川北植煙土壤有效態微量元素含量評價及其分布特征

蔣欣燁，李 珊，張 浩，李啟權，?，李 斌，王昌全，李 冰

（1.四川農業大學資源學院，四川成都611130；2.中國煙草總公司四川省公司，四川成都610041）

川北植煙土壤有效態微量元素含量評價及其分布特征

蔣欣燁1，李 珊1，張 浩1，李啟權1，?，李 斌2，王昌全1，李 冰1

（1.四川農業大學資源學院，四川成都611130；2.中國煙草總公司四川省公司，四川成都610041）

為探明川北植煙區土壤有效態微量元素含量狀況及分布特征，對廣元市228份植煙土壤有效鐵、錳、銅、鋅、鉬及硼含量進行綜合評價，并分析其在不同植煙區域、土壤類型及海拔段的分布特征。結果表明：川北植煙區土壤有效鐵總體上處于豐富或極豐富水平，平均含量為65.42 mg·kg-1；有效錳、銅及鉬總體上處于中等以上水平，平均含量分別為31.79、1.65和0.15 mg·kg-1；有效鋅和有效硼總體處于缺乏或極缺乏水平，平均含量分別為0.90和0.19 mg·kg-1。土壤有效鐵、錳、銅、鉬平均含量在旺蒼縣較高，而有效鋅和硼在劍閣縣較高。有效鐵平均含量在黃壤較高，有效錳、鋅、鉬在黃棕壤較高，而有效銅和硼在潮土較高。有效鉬和硼平均含量在各海拔段無明顯差異，有效錳隨海拔升高而增加，有效銅和鋅在高海拔處（1 100 m）較高，而有效鐵在低海拔處（500～700 m）較高。

微量元素；植煙土壤；川北

微量元素是烤煙生長發育的必須營養元素，直接參與煙葉化學物質的合成，其有效性及含量高低對烤煙產量和煙葉品質起著至關重要的作用［1-3］。已有研究報道，我國多數產煙區出現了土壤微量元素失衡問題［4-7］。土壤微量元素失衡不僅制約烤煙生長，降低烤煙產量和品質，還會造成土壤重金屬污染，導致嚴重的生態環境問題［8-10］。土壤缺鋅會抑制煙株生長，限制烤煙光合產物的合成、代謝及運轉［11］，土壤銅含量超標會使土壤富銅，造成土壤重金屬污染［12］。因此，全面、系統地評價植煙區土壤微量元素的含量及分布，明確其影響因素，對制定科學合理的施肥措施、提高烤煙產量和品質以及保護生態環境均具有重要意義。

川北煙區是四川省重要的烤煙生產基地，主要包含劍閣、旺蒼及元壩等3個主產煙區縣。我國學者圍繞川北植煙區土壤養分開展了大量研究。這些研究多集中在有機質和全氮等常規養分的含量評價及空間變異上［13-15］，也有學者評價了該區域土壤有效態微量元素含量的豐缺度［4］。但結合植煙區域、土壤類型和海拔等環境因素綜合評價該區域土壤有效態微量元素含量及分布的研究鮮見報道。土壤有效態微量元素主要來自于有機質的分解，受成土母質、土壤類型、海拔及耕作施肥等因素影響［16-17］。本研究以川北植煙區土壤為研究對象，應用統計學方法系統評價該區域6種土壤有效態微量元素（鐵、錳、銅、鋅、鉬、硼）含量豐缺狀況，并分析土壤中上述有效態微量元素在煙區內部不同植煙區域、土壤類型及海拔段的含量分布特征，旨在科學指導該區土壤施肥措施制定，以期提高烤煙產量和改善煙葉品質。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

川北植煙區位于四川省北部邊緣（31°31′—32°56′N，104°36′—106°45′E之間），包含廣元市的劍閣、旺蒼及元壩等3個主產煙區縣（圖1），面積7 620 km2，是四川省五大優質烤煙產區之一。區內地勢由北向東南傾斜，處于山地向盆地過渡帶，平均海拔700 m。四季分明，降雨充沛，屬于亞熱帶濕潤季風氣候，年均氣溫16.1℃，年降雨量800～1 000 mm，年均日照時數1 300～1 400 h。區內成土母質主要為沖積物、冰水沉積物及紫色砂泥巖、碳酸鹽、千枚巖、巖漿巖等風化形成的風化物。植煙土壤類型豐富，以紫色土、黃壤和水稻土為主，并包含少量新積土、潮土及黃棕壤。紫色土主要分布在廣元市的中南部，由白堊系和侏羅系的紫色母質發育而成；新積土主要分布在海拔500 m以下的河谷階地；水稻土廣泛分布在中南部海拔1 000 m以下區域；黃壤和黃棕壤分布呈地帶性，在研究區北部海拔900 m以上區域。

