南平煙區(qū)植煙土壤主要養(yǎng)分豐缺特征及其時(shí)空變異

林 偉，丁應(yīng)福，劉永新，徐辰生，陳志厚，鄭加玉，孔凡玉，寧 揚(yáng)，葉 超*，張繼光*

南平煙區(qū)植煙土壤主要養(yǎng)分豐缺特征及其時(shí)空變異

林 偉1，丁應(yīng)福1，劉永新2，徐辰生1，陳志厚1，鄭加玉3，孔凡玉3，寧 揚(yáng)3，葉 超1*，張繼光3*

（1.福建省煙草公司南平市公司，福建 南平 353000；2.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250014；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101）

為明確南平煙區(qū)土壤主要養(yǎng)分的豐缺狀況、空間分布及時(shí)間變化，于2018年底采集各植煙縣（市/區(qū)）代表性土樣170個(gè)，測定了土壤容重、pH、有機(jī)質(zhì)、總氮、有效磷和速效鉀等土壤理化指標(biāo)，并與2008年及2014年數(shù)據(jù)結(jié)果相比較，明確了南平植煙土壤養(yǎng)分的時(shí)空演變特征。結(jié)果表明，南平煙區(qū)土壤容重介于0.76～1.61 g/cm3，均值1.14 g/cm3，建甌土壤容重最大，為1.43 g/cm3。土壤pH介于4.80～6.66，46.67%的土壤pH在適宜范圍之內(nèi)；有機(jī)質(zhì)和總氮含量總體呈中等及較豐富程度；有效磷和速效鉀含量較豐富。近十年來南平煙區(qū)土壤pH和速效鉀呈上升趨勢，總氮呈下降趨勢，有效磷較2014年結(jié)果呈下降趨勢，顯示南平煙區(qū)土壤酸化改良及減肥（氮）增效效果顯著；土壤有機(jī)質(zhì)含量較2014年結(jié)果呈下降趨勢。南平煙區(qū)10個(gè)主產(chǎn)煙縣（市/區(qū)）土壤養(yǎng)分特征差異較大，宜通過必要的生產(chǎn)管理措施進(jìn)行調(diào)節(jié)。

南平煙區(qū)；植煙土壤；土壤容重；養(yǎng)分豐缺；時(shí)空變異特征

土壤是煙草生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要保障，土壤物理性狀和養(yǎng)分含量對(duì)于煙葉產(chǎn)量、品質(zhì)及香型特色等具有重要影響。土壤養(yǎng)分是烤煙生長與煙葉品質(zhì)形成的基礎(chǔ)，影響著烤煙生長、產(chǎn)量及品質(zhì)[1-3]。烤煙生長需要適宜的養(yǎng)分含量，了解植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況具有重要意義。

土壤養(yǎng)分含量及分布是動(dòng)態(tài)變化的過程，自然因素和人為因素都會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分在時(shí)間和空間上的異質(zhì)性[4-5]。卜令鐸等[6]研究發(fā)現(xiàn)玉溪煙區(qū)山地?zé)熖锖退得芗瘏^(qū)的煙田土壤養(yǎng)分分布特征不同。高旭等[7]研究了郴州煙田土壤養(yǎng)分時(shí)間變異，表明植煙土壤的有機(jī)質(zhì)和全氮含量增加，極差變大，空間自相關(guān)性顯著下降，隨機(jī)變異性增加。謝媛圓等[8]研究發(fā)現(xiàn)，湖北煙區(qū)2002年至2012年間，主要植煙區(qū)土壤養(yǎng)分指標(biāo)均發(fā)生明顯時(shí)間演變。

福建南平煙區(qū)作為我國“清香型”煙葉的代表性產(chǎn)區(qū)，其土壤理化性狀及演變對(duì)優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)和品質(zhì)特色保持至關(guān)重要[9]。近年來，植煙區(qū)普遍存在的連作種植、不合理投入及超負(fù)荷利用，造成部分區(qū)域土壤退化及肥力下降等問題。為明確南平煙區(qū)的土壤養(yǎng)分分布現(xiàn)狀及時(shí)空演變特征，本研究在系統(tǒng)取樣分析了南平煙區(qū)2018年養(yǎng)分豐缺現(xiàn)狀及空間分布基礎(chǔ)上，結(jié)合2008年及2014年煙區(qū)土壤的取樣分析結(jié)果，明確南平植煙土壤養(yǎng)分的時(shí)空演變特征，以期為南平煙區(qū)的土壤定向改良、生產(chǎn)潛力挖掘、養(yǎng)分科學(xué)管理與精準(zhǔn)施肥提供重要理論支撐。

