孟連蔗區土壤大量元素養分狀況分析

陸永武，曹 敏，余 靜，尚文洪，王開友，巖 白，李紹偉

(1云南英茂農化科技有限公司，云南昆明650228；2孟連昌裕糖業有限責任公司，云南孟連665000；3云南英茂糖業(集團)有限公司，云南昆明650228)

0 引言

孟連縣位于云南省普洱市西南部，屬南亞熱帶氣候類型，旱、雨2季明顯，無霜期短，適宜甘蔗種植。甘蔗是孟連縣主要的經濟作物之一，2018年總種蔗面積為7020 hm2，其中1773 hm2種植于臺地，4600 hm2種植于山地，只有647 hm2種植于可灌溉的田里，年均產量40萬t[1]。土壤在甘蔗整個生長過程中能夠不斷提供水、肥、氣、熱和其他環境條件，謝如林等[2]研究認為，適宜的土壤養分環境是甘蔗獲得優質高產的保證。孟連縣甘蔗產業發展為少數民族、邊疆地區脫貧攻堅與鄉村振興有效銜接發揮了重要的產業支撐作用，隨著甘蔗高產高糖栽培技術在蔗區推廣，本文對蔗區土壤養分狀況進行了解，為測土配方及平衡施肥方案提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

2020年11月在甘蔗成熟期間于孟連昌裕糖業有限責任公司蔗區6700 hm2中選擇采集有代表性的土壤類型、不同海拔梯度、不同品種分布的土壤混合樣品195份。土壤樣品的采集時間選在甘蔗砍收前1個月，反映土壤真實養分狀況和供肥能力，采樣地點分布于孟連縣娜允鎮、芒信鎮、景信鄉、富巖鎮、勐馬鎮、公信鄉和瀾滄縣糯福鄉等7個鄉鎮。每個土壤混合樣采用“S”形隨機取樣，采集5個土壤點組成1個土壤混合樣，由于甘蔗種植普遍采用機械開溝，植蔗溝深不低于0.3～0.4 m，植蔗溝底寬保持在0.2 m左右，因此蔗區土壤取樣深度為30 cm，采用四分法留土壤樣品1 kg，充分混勻后裝袋作為分析樣品。使用GPS對取樣點進行定位，記錄各取樣點坐標及海拔，采樣點分布圖見圖1。土樣經記錄編號后經過風干、磨細、過篩、混勻后用于測定分析。

圖1 孟連蔗區土壤采樣點分布圖

1.2 分析標準

有機質采用NY/T 1121.6-2006[3]中的方法測定，pH采用NY/T 1377-2007[4]方法測定，堿解氮采用LY/T 1228-2015[5]方法測定，有效磷采用NY/T 1121.7-2014[6]方法測定，速效鉀采用NY/T 889-2004[7]方法測定。

1.3 評價標準

采用全國第2次土壤普查標準進行土壤養分分級，結果見表1、表2。

表1 蔗區土壤pH分級標準

表2 土壤養分分級標準

1.4 蔗區采樣點分布圖及土壤養分數據統計軟件

數據統計采用Excel 2016和SPSS 24.0軟件；蔗區圖件繪制采用Arcgis 10.0軟件。

2 結果與分析

2.1 孟連蔗區土壤的pH值分析

2.1.1 孟連蔗區土壤pH值狀況

蔗區主要以酸性土壤為主，其變化范圍在4.1～7.6之間，其中孟連縣芒信鎮班順村pH 4.1，孟連縣勐馬鎮帕亮村賀格老寨pH 7.6。蔗區pH＜4.5的強酸性土壤樣本數為13個，占總樣本數6.7%；pH 4.5～5.5的酸性土壤樣本數為118個，占總樣本數60.5%；pH 5.5～6.5的微酸性土壤樣本數為56個，占28.7%；pH 6.5～7.5的中性土壤樣本數為7個，占總樣本數3.6%；pH 7.5～8.5微堿性土壤占0.5%；pH＞8.5的強堿性土壤在蔗區土壤中未出現。

2.1.2 孟連蔗區土壤pH值分布

孟連蔗區土壤pH值分布詳見圖2。富巖鄉的莫秧、芽口、永愛、班別片區，勐馬鎮的賀哈、廣傘、東乃、賀莫、賀安、臘福、賀俄上寨、蚌谷片區，景信鄉的老王寨、新寨、東島、朗島片區，芒信鎮的回俄片區等5個片區的土壤為微酸性；勐馬鎮帕亮片區為中性土壤。