1.2 樣品采集與分析

結合研究區實際情況，綜合考慮地形、海拔和土壤類型等因素，兼顧代表性和隨機取樣的原則，采用多點混合法采集研究區表層（0—20 cm）土壤樣品共228份（圖1），其中，劍閣49份，旺蒼和元壩分別為85和94份，并詳細記錄采樣點經緯度、海拔及土壤類型等環境信息。土壤樣品帶回實驗室經自然風干后，去雜、搗碎、碾磨，過篩待測。

采用DTPA浸提—原子吸收分光光度法測定土壤有效鋅、銅、錳、鐵、鉬，采用沸水浸提—姜黃素比色法測定土壤有效硼［18］。

1.3 數據處理與分析方法

用ArcGIS軟件繪制土壤樣點分布圖，常規數理統計分析在SPSS軟件中完成。根據研究區地形地貌及海拔分布特征，劃分如下5個海拔段，即≤500 m、500～700 m、700～900 m、900～1 100 m、＞1 100 m。參照文獻［19］研究結果，制定土壤有效態微量元素分級評價標準（表1），以科學評價川北植煙區土壤有效態微量元素含量豐缺狀況，為土壤施肥措施的制定提供理論依據和參考。

圖1 研究區位、數字高程及土壤樣點分布圖Fig.1 Maps for the location of the study area，digital evaluation and distribution of soil sampling sites

表1 植煙土壤有效態微量元素分級評價標準Table 1 Evaluation criteria of soil available microelement in tobacco growing area mg·kg-1

2 結果與分析

2.1 川北植煙區土壤有效態微量元素的總體評價

數理統計結果表明（表2），川北植煙區土壤有效鐵含量變化幅度較大，在4.98～281.00 mg· kg-1之間，平均含量為65.42 mg·kg-1，總體上處于豐富或極豐富水平，無缺鐵樣本。有效錳含量在4.74～135.04 mg·kg-1之間，平均含量為31.79 mg·kg-1，總體上處于中等以上水平。有效銅含量在0.14～4.30 mg·kg-1之間，平均含量為1.65 mg·kg-1，總體上處于中等或豐富水平，其中，有71.9%的土壤有效銅含量達到豐富及以上水平。有效鋅含量在0.03～3.91 mg·kg-1之間，平均含量為0.90 mg·kg-1，總體上處于缺乏或極缺乏水平，其中，有31.1%的土壤有效鋅為極缺乏水平，僅6.6%的土壤有效鋅含量達到豐富水平。有效鉬含量在0.04～0.78 mg·kg-1之間，平均含量為0.15 mg·kg-1，總體上處于中等以上水平。有效硼含量在0.03～0.49 mg·kg-1之間，平均含量為0.19 mg·kg-1，總體上處于缺乏或極缺乏水平，其中，有49.6%的土壤有效硼處于缺乏水平，40.4%的土壤處于極缺乏水平，說明川北植煙區土壤急需補充硼肥。

從變異系數來看，川北植煙區6種微量元素的土壤有效態含量變異系數在 47.37% ～99.07%之間，屬于中等程度的變異，說明其空間異質性較高，含量差異明顯。6種有效態微量元素的變異系數以有效鐵最高，變異程度依次為土壤有效鐵＞有效錳＞有效鋅＞有效鉬＞有效銅＞有效硼。

2.2 不同植煙區域的土壤有效態微量元素含量

植煙區域差異綜合反映了自然和人類耕作活動對土壤性質的影響，是影響土壤微量元素形態、含量及分布的重要因素。從表3來看，劍閣、旺蒼及元壩3個植煙區域土壤有效鐵含量均處于豐富或極豐富水平。其中，旺蒼縣土壤有效鐵含量平均值為85.34 mg·kg-1，明顯高于其他2個區縣。有效錳平均含量在3個區域間差異明顯，表現為旺蒼（44.86 mg·kg-1）＞元壩（26.88 mg·kg-1）＞劍閣（18.53 mg·kg-1）。3個植煙區土壤有效銅含量均較豐富，平均值在1.33～1.85 mg·kg-1之間，平均含量依次為旺蒼＞元壩＞劍閣。有效鋅含量整體偏低，平均值在0.76～1.03 mg·kg-1之間，總體上處于缺乏或中等水平，其中，元壩縣土壤有效鋅含量最低，有42.6%的土壤有效鋅屬極度缺乏水平。對此，應加強植煙區，尤其是元壩縣土壤鋅肥的補給，防止土壤有效鋅含量進一步減少。有效鉬含量在3個植煙區間差異較小，表現為旺蒼（0.16 mg·kg-1）＞劍閣=元壩（0.14 mg·kg-1）。研究區有效硼含量總體上處于缺乏或極度缺乏水平，其中，元壩縣有53.2%的土壤有效硼低至極缺乏水平。對此，應及時補充研究區，尤其是元壩縣土壤有效硼，以保障烤煙生長所需營養元素。