1 材料與方法

1.1 植煙區(qū)域概況

南平市位于福建省北部，武夷山脈東南，介于北緯26°15′～28°19′，東經(jīng)117°00′～119°17′之間，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，光熱充足，雨量充沛，全年平均日照時(shí)數(shù)1668～1972 h，年平均氣溫17.5～19.3 ℃，無霜期230～310 d，降水量1600～1900 mm，大于10 ℃積溫為5250～5870 ℃，植煙土壤主要是水稻土，其中以灰泥田和黃泥田為主，適宜植煙的輕壤土及中壤土占比60%以上，當(dāng)?shù)胤N植制度為煙稻輪作。

作為福建煙葉的重要主產(chǎn)區(qū)，南平市包括政和、延平、蒲城、松溪、邵武、建陽、武夷山、建甌、光澤和順昌等10個(gè)主要植煙縣（市/區(qū)），年種植烤煙約20?000 hm2，收購量約4萬t，是我國“清香型”優(yōu)質(zhì)煙葉的典型產(chǎn)區(qū)。

1.2 土壤樣品采集

根據(jù)南平10個(gè)植煙縣（市/區(qū)）的地形地貌、土壤類型及植煙面積，確定各縣（市/區(qū)）適宜的土壤樣品采集數(shù)量，并盡量與2008年及2014年的取樣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。在2018年煙葉采收后，在各植煙縣（市/區(qū)）共采集170個(gè)土壤樣品，政和、延平、蒲城、松溪、邵武、建陽、武夷山、建甌、光澤和順昌采集樣品數(shù)量分別為10、6、20、10、40、29、11、5、25和14個(gè)。土壤樣品取樣時(shí)用小土鏟按梅花形隨機(jī)采集5個(gè)0～20 cm耕層土壤，制成一個(gè)混合土樣。混合土樣采用四分法留取至少1.5 kg，自然風(fēng)干后分別過2.00 mm和0.149 mm篩，供測試土壤理化性質(zhì)。同時(shí)用環(huán)刀法取樣測定土壤容重和孔隙度。

1.3 測定指標(biāo)及方法

土壤容重和孔隙度采用環(huán)刀法測定[10]。土壤pH、有機(jī)質(zhì)、總氮、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分指標(biāo)參照常規(guī)土壤農(nóng)化分析方法測定[11]：土壤pH采用水浸提電位法（水土比2.5∶1）測定；土壤有機(jī)質(zhì)用外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定；總氮采用開氏消煮法測定；有效磷采用鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨提取，火焰光度法測定。

1.4 土壤養(yǎng)分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

參照第二次土壤普查土壤肥力分級(jí)及中國植煙土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[12]，結(jié)合南平煙區(qū)煙稻輪作的土壤養(yǎng)分實(shí)際情況，確定南平煙區(qū)土壤主要養(yǎng)分分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1），各評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為偏低、適宜、偏高和較高4個(gè)等級(jí)。參考相關(guān)文獻(xiàn)[13]，土壤容重劃分為3個(gè)等級(jí)，依次為偏低（＜1.1 g/cm3）、適宜（1.1～1.4 g/cm3）、偏高（＞1.4 g/cm3）；pH劃分為偏低（＜5.5）、適宜（5.5～6.5）、偏高（6.5～7.5）和較高（≥7.5）4個(gè)等級(jí)。

表1 南平植煙土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

采用GIS 10.2軟件用克立格法[14]繪制土壤主要養(yǎng)分的空間分布圖，利用SPSS 19.0及Excel 2010對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié) 果

2.1 植煙土壤理化性狀及主要養(yǎng)分指標(biāo)含量

南平煙區(qū)土壤的調(diào)查取樣及各區(qū)土壤理化性狀數(shù)據(jù)（表2）表明，煙區(qū)植煙土壤容重在0.76～1.61 g/cm3，平均值為1.14 g/cm3，各植煙區(qū)建甌最高為1.43 g/cm3，順昌最低為0.94 g/cm3；煙區(qū)土壤整體呈酸性，絕大部分煙田土壤pH小于6.5；土壤有機(jī)質(zhì)介于15.00～47.94 g/kg，平均值為29.65 g/kg，延平有機(jī)質(zhì)含量最低，均值僅20.85 g/kg。土壤總氮在0.87～2.67 g/kg，平均值為1.53 g/kg；土壤有效磷含量在30.23～65.04 mg/kg，松溪土壤有效磷含量最高，為65.04 mg/kg，武夷山含量最低，為30.23 mg/kg；土壤速效鉀含量在51.12～411.88 mg/kg，平均值為210.69 mg/kg。各縣市植煙土壤容重變異系數(shù)在6.61%～15.53%，整體變異性較弱；pH變異系數(shù)在2.78%～7.27%，變異性弱；有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)在13.59%～24.63%，變異性較弱；總氮的變異系數(shù)在12.15%～ 23.57%，整體變異性較弱；有效磷的變異系數(shù)26.06%～59.11%，整體變異性較強(qiáng)，其中武夷山變異系數(shù)最大；速效鉀變異系數(shù)在16.50%～36.54%，整體變異性較弱。各土壤指標(biāo)中，有效磷的變異系數(shù)相對(duì)較高，這與農(nóng)戶施磷量差異大有關(guān)。其余指標(biāo)變異性相對(duì)較低。

