重慶市植煙土壤有效硫時空分布特征及其影響因素

關鍵詞：重慶煙區；土壤；有效硫；時空特征；影響因素

硫被認為是繼氮、磷、鉀之后的烤煙第4大必需營養元素，對煙葉產量、質量及工業可用性都有非常重要的作用[1]。硫是烤煙多種氨基酸、蛋白質、葉綠素和酶的組成成分，其含量為烤煙干質量的0.2%～0.5%。硫是烤煙重要的品質元素，硫營養不足或過剩都會對烤煙品質造成不利影響：土壤中硫供應不足時，煙草植株的幼葉首先表現出失綠和黃化的癥狀，葉片內氨基酸及可溶性蛋白質含量減少，并伴隨非蛋白氮的累積，進而影響氮的正常代謝過程，對煙葉生長和品質均造成不良影響[2-3]；土壤供硫過量時，煙葉硫含量隨之升高，葉片變薄，煙堿合成增加，同時香氣質變差，雜氣和刺激性增加，感官質量降低[3]。只有在土壤中有效硫含量處于適宜范圍時，才能有效調節和促進煙草光合產物的合成、代謝及轉運，從而提升煙葉的香氣質，降低雜氣，改善余味，整體提升煙葉質量[2，4]。

李強等[5]和王小東等[6]的研究表明，云南曲靖煙區土壤有效硫缺乏的比例分別為17.40%和17.17%，有效硫過量的比例分別為38.41%和18.20%。湘西植煙土壤中有效硫含量超過正常水平的比例已超過48%，湘南地區這一比例更是高達85%以上[7]。貴州六盤水市有效硫缺乏和過量的煙田土壤均占煙田總量的45.40%[8]。由上可以看出，我國不同煙區土壤有效硫分布不均現象較為普遍。

重慶作為我國武陵-秦巴生態區醇甜香型煙葉的典型產地之一[9]，其煙區地形地貌復雜多變，海拔高度差異明顯，植煙土壤形成的基礎復雜，導致土壤肥力有顯著差異。目前對本區域植煙土壤氮、磷、鉀等大量元素的研究較多[10-12]，尚未見有效硫含量時空特征及其影響因素的報道。另外，重慶是我國受大氣硫濕沉降影響嚴重的區域之一，硫污染防控一直受到高度關注[13-14]。為此，本研究通過對重慶主要煙區土壤調查采樣測定，分析煙田土壤有效硫含量的時空變化及其影響因素，以期為土壤硫素管理和含硫肥料合理施用提供科學指導，進而推動優質煙葉的生產。

1材料與方法

1.1研究區概況

重慶植煙區主要包括涪陵、豐都、石柱、萬州、巫山、黔江、酉陽、武隆、巫溪、彭水和奉節11個區縣，屬亞熱帶季風性濕潤氣候。植煙區年均氣溫16～18℃，降水量1000～1350mm，相對濕度70%～80%，日照時數1000～1400h，日照百分率25%～35%，霧日約104d，地形以山地丘陵為主。

1.2重慶植煙區土壤樣品采集

2021年底至2022年初（按2021年標記），依據氣候、地質條件等因素，在重慶11個植煙區縣采用網格取樣法共選取2513個樣點（表1），在每個取樣點準確記錄下海拔與經緯度，使用“S”形5～8點采樣法，對植煙區耕作層（0～20cm）土壤進行采樣，混勻后使用四分法留樣，在實驗室中風干、去雜、研磨和過篩，測定其土壤理化性質。同時根據11個植煙區縣地質條件，在每個植煙區縣確定10個典型點進行剖面挖掘，調查其農業地質背景條件，包括土壤類型、土壤亞類和成土母質。同時縱向對比2002年和2012年全市植煙土壤普查中有效硫的數據，以明確重慶市煙區土壤有效硫的演變趨勢。

1.3土壤理化性質測定

土壤理化性質各指標測定方法見表2[15]。

1.4植煙土壤有效硫的等級劃分標準

依據王忠宇等[8]的報道，結合當地煙葉種植技術和土壤生態環境等多個因素，將重慶植煙土壤有效硫分為5個等級（表3）。

1.5數據分析

使用MicrosoftExcel2019軟件進行數據整理，使用IBMStatisticsSPSS25.0軟件進行數據多重比較（LSD法）和回歸分析，使用Origin2022軟件進行相關性分析及數據圖繪制。

