洛陽煙區土壤基礎養分分析及不同前作植煙土壤肥力綜合評價

摘要：煙草是洛陽地區普遍種植的經濟作物。為探究洛陽煙區土壤基礎養分情況和烤煙適宜的前茬作物，完善以烤煙為主的土地管理制度，研究收集2020—2022年洛陽地區不同茬口煙田土壤樣本，對土壤中有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量進行檢測與分析，按照植煙土壤養分含量豐缺劃分標準研究洛陽煙區土壤養分豐缺情況，并對不同前茬作物土壤養分含量做進一步對比，最后引入內梅羅指數對土壤養分含量進行綜合評價。結果表明，全市煙田有6195%的土壤有機質含量在適宜范圍；土壤堿解氮含量偏高和很高（gt;75 mg/kg）占53.39%，土壤速效磷含量有735%處于適宜和偏高狀態，土壤速效鉀含量有88.25%處于偏高和較高狀態。通過不同茬口間養分含量對比發現，相較于其他茬口，煙草茬口土壤有機質含量較高，玉米茬口土壤堿解氮含量較高，甘薯茬口土壤速效鉀含量較高但有機質含量較低，谷子茬口土壤速效磷含量較高。同時，結合煙田豐缺指標并利用內梅羅函數對不同前茬土壤進行綜合評定，不同前茬煙田土壤綜合肥力表現為煙草gt;甘薯gt;玉米gt;谷子gt;小麥gt;花生gt;大豆。通過綜合分析得出，在洛陽煙區，甘薯是煙草最適宜種植的前茬作物，但在種植過程中要注重有機肥料的施用；谷子為較為適宜的前茬作物。

關鍵詞：洛陽煙區；茬口；土壤養分；綜合肥力；豐缺評價

中圖分類號：S572.06文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）11-0260-07

洛陽位于我國地勢第二級階梯向第三級階梯的過渡地帶，多為丘陵旱地，地形起伏大，陽光相對充足，是國家認定的優質煙葉產地之一［1］。洛陽煙區隸屬黃淮煙草種植區，煙葉種植面積8 667 hm2，是河南省第二大煙葉產區［2］。土壤肥力是人類生產對土地利用的綜合反映，不同種植模式對土壤肥力有著顯著影響［3］。對植煙土壤肥力進行適宜性評價，是在某一區域內進行優質烤煙生產的理論依據，同時也為煙田土壤改良、維護、可持續發展提供參考［4］。

連作是我國煙草集約化生產中最常見的種植方式，但多年不間斷連作會增加煙田土傳病害發生頻率，影響到植株的正常生長，降低煙葉的產量和品質，每年因煙草連作造成的經濟損失高達40億元，嚴重制約了我國煙草行業的良性發展［5-6］。實施輪作是解決連作障礙最有效的方法之一。有研究表明，煙草對茬口十分敏感，甘薯茬土壤速效鉀和速效磷含量較高，烤煙植株田間表型較好，植株較高、葉片數適宜；玉米茬口土壤堿解氮含量較高，導致烤煙貪青晚熟，經濟效益降低［1，7］。

隨著有機肥料的逐漸普及、人們用地和施肥習慣的改變及洛陽煙區煙草集約化生產面積的增加，洛陽煙區土壤肥力特征和不同茬口間的土壤肥力特性也發生了一定的改變，且不同前作土壤中的養分之間存在著一定的耦合關系，單一的分析某種養分在土壤中的含量無法全面地反映出土壤養分的整體情況，對土壤養分指標進行綜合分析，能夠更加直觀地表現出土壤肥力情況［8-9］。基于此，本研究調查分析了河南省洛陽煙區植煙土壤的基礎養分含量狀況，比較了不同作物茬口土壤養分特征差異，并運用內梅羅指數對土壤肥力進行綜合評定比較，探討不同前作土壤養分效應，為合理利用土地資源、優化煙葉生產施肥方案提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

收集2020—2022年洛陽市植煙縣中具有代表性的連片煙田，共采集土壤樣品502份。其中欒川51份、孟津35份、洛寧51份、汝陽134份、嵩縣119份、伊川55份、宜陽42份、新安15份。采樣時遵循“隨機、等量、多點混合”的原則，采用“S”形布點取樣，采集耕作層土壤，統一規定采樣深度為0～20 cm，耕層不足20 cm的，按實際厚度采集，并標明耕作層厚度。樣品采集后，在室內風干、過篩，采用4份法留樣，最后留0.5～1.0 kg作為分析樣。

1.2 測定項目與測定方法

有機質含量采用重鉻酸鉀法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法進行測定；速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定［10］。