表2 川北植煙區土壤有效態微量元素描述性統計特征及評價Table 2 Descriptive statistical characteristics and evaluation of soil available microelement content in tobacco growing area in Northern Sichuan

表3 川北植煙區不同植煙區域土壤有效態微量元素含量特征Table 3 Characteristics of soil available microelement content in tobacco growing area of different counties in Northern Sichuan

從變異系數來看，6種微量元素在土壤中的有效態含量在3個植煙區域內均具有中等強度或極強的變異性，說明植煙區域的差異是影響研究區土壤有效態微量元素含量及分布的重要因素。就變異程度而言，土壤有效鐵、銅、鉬在3個植煙區域間的變異程度為劍閣＞旺蒼＞元壩，有效錳為劍閣＞元壩＞旺蒼，而有效鋅和有效硼則表現為元壩＞劍閣＞旺蒼。

2.3 不同土壤類型的土壤有效態微量元素含量

土壤類型揭示了成土特性和成土過程的差異。從表4來看，各類型土壤有效鐵平均含量差異明顯，表現為黃壤（87.88 mg·kg-1）＞水稻土（84.16 mg·kg-1）＞黃棕壤（63.09 mg·kg-1）＞潮土（41.60 mg·kg-1）＞紫色土（38.66 mg· kg-1）＞新積土（27.97 mg·kg-1）。有效錳平均含量在13.81～50.05 mg·kg-1之間，總體上處于中等以上水平。其中，黃棕壤和黃壤有效錳含量達到極豐富水平。6種類型土壤的有效銅含量均較高，平均值在1.14～2.93 mg·kg-1之間。其中，潮土有效銅含量明顯高于其他5種土壤類型，接近極豐富水平。各類型土壤有效鋅含量整體偏低，平均值在0.77～1.30 mg·kg-1之間。其中，水稻土、黃壤、新積土和紫色土有效鋅含量低至缺乏水平，應及時補充該類土壤鋅肥。有效鉬平均值在0.13～0.20 mg·kg-1之間，總體上處于中等以上水平。其中，以黃棕壤有效鉬平均含量最高，達到極豐富水平。各土壤類型有效硼含量差異較小，平均值在0.17～0.22 mg·kg-1之間，總體上處于缺乏水平。其中，以紫色土有效硼含量最低，應加大對研究區土壤，尤其是紫色土硼肥的補給比例。

從變異系數來看，6種土壤有效態微量元素含量在各土壤類型間均具有中等強度或極強的變異性，說明土壤類型也是影響川北植煙區土壤有效態微量元素含量差異的重要因素。有效鐵變異強度總體偏高，變異系數在 23.20% ～105.07%之間。其中，以紫色土變異系數最大，屬于極強變異。有效錳和有效銅的變異系數分別為11.15%～83.63%和26.32%～67.02%，均具有中等強度的變異性。有效鋅、鉬及硼的變異系數均在新積土中最大。

2.4 不同海拔段的土壤有效態微量元素含量

海拔通過影響水熱條件的再分布進而影響土壤微量元素的含量和分布。由表5可知，土壤有效鐵平均含量在海拔700 m以下較高，達到極豐富水平。有效錳平均含量隨海拔升高而增加，在海拔900 m以上達到極豐富水平。有效銅在各海拔段間差異較小，平均含量在1.50～1.79 mg·kg-1之間，總體上處于中等水平。有效鋅含量隨海拔變化呈現出兩端高中間低的“V”字形分布特征，除海拔1 100 m以上土壤有效鋅含量達到中等水平外，其余各海拔段均處于缺乏水平，應加大研究區中低海拔段土壤鋅肥補給比例。有效鉬和有效硼平均含量在各海拔段間無明顯差異。

從變異系數來看，6種土壤有效態微量元素在各海拔段均具有中等強度或極強的變異性，說明海拔是影響川北植煙區土壤有效態微量元素含量差異的另一重要因素。除海拔500 m以下外，6種有效態微量元素的變異系數在各海拔段間均以有效鐵最高，變異性最強。

表4 植煙區不同土壤類型土壤有效態微量元素含量特征Table 4 Characteristics of soil available microelement content of different soil type in tobacco growing area

表5 植煙區不同海拔段土壤有效態微量元素含量特征Table 5 Characteristics of soil available microelement content with different gradient in tobacco growing area

