施肥建議

土壤養分豐缺狀況和供應強度直接影響烤煙產質量[28]。本研究表明，石柱煙田土壤酸化普遍，土壤氮、磷、鉀含量過高等問題與煙農長期不合理施肥密切相關，不同程度影響著烤煙產質量。本文根據測土配方結果，并結合上述分析，按照“大配方小調整”的原則，對石柱煙田施肥提出合理建議。

3.4.1 石柱縣煙田“大配方”養分管理 利用2017年養分數據和MapGIS 67、Section 2016軟件制圖，根據本課題組多年田間試驗結果，提出在石柱縣高氮區推薦施純氮肥量為90 ～ 97.5 kg/hm2，中氮區為97.5 ～ 105 kg/hm2，低氮區為105 ～ 112.5 kg/hm2。以施純氮肥量為1，不同區域的肥力配方建議詳見圖7。

圖7 石柱縣煙田施肥區劃圖

3.4.2 石柱縣煙田“小調整”養分管理 以石柱縣植煙區各基地種植單元為單位，依據測土配方結果、烤煙預期產量及栽培品種生長特性，合理選擇肥料品類，制作烤煙配方施肥建議卡，并發放給煙農，以此指導煙農施肥，施肥建議卡舉例見表4。

表4 石柱縣烤煙配方施肥建議卡

4 結論

1) 2017年石柱植煙土壤pH<5.5的占49.1%，土壤酸化較為普遍；土壤有機質含量較豐富；土壤全氮含量總體水平較高；土壤堿解氮、有效磷與速效鉀含量高于適宜范圍的占比分別為21.3%、88.2%、97.0%，屬較高至極高水平。

2) 從3個年份的數據來看，石柱縣植煙土壤pH呈先下降后上升趨勢，土壤酸化得到明顯改善但仍較嚴重；土壤有機質含量呈緩慢增長趨勢，處于穩定豐富狀態；土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量均顯著增長，這與當地煙農不合理施肥密切相關。

3) 根據石柱縣煙田土壤肥力現狀及其演變趨勢，并按照“區域大配方，地塊小調整”的原則采用施肥區劃圖和烤煙配方施肥建議卡，對該縣不同種植單元煙田提出具體施肥方案，為石柱縣優質烤煙生產提供技術支撐。

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Evolution and Fertilization Zoning of Tobacco-growing Soil Fertility of Shizhu County, Chongqing City

CHEN Jiefei1, ZHA Yuxuan1, YANG Chao2, CHEN Tiancai3, XU Chen2, LIU Zhong4, ZHOU Xinbin1*

(1School of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2 Tobacco Scientific Research Institute of Chongqing Corporation, Chinese Tobacco Corporation, Chongqing 400715, China; 3 Fengjie Branch of Chongqing Tobacco Company, Fengjie, Chongqing 404600, China; 4 Shizhu Branch of Chongqing Tobacco Company, Shizhu, Chongqing 409100, China)

This paper analyzed pH and nutrients of 230 typical tobacco-growing soil samples from Shizhu County of Chongqing City in 2017 and compared the corresponding data of 2002 and 2017 in order to understand the condition and evolution of tobacco-growing soil fertility for the rational targeted fertilization strategies. The results showed that the average pH was 5.52 in 2017, soil samples with pH < 5.5 accounted for 49.1% of the total samples. The average SOM content was 30.67 g/kg in 2017, soil samples with SOM>20 g/kg accounted for 92.6% of the total samples. The average contents of soil alkali-hydrolyzed nitrogen, available phosphorus and available potassium were 156.35, 108.40 and 436.25 mg/kg respectively, with the proportions of soil samples at the high grades of 21.35%, 88.2% and 98.0% respectively. Compared with the data in 2002, 2012 and 2017, soil pH was decreased at first and then increased, SOM increased steadily, soil alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium significantly increased. To sum up, soil acidification was serious and nutrients were exceedingly abundant. The integrated soil fertility was poor and declining. Hence, according to macro-strategy in huge restrict and small-adjustment in the field, through using fertilization zoning map and flue-cured tobacco formula fertilization card, specific fertilization program was put forward aiming at tobacco fields with different planting units to accomplish high-quality flue-cured tobacco production.

Tobacco-growing soil; Soil fertility; Fertilization zoning; Shizhu County

S158.5

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.06.014

陳潔菲, 查宇璇, 楊超, 等. 重慶市石柱縣煙田土壤肥力演變與施肥區劃. 土壤, 2021, 53(6): 1207–1214.

中國煙草總公司重慶市重點項目(C20201NY4103)和廣西中煙工業有限責任公司項目(2020450000340004)資助。

通訊作者(zxbssas@swu.edu.cn)

陳潔菲(1999—)，女，重慶墊江人，本科生，主要從事植煙土壤肥力研究。E-mail:1114909352@qq.com