鹽源縣植煙土壤速效養分空間變異特征研究

肖 怡，馮 浪，王 鵬，張 新，李啟權，*，王 勇，陳玉藍，羅 琳，王昌全

(1.四川農業大學 資源學院，四川 成都 611130； 2.武漢市漢陽區卷煙廠 原料部，湖北 武漢 430051; 3.筠連縣筠連鎮政府，四川 宜賓 645250; 4.四川省煙草公司 涼山州公司，四川 涼山 615000)

鹽源縣植煙土壤速效養分空間變異特征研究

肖 怡1，馮 浪1，王 鵬2，張 新3，李啟權1，*，王 勇4，陳玉藍4，羅 琳4，王昌全1

(1.四川農業大學 資源學院，四川 成都 611130； 2.武漢市漢陽區卷煙廠 原料部，湖北 武漢 430051; 3.筠連縣筠連鎮政府，四川 宜賓 645250; 4.四川省煙草公司 涼山州公司，四川 涼山 615000)

為揭示鹽源煙區土壤速效養分空間變異特征及前茬作物對其的影響，基于野外采集的237個土壤樣本，采用反距離權重插值和方差分析方法對植煙土壤3種速效養分進行分析。結果表明，研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為22.75～158.54、1.25～68.90和34.37～362.59 mg·kg-1，變異系數在29.17%～77.04%之間。空間插值結果表明，研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的空間變異明顯，集中分布于適宜水平，處于較低及以下水平的面積較小，呈斑塊狀分布全區。方差分析結果表明，前茬作物對研究區土壤堿解氮和有效磷影響顯著，但對速效鉀影響并不顯著。當前茬作物為烤煙時，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的均值含量最小，分別為77.00、13.15和126.39 mg·kg-1；當前茬作物為紫花苕時，土壤有效磷和速效鉀均值含量最大，分別為27.06和170.41 mg·kg-1；當前茬作物為水稻時，堿解氮均值含量最大，為97.97 mg·kg-1。

空間變異；速效養分；反距離權重插值；前茬作物

土壤是影響煙葉品質的重要條件，選擇具有良好結構和肥力狀況的土壤是提高煙葉產量和質量的關鍵[1-2]。土壤中的速效養分——氮、磷、鉀是烤煙生長必需的營養元素[3-4]，對烤煙的生長發育和新陳代謝具有重要的作用[5-6]。由于作物在生長過程中其農藝栽培措施、根系微生物種群和根系分泌物等各不相同，因此，前茬作物對土壤理化性狀的影響也必將有所區別[7-8]。深入研究前茬作物對煙區速效養分的影響，對建立煙區不同前茬作物土壤養分數據庫、合理施肥和煙區土壤改良等具有積極意義。

近年來，學者針對土壤速效養分的空間變異及其影響因素開展了大量研究。王永豪等[9]研究表明，前茬作物對土壤氮素水平有極顯著影響；趙業婷等[10]研究了西安市糧食主產區耕層土壤速效養分的空間變異特征，并指出土壤質地和地貌類型是主要影響因素；劉楊等[11]研究了板栗主產區土壤氮磷鉀的空間變異特征，并探討了氮磷鉀全量與有效態的相關關系；王云全等[12]研究表明，成土母質、土壤類型和土地利用方式等是氮磷鉀空間變異特征的主要影響因素。

四川省鹽源縣是烤煙種植大縣，盛產以“清、甜、香”為特色的優質煙葉，在四川優質煙葉生產中占有重要地位。當前鹽源縣烤煙種植通常采用輪作制，前茬作物種類較多。以往關于鹽源土壤養分空間變異及影響因素的研究已較豐富[13-14]，然而涉及前茬作物對煙區土壤速效養分影響的研究仍較欠缺。本研究以鹽源煙區土壤為研究對象，應用地統計學方法系統評價該區域3種速效養分(堿解氮、有效磷、速效鉀)含量豐缺狀況，并擬探討土壤速效養分的空間變異特征及前茬作物的影響，以期為科學施肥和提高煙葉品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