1.3 數據處理

1.3.1 數據分析與圖表制作

采用SPSS 26與Office 16進行數據統計與分析，采用Origin 2021進行繪圖。

1.3.2 植煙土壤養分適宜范圍

根據全國第二次土壤普查土壤養分分級標準及《中國植煙土壤及煙草養分綜合管理》中植煙土壤肥力評價方法，參照毛家偉等對洛陽煙區土壤養分豐缺的研究，制定出洛陽煙區土壤豐缺等級（表1）［11-12］。

1.3.3 土壤養分綜合評價指數

土壤肥力受到多種因素的影響，引入內梅羅指數進行土壤養分含量進行綜合評價，以消除各個指標間綱量差別，更客觀地表現土壤肥力的綜合情況［13］。

（1）分級肥力系數（IFIi）

式中：x為各個地塊養分測定值；xa為肥力下限；xp為肥力上限；xc介于上限與下限之間。肥力指標界定參考養分含量豐缺指標，并根據洛陽煙區的實際土壤養分情況加以改良，得到不同茬口煙田土壤分級標準（表2）。

（2）采用修正后的內梅羅指數［14］

2 結果與分析

2.1 土壤養分等級評價

2.1.1 土壤有機質含量

由表3可知，洛陽煙區土壤有機質整體（61.95%）在適宜水平，有100份土壤樣品有機質含量偏低，占所有樣品比例為1992%；90份土壤樣品有機質含量偏高，占所有樣品比例為17.93%；僅有1份土壤樣品有機質含量很高，占樣品比例為0.20%。

2.1.2 土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量

由表4可知，洛陽煙區土壤堿解氮含量處于適宜等級的最多，占所有樣品的41.43%，有152份土壤樣品堿解氮含量偏高，占所有樣品的30.28%；116份土壤樣品堿解氮含量很高，占所有樣品的2311%；僅有26份土壤樣品堿解氮含量偏低，占所有樣品的518%。土壤速效磷含量處于適宜和偏高的居多，分別占所有土壤樣品的36.75%、37.05%，93份土壤樣品含量很高，占所有樣品的18.53%，僅有40份土壤樣品速效磷含量偏低，占所有樣品的797%。土壤速效鉀含量整體較高，有339、 104份樣品的土壤速效鉀含量偏高、很高，分別占所有樣品的67.53%、2072%，有59份土壤速效鉀含量適宜，占所有樣品的11.75%。

2.1.3 土壤各養分間相關性分析

土壤中各養分含量并不是單獨存在的，各指標之間存在一定的相關關系。由表5可知，洛陽植煙土壤各項肥力指標間除速效磷含量與有機質含量之間相關性不顯著，其余養分含量兩兩相互在0.01水平存在極顯著的正相關關系。其中堿解氮含量與有機質含量之間的相關性最高，達到了0.256。

2.2 不同茬口對煙田土壤養分特征的影響

2.2.1 煙草連作對土壤養分影響的豐缺分析

由表6可知，對258份煙草連作土壤樣品進行養分含量測定，其中土壤有機質含量范圍是4.08～16.34 g/kg，變異系數為32.37%，含量適宜的最多，占所有樣品的64.34%；堿解氮含量范圍是4445～128.10 mg/kg，變異系數為21.21%，處于適宜等級的最多，占所有樣品的42.64%，有3411%的連作土壤堿解氮含量偏高，20.54%的連作土壤堿解氮含量很高，僅有2.71%的連作土壤堿解氮含量偏低；土壤速效磷含量范圍是6.78～9721 mg/kg，變異系數較大為52.07%，有38.76%、36.82%的連作土壤速效磷含量適宜、偏高，僅有775%的連作土壤速效磷含量偏低；速效鉀的含量范圍是160.26～590.81 mg/kg，變異系數為3058%，有70.16%土壤速效鉀含量偏高，21.32%土壤速效鉀含量很高。

2.2.2 甘薯茬口對土壤養分影響的豐缺分析

由表7可知，對69份甘薯茬口土壤樣品進行養分含量測定，其中土壤有機質含量范圍是1.60～22.47 g/kg，變異系數為40.55%，含量適宜的比例最高，占所有樣品的64.57%，有21.74%甘薯茬口土壤樣品有機質含量偏低；堿解氮含量范圍是33.25～125.30 mg/kg，變異系數為23.82%，分別有39.13%、33.33%土壤樣品堿解氮含量適宜、偏高，20.29%堿解氮含量很高，僅有7.25%土壤樣品堿解氮含量偏低；土壤速效磷含量氛圍是6.10～49.30 mg/kg，變異系數為3702%，含量偏高的最多，占所有樣品的44.93%，僅有4.35%的土壤樣品速效磷含量偏低；速效鉀的含量范圍是122.03～815.57 mg/kg，變異系數為3195%，有53.62%土壤速效鉀含量偏高，37.68%土壤速效鉀含量很高。

