畢節植煙區土壤質地及其空間分布特征

張 龍，劉燕翔，彭華偉，王 鑫，莊舜堯*，王美艷，史學正

(1.貴州省煙草公司 畢節市公司，貴州 畢節 551700；2.中國科學院 南京土壤研究所，江蘇 南京 210008)

0 引言

【研究意義】土壤質地是土壤的重要屬性，很大程度上影響其耕作性能、施肥響應以及持水和通氣等物理特性。由于土壤質地對作物生長的影響很大，其相關研究一直是土壤學的重要研究方向。【前人研究進展】烤煙是重要的經濟作物，其經濟價值與品質密不可分，土壤質地對烤煙產質量的影響較大。近年來，關于植煙土壤質地、容重和通氣孔隙等方面的研究報道較多。按土壤顆粒的機械組成，可將土壤質地分成砂土、壤土和黏土3大類。最常見的土壤質地分類有國際制、美國農業部制及蘇聯卡慶斯基制，美國制是較為普遍采用的分類標準。土壤的機械組成是指土壤顆粒的組成比例，在國際制中，以黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002～0.020 mm)和砂粒(0.02～0.050 mm)進行劃分，在美國農業部制中，以黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002～0.050 mm)、砂粒(0.050～2.000 mm)和石礫(>2.000 mm)進行劃分，我國多采用美國農業部制或國際制[1]標準進行劃分。宋瑩麗等[2]通過對國內 8個省植煙土壤質地與煙葉品質調查發現，土壤含適宜的高砂粒和低黏粒有利于煙葉優良品質形成。祖朝龍等[3]研究表明，在皖南煙區利用稻殼摻播方法可改變土壤的質地且容重降低，煙株農藝性狀顯著提升。李云飛等[4]研究發現，陜西寶雞煙區黏土摻砂30%可改善其物理特性，氮、鉀營養改善，煙株的光合作用增強、根系活力和煙葉產量提高。孫益權等[5]報道，貴州畢節煙區植煙黃壤添加7.5%、15.0%和 22.5%的多孔改良劑后，土壤通氣孔隙度分別增加 2.7%、8.6%和10.6%，多孔改良劑體積比每增加1%，土壤通氣孔隙增加0.5%。錢壯壯等[6]在黔西南試驗表明，施用多孔改良劑75 kg/667m2可提高烤煙均價及中上等煙比率。【研究切入點】畢節是我國重要的烤煙生產基地，鮮見其土壤質地及其空間分布特征的研究報道。【擬解決的關鍵問題】于2018-2019 年采集畢節煙區653個采樣點0～20 cm土壤數據，探明其土壤質地及其空間分布特征，以期為畢節植煙土壤的改良與利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

畢節市位于川、滇、黔三省交界處(東經103°36′～106°43′，北緯 26°21′～27°46′)，屬于典型喀斯特巖溶地貌。土壤類型復雜，其中以黃壤為主，其次是石灰土，其余還有紅壤、黃棕壤、山地灌木草甸土、磚紅性紅壤和水稻土[7]。畢節市地勢西高東低，東部地區以金沙為例，水網發達，地表分割破碎，山地和丘陵地貌顯著，適宜發展農業。西部威寧縣等地山高坡陡，地勢起伏大，是典型的山原山地地貌，林牧業發展潛力大，但水土流失嚴重。畢節市旱地主要農作物有玉米、小麥、土豆、大豆和油菜，經濟作物以烤煙為主。耕作方式主要以小麥-煙草、小麥-玉米和油菜-玉米等套作兩熟或小麥-玉米-大豆等套作三熟制為主[8]。

1.2 材料

土壤樣品共計1 959個，采自畢節植煙區的653個采樣點。

1.3 方法

1.3.1 土壤采樣 2018-2019年，根據均勻取樣原則并結合煙草種植情況，在畢節植煙區利用GPS定位儀記錄采樣點位置，共布設653個采樣點(圖 1)。在每個采樣點用100 cm3環刀采集耕層0～20cm土壤，每樣點用3組環刀。環刀樣采集編號后用封口袋封裝，然后再用塑料帶包裹保存，送回實驗室分析。

圖1 畢節市植煙土壤質地調查樣點的分布Fig.1 Distribution of soil texture sample plots in Bijie tobacco planting area

1.3.2 土樣分析 土壤粒徑采用吸管法分析，主要是根據Stokes定律和土粒在靜水中沉降的規律，將土樣處理后制成懸浮液定容，用吸管吸取一定量的各級顆粒，烘干稱重，計算各級顆粒的含量(%)。

1.3.3 植煙土壤質地分類 根據美國土壤質地分類標準對畢節植煙土壤的質地進行分類。美國土壤質地分類是根據土壤在農田中的持水保肥和通氣透水特點，將土壤分為4組12級，并用等邊三解形表示土壤質地分類結果。