鹽源縣位于四川省西南部，青藏高原東南緣，雅礱江下游西岸，地理坐標為100°42′09″～102°03′44″E，27°06′31～28°16′31″N，面積8 398.6 km2。鹽源縣境內地形以四周高山峽谷、中部丘陵盆地為總特征，研究區海拔在2 300～2 500 m之間。屬于亞熱帶季風氣候區，四季分明，年溫差小，日溫差大，年均氣溫12.1 ℃，冬春干旱，夏秋雨量集中，雨熱同季，年均降水量855.2 mm，光照資源豐富。煙區前茬作物主要包括海椒、烤煙、水稻、玉米和紫花苕(Viciavillosa)5種類型。近年來烤煙種植面積約4 500 hm2，年煙葉收購量約11 200 t[15]。

1.2 樣品采集與測定

根據鹽源縣主要煙草種植情況，在兼顧代表性與均勻性的基礎上，遵循隨機、等量、同層次、多點混合的原則，利用GPS獲取每個采樣點的坐標，選用網格法和多點混合法采集土壤樣本。土樣采集時間為2013年2月煙田尚未施底肥和煙葉移栽前，采集代表性煙田耕作層(0～20 cm)土壤樣品237個(圖1)，采集土壤樣品時詳細記錄其地形地貌、土壤類型、前茬作物以及施肥狀況等環境信息。

土樣堿解氮、速效磷和速效鉀分別采用堿解擴散法、鹽酸-氟化銨浸提—鉬銻抗比色法和乙酸銨浸提—火焰光度計法測定[16]，土樣測定時間為2013年5月。

1.3 數據處理與分析

運用ArcGIS 10.0平臺的反距離加權法對鹽源煙區土壤速效養分進行插值，得出研究區速效養分的空間分布狀況。

土壤速效養分的常規統計分析、方差分析和Kolmogorov-Smimov(K-S)檢驗在SPSS 22.0平臺上進行。并依據《中國植煙土壤及煙草養分綜合管理》及相關文獻[17-18]中的植煙土壤養分含量分級評價標準(表1)，對研究區土壤養分含量進行分析評價。

表1 植煙土壤速效養分分級評價標準

Table 1 Evaluation criteria of soil available nutrients in tobacco growing area mg·kg-1

AN，堿解氮；AP，有效磷；AK，速效鉀。Ⅰ，極低；Ⅱ，較低；Ⅲ，適宜；Ⅳ，較高；Ⅴ，極高。下同。

AN， Available nitrogen; AP， Available phosphorus; AK， Available potassium. Ⅰ， Extremely low; Ⅱ， Relatively low; Ⅲ， Appropriate; Ⅳ， Relatively high; Ⅴ， Extremely high. The same as below.

圖1 研究區位置及土壤采樣點分布Fig.1 Location of the study area and distribution of soil sampling sites

2 結果與分析

2.1 土壤速效養分總體特征

統計結果(表2)表明，研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的均值分別為86.11、15.86和139.94 mg·kg-1，均處于適宜水平(Ⅲ級)。從等級分布來看，堿解氮、有效磷和速效鉀含量處于適宜水平的比例分別為63.37%、36.63%和30.77%，低于適宜水平的(Ⅰ、Ⅱ級)樣點比例分別為12.82%、29.67%和25.64%。堿解氮、有效磷和速效鉀的變異系數分別為29.17%、77.04%和44.89%，均屬于中等強度變異，說明三者的空間分布并不均勻，且有效磷的變異程度明顯大于堿解氮和速效鉀。數據正態性(K-S)檢驗結果表明，堿解氮符合正態分布，有效磷和速效鉀符合對數分布。

