撫仙湖徑流區植煙土壤養分特征分析

王正旭,吳 昊,王劍松,何淑婷,張錢雙嬌,徐梓荷,劉 魁,田陽陽,王軍偉,宛 祥,李湘偉,孫蒙猛,趙文軍

(紅塔煙草(集團)有限責任公司,云南玉溪 653100)

煙草是一種適宜性很強的作物,除鹽堿性較重的土壤外,幾乎在各種土壤中都能生長[1]。但土壤是煙草生長發育的基礎,其理化性狀的不同對煙葉質量的影響非常明顯[2]。土壤中的養分、水分和空氣是煙葉生產適宜程度評價指標之一和煙葉產質量形成的基本條件。為保證獲取優質的、有地域特色的煙葉原料,對植煙區的土壤養分性狀都有一定的要求[3]。張曉龍等[4]對云南植煙土壤養分含量與煙葉品質的相互關系研究表明,土壤養分含量對煙葉品質有直接效應,煙葉中的鉀主要來源于土壤鉀素,土壤中的氮素含量對煙葉總植物堿含量、總氮含量、濃度、刺激性有顯著影響。杜娟[5]對曲靖清香型烤煙風格形成的土壤因素研究表明,烤煙清香型特征與土壤類型有顯著關系,具有明顯的清香特征煙葉植煙土壤酸堿度適宜,有機質、全氮、堿解氮含量相對較低,全磷、全鉀、速效鉀和有效鐵含量相對清香特征稍弱的煙葉植煙土壤較高。陳麗燕等[6]研究環秦嶺煙區的植煙土壤養分與煙葉品質的關系,結果表明,土壤有機質與煙葉物理特性和單葉重呈顯著負相關,與糖、氮堿比呈極顯著正相關。研究表明,土壤的理化性狀對煙葉生長及品質有顯著影響,但土壤形成過程因素的差異導致了土壤基本理化性狀和養分的差異。

撫仙湖坐落于云南省玉溪市澄江市轄區,是我國目前保持全Ⅰ類水質的高原湖泊。其徑流區范圍涵蓋面積較大,湖岸線近100 km,跨玉溪市澄江、江川和華寧三縣(市、區),地勢周邊高、中間低[7]。撫仙湖徑流區擁有天然、優越的環境資源,但作物種植結構不合理以及不合理的開發為穩定Ⅰ類水質帶來了較大的壓力。煙草種植相較蔬菜等作物的種植,有施肥量低、集中組織、對環境污染少等優點。筆者梳理了撫仙湖徑流區植煙土壤的不同特點,旨在充分合理地利用徑流區土地資源,制定合理的施肥措施,保證植煙土壤良性循環,達到獲得優質煙葉與環境保護并重的目的。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集在撫仙湖徑流區澄江、江川和華寧3縣(市、區)10個鄉鎮取土壤樣品。按照不同地勢、地理條件,采用“S”形取樣法,取耕層(0～20 cm)混合樣品,共計取樣154個。

1.2 測定項目與方法土壤制樣按照NY/T 1121.1—2006進行,pH按照NY/T 1377—2007進行測定,有機質按照NY/T 1121.6—2006進行測定,水解氮采用堿解擴散法測定,有效磷按照NY/T 149—1990進行測定,速效鉀按照NY/T 889—2004進行測定,有效硼按照NY/T 1121.8—2006進行測定,氯離子按照NY/T 1378—2007進行測定。

1.3 數據處理數據處理使用Excel 2016和SPSS 25軟件。

2 結果與分析

2.1 徑流區土壤性狀描述性統計從表1可以看出,徑流區pH平均值為6.11,變幅為3.75～7.49,標準差和變異系數均較小,說明樣本酸堿度小幅度變異,除少部分樣品偏酸性外,整體酸堿度適宜烤煙生長。水解氮變幅為29.37～224.77 mg/kg,平均值為99.29 mg/kg,標準差為37.85 mg/kg,變異系數為38.12%,屬于中等變異,樣本的水解氮離散程度相對較高,特別是部分樣本水解氮含量較低,但從平均值來看,徑流區土壤肥力適宜烤煙生長。有效磷含量平均值為42.19 mg/kg,含量變幅較大,變異系數為76.80%,屬于較大的變異,整體有效磷含量較高。速效鉀含量變幅為62.42～1 230.02 mg/kg,平均值為347.35 mg/kg,含量比較豐富,標準差較大,為182.21 mg/kg,說明速效鉀含量在樣本間的離散程度較高。有機質含量平均值為18.10 g/kg,變幅為2.68～61.13 g/kg,說明部分樣品有機質含量稍低,且變異系數相對較大,為54.02%,屬于較高變異。有效硼含量平均值為0.60 mg/kg,變幅為0.16～1.64 mg/kg,變異系數為43.85%,屬于中等變異。土壤氯離子含量平均值為6.17 mg/kg,整體含量相對較低,變幅為0.27～20.26 mg/kg,變異系數為65.07%,屬于較大的變異程度。

