豫西旱作煙區植煙土壤鹽分及其肥力特征分析

李媛媛，張 芊，陳炬廷，馬君紅，張 振，葉協鋒*，劉曉暉*

（1.河南農業大學 煙草學院/國家煙草栽培生理生化研究基地/煙草行業煙草栽培重點實驗室，河南 鄭州 450002；2.洛陽市煙草公司，河南 洛陽 471000；3.深圳煙草工業有限責任公司，廣東 深圳 518000）

鹽漬土是土壤中存在較高濃度的可溶性鹽分離子，是對土壤物理、化學、生物學等特性及植物生長造成不利影響的各種土壤的統稱［1］。可溶性鹽分在土壤中堆積匯聚，導致土壤基本特性惡化和質量下降的過程被稱為土壤鹽漬化［2］。土壤鹽分中陽離子主要包括K+、Na+、Ca2+和Mg2+，陰離子主要包括Cl-、SO42-、CO32-和HCO3-［3］。土壤鹽分過高不僅會降低土壤滲透勢，增加植物吸收水分的阻力，導致植物生理干旱，造成離子毒害，對植物生理代謝產生影響［4］，同時會導致土壤質量下降，影響養分供應及離子之間吸收的平衡，使土壤養分有效性大大降低［5］。烤煙對低濃度鹽有一定的適應能力［6］，但隨著鹽濃度的升高，煙草細胞會受到損傷，滲透調節能力和抗氧化能力會隨之下降［7］。

葉協鋒［8］研究表明，河南省12個地市的植煙土壤均有不同程度的鹽漬化，個別地區甚至達到中度鹽漬化水平。目前關于洛陽地區植煙土壤鹽分的研究［9-13］大多都是通過向土壤中施加物料來降低土壤鹽分，提高土壤肥力，也有基于全鹽量水平對土壤鹽分進行相關分析。然而不同地區的氣候條件、成土母質以及栽培管理措施的差異致使土壤鹽漬化的成因不同，其鹽分組成與離子比例呈現區域性特征［14］。因此在研究洛陽植煙土壤鹽分時，全鹽量不足以反映土壤鹽分整體狀況，為此本研究對河南洛陽煙區土壤鹽分和土壤養分狀況進行綜合分析，旨在探究洛陽植煙土壤肥力狀況，為豫西干旱煙區優質煙葉生產提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

洛陽煙區位于河南省西部，黃河中下游，屬溫帶季風氣候，春季干旱較多，夏季炎熱雨水集中，平均氣溫14.8 ℃，年均降水量578.2 mm，年均蒸發量1200 mm，年均日照時數為2291.6 h，日照率為52%，無霜期218 d［7］。

1.2 樣品采集

2019年，在洛陽市洛寧（LN）、宜陽（YY）、汝陽（RY）、嵩縣（SX）、伊川（YC）、新安（XA）、孟津（MJ）和欒川（LC）布點采集土壤樣品。根據種植規模及土壤類型，在移栽施肥前選擇當地具有代表性的煙田，采集5個點的0~20 cm土壤，將每個采集點所取樣品混勻后放在自封袋中帶回實驗室，共取樣品191個（洛寧72個、宜陽63個、汝陽26個、嵩縣9個、伊川13個、新安8個、孟津9個、欒川4個），將帶回的土壤樣品在陰涼處風干后，去除雜質、磨碎、過20目（0.84 mm）篩后待測。

1.3 測定方法

土壤鹽分測定方法分別為［15］：Ca2+、Mg2+、SO42-含量采用EDTA滴定法，HCO3-含量采用雙指示劑中和滴定法，Cl-含量采用硝酸銀滴定法，Na+和K+含量采用火焰分光光度計法。土壤養分指標測定方法分別為［8］：速效氮（AN）含量采用堿解擴散法，速效磷（AP）含量采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗顯色分光光度法，速效鉀（AK）含量采用醋酸銨提取—火焰光度法。全鹽量為各鹽分離子含量之和。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2016 軟件制作表格，用Graphpad Prism 7.0和Origin 2021軟件繪圖，采用 SPSS 21.0軟件進行數據分析，采用CANOCO軟件進行冗余分析（RDA）。