圖2 蔗區土壤pH分布圖

2.2 孟連蔗區土壤的有機質分析

2.2.1 孟連蔗區土壤有機質狀況

蔗區土壤有機質水平介于0.52%～7.16%，其中孟連縣勐馬鎮帕亮村東來組0.52%，孟連縣芒街鎮芒街村7.16%。土壤有機質處于極低水平(＜0.6%)的樣本數為1個，占總樣本數的0.5%；處于低肥力水平(0.6%～1%)的樣本數為3個，占總樣本數的1.5%；處于較低肥力水平(1%～2%)的樣本數為26個，占總樣本數的13.3%；處于一般肥力水平(2%～3%)的樣本數為55個，占總樣本數的28.2%；處于較高肥力水平(3%～4%)的樣本數為66個，占總樣本數的33.8%；處于高肥力水平(＞4%)的樣本數為44個，占總樣本數的22.6%。

2.2.2 孟連蔗區土壤有機質分布

孟連蔗區土壤有機質分布見圖3。有機質處于較低肥力水平(1%～2%)為勐馬鎮的賀改、賀哈、賀安、卡郎片區；處于一般肥力水平(2%～3%)為景信鄉的廣三反、獨固片區，娜允鎮的布謝片區，芒信鎮的班擴、南乃片區，富巖鄉的班密、班別、班協片區，勐馬鎮的養派、賀央、東乃、臘福片區；處于較高肥力水平(3%～4%)為景信鄉的朗勒、回朗、糯巴片區，富巖鄉的國土、班蔑、南艾片區，公信鄉的用勒、延也、廣傘片區，芒信鎮的蚌白、回俄、賀吉片區；處于高肥力水平(＞4%)為景信鄉的此奪、公信鄉的賀恩，芒信鎮的帕崗、回勒片區，娜允鎮的回行片區。

圖3 蔗區有機質分布圖

2.3 孟連蔗區土壤的堿解氮分析

2.3.1 孟連蔗區土壤的堿解氮狀況

蔗區土壤堿解氮含量變化幅度為24.7～289.5 mg/kg，其中孟連縣勐馬鎮帕亮村東來組24.7 mg/kg，孟連縣娜允鎮芒街村新村2組289.5 mg/kg。土壤堿解氮處于極低水平(＜30 mg/kg)的樣本數為1個，占總樣本數的0.5%；處于低水平(30～60 mg/kg)的樣本數為5個，占總樣本數的2.6%；處于較低水平(60～90 mg/kg)的樣本數為27個，占總樣本數的13.8%；處于一般水平(90～120 mg/kg)的樣本數為39個，占總樣本數的20.0%；處于較高水平(120～150 mg/kg)的樣本數為57個，占總樣本數的29.2%；處于高水平(＞150 mg/kg)的樣本數為66個，占總樣本數的33.8%。

2.3.2 孟連蔗區土壤的堿解氮分布

蔗區土壤堿解氮呈嵌套式分布(見圖4)，處于低水平(30～60 mg/kg)為富巖鄉的班別，勐馬鎮的帕亮片區；處于較低水平(60～90 mg/kg)為富巖鄉的班別，娜允鎮的布謝，勐馬鎮的賀改、賀安、卡朗片區，景信鄉的景信片區；處于一般水平(90～120 mg/kg)為富巖鄉的芒告、南本片區，娜允鎮的大平、回行、芒懷、芒底片區；大部分地區處于較高水平(120～150 mg/kg)；處于高水平(＞150 mg/kg)的為芒信鎮的班卡新寨、芒麻果、糯武、班順、賀吉片區。

圖4 蔗區堿解氮分布圖

2.4 孟連蔗區土壤的有效磷分析

2.4.1 孟連蔗區土壤的有效磷狀況

蔗區土壤有效磷含量變化幅度為1.2～80.8 mg/kg，其中孟連縣景信鄉朗勒村中寨1.2 mg/kg，孟連縣娜允鎮芒街村80.8 mg/kg。處于極低水平(＜3 mg/kg)的樣本數為24個，占總樣本數的12.3%；處于低水平(3～5 mg/kg)的樣本數為30個，占比15.4%；處于較低水平(5～10 mg/kg)的樣本數為46個，占總樣本數的23.6%；處于一般水平(10～20 mg/kg)的樣本數為56個，占總樣本數的28.7%；處于較高水平(20～40 mg/kg)的樣本數為28個，占總樣本數的14.4%；處于高水平(＞40 mg/kg)的樣本數為11個，占總樣本數的5.6%。