2.2 土壤速效養分空間分布特征

采用反距離權重法對研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀進行插值，得出空間分布(圖2)。研究區土壤堿解氮含量處于適宜水平(60～120 mg·kg-1)的面積最大，呈大片面狀分布全區；只有極少數地區含量處于適宜水平以下(<60 mg·kg-1)，零星分布于研究區東北部。有效磷含量處于適宜水平(10～20 mg·kg-1)的面積最大，除研究區西部、東部和東北部少量地區外均有分布；處于較高及以上水平(>20 mg·kg-1)的面積次之，呈星狀散落分布全區；僅有少量地區處于適宜水平以下(<10 mg·kg-1)，集中分布于研究區西部。速效鉀含量空間分布與有效磷較為相似，處于適宜水平(100～150 mg·kg-1)的面積最大，除研究區東北部和西北部外均有分布；處于適宜水平以下(<100 mg·kg-1)的面積較少，主要分布于研究區西北部和中部地區。總體來看，研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的空間變異明顯，有效磷和速效鉀的空間分布趨勢相似。堿解氮整體處于中等偏上水平，有效磷和速效鉀整體處于中等水平。生產上應根據研究區堿解氮、有效磷和速效鉀含量的差異來進行氮、磷、鉀肥的控制或補充，避免進一步加劇土壤養分失衡。

表2 研究區植煙土壤速效養分含量統計特征

Table 2 Descriptive statistical characteristics of soil available nutrients content in tobacco growing area in study area

指標Index變幅Range/(mg·kg-1)均值±標準差Mean±SD/(mg·kg-1)分布狀態Distributionpattern變異系數CV/%各等級樣點分布Leveldistributionofsamplesites/%ⅠⅡⅢⅣⅤAN22.75～158.5486.11±25.12正態Normal29.170.8413.9373.0011.810.42AP1.25～68.9015.86±12.22對數正態Log77.0412.6621.5242.1917.306.33AK34.37～362.59139.94±62.82對數正態Log44.891.2728.2735.4418.9916.03

AN，堿解氮；AP，有效磷；AK，速效鉀AN， Available nitrogen; AP， Available phosphorus; AK， Available potassium圖2 植煙土壤速效養分空間分布Fig.2 Spatial distribution of soil available nutrients in tobacco-growing soil

2.3 不同前茬作物對速效養分的影響

表3為不同前茬作物下研究區速效養分狀況。當前茬作物為烤煙時，研究區土壤堿解氮均值最小，為77.00 mg·kg-1；當前茬作物為水稻時，堿解氮均值最大，為97.97 mg·kg-1。不同前茬作物下堿解氮均值均屬于適宜水平。從等級分布來看，當前茬作物為烤煙時，堿解氮含量處于適宜水平及以上的樣點比例最小，為81.25%；當前茬作物為海椒和紫花苕時，處于適宜水平及以上的樣點比例較大，均大于90%。從變異系數來看，前茬作物為海椒時最小，前茬作物為烤煙時最大。前茬作物對研究區土壤堿解氮影響顯著。前茬作物為水稻時的堿解氮含量顯著(P<0.05)高于前茬作物為烤煙時的含量，但與其他3種前茬作物下的差異不顯著。

當前茬作物為烤煙時，有效磷均值最小，為13.15 mg·kg-1；當前茬作物為紫花苕時，有效磷含量最大，為27.06 mg·kg-1。除前茬作物為紫花苕時有效磷均值處于較高水平外，其余4種前茬作物下有效磷均值含量均處于適宜水平。從等級分布來看，當前茬作物為烤煙時，有效磷含量處于適宜水平及以上的樣點比例最小，為56.25%；當前茬作物為紫花苕時，處于適宜水平及以上的樣點比例最大，為80.00%。從變異系數來看，前茬作物為烤煙時最小，前茬作物為水稻時最大。前茬作物對研究區土壤有效磷影響顯著。當前茬作物為紫花苕時，有效磷含量顯著(P<0.05)高于其余4種前茬作物下的含量。

當前茬作物為烤煙時，速效鉀均值最小，為126.39 mg·kg-1；當前茬作物為紫花苕時，速效鉀均值最大，為170.41 mg·kg-1。除前茬作物為水稻和紫花苕時速效鉀均值含量處于較高水平外，其余3種前茬作物下速效鉀均值含量均處于適宜水平。從等級分布來看，當前茬作物為海椒時，速效鉀含量處于適宜水平及以上的樣點比例最小，為63.64%；當前茬作物為烤煙、水稻和紫花苕時，處于適宜水平及以上的樣點比例均大于80%。從變異系數來看，前茬作物為烤煙時最小，前茬作物為紫花苕時最大。但前茬作物對研究區速效鉀無顯著影響。