2 結果與分析

2.1 植煙土壤鹽分含量評價

根據王遵親等［16］土壤鹽漬化的分級方法：含鹽量＜1.0 g/kg的為非鹽漬化土，含鹽量在1.0~2.0 g/kg的為輕度鹽漬化土，含鹽量在2.0~4.0 g/kg的為中度鹽漬化土，含鹽量在4.0~6.0 g/kg為重度鹽漬化土，含鹽量＞6.0 g/kg的為鹽土。由表1可知，采樣區植煙土壤均為非鹽漬化土，全鹽量處于0.12~0.56 g/kg之間，平均含鹽量為0.23 g/kg，變異強度中等，變異系數為31.92%。統計分析表明，SO42-的平均含量最高，為71.15 mg2/kg，Ca2+的次之，為59.42 mg/kg；Na+的最小，為7.98 mg/kg。由變異系數可知，Ca2+的變異系數為36.73%，HCO3-的變異系數為41.52%，Cl-的變異系數為49.90%，均屬中等強度變異，其他離子的變異系數均大于50%，屬強變異，其中K+和Mg2+的變異系數均大于100%。

表1 植煙土壤鹽分離子含量及含鹽量特征（n=191）

2.2 植煙土壤主要鹽分離子分析

對植煙土壤中主要陰離子進行統計分析可知（表2），植煙土壤中主要包含3種陰離子，分別為HCO3-、SO42-和Cl-。其中，主要陰離子占陰離子總量百分比＞50%的樣本中HCO3-為3.14%，SO42-為45.55%，而Cl-的占比均在50%以下。由此可知，該區域植煙土壤中陰離子主要為 SO42-和HCO3-，其中SO42-占陰離子總量的百分比最大。由表3可知，植煙土壤中主要含有4種陽離子，分別為K+、Na+、Ca2+和Mg2+。其中，主要陽離子占陽離子總量百分比＞50%的樣本中Ca2+為86.39%，Mg2+、K+和Na+均為0.52%。由此可以看出，該區域植煙土壤中陽離子以Ca2+為主。

表2 植煙土壤中主要陰離子含量及其占陰離子總量百分比

表3 植煙土壤中主要陽離子含量及其占陽離子總量百分比

圖1 植煙土壤鹽分離子含量之間的相關性

2.3 植煙土壤養分含量分析

參照中國植煙土壤養分豐缺評價標準［17］和中國煙葉生產實用技術指南（2021）［18］對洛陽植煙土壤養分進行評價，土壤速效氮含量＜65 mg/kg時比較有利于氮素的調控，適宜烤煙生長的土壤速效磷含量為10~20 mg/kg，適宜烤煙生長的土壤速效鉀含量為＞150 mg/kg。由表4可知，AN含量的最大值為144.37 mg/kg，最小值為3.90 mg/kg，平均值為65.27 mg/kg，標準偏差為25.41，變異系數為38.93%，屬中等變異，含量水平為略低—適宜；AP含量的最大值為116.26 mg/kg，最小值為1.62 mg/kg，平均值為18.46 mg/kg，標準偏差為15.07，變異系數為81.62%，屬強變異，含量水平為適宜—豐富；AK含量最大值為825.63 mg/kg，最小值為84.58 mg/kg，平均值為236.21 mg/kg，標準偏差為78.87，變異系數為33.39%，屬中等變異，含量水平為豐富。

表4 河南洛陽植煙土壤養分含量（n=191）

2.4 洛陽各煙區土壤肥力分布特征

從圖2來看，洛寧、宜陽、汝陽、嵩縣、伊川、新安、孟津和欒川處于植煙土壤適宜速效氮范圍的比例分別為54.24%、42.86%、76.92%、44.44%、38.46%、100.00%、55.56%和75.00%；處于植煙土壤適宜速效磷范圍的比例分別為76.27%、77.78%、73.08%、77.78%、69.23%、50.00%、33.33%和75.00%；處于植煙土壤適宜速效鉀范圍的比例分別為94.92%、96.83%、88.46%、88.89%、100.00%、87.50%、77.78%和100.00%。