3 結論與討論

土壤微量元素有效性、含量及分布受地形因素、成土母質、成土過程及人類耕作活動等多種因素綜合影響。多數研究表明［20-21］，四川煙區土壤有效鐵、錳及銅含量豐富，有效硼極其缺乏，與本研究結果基本一致。這與成土母質的類型及分布有關［2，22］。本研究結果表明，川北煙區土壤有效鉬總體處于中等以上水平，可滿足烤煙生長需要。有效鋅總體上處于缺乏水平，明顯低于四川省（1.73 mg·kg-1）［15］和川西南煙區（1.86 mg·kg-1）［23］的平均水平，這可能是因為研究區土壤成土母質中鋅含量較少。與之前的研究結果相比［4］，川北煙區6種土壤有效態微量元素含量整體提高，這可能與近年來更加精細的田間管理及微肥投入有關。建議結合川北植煙區土壤有效態微量元素含量評價結果，加強對煙區土壤鋅肥和硼肥的補充，以平衡土壤養分，促進烤煙優質高產。

川北植煙區6種土壤有效態微量元素含量變異系數在47.37%～99.07%之間，具有中等強度的變異性。土壤有效態微量元素含量分布在不同植煙區域、土壤類型及海拔段間差異明顯。這與張文倩等［24］的研究結果一致。本研究結果表明，旺蒼縣土壤有效鐵、錳及銅平均含量明顯高于劍閣縣和元壩區。一方面可能是因為該區域成土母質中含有較高鐵、錳及銅；另一方面是因為該區域主要分布著黃壤和黃棕壤，土壤pH值相對較低，提高了土壤微量元素的有效性［5］。紫色土有效鉬平均含量為0.13 mg·kg-1，明顯低于其他土壤類型。這是因為研究區紫色土主要為中性和石灰性紫色土，土壤pH值較高，降低了土壤鉬的有效性。有研究表明［5，25］，有效錳和有效鋅含量隨海拔升高呈增加趨勢。本研究中，有效錳含量隨海拔升高而增加，與其他學者的研究是一致的，而有效鋅含量卻隨海拔增加呈現兩端高中間低的“V”字形分布特征，與其他學者的研究結果有所差異。這可能是由研究區的地形、土壤類型、土地利用強度及耕作施肥方式等因素的差異造成。

本研究較為系統地評價了川北植煙區土壤6種有效態微量元素含量的豐缺狀況，并分析了微量元素在不同植煙區域、土壤類型及海拔段的差異。土壤有效態微量元素含量和分布是一個受自然和人為因素共同影響的復雜過程。在今后的研究中，還有待進一步探究諸如耕作、施肥等其他復雜人為活動因素對土壤微量元素的影響，為煙田精準施肥措施的制定和優質烤煙的栽培提供更加充分的理論依據。

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（責任編輯 高 峻）

Evaluation on content and distribution characteristics of soil available microelements in tobacco growing area in Northern Sichuan

JIANG Xin-ye1，LIShan1，ZHANG Hao1，LIQi-quan1，?，LIBin2，WANG Chang-quan1，LIBing1
（1.College of Resources，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China；2.Tobacco Company of Sichuan Province，Chengdu 610041，China）

In order to investigate the content status and distribution characteristics of soil available microelements，such as Fe，Mn，Cu，Zn，B，Mo，in tobacco growing area，228 soil samples were selected from Guangyuan City in northern Sichuan for analysis.Meanwhile，the distribution characteristics of the above microelements on the function of tobacco growing area，soil type and altitude were analyzed.It was shown that the soil available Fe was at the rich or extremely rich level with the average content of65.42mg·kg-1.Soil available Mn，Cu and Mo were over the medium level with the average content of31.79，1.65 and 0.15 mg·kg-1，respectively.Soil available Zn and B were at the poor or extremely poor level with the average content of0.90 and 0.19 mg·kg-1，respectively.Soil available Fe，Mn，Cu and Mo exhibited higher average content in Wangcang County，while soil available Zn and B were higher in Jian'ge County.The average content of soil available Fe was higher in yellow soil，and Mn，Zn and Mo were higher in yellow brown soil，yet soil Cu and B were relatively higher in fluvo-aquic soil.The average content of Mo and B showed no significant difference among different altitudes.Soil available Mn content increased with the elevated alti-tude.Soil available Cu and Zn contents were higher over 1 100 m，while soil available Fe was higher in lower altitude（500-700 m）.

microelement；tobacco growing soil；northern Sichuan

S572

A

1004-1524（2016）09-1572-08

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.09.17

2015-11-03

中國煙草總公司四川省公司科技項目（scyc201402006）

作者信息：蔣欣燁（1993—），女，四川達州人，碩士研究生，主要從事水土資源與環境研究。E-mail：jixinye_24@163.com

?通信作者，李啟權，E-mail：liqq@lreis.ac.cn

浙江農業學報Acta Agriculturae Zhejiangensis，2016，28（9）：1572-1579 http://www.zjnyxb.cn蔣欣燁，李珊，張浩，等.川北植煙土壤有效態微量元素含量評價及其分布特征［J］.浙江農業學報，2016，28（9）：1572-1579.