表3 前茬作物對植煙土壤速效養分的影響

Table 3 Effects of previous crops on soil available nutrients in tobacco growing soils

指標Index前茬作物Previouscrop樣點數SampleNo.變幅Range/(mg·kg-1)均值±標準差Mean±SD/(mg·kg-1)變異系數CV/%等級分布Leveldistribution/%ⅠⅡⅢⅣⅤAN海椒Chili1157.31～122.2884.36ab±17.5720.830.009.0981.829.090.00烤煙Tobacco1622.75～125.0777.00b±24.5731.926.2512.5075.006.250.00水稻Rice4034.52～158.5497.97a±30.5931.230.0017.5060.0020.002.50玉米Corn16027.86～147.8383.97ab±23.5928.100.6313.7575.0010.620.00紫花苕Viciavillo-sa1059.26～131.4789.38ab±20.9623.450.0010.0080.0010.000.00AP海椒Chili111.44～38.5113.32b±11.0783.1327.279.1045.4518.180.00烤煙Tobacco162.66～30.5513.15b±7.2555.1412.5031.2543.7512.500.00水稻Rice401.25～62.8215.95b±13.4384.2115.0020.0042.5012.5010.00玉米Corn1601.39～68.9015.58b±11.4873.7111.2522.5042.5018.755.00紫花苕Viciavillo-sa102.42～68.0727.06a±20.4275.4510.0010.0030.0020.0030.00AK海椒Chili1159.82～217.97130.91a±50.6038.650.0036.3636.369.1018.18烤煙Tobacco1672.30～181.10126.39a±29.3623.230.0012.5056.2531.250.00水稻Rice4065.57～350.27161.65a±70.9843.910.0017.5037.5025.0020.00玉米Corn16034.37～362.59134.59a±61.0845.391.8732.5032.5018.1315.00紫花苕Viciavillo-sa1074.75～325.86170.41a±86.0450.490.0020.0040.000.0040.00

同列數據后無相同小字母的表示差異顯著(P<0. 05)。

Data followed by no same letters indicated significant difference atP<0.05.

3 討論

土壤速效養分的空間變異受自然因子(成土母質、地形、水文等)和人為因子(前茬作物、施肥方式等)的共同影響。本研究表明，當前茬作物為水稻時，研究區土壤堿解氮均值最大，有效磷和速效鉀均值亦較大。這是由于煙稻輪作屬于水旱輪作范疇，不僅能改善土壤通氣條件與理化性狀，調節土壤肥力，還能全面均衡利用土壤中的營養、水分，充分發揮肥效，大幅度減少烤煙病蟲害[19]。但此條件下，堿解氮、有效磷和速效鉀含量處于適宜水平及以上的樣點比例不大。造成這一結果的原因可能是不合理的肥料施用和水分調控，加上地表氮、磷的流失，使得土壤中速效養分含量出現一定程度的降低[20]。因此，既要適當控制研究區氮、磷、鉀肥的施用，避免土壤中速效氮磷鉀過剩，又要合理調控水分，防止土壤中速效養分的流失。

當前茬作物為紫花苕時，研究區土壤有效磷和速效鉀均值最大，堿解氮均值較大，且有效磷含量處于適宜水平及以上的樣點比例最大。這是由于紫花苕根部大量的根瘤菌能夠起到固氮作用，且其發達的根系可為下茬作物創造深厚而通透性好的根系活動層，通過根系分泌的有機酸，將土壤中難溶性磷分解釋放，易于作物吸收[21-22]。

當前茬作物為玉米或海椒時，研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀均值相對較低。已有的研究表明，玉米對氮、磷吸收量大，對鉀吸收較少，容易造成土壤氮、磷、鉀的比例失衡，加上農民對肥料過分依賴和單一追求高產，形成了玉米季投入重氮輕鉀的不合理施肥習慣，所以玉米茬土壤一般氮殘留高，鉀含量低[23-24]。這與本研究結果有所不同，這可能與氮素的大量損失有關。海椒茬土壤氨化細菌和固氮菌數量較多，反硝化細菌數量較少，有利于土壤中氮素的轉化和積累[25]。因此，要適當控施氮肥，加大磷肥和鉀肥的施用，避免土壤中氮磷鉀素的失衡。