圖2 洛陽各煙區肥力指標變化

2.5 洛陽土壤鹽分離子與肥力特征分析

將Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、HCO3-和Cl-作 為環境因子，將AN、AP和AK作為研究對象，繪制線性排序圖對土壤鹽分離子與肥力進行綜合分析（圖3）。圖中環境因子（土壤鹽離子）用空心箭頭表示，研究對象（肥力指標）用實心箭頭表示，空心箭頭的長度越長代表這個環境因子對研究對象影響越大；空心箭頭與實心箭頭之間的夾角可以表示研究對象與環境因子之間的相關性，夾角越小，相關性越大。

由圖3可知，AN與HCO3-和K+的夾角較小，呈現一定的正相關性，與SO42-、Mg2+和Cl-的夾角較大，呈現一定的負相關性；AP與Ca2+、K+、Na+和SO42-的夾角較小，呈現一定的正相關性，其中AP與SO42-正相關性極強；AK與Ca2+、Na+、K+、HCO3-和SO42-的夾角較小，呈現一定的正相關性，其中AK與K+正相關性極強，與Mg2+和Cl-的夾角較大，呈現一定的負相關性。K+和SO42-的箭頭在陰/陽離子中最長，說明K+和SO42-對于主要土壤肥力指標的影響程度較大。

圖3 不同煙區土壤鹽分離子與肥力的RDA二維排序圖

3 結論與討論

土壤全鹽量和離子組成是鹽漬化土壤的最基本指標，也是區域鹽漬化土壤改良利用的最基本依據［19］。本研究表明，洛陽煙區植煙土壤鹽分離子中以SO42-和Ca2+為主，HCO3-次之，這與馬靜等［20］分析的洛陽煙區土壤鹽分離子結果相一致。程雪峰等［21］研究表明，洛陽煙區土壤有堿化趨勢，多為石灰性土壤，因此洛陽煙區土壤鹽分中陽離子以Ca2+為主；全國各煙區施用硫酸鉀肥料較多［22-27］，因此洛陽煙區土壤鹽分中陰離子以SO42-為主，這也可能是因為SO42-、K+和Ca2+與其他離子相關性較大。土壤中SO42-濃度過高，會對烤煙產生毒害作用［28］，煙株下部葉片發紅甚至從葉柄處脫落，抑制了鈣離子在煙株體內運輸利用，導致植物出現缺鈣現象［29］，降低煙葉燃燒性［30］。土壤中Ca2+含量豐富，對K+有一定的拮抗作用，影響煙株對K+的吸收［31］。HCO3-的質量濃度過高對植物也會有一定的毒害作用，劉曉涵等［32］研究結果表明，HCO3

-濃度過高會對煙草幼苗細胞膜、葉綠素及根系造成損傷，且作用濃度越大、時間越長則抑制效果越明顯。

洛陽市煙區植煙土壤速效氮在不同采樣區分布差異較大，除伊川縣較低外，在其他采樣區含量都較為適宜，這與董昆樂等［33］研究中伊川土壤速效氮含量較低的結果一致。土壤速效鉀在各采樣區含量都較為豐富，這可能是因為洛陽土壤類型以褐土為主，土壤全鉀和速效鉀含量較為豐富［34-35］。

本研究表明，不同鹽分離子對土壤肥力指標影響不同，K+和SO42-貢獻較大，這與劉曉涵等［36］的研究結果相一致，這可能與人為施用硫酸鉀肥料較多有密切關系。本研究區植煙土壤未達到鹽漬化水平，土壤鹽分離子中主要陰離子為SO42-，主要陽離子為Ca2+。土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量大部分處于適宜烤煙生長范圍。Na+、HCO3-、K+、SO42-、Ca2+和Mg2+對全鹽量影響較大，K+和SO42-對土壤養分影響較大。土壤鹽分離子中SO42-和Ca2+質量濃度過高，可能會破壞植煙土壤中陰陽離子平衡，從而抑制烤煙生長發育，影響煙葉品質。因此在關注土壤含鹽量的同時，要密切關注植煙區土壤鹽分中SO42-和Ca2+的含量，以保障優質煙葉的生產。