2.4.2 孟連蔗區土壤的有效磷分布 蔗區土壤有效磷分布見圖5，處于極低水平(＜3 mg/kg)的有勐馬鎮的卡朗片區；處于低水平(3～5 mg/kg)的有勐馬鎮的南美、賀俄上寨；處于較低水平(5～10 mg/kg)為勐馬鎮大部地區，富巖鄉的班蔑、芒冒、班和片區，芒信鎮的回扎、班卡新寨、芒麻果、南乃片區；處于一般水平(10～20 mg/kg)為富巖 鄉的莫秧、班底、南艾片區，娜允鎮的芒佬、瓦地、蚌白、新寨、芒蚌片區，景信鄉的景冒、景信、朗勒片區，公信鄉的通光、廣傘片區，勐馬鎮的賀哈、賀安片區；處于較高水平(20～40 mg/kg)為娜允鎮的大平、南抗、回行、糯各、糯巴片區，芒信鎮的迎豐、賀吉片區；處于高水平(＞40 mg/kg)為娜允鎮的洪抗片區。

圖5 蔗區有效磷分布圖

2.5 孟連蔗區土壤的速效鉀分析

2.5.1 孟連蔗區土壤的速效鉀狀況

蔗區土壤速效鉀含量變化幅度為20～811 mg/kg，其中孟連縣芒信鄉拉嘎村燈芒娜組20 mg/kg，孟連縣娜允鎮芒街村新干河811 mg/kg。處于極低水平(＜30 mg/kg)的樣本數為5個，占總樣本數的2.6%；處于低水平(30～50 mg/kg)的樣本數為23個，占總樣本數的11.8%；處于較低水平(50～100 mg/kg)的樣本數為68個，占總樣本數的34.9%；處于一般水平(100～150 mg/kg)的樣本數為36個，占總樣本數的18.5%；處于較高水平(150～200 mg/kg)的樣本數為17個，占總樣本數的8.7%；處于高水平(＞200 mg/kg)的樣本數為46個，占總樣本數的23.6%。

2.5.2 孟連蔗區土壤的速效鉀分布

蔗區土壤速效鉀處于低水平(30～50 mg/kg)的為娜允鎮的布謝、麻瘋寨片區(見圖6)；處于較低水平(50～100 mg/kg)的為景信鄉的朗勒片區，娜允鎮的芒佬、廣弄、芒養、南抗片區，勐馬鎮的帕亮、賀莫、臘福、賀俄片區，芒信鄉的回扎、南乃、回勒、回俄片區；處于一般水平(100～150 mg/kg)的為公信鄉大部、勐馬鎮的南波、西地、賀哈、賀英片區，芒信鎮的班卡新寨、班令、允元片區；處于較高水平(150～200 mg/kg)的為景信鄉的老王寨、唐社、糯巴片區，富巖的莫秧、芒告、南艾片區，公信鄉的壩臘、芒信的永前片區；處于高水平(＞200 mg/kg)的為景信鄉與娜允鎮相鄰的大平、大河邊、勐梭、糯各、回俄片區。

圖6 蔗區速效鉀分布圖

3 討論

3.1 土壤酸堿度

土壤酸堿度是影響土壤養分轉化及其有效性的決定因素之一[8]。孟連蔗區屬南亞熱帶氣候類型，降水豐富，雨水對土壤的淋溶作用較強，導致蔗區酸度較高，不利于土壤養分轉化和釋放，影響甘蔗根系微生物群活動。蔗區土壤pH平均值為5.3，表明蔗區土壤普遍呈酸性。甘蔗對土壤的適應性比較廣，土壤pH值在4.5～8.0之間，甘蔗都能生長，但以土壤pH值6.0～7.5為最適宜[9]。近年來孟連蔗區山地采用機械開溝、深溝板土種植方式，建議增施適量的堿性肥料鈣鎂磷肥，改善土壤酸堿度。

3.2 土壤有機質

有機質是衡量土壤肥力的重要指標[10]，土壤有機質含有大量的植物生長所必需的大量元素和微量 元素[11]，土壤有機質是大量元素最大的庫，超過95%的氮和硫及20%～70%的磷來自于有機質中[12]，保證了甘蔗伸長期及糖分積累期對氮、磷、鉀和中微量元素等養分的吸收，對提高甘蔗產量與糖分積累具有重要的作用。郭家文[13]等研究表明，云南甘蔗主產區主要分布在熱帶亞熱帶，高溫高濕的氣候條件不利于積累有機質。蔗區土壤有機質平均值為3.2%，主要為較高水平，表明蔗區土壤管理實踐過程中注重有機肥施用，在甘蔗種植中合理輪作玉米，有利于實現甘蔗原料產業的高產高糖的發展目標，延長甘蔗宿根年限，降低甘蔗種植成本。