1.3.4 土壤機械組成的空間分布 用ArcGIS 10.2采用高斯普通克里金法對畢節植煙土壤機械組成進行空間分布分析[9-10]。

1.4 數據處理與分析

采用SPSS 22.0進行正態分布檢驗和描述性統計分析，利用Origin 8.0繪制土壤質地分類圖[10]。

2 結果與分析

2.1 畢節市植煙土壤顆粒的機械組成

從表1可知，畢節煙區各區縣植煙土壤顆粒的機械組成的變化。全市：植煙土壤的砂粒、粉粒和黏粒含量分別為5.60%～75.30%、12.90%～75.50%和7.40%～63.20%，平均分別為24.75%、44.71%和27.32%。各區縣植煙土壤砂粒、粉粒和黏粒的平均含量分別為13.94%～32.18%、42.25%～53.28%和25.56%～36.18%，其中砂粒含量以威寧最高，納雍最低；粉粒含量以黔西最高，威寧最低；黏粒含量以納雍最高，威寧最低。可見，納雍縣的植煙土壤最為黏重，而威寧縣的植煙土壤相對偏砂性。

表1 畢節市各區縣植煙土壤顆粒的機械組成Table 1 Mechanical composition of soil particles in different tobacco planting districts and counties of Bijie %

2.2 畢節市植煙土壤機械組成的空間分布

從圖2看出，畢節市植煙土壤砂粒、粉粒和黏粒含量空間分布的變化。砂粒含量：平均為24.75%，以威寧和赫章最高，而中東部大部分地區均較低。粉粒含量：平均為44.71%，以東部的金沙、大方和黔西等地較高，威寧、赫章和納雍等地相對較低。黏粒含量：平均為27.32%，以納雍、七星關和織金等地相對較最高，金沙、黔西和赫章等地的部分地區也相對較高，其余區域土壤黏粒含量均不高，威寧的多數樣點均較低。

圖2 畢節市植煙土壤砂粒、粉粒和黏粒含量的空間分布Fig.2 Spatial distribution of sand,silt and clay content in tobacco planting soils in Bijie

2.3 畢節市植煙土壤質地的分類

從圖3看出，畢節植煙土壤質地以粉質壤土為主，主要有壤土、粉質土、粉壤土、粉黏土和黏壤土，其次為黏壤土與砂壤土，其余類型很少。總體看，畢節植煙土壤質地多數偏粉，砂質或黏重土壤比例均不高，適合烤煙生產。

圖3 基于美國土壤質地分類標準的畢節市植煙土壤質地分類Fig.3 Texture classification of tobacco planting soils in Bijie based on the soil texture classification standard of America

3 討論

土壤質地是土壤重要的物理特性，與土壤的持水性、通氣性及養分固持轉化關系密切，對作物生長產生重要影響。烤煙是重要的經濟作物，其經濟價值與品質密不可分。土壤質地對烤煙產質量的影響較大。郝葳等[11]研究表明，優質煙區適宜的土壤質地為砂壤土至中壤土，其中以砂礫質壤土最好，而粘重煙田的烤煙生長發育受到一定程度抑制，并影響煙葉的產質量。王樹會等[12]研究發現，在一定范圍內，土壤黏重容重增大，煙株生長發育延遲，株高和葉面積生長受到抑制。孫益權等[5]通過添加土壤改良劑對煙區粘土進行質地改良，改變植物的根系環境，增加通透性，平衡水肥等，有利于整個植株的生長發育。田育天等[13]發現，土壤通氣孔隙主要受土壤中粉粒和黏粒含量影響，與粉粒含量呈極顯著正相關，適宜的土壤通氣孔隙是烤煙優質生產的關鍵。

研究結果表明，畢節市植煙土壤的砂粒、粉粒和黏粒含量分別為5.60%～75.30%、12.90%～75.50%和7.40%～63.20%，平均分別為24.75%、44.71%和27.38%。各區縣砂粒含量以威寧最高，為32.18%，納雍最低，為13.94%；粉粒含量以黔西最高，為53.28%，威寧最低，為42.25%；黏粒含量以納雍最高，為36.18%，威寧最低，為25.56%。空間分布上，砂粒含量以威寧和赫章等地最高，而中東部大部分地區均較低；粉粒含量以東部的金沙、大方和黔西等地較高，而威寧、赫章和納雍等地相對較低；黏粒含量以納雍、七星關和織金等地相對最高，金沙、黔西和赫章等地的部分地區也相對較高，其余區域土壤黏粒含量均不高，威寧的很多樣點較低。畢節植煙土壤質地以粉質壤土為主，黏壤土與砂壤土其次，其余類型很少，植煙土壤質地總體偏粉質，大多適合烤煙生產。

4 結論

畢節市植煙土壤的砂粒、粉粒和黏粒含量平均分別為24.75%、44.71%和27.38%，砂粒含量以威寧和赫章最高，粉粒含量以東部的金沙、大方、黔西和織金等地較高，黏粒含量以納雍、七星關和織金等的部分地區最高；畢節植煙土壤質地以粉質壤土為主，多數土壤質地適合烤煙生產。