2結果

2.1重慶市植煙土壤有效硫時空分布特征

2.1.1重慶市植煙土壤有效硫時間分布特征 由圖1可以看出，2002、2012、2021年，這3個時間點豐都、石柱、萬州、巫山、黔江、酉陽、武隆地區的土壤有效硫含量先升后降，彭水的土壤有效硫含量先降后升，而涪陵、巫溪和奉節地區的土壤有效硫含量則呈升高的趨勢。從整體上看，重慶植煙土壤有效硫含量呈先升再降的變化趨勢，說明2012年之后并沒有存在過量施用硫肥的情況，2021年重慶植煙土壤平均有效硫含量為45.30mg/kg，處“較高”水平。

2.1.2重慶市植煙土壤有效硫空間分布特征 各區縣硫的豐缺程度不同（圖2），酉陽土壤有效硫含量（28.30mg/kg）最低，涪陵土壤有效硫含量（76.60mg/kg）最高且顯著高于其他植煙區縣；豐都、黔江、武隆、彭水的土壤有效硫含量顯著高于石柱、萬州、巫山、酉陽、巫溪和奉節。

表4中有效硫分布頻率為各有效硫含量級別的樣本數在總樣本數中的百分比。其中缺硫區（土壤有效硫含量lt;20mg/kg）、硫適宜區（土壤有效硫含量為20～30mg/kg）和硫過量區（土壤有效硫含量gt;30mg/kg）分別占29.61%、14.69%和55.70%。石柱、萬州、酉陽和巫溪缺硫區土壤比例分別為47.69%、40.18%、52.83%和46.04%，豐都、黔江、武隆和彭水的硫過量區占89.00%、83.81%、58.70%和79.58%。可見，各區縣土壤有效硫缺乏和過量并存。

2.2重慶市植煙土壤有效硫影響因素分析

2.2.1不同成土母質和土壤類型的影響 統計發現，成土母質對土壤有效硫含量的影響較大（圖3a）。由沖積物發育的土壤有效硫較高，含量為48.95mg/kg；由砂巖發育的土壤有效硫最低，含量為38.25mg/kg。在5大土類中（圖3b），潮土的土壤有效硫含量顯著高于其他土壤類型，黃壤、石灰巖土、紫色土和沖積土之間的土壤有效硫含量差異不顯著。在7個土壤亞類中（圖3c），灰潮土和典型黃壤的土壤有效硫含量最高，分別為55.94和50.92mg/kg；中性紫色土和黑色石灰土的土壤有效硫含量最低，分別為36.29和24.00mg/kg。

2.2.2海拔的影響 重慶煙區土壤取樣點的海拔范圍介于100～1700m。由圖4可知，土壤有效硫含量隨著海拔升高而呈現上升趨勢，特別是在海拔超過1400m的地區，植煙土壤的平均有效硫含量顯著高于lt;1000m的其他海拔組地區，達到了48.70mg/kg。

2.3重慶市植煙土壤有效硫和其他理化指標的相關分析和逐步回歸分析

2.3.1相關性 從表5可以看出，土壤有效硫含量與有機質、全氮、有效磷、堿解氮、速效鉀、陽離子交換量、有效錳、有效鋅、有效硼、有效鉬、有效氯和水穩性大團聚體含量極顯著正相關，與土壤pH、交換性鈣、交換性鎂、有效鐵、有效銅極顯著負相關。

2.3.2逐步回歸分析 在相關性分析的基礎上，選擇與土壤有效硫含量極顯著相關的影響因子進行逐步回歸，分析各土壤理化性質對有效硫含量空間變異的綜合解釋能力和獨立解釋能力。結果表明（表6），速效鉀含量對土壤有效硫的影響最為顯著，能夠獨立解釋其變量的10.30%。速效鉀、土壤pH、水穩性大團聚體、堿解氮和有機質含量對土壤有效硫的累計解釋能力為18.80%。

3討論

3.1植煙土壤有效硫含量時空變異特征

土壤有效硫含量適宜區間為20～30mg/kg[8]，土壤過量供硫會使煙草莖粗和葉寬降低，因為供硫超過煙株自身調節能力后會影響到煙草的正常生長發育，對細胞的橫向分裂有明顯抑制作用[16]。而缺硫會使煙草早期新葉失綠，后期生長停滯[17]。本研究分析2002、2012和2021年的數據發現，重慶植煙土壤有效硫含量呈現出先升后降的趨勢。這可能是由于2012年之后，隨著可持續農業理念的普及和精細化農業管理的推廣，硫肥的施用有所減少。2021年重慶植煙土壤有效硫的平均含量為45.30mg/kg，仍處于“較高”水平，這很可能歸因于鉀肥施用而帶入的硫。硫酸鉀和氯化鉀較其他鉀肥成本更低，且硫酸鉀不含氯離子，更適用于煙草作物，因此施用量更多。而氯化鉀含有氯離子，施用可能會降低煙草的燃燒質量和香味[18]。本研究還發現重慶植煙土壤有效硫的空間分布具有明顯的地區差異。豐都、黔江、彭水等地的土壤硫過量區比例較高，分別達到89.00%、83.81%和79.58%；而石柱、萬州、酉陽、巫溪等地的土壤硫缺乏區比例較大。因此，不同區域的土壤管理應當根據實際的土壤有效硫含量，更精準地調整肥料使用量，避免因硫元素供應過量或不足導致的烤煙生長問題。