當前茬作物為烤煙時，研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀均值最低。烤煙連作不僅會嚴重降低土壤養分含量，使土壤養分的比例發生較大變化，引起土壤養分失調，還會降低氮、磷、鉀肥料的利用率[26]。煙草是喜鉀作物，其生長過程中對鉀素有更多的需求，但研究區速效鉀含量整體水平較高，這可能與鉀肥的過度施用有關。因此，當前茬作物為烤煙時，研究區應當根據實際情況加大氮肥和磷肥的施用，適當減少鉀肥的施用。

4 結論

研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的均值分別為86.11、15.86和139.94 mg·kg-1，三者均處于適宜水平。從不同等級的樣本分布來看，堿解氮、有效磷和速效鉀分別有63.37%、36.63%和30.77%的樣本處于適宜水平。堿解氮、有效磷和速效鉀的變異系數分別為29.17%、77.04%和44.89%，均屬于中等強度變異。研究區土壤堿解氮處于中等偏上水平，有效磷和速效鉀均處于中等水平。研究區土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量的空間變異明顯，但分布趨勢不同。堿解氮、有效磷和速效鉀含量處于適宜水平的面積均最大，且分布最廣；適宜水平以下的面積較小，零星分布于研究區全境。不同前茬作物下，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量存在差異，應當根據實際情況采取不同的施肥措施。總體上看，當前茬作物為水稻和紫花苕時，研究區土壤速效養分狀況較好，更適宜烤煙的生長。

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(責任編輯 高 峻)

Study on spatial variability of soil available nutrients in tobacco planting soil in Yanyuan County

XIAO Yi1， FENG Lang1， WANG Peng2, ZHANG Xin3， LI Qiquan1，*， WANG Yong4， CHEN Yulan4， LUO Lin4， WANG Changquan1

(1.CollegeofResources，SichuanAgriculturalUniversity，Chengdu611130，China; 2.RawMaterialDepartmentofCigevetteFactoryinHanyangDistrict,WuhanCity,Wuhan430051,China; 3.ThePeople’sGovernmentofJunlianTown，JunlianCounty，Yibin645250，China; 4.LiangshanCompanyofSichuanProvincialTobaccoCo.，Ltd，Liangshan615000，China)

In order to reveal the spatial distribution of available nutrients in tobacco planting soils and the influence of previous crops， 273 soil samples were collected in tobacco-growing areas in Yanyuan County， and inverse distance weighting was adopted in combination with variance analysis. It was shown that the concentration of soil available N (AN)， available P (AP) and available K (AK) ranged from 22.75 to 158.54， 1.25 to 68.90 and 34.37 to 362.59 mg·kg-1， respectively， and the variation coefficient of AN， AP and AK ranged from 29.17% to 77.04%. The spatial variability of AN， AP and AK was obvious. The concentrations of AN， AP and AK were mainly in the appropriate level， while the areas with lower AN， AP and AK were small， which were scattered plaques. The former crops had significant effects on soil AN and AP， yet no significant effect on AK in the study area. The average value of soil AN， AP and AK was the lowest when the previous crop was tobacco， which were 77.00， 13.15and 126.39 mg·kg-1respectively. The average value of soil AP and AK was the highest when the previous crop wasViciavillosa， which was 27.06 and 170.41 mg·kg-1, respectively. The average value of soil AN was the highest when the previous crop was rice， which was 97.97 mg·kg-1.

spatial variability; available nutrients; inverse distance weighting; previous crops

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.08.14

2017-03-24

中國煙草總公司四川省公司科技項目(SCYC201402006)

肖怡(1993—)，女，四川宜賓人，碩士研究生，主要從事土壤環境質量研究。E-mail: yiguaer@sina.con

*通信作者，李啟權，E-mail: liqq@lreis.ac.cn

S158

A

1004-1524(2017)08-1329-07

肖怡，馮浪，王鵬，等. 鹽源縣植煙土壤速效養分空間變異特征研究[J]. 浙江農業學報，2017，29(8)： 1329-1335.