2.2 植煙土壤基本理化性狀及主要養(yǎng)分豐缺狀況

2.2.1 土壤基本理化性狀適宜狀況 圖1顯示，土壤容重整體在適宜范圍之內(nèi)的比例較高，建甌和延平容重偏高比例較高，順昌、光澤和邵武偏低比例較高。植煙土壤整體呈酸性，絕大部分煙田土壤pH值小于6.5，有46.67%的土壤pH處于烤煙生長的最佳pH范圍之內(nèi)（5.5～6.5），但有52.94%的土壤pH<5.5，土壤酸化情況嚴(yán)重。有機(jī)質(zhì)適宜和較高的比例較高，分別為48.24%和36.47%，極高和較低的比例分別為7.06%、8.24%，整體上有機(jī)質(zhì)含量處于適宜煙草生長范圍。

表2 南平煙區(qū)土壤理化性狀及主要養(yǎng)分指標(biāo)含量

圖1 南平煙區(qū)土壤容重、pH及有機(jī)質(zhì)適宜狀況

2.2.2 土壤主要養(yǎng)分豐缺狀況 圖2顯示，總氮整體有43.53%處于適宜水平，40%的樣本處于偏高水平。建陽和邵武偏高水平比例較高。土壤有效磷總體上含量較高，其中有37.06%的土壤有效磷處于較高水平，42.35%處于偏高水平，中等適宜含量的占比20.59%。松溪大部分土壤處于較高水平，建甌大部處于偏高水平。植煙土壤速效鉀含量較豐富，有56.47%的植煙土壤速效鉀含量較高呈豐富狀態(tài)，15.88%的土壤處于偏高的較豐狀態(tài)，14.71%為中等，12.94%為缺乏。建甌、光澤和延平速效鉀含量呈缺乏等級(jí)的面積較多。

2.3 植煙土壤基本理化性狀及主要養(yǎng)分空間分布特征

南平植煙土壤基本理化性狀及主要養(yǎng)分指標(biāo)空間分布結(jié)果（圖3）顯示，土壤容重的空間分布特征差異明顯，土壤容重較高的區(qū)域集中在東南區(qū)域（建甌和延平），南平西部地區(qū)容重較低，主要是順昌、光澤及邵武縣，整體呈現(xiàn)從西北到東南區(qū)域逐漸增高的趨勢。西南部的邵武煙田土壤pH整體相對(duì)較高，而中部區(qū)域的建甌和建陽pH較低。土壤有機(jī)質(zhì)豐富區(qū)域主要分布在南平的東北部和中部，具體是浦城東北部、建陽西南部、邵武東部和順昌北部。南部煙區(qū)整體有機(jī)質(zhì)含量較低，具體是松溪、建甌南部、順昌南部及延平。

總氮分布整體呈現(xiàn)中間高，四周低的分布特征（浦城東北部除外），其中建陽市西南部和邵武市東部含量較高，東南部和南部總氮含量較低，主要集中在延平大部、政和和建甌西南部。土壤有效磷呈零散的斑塊狀分布格局，相對(duì)較高的區(qū)域主要分布在南平的東北部和西南部，其中松溪整體有效磷含量很高，浦城東南部、政和北部、邵武中部和光澤南部的小部分區(qū)域含量較高。速效鉀呈不連續(xù)分布，其中南平東部的建甌含量整體較低，同時(shí)光澤北部含量也較低。

2.4 2008—2018年煙區(qū)植煙土壤基本理化性狀及主要養(yǎng)分時(shí)間變異

2018年南平煙區(qū)土壤pH均值5.51，與2008年[15]及2014年結(jié)果[16]相比（圖4），pH逐年升高，土壤酸化現(xiàn)象呈緩解趨勢，這與煙區(qū)增施石灰、酸性肥料替代等系列改良措施有關(guān)。就不同產(chǎn)區(qū)而言，延平和建甌兩個(gè)縣市土壤pH均低于前兩次采樣結(jié)果，松溪土壤pH高于2008年結(jié)果低于2014年結(jié)果，其余縣市呈增加趨勢。2018年土壤有機(jī)質(zhì)含量均值是29.65 g/kg，較2014年下降了9.93%，較2008年增加3.06%。只有順昌較2014年結(jié)果增加0.41%，其余各縣市較2014年稍降低。