3.2成土母質、土壤類型和海拔對植煙土壤有效硫含量的影響

土壤中硫的有效性是由多種因素共同影響的，包括土壤母質、土壤類型、土壤pH和有機質含量等[19-20]。由不同成土母質發育而來的土壤，其有效硫含量通常具有一定差異，成土母質養分含量直接影響土壤中的養分狀況[21]。尹迪信等[22]的研究表明，由石灰巖等母巖發育的土壤，通常質地細膩，養分保持能力較強，土壤有效硫含量相對較高[23]。而由砂巖母質發育的土壤，質地較粗糙，養分保持能力相對較弱，有效硫含量較低[24]。本研究發現，由沖積物發育的土壤有效硫含量較高，為48.95mg/kg，而由砂巖發育的土壤硫含量最低，為38.25mg/kg，尹迪信等[22]的研究也表明，由砂巖發育的土壤有效硫含量較低。

黃元炯等[25]研究表明，褐土和潮土中有較高的有效硫含量；孫建中等[26]發現在華北地區，鹽化潮土的含硫量最高。潮土通常形成于河流、湖泊附近，其水體沉積物中通常含有較多的硫化物或硫酸鹽，在沉積過程中被帶入土壤導致潮土中的硫含量較高[27]。本研究表明，在5大土類中，潮土的土壤有效硫含量最高，遠高于其他土壤類型，與前人研究結果一致。

海拔高度也是影響植煙土壤有效硫含量的重要因素。重慶煙區土壤有效硫含量隨著海拔升高而增加，尹迪信等[22]和王小兵等[28]也報道土壤有效硫與海拔高度呈顯著的正相關關系，與本文研究結果吻合。這可能是由于高海拔地區的氣候條件和較強的物理風化作用，導致母質中的硫元素被釋放形成硫酸鹽，增加土壤中的有效硫。另外，我國西南地區是酸沉降較為嚴重的區域之一，而高海拔地區通常更接近大氣對流層，因此硫沉降較多[29]。

3.3土壤化學性質對煙田土壤有效硫含量的影響

本研究發現，土壤有效硫含量與土壤pH極顯著負相關。研究表明，土壤pH降低會導致鐵鋁氧化物和高嶺石含量的增加，這些礦物對硫的吸附作用較強，使其不易流失，因此pH較低的土壤中有效硫含量較高[30-31]。本研究表明，土壤有效硫含量與土壤有機質含量極顯著正相關，這可能是有機質通過其對的吸附解吸功能，增加對的吸附量進而增加土壤有效硫含量[32]。因此對于土壤有機質含量較高的土壤，應當減少硫肥的施用量[28]。進一步的回歸分析表明，土壤速效鉀能夠獨立解釋土壤有效硫變異的10.30%，這主要歸因于施用硫酸鉀或硫酸鉀型復合肥時，同時帶入了硫和鉀。

綜上，建議在重慶煙區進一步開展硫肥適宜用量的研究試驗，通過對土壤及煙葉中硫含量的系統分析，更精準地調控含硫肥料的施用量。這對實現重慶煙田土壤的定向培育以及進一步提升煙葉品質具有重要的指導意義。

4結論

相較于2012年以前過量施用硫肥的情況，2021年重慶土壤有效硫含量得到有效控制，但仍處于“較高”水平（平均含量為45.30mg/kg），各區縣植煙土壤有效硫分布不均勻。不同成土母質和土壤類型間有效硫含量差異顯著，潮土的有效硫含量最高。土壤有效硫含量隨海拔升高而顯著增加。土壤速效鉀含量和土壤pH對土壤有效硫含量具有重要影響，其中速效鉀能夠獨立解釋土壤有效硫變異的10.30%，提示應注意硫酸鉀肥施用對土壤硫含量的影響。重慶煙區需按照硫元素分布進行科學分區管理，有針對性優化“土壤-烤煙”系統硫素養分管理。