2.2.3 大豆茬口對土壤養分影響的豐缺分析

由表8可知，對12份大豆茬口土壤樣品進行養分含量測定，其中土壤有機質含量范圍是4.11～10.35 g/kg，變異系數為22.67%，含量適宜的最多，占所有樣品的83.33%，有16.67%的土壤樣品有機質含量偏低；堿解氮含量范圍是53.32～78.65 mg/kg，變異系數為11.36%，有91.67%土壤樣品堿解氮含量較為適宜；土壤速效磷含量范圍是7.19～38.64 mg/kg，變異系數較高為53.99%，各豐缺比例均為25%；速效鉀的含量范圍是155.09～287.69 mg/kg，變異系數為14.99%，有83.33%土壤速效鉀含量偏高，1667%土壤速效鉀含量適宜。

2.2.4 谷子茬口對土壤養分影響的豐缺分析

由表9可知，對50份谷子茬口土壤樣品進行養分含量測定，其中土壤有機質含量范圍是4.44～17.04 g/kg，變異系數為31.56%，含量適宜的最多，占所有樣品的68.00%，有26.00%的土壤樣品有機質含量偏高；堿解氮含量范圍是29.87～136.50 mg/kg，變異系數為33.35%，有42.00%土壤樣品堿解氮較為適宜，有24.00%谷子土壤樣品堿解氮含量很高；土壤速效磷含量范圍是4.47～54.06 mg/kg，變異系數較高，為49.74%，其中，34.00%土壤速效磷含量偏高，32.00%土壤速效磷含量很高；速效鉀的含量范圍是145.99～561.02 mg/kg，變異系數為31.05%，有6000%土壤速效鉀含量偏高，32.00%土壤速效鉀含量適宜。

2.2.5 花生茬口對土壤養分影響的豐缺分析

由表10可知，對23份花生茬口土壤樣品進行養分含量測定，其中土壤有機質含量范圍是0.60～14.80 g/kg，變異系數較高為66.89%，含量偏低的最多，占所有樣品的52.17%，分別有26.09%、21.74%樣品土壤有機質含量適宜和偏高；堿解氮含量范圍是43.05～125.30 mg/kg，變異系數為27.56%，其中堿解氮含量適宜和偏高的均占所有樣品的34.78%，分別有13.04%、17.39%樣品堿解氮含量偏低和很高；土壤速效磷含量范圍是6.78～47.98 mg/kg，變異系數為42.69%，其中，43.48%的樣品土壤速效磷含量偏高，30.43%的樣品土壤速效磷含量適宜；速效鉀的含量范圍是109.12～532.69 mg/kg，變異系數為3324%，有73.91%的樣品土壤速效鉀含量偏高，含量適宜和很高的土壤樣品均占所有樣品的13.04%。

2.2.6 玉米茬口對土壤養分影響的豐缺分析

由表11可知，對71份玉米茬口土壤樣品進行養分含量測定，其中土壤有機質含量范圍是0.60～19.96 g/kg，變異系數為39.86%，含量適宜的最多，占所有樣品的47.89%，有35.21%的土壤樣品有機質含量偏高，含量偏低的較少，僅占樣品比例的14.08%；堿解氮含量范圍是32.55～142.60 mg/kg，變異系數為2826%，堿解氮含量很高的最多，占所有樣品的40.85%，僅有2.82%土壤樣品堿解氮含量偏低；土壤速效磷含量范圍是6.73～45.24 mg/kg，變異系數為39.42%，含量適宜的最多，占所有樣品的4648%，有32.39%土壤樣品速效磷含量偏高，僅有5.63%土樣樣品速效磷含量偏低；速效鉀的含量范圍是137.14～971.83 mg/kg，變異系數為4185%，有66.20%的樣品土壤速效鉀含量偏高，含量適宜和很高土壤樣品分別占樣品比例的1127%、22.54%。

2.2.7 小麥茬口對土壤養分影響的豐缺分析

由表12可知，對19份小麥茬口土壤樣品進行養分含量測定，其中土壤有機質含量范圍是3.70～13.38 g/kg，變異系數為33.60%，含量適宜的最多，占所有樣品比例的68.42%，有21.05%的土壤樣品有機質含量很低，含量偏高的較少，僅占所有樣品的10.53%；堿解氮含量范圍是46.88～125.85 mg/kg，變異系數為24.03%，堿解氮適宜和偏高的均占所有樣品的3684%，有21.05%土壤樣品堿解氮含量很高，僅有5.26%土壤樣品堿解氮含量偏低；土壤速效磷含量范圍是15.39～35.97 mg/kg，變異系數為2821%，含量適宜的最多，占所有樣品的4211%，有36.84%土壤樣品速效磷含量偏高，2105%土樣樣品速效磷含量很高；速效鉀的含量范圍是177.67～341.44 mg/kg，變異系數為14.41%，有89.47%的樣品土壤速效鉀含量偏高。