表1 徑流區植煙土壤性狀描述性統計分析

2.2 徑流區不同鄉鎮土壤特征從表2可以看出,徑流區不同鄉鎮土壤性狀特征差異較大,各鄉鎮有效磷含量均較高,青龍鄉和大街鎮較高,達50 mg/kg以上,但各鄉鎮差異不顯著。青龍鄉和雄關鎮土壤速效鉀含量較高,達400 mg/kg以上,與右所鎮土壤速效鉀含量差異顯著,與其他鄉鎮差異不顯著。右所鎮植煙土壤水解氮含量較高,達139.16 mg/kg,與海口鎮、九村鎮、路居鎮和青龍鄉差異顯著。右所鎮pH相對較大,與除大街鎮和江城鎮外的其他鄉鎮均達顯著差異。大街鎮和青龍鄉植煙土壤有機質含量相對較高,雄關鎮植煙土壤有機質相對較低,差異顯著。江城鎮土壤有效硼含量較高,與除九村鎮和路居鎮外的其他鄉鎮差異顯著。氯離子含量整體較低,青龍鄉相對較高,與其他鄉鎮差異達顯著水平。

表2 徑流區不同鄉鎮植煙土壤性狀特征

2.3 徑流區不同田塊類型土壤特征撫仙湖徑流區涵蓋范圍較大,轄區內有山區和壩區。從表3可以看出,壩區和山區植煙土壤有效磷和水解氮含量差異達顯著水平,速效鉀、pH、有機質、有效硼和氯離子含量差異不顯著。從兩類植煙田塊類型土壤養分含量來看,壩區植煙土壤的有效磷、水解氮、pH和氯離子含量高于山區。

表3 徑流區不同田塊類型土壤性狀特征

2.4 徑流區不同海拔土壤特征從表4可以看出,徑流區不同海拔植煙土壤性狀差異較大,海拔1 400～1 600 m的區域有效磷、速效鉀和水解氮含量較高,與其他海拔區域差異均達顯著水平,且有隨著海拔的升高有降低趨勢。海拔1 600～1 800 m的區域土壤氯離子含量較高,與低海拔區域1 400～1 600 m差異達顯著水平,低海拔區域氯離子含量最低。pH、有機質和有效硼在各海拔區域之間差異不顯著,從整體含量來看,有機質有隨著海拔升高而增加的趨勢,有效硼呈隨著海拔升高而降低的趨勢。

表4 徑流區不同海拔土壤性狀特征

2.5 不同鄉鎮土壤性狀聚類分析從圖1可以看出,通過聚類分析,徑流區10個鄉鎮可以分為三類。右所鎮為一類,青龍鄉為一類,其他8個鄉鎮為一類。三類植煙土壤性狀特征:一類僅包含右所鎮,主要特征為高氮低鉀磷低微量元素低有機質;二類僅包括青龍鄉,主要特征為高鉀高磷低氮低微量元素;三類包括海口鎮、路居鎮、前衛鎮、龍街鎮、九村鎮、雄關鎮、大街鎮和江城鎮,其主要特征是中鉀中磷中水解氮高微量元素(表5)。

圖1 不同鄉鎮土壤聚類分析Fig.1 Soil cluster analysis in different towns

表5 不同類別土壤養分含量

3 討論

通過對徑流區土壤性狀進行分析,結合優質煙葉對土壤養分的需求[1,8],徑流區植煙土壤pH平均值為6.11,屬于最適宜烤煙生產的土壤要求。但從樣本來看,有少部分土壤偏酸,在生產過程中要加大對該部分土壤酸堿度的調節,在過酸的土壤中施入適量的石灰來調節pH。唐莉娜等[9]關于改良土壤酸堿度的研究表明,施入適量石灰后有利于改善煙株根系生長環境,增強煙株的抗病能力,葉綠素含量增加和光合作用明顯增強。