3.3 土壤堿解氮

堿解氮反映近期土壤的氮素供應能力，是土壤氮素有效性的指標。張智猛[14]等研究認為堿解氮含量的動態變化顯示與氮肥供應水平及植物生長狀況有關，不施氮肥使得作物生長受到嚴重抑制，減少了植物對氮素的吸收，生產上應注意堿解氮的變化特點，盡量滿足作物生長對氮素的需求。增施氮肥可以增加甘蔗產量，生產原料莖70～250 kg需要1 kg純氮，但增產的效果并不隨著氮量的增加而呈直線上升，當氮肥施用增加到一定水平時，產量會出現下降趨勢[15]。孟連蔗區土壤堿解氮平均值為133.5 mg/kg，主要處于高水平，現有氮肥管理水平是能滿足甘蔗生長所需氮的供應，因此在甘蔗專用配方肥料的設計時可以暫不調整氮的比例。建議蔗區甘蔗專用肥料中的氮素使用同等質量下表面積小的大顆粒尿素和具有氮緩釋作用的磷酸二銨，減少高溫高濕蔗區的氮損失，同時在云南蔗區推廣的甘蔗種植全膜覆蓋時做到一次性施肥，以滿足甘蔗生長周期對氮的需求。

3.4 土壤有效磷

土壤中可被植物吸收利用的磷稱為有效磷，在甘蔗的生長發育及整個代謝重要生理功能過程中有重要作用。甘蔗具有生長期長、產量高、需磷量大等特性，是需磷量較大的經濟作物之一[16]。敖俊華等[17]研究認為土壤有效磷含量與pH呈現出正相關關系，在酸性土壤條件下，土壤有效磷含量隨pH升高而增加，土壤pH是影響土壤磷的有效性的重要因素。孟連蔗區是酸性土壤，土壤有效磷平均值為14.2 mg/kg，總體處于較低及一般水平，由于甘蔗生長過程中磷缺乏癥狀表現不如氮素明顯，在甘蔗種植管理中更要重視磷肥的施用。蔗區甘蔗專用肥料中的磷肥建議使用堿性的磷酸二銨，水溶性磷占有效磷≥70%，提高土壤對甘蔗的供磷水平，緩解土壤酸化程度。

3.5 土壤速效鉀

速效鉀是指土壤中易被作物吸收利用的鉀素，表征土壤鉀素供應狀況的重要指標之一。鉀在植物的生理代謝中發揮著積極作用，促進糖代謝、促進蛋白質合成、增強植物的抗逆性[18]。酸性土壤通常無固鉀作用或固鉀作用較低，這是因為在酸性條件下鉀的選擇結合位點可能被鋁或氫氧化鋁及其聚合物占據，酸性土壤吸附鉀的能力較弱[19]。甘蔗是喜鉀型禾本科作物，鉀的含量高低是影響甘蔗糖分的關鍵因素之一，缺鉀將使甘蔗生長的碳水化合物代謝發生紊亂，氮化合物含量明顯提高，使甘蔗糖分下降。據張躍彬[20]等研究顯示，在大多數土壤，鉀素可增產甘蔗原料莖重27.3～162.8 kg/kg，但增產幅度與土壤中的鉀供應水平有密切關系。孟連蔗區的速效鉀平均值為146.7 mg/kg，含量屬于一般水平，建議在甘蔗專用肥料配方中適當增加鉀的養分。

4 結論

本研究對孟連蔗區195個土壤混合樣分析，結果表明，蔗區土壤整體呈現酸性，有機質屬于較高水平，堿解氮為較高水平，有效磷為一般水平，速效鉀為一般水平。譚宏偉[21]研究認為甘蔗種植區連續施用有機肥能顯著提高甘蔗產量和質量以及氮、磷和鉀利用率，孟連蔗區甘蔗生產實踐中，應繼續鼓勵蔗農施用有機肥，合理輪作玉米；按照甘蔗高產高糖栽培技術要求，結合蔗區全膜覆蓋一次性施肥的需求，推廣使用合適的氮、磷、鉀比例的甘蔗專用配方肥料，甘蔗專用料配方調整的建議是穩氮、增磷、加鉀。通過以上措施，改善土壤酸堿度，減少肥料流失，提高肥料利用率，實現蔗區甘蔗產業科學、可持續性的高質量發展目標。