重慶典型煙區土壤有機質及其活性組分的分布特征

李　玲，趙秀蘭，魏世強*，蔣珍茂，萬　川

（1.西南大學資源環境學院，重慶 400715；2.重慶市農業資源與環境研究重點實驗室，重慶 400716）

重慶典型煙區土壤有機質及其活性組分的分布特征

李玲1，2，趙秀蘭1，2，魏世強1，2*，蔣珍茂1，2，萬川1，2

（1.西南大學資源環境學院，重慶 400715；2.重慶市農業資源與環境研究重點實驗室，重慶 400716）

摘要：為了解重慶典型煙區土壤有機質數量和質量狀況，采用現場調查與室內分析相結合的方法，對重慶彭水、豐都和巫山3個典型煙區土壤有機質及其活性組分的分布特征及相互關系進行了研究。結果表明，3個典型煙區土壤有機質（SOM）含量為3.35～53.94 g/kg，在適宜植煙范圍（15～30 g/kg）內的比例呈現出豐都＞巫山＞彭水的趨勢，變異系數為巫山煙區大于豐都和彭水煙區。用33、167和333 mmol/L KMnO4測得的高活性有機質（HLOM）、中活性有機質（MLOM）、活性有機質（LOM）占SOM的比例分別表現為巫山＞豐都＞彭水、豐都＞巫山＞彭水、豐都＞彭水＞巫山，與各煙區的SOM含量均呈極顯著正相關，說明土壤活性組分不僅可以很好的反映土壤碳素動態變化，還可用作評價重慶植煙土壤肥力和土壤質量的指標之一。

關鍵詞：典型煙區；土壤有機質；活性組分

土壤有機質（Soil Organic Matter，SOM）是土壤的重要組成部分，其不僅是植物的養分來源和土壤微生物生命活動的能量來源［1］，還是評價土壤肥力和土壤質量的一個重要指標［2］。但土壤有機質含量只是有機質積累和礦化分解平衡的結果，并不能較好地反映土壤質量的變化和定量指示土壤轉化速率等［3］。于是人們對有機質分組深入研究的基礎上，提出了活性有機質（Labile Organic Matter， LOM）的概念。活性有機質是指土壤中活性較高、易被土壤微生物分解利用、對植物養分供應有最直接作用的那部分有機質［4］，其在土壤有機質中所占的比重雖然很小，但與土壤性質的關系比總有機質密切，在指示土壤質量和土壤肥力的變化時比總有機質也更靈敏［5-6］。

煙草是一種經濟價值較高的葉用作物，煙葉品質已成為限制煙草行業發展的瓶頸。研究表明，在眾多的土壤性質中，土壤有機質是影響煙葉產量和品質的關鍵因子之一［7-8］。為此，研究人員對煙葉品質與土壤有機質間的關系、植煙土壤有機質特征及提升的關鍵技術進行了大量的研究［9-10］，但對植煙土壤有機質組分研究較少，關于活性有機質的研究更少，致使影響煙葉產量和品質的關鍵土壤有機質組分還不清楚。重慶是我國重要的煙葉產區之一，煙草種植面積每年在4.33～4.66萬hm2，煙葉產量約占全國總產量的4%［11］。本論文采用不同濃度KMnO4氧化法，測定重慶市典型煙區土壤活性有機質含量，分析植煙土壤有機質及其不同活性組分的分布特征及二者間的相互關系，以便了解該煙區土壤有機質數量和質量狀況，為該煙區土壤培肥和優質烤煙生產提供依據。

圖1　重慶市彭水、豐都和巫山土壤采樣點分布圖Fig. 1　Sampling sites distribution maps of Pengshui，Fengdu and Wushan in Chongqing

1　材料與方法

1.1樣品的采集

根據土壤類型和種植面積，選取重慶東南部、中部和東北部的彭水、豐都和巫山3個典型煙區的植煙土壤，采用GPS定位（圖1），按每20 hm2左右采集1個耕層（0～20 cm）土樣，共采集樣本960個，其中，彭水409個、豐都151個、巫山400個。根據田塊的形狀按“蛇形”或“梅花形”隨機布設7～10個樣點，采集的土壤制成一個混合土樣供分析測試。

1.2指標測定方法

土壤有機質的測定采用重鉻酸鉀容量法（外加熱法）［12］；分別用濃度33、167和333 mmol/L的KMnO4氧化處理，測定土壤中的高活性有機質（HLOM）、中活性有機質（MLOM）和活性有機質（LOM）含量［13］。

1.3數據處理

采用Microsoft Excel 2007進行平均值計算及表格制作；采用SPSS 19.0軟件進行頻數分布圖制作、（K-S）正態分布檢驗及相關分析，顯著水平設為α=0.05。