2.2.8 不同茬口對煙田土壤養分的綜合評定

對比不同茬口間土壤基本養分的分布，煙草茬有機質含量最高，谷子茬有機質含量最低；玉米茬堿解氮含量較高，煙草茬與甘薯茬堿解氮含量基本相同，大豆茬堿解氮含量較低；谷子茬速效磷含量最高，大豆茬最低；甘薯茬速效鉀含量較高，大豆、小麥、谷子速效鉀含量相對較低（圖1）。

運用內梅羅指數對不同茬口煙田土壤進行綜合肥力評定，對各個參數進行標準化計算，以消除各指標之間的差別［15］。由圖2可知，煙草茬土壤綜合肥力指數最高達到1.38，甘薯茬次之，為1.34；大豆茬最低，綜合肥力指數為1.06，谷子、花生、玉米、小麥的土壤肥力指數分布為1.23、1.15、1.33、118。整體表現為煙草gt;甘薯gt;玉米gt;谷子gt;小麥gt;花生gt;大豆。

3 討論與結論

分析土壤養分含量能夠更直接地揭示土壤特性，更全面地反映土壤養分的情況［16］。增加土壤有機質含量，有助于改善土壤團聚體結構，增加地力［17］。近年來，隨著人們對有機肥料的重視，全市煙田有機質含量有所提高，有61.95%的土壤有機質在適宜范圍［18］。分別有30.28%和23.11%的樣品土壤堿解氮含量偏高、很高，在生產上要注意減少氮肥用量，以保證煙草的產量和質量，這與王麗君等研究結果［1，12］一致。鉀是高等植物生長發育的必需營養元素之一，煙草是典型的喜鉀作物，通過調控鉀肥施用，促進煙葉正常成熟，對提高煙葉使用價值和經濟效益具有重要意義。通過調查洛陽煙區土壤養分發現，隨著集約化、標準化種植面積的增加，鉀肥的施用力度也在逐步上升，速效鉀含量偏高、很高的樣本分別占到所有樣本總數的6753%和2072%。建議根據土壤情況，適當控制鉀肥用量，以降低成本，從而達到更高的經濟效益［12，19］。

通過對土壤肥力各指標之間的相關性分析發現，洛陽植煙土壤各項肥力指標間除速效磷含量與有機質含量之間相關性不顯著外，其余養分含量兩兩相互在0.01水平存在極顯著的正相關關系。評價土壤的肥力特性不能用單一的指標來衡量，通過對不同茬口的土壤樣品進行綜合分析發現，煙草連作土壤綜合肥力最高，這可能是由于植煙肥料投入較多導致［20］。甘薯茬口土壤綜合肥力僅次于煙草，其中，甘薯茬口的土壤樣品中有21.74%有機質含量偏低，整體來看甘薯茬口有機質含量低于煙草、谷子等茬口，有機質含量是制約甘薯茬口土壤綜合肥力水平提高的最重要的因素。同時，甘薯對土壤養分的需求為低氮高鉀，與煙草養分需求相似，且甘薯種植在收獲時深耕土壤，極大地改善了土壤耕層通透性，對煙株生長有著極有利的影響［21-23］。玉米茬口雖然也有較高的綜合土壤肥力值，但由于玉米對氮肥的需求量大，造成氮肥肥料施用過多［24］，有40.85%的樣品土壤堿解氮含量很高，不利于煙草的生長，這與董寧禹等研究結果［23］一致。相較而言，谷子、大豆、花生、小麥茬口土壤綜合肥力偏低，相關研究表明豆科植物能有效提高土壤速效鉀含量，在輪作模式中，有效提高土壤有效磷含量，但由于洛陽地區規模化種植大豆面積較小，無法體現出輪作優勢；花生茬口土壤有機質含量過低，在植煙前要注重有機肥料的投入。各個茬口土壤有效磷含量變異系數均較高，在植煙前要注重根據不同地塊速效磷含量，做到精準施肥［25］。

綜上所述，洛陽煙區土壤堿解氮含量偏高，在生產中要適當減少氮肥施用，同時可加大有機肥料的投入，對于磷肥的施用要精準把控。除此之外，可控制鉀肥的投入量，降低生產成本。總之，對洛陽煙區煙田整體的施肥建議為“減少氮肥用量、穩施有機肥、精準施磷肥、穩步減鉀肥”。

土壤各養分含量存在一定的相關性關系，通過對不同茬口土壤基礎養分的分析和綜合評定，甘薯是最適合作為煙草前茬作物，其次是谷子，不同作物土壤肥力間也存在差異，要根據不同茬口土壤特性，按需施肥。

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