氮元素是所有營養元素中影響烤煙生產及煙葉品質最重要、最敏感的營養元素,烤煙對氮素的需求一部分來自人工施肥,另一部分來自土壤可被植物吸收利用的氮素[10]。根據云南省烤煙種植區域規劃技術標準,以及鄒加明等[11]的研究結果最適宜的植煙土壤水解氮含量為60～120 mg/kg,適宜含量為40～200 mg/kg,徑流區植煙土壤水解氮含量屬于最適宜區,但也有個別土壤樣本水解氮偏低或者偏高,壩區高于山區,低海拔高于高海拔區域,建議在生產上做細施肥技術方案,做到“一片一方案”。徑流區有效磷和速效鉀含量平均值分別為42.19和347.35 mg/kg,按照全國第二次土壤普查對土壤養分的分級標準[12]以及黃成江等[13]對植煙土壤理化性狀適宜性研究表明,徑流區植煙土壤磷鉀含量豐富,但變異系數較大,屬于較大的變異,從不同鄉鎮來看,各鄉鎮植煙土壤磷鉀仍很豐富,這與胡玲等[14]對云南植煙土壤養分的研究結果一致。

從徑流區植煙土壤有機質含量來看,有機質平均值為18.10 g/kg,達中等含量水平,壩區和低海拔植煙區有機質稍低,這可能與長期以來壩區主要以復合肥為主的施肥方式有關,但有機質含量變幅較大。李枝樺等[15]對云煙植煙土壤有機質研究表明,云煙煙區土壤有機質含量覆蓋了缺乏、偏低、適宜、偏高和豐富所有的范圍,區域差異較大,整體上屬于適宜水平。研究表明[16]土壤有機質過高過低均不利于煙葉生長發育,有機質過高煙株生長后期土壤供氮能力強,不利于人工控制氮肥和煙葉落黃成熟。建議在徑流區植煙土壤有機質較低的地塊適當施用商品有機肥,如果施用農家肥等必須經過充分腐熟后方可施用,有機質較高的植煙土壤適當減少復合肥的用量,以免后期煙葉貪青晚熟。

徑流區植煙土壤有效硼含量整體適宜,但各鄉鎮差異顯著,右所鎮植煙土壤有效硼含量較低,平均值僅為0.36 mg/kg,壩區和山區以及不同海拔植煙土壤硼含量差異不顯著。研究表明,烤煙缺硼會使頂芽枯死,生長點停滯,崔國明等[17]研究硼對烤煙生理生化和產質量的影響,結果表明,對植煙土壤含硼稍低的烤煙施用適量的硼肥,可以促進其生長發育,改善植物學性狀,對產質量有一定的正向作用。氯是煙葉質量的限制元素,煙葉氯離子含量高會影響其燃燒性,一般認為土壤氯離子含量高于45 mg/kg時不適宜種植烤煙,從結果來看徑流區土壤氯離子含量較低,平均值僅為6.17 mg/kg,適宜烤煙的種植。

從各鄉鎮的植煙土壤聚類結果來看,第一類右所鎮植煙土壤水解氮含量較高,達139.16 mg/kg,磷鉀含量相對較低,這與該區域煙葉生產前作種植蔬菜有關,且蔬菜以綠色葉菜類為主,需要施用大量的氮肥,導致土壤氮含量較高,氮磷鉀含量比例不協調,另外,該區域土壤酸堿度平均值雖然處在適宜值水平,但僅稍低于最適宜值上限,微量元素較低,該類區域在煙葉生產過程中要特別注重氮肥的控制,以及配合有機肥的施用,合理補充微肥。第二類青龍鄉植煙土壤速效鉀含量較高,達403.24 mg/kg,青龍鄉是典型的以山地煙為主的植煙區,土壤主要為紅壤,前作主要以玉米為主,該區域鉀高磷氮較適宜,適宜烤煙的生產,也是優質煙葉生產的主要土壤類型,有機質中等偏上,微量元素稍低于適宜值。第三類區域包含的鄉鎮較多,氮磷鉀含量均在中等,但也屬于較豐富的水平,微量元素含量較豐富。

4 結論

撫仙湖徑流區土壤水解氮含量中等,磷鉀豐富,酸堿度適中,有機質含量整體中等偏低,氯離子含量較低。壩區和山區植煙土壤有效磷和水解氮含量差異達顯著水平,速效鉀、pH、有機質、有效硼和氯離子含量差異不顯著,壩區植煙土壤的有效磷、水解氮、pH和氯離子含量高于山區。低海拔區域有效磷、速效鉀和水解氮含量較高,與其他海拔區域差異均達顯著水平,且隨著海拔的升高呈降低趨勢,pH、有機質和有效硼在各海拔區域之間差異不顯著,有機質呈隨著海拔升高而增加的趨勢,有效硼呈隨著海拔升高而降低的趨勢。綜合來看,植煙土壤各性狀指標整體較適宜煙葉種植,但不同鄉鎮、田塊差異較大,個別指標變異系數較大,煙葉生產上要特別注重做細施肥方案,做到“一片一方案”。