2　結　果

2.1重慶植煙土壤有機質含量的分布特征

對重慶3個典型煙區土壤有機質（SOM）含量進行統計，其頻數分布直方圖見圖2，計算出的平均值、眾數、變異系數及K-S正態檢驗結果見表1。3個典型煙區SOM含量為3.35～53.94 g/kg，其中集中分布在15～30 g/kg的比例呈現出豐都＞巫山＞彭水的趨勢。3個典型煙區SOM含量的平均值、眾數均表現為彭水煙區顯著高于豐都和巫山兩個煙區，其K-S值均大于0.05，表明3個典型煙區的SOM含量均服從正態分布，但變異系數則以豐都煙區最小，巫山煙區最大。根據變異系數（CV）大小，將變異程度分為弱變異（CV＞10%）、中等變異（10%≤CV≤30%）和強變異（CV＞30%）3級［14］。可見，彭水和豐都均屬于中等變異，巫山則屬于強變異，這可能與巫山煙區的地形更為復雜，土壤類型、施肥模式、耕作管理及氣候條件差異大有關。

圖2　重慶市煙區土壤有機質含量頻數分布Fig. 2　Frequency distribution of soil organic matter content in Chongqing typical tobacco-growing areas

2.2重慶植煙土壤活性有機質含量的分布特征

對重慶3個典型煙區土壤高活性有機質（HLOM）、中活性有機質（MLOM）和活性有機質（LOM）含量進行統計，其頻數分布直方圖見圖3，計算出的平均值、變異系數和K-S正態檢驗結果見表2。 3個典型煙區HLOM、MLOM和LOM含量分別為0.10～8.55、0.60～16.58和1.82～23.42 g/kg，集中分布的范圍分別在2～6、5～10和10～15 g/kg，分布比例均表現為豐都＞巫山＞彭水。3個典型煙區HLOM含量的平均值表現為彭水和巫山煙區顯著高于豐都煙區，MLOM和LOM含量的平均值則表現為彭水和豐都煙區顯著高于巫山煙區，其K-S值也均大于0.05，表明3個典型煙區的3種活性有機質含量均服從正態分布，但變異系數在3個典型煙區均表現為HLOM＞MLOM＞LOM，其中HLOM和MLOM均屬于強變異，LOM屬于中等變異。

表1　重慶市典型煙區土壤有機質含量統計Table 1　Soil organic matter contents of Chongqing tobacco-growing areas

2.3活性有機質與土壤有機質的關系

重慶3個典型煙區HLOM、MLOM和LOM占SOM的比例分別在13.59%～15.41%、26.84%～31.34%和48.90%～55.52%，其中，巫山煙區的HLOM占SOM的比例顯著高于彭水和豐都煙區，豐都煙區的MLOM和LOM占SOM的比例均顯著高于彭水和巫山煙區。在活性有機質中，HLOM和MLOM占LOM的比例分別在25.7%～31.6%和53.85%～56.44%，其中，巫山煙區的HLOM占LOM的比例顯著高于彭水和豐都煙區，豐都和巫山煙區的MLOM占LOM的比例顯著高于彭水煙區。

表3表明，重慶3個典型煙區的HLOM、MLOM、LOM含量與SOM含量之間的相關性均達到極顯著水平（p＜0.01），但SOM含量與HLOM占SOM的比例在彭水煙區呈極顯著正相關，在豐都煙區不相關，在巫山煙區呈極顯著負相關；與MLOM占SOM的比例和LOM占SOM的比例在3個典型煙區均呈極顯著負相關，說明活性有機質含量不是隨有機質含量成比例的增加。

圖3　重慶市典型煙區土壤活性有機質含量的頻率分布Fig. 3　Frequency distribution of labile organic matter contents in Chongqing typical tobacco-growing areas

表2　重慶市典型煙區土壤活性有機質含量統計　g/kgTable 2　Labile organic matter contents of Chongqing tobacco-growing areas　g/kg

表3　活性有機質含量和活性有機質占有機質的比例與土壤有機質含量的相關系數Table 3　The correlation coefficient between LOM content， LOM/SOM ratio and SOM content

3　討　論

土壤有機質通過影響土壤的理化性質，尤其是土壤的供氮能力來改變煙葉的品質，因而是影響煙葉產量和品質的一個關鍵因素［15］。本研究結果表明，重慶典型煙區SOM含量高于黃淮煙區和中南煙區，但低于東北煙區和兩湖煙區［16］。SOM含量過高或過低，都不利于烤煙的正常生長發育。研究表明，南方煙區適宜的SOM含量以15～30 g/kg為宜，大于45 g/kg不宜種植烤煙［17］。重慶典型煙區SOM含量在適宜范圍內的比例為70.31%，高于貴州煙區SOM含量（48.4%）［18］，表明重慶大部分植煙土壤適合生產烤煙。

全國第2次土壤普查養分等級標準中將SOM含量＞25 g/kg劃為豐富和很豐富，將SOM含量＜15 g/kg劃為缺乏和很缺乏［19］。重慶典型煙區SOM含量豐富和很豐富的比例表現為彭水＞巫山＞豐都，缺乏和很缺乏的比例則表現為巫山＞豐都＞彭水，表明彭水的SOM含量處于豐富和很豐富的比例較大，而巫山的SOM含量處于缺乏和很缺乏的比例較大。因此，彭水縣應適當限制有機肥的施用量，巫山縣應適當增施優質有機肥，如油菜餅粑等［20］。

土壤活性有機質并不是一種單一的化合物，它是SOM中具有較高活性的那部分有機質，其含量和動態變化可以反映土壤有效養分庫的大小及其在土壤中的轉化［21］。已有研究報道，紅壤HLOM、MLOM和LOM含量分別為1.21、1.98和2.74 g/kg［22］，紫色土分別為3.91、4.62和5.26 g/kg［23］，黑土分別為2.55、9.26和9.40 g/kg［24］。與上述結果相比，重慶植煙土壤的HLOM和MLOM含量均處于中等水平，LOM含量則明顯高于上述土壤。從變異程度看，活性有機質的變異程度大于總有機質，這與活性有機質比總有機質更易受多種因素如土壤類型、施肥和耕作年限等的影響有關。任春雪等［25］、倪進治等［26］研究認為，有機—無機肥配施可使HLOM和LOM的含量最佳；而徐明崗等［27］研究發現，施用有機—無機肥耕作10年，壚土和潮土MLOM比原始土壤增加6%左右，灰漠土增加9.2%。

土壤活性有機質只是土壤有機質中很小的一部分，但它與土壤生產力密切相關。研究表明［27］，HLOM和MLOM占LOM的比例在紅壤中分別為44%和28%，壚土中分別為48%和43%，灰漠土中分別為34.5%和49%，潮土中分別為35%和52%，紅壤和壚土活性有機質以HLOM為主，潮土和灰漠土以MLOM為主，而重慶3個典型煙區土壤活性有機質均以MLOM為主，且其比例與潮土的相近。徐明崗等［22］研究表明，土壤活性有機質與總有機質關系密切，與本研究結果一致。因此，土壤活性有機質可作為評價土壤肥力、土壤質量的指標之一。但是，作為土壤有機質的活性組分，其對施肥、煙草栽培管理措施的響應與煙葉產量及品質的關聯規律有待進一步研究，為提升植煙土壤有機質品質和提高煙葉產量及品質提供科學依據。

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中圖分類號：S572.06

文章編號：1007-5119（2015）03-0051-06

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2015.03.010

基金項目：中國煙草總公司重慶市公司科技項目“重慶市植煙土壤有機質質量及評價”（NY201303010700017）

作者簡介：李玲（1989-），女，碩士研究生，主要研究方向為環境污染化學。E-mail：739252949@qq.com。*通信作者，E-mail：sqwei@swu.edu.cn

收稿日期：2014-10-07修回日期：2015-05-20

Distribution Characteristics of Soil Organic Matter and its Active Ingredients in the Typical Tobacco-growing Regions in Chongqing

LI Ling1，2， ZHAO Xiulan1，2， WEI Shiqiang1，2*， JIANG Zhenmao1，2， WAN Chuan1，2
（1. College of Resources and Environment， Southwest University， Ministry of Education， Chongqing 400715， China； 2. Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment of Chongqing， Chongqing 400716， China）

Abstract:To understand the quantity and quality situation of soil organic matter in the typical tobacco-growing regions， soil samples were collected in tobacco growing regions of three prefectures in Chongqing including Pengshui， Fengdu and Wushan. The contents of soil organic matter and its active ingredients were determined. The results showed that the contents of soil organic matter （SOM）ranged from 3.35 to 53.94 g/kg. The percentages of soil samples with SOM contents in the appropriate range （15-30 g/kg） for tobacco growing followed the order of Fengdu＞ Wushan＞ Pengshui， while the CV for Wushan was higher than those of Fengdu and Pengshui. As the SOM was divided into high labile organic matter （HLOM）， mid-labile organic matter （MLOM） and labile organic matter （LOM）with 33，167 and 333 mmol/L KMnO4， respectively， their percentages in the SOM followed the order of Wushan＞Fengdu＞Pengshui，Fengdu＞Wushan＞Pengshui and Fengdu＞Pengshui＞Wushan， respectively. The content of HLOM， MLOM， LOM were significantly and positively correlated with the content of SOM， indicating that the active ingredient of soil organic matter may well reflect the dynamic changes of soil carbon， and therefore can be used as a indicator for the evaluation of soil fertility and soil quality.

Keywords:typical tobacco-growing area； soil organic matter； active ingredients