土壤總氮一直呈下降趨勢，較2008年和2014年結(jié)果分別下降了4.38%和1.29%，這與南平煙區(qū)近年來采取氮肥減施舉措有關(guān)（圖5）。除政和與松溪較2014年升高外，其余縣市均下降，與2008年結(jié)果相比較，只有政和總氮升高。有效磷各縣市大部分變化趨勢一致，有效磷含量均值為38.67 mg/kg，較2008年提高了47.65%，較2014年降低了14.92%，只有松溪和光澤煙田呈持續(xù)增加的趨勢，有效磷含量整體依然較高。速效鉀含量均值為210.69 mg/kg，呈逐年增加的趨勢，較2008年增加了142.87%，較2014年增加了62.62%，表明鉀在土壤中持續(xù)累積。

圖2 南平煙區(qū)植煙土壤主要養(yǎng)分豐缺

圖3 南平煙區(qū)土壤理化性狀及主要養(yǎng)分指標(biāo)空間分布特征

圖4 南平煙區(qū)不同時(shí)期植煙土壤pH及有機(jī)質(zhì)指標(biāo)平均值

圖5 南平煙區(qū)不同時(shí)期植煙土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)平均值

3 討 論

研究結(jié)果顯示，南平煙區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和總氮含量整體處于適宜水平，有效磷多處于偏高水平，速效鉀含量呈較高水平，土壤養(yǎng)分總體適宜優(yōu)質(zhì)烤煙生長發(fā)育。但是，不同縣市煙區(qū)土壤養(yǎng)分分布特征各異，這與之前研究相一致[16]。段友春等[17]研究表明，地形地貌、土壤類型和土地利用方式等因素對(duì)研究區(qū)土壤養(yǎng)分的空間變異程度有著顯著影響，其中地形地貌、土壤類型等結(jié)構(gòu)性因素的影響程度較強(qiáng)，而龔明強(qiáng)等[18]研究表明，不同水旱輪作方式對(duì)土壤養(yǎng)分含量影響不同。此外，施肥量及施肥方式對(duì)土壤養(yǎng)分具有重要影響[19]。南平煙區(qū)地勢自西北向東南傾斜，地形復(fù)雜，氣候變化較大，經(jīng)常出現(xiàn)十里不同天狀況，導(dǎo)致土壤淋溶狀況各異[20]。植煙區(qū)域土壤類型為灰泥田、黃泥田和紅壤等，不同縣市主要土壤類型各異，成土母質(zhì)不同也導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分含量不同[21]。各縣市作物種植管理方式及煙農(nóng)施肥方式差異均影響了土壤養(yǎng)分分布特征[22-23]。

容重是表征土壤疏松程度的重要指標(biāo)，能夠影響土壤生物化學(xué)反應(yīng)及養(yǎng)分的可利用性，對(duì)烤煙的養(yǎng)分吸收及生長發(fā)育具有重要影響[24]。一般認(rèn)為適宜烤煙生長的土壤容重范圍值為1.1～1.4 g/cm3，土壤容重小的煙株根系生長量明顯較大[25]。南平煙區(qū)整體土壤容重在適宜范圍之內(nèi)，只有建甌的煙田土壤為1.43 g/cm3，容重相對(duì)較高。

本研究結(jié)果表明，十年來南平煙區(qū)土壤pH雖然持續(xù)增加，但仍然約一半土壤pH<5.5，土壤酸化問題依然較為嚴(yán)重。南平煙區(qū)位于福建省北部，武夷山脈北段東南側(cè)，常年高溫多雨，土壤淋溶強(qiáng)烈，脫硅富鐵鋁化作用明顯，土壤普遍呈酸性反應(yīng)，自然條件導(dǎo)致土壤呈酸性[26]。此外，烤煙種植過程中氮肥及含硫肥料大量施用會(huì)造成土壤酸化加劇[27]，這種施肥模式可能也會(huì)導(dǎo)致土壤pH較低。

與之前研究結(jié)果相比較，南平煙區(qū)土壤pH近十年來呈一直上升趨勢，這表明南平煙區(qū)一直采取酸化土壤改良措施有明顯成效。針對(duì)個(gè)別縣市區(qū)域出現(xiàn)pH降低現(xiàn)象，需要進(jìn)一步開展增施生石灰、白云石粉或堿性肥料替代等改良措施。土壤總氮含量呈下降趨勢，整體處于較豐水平，這與煙區(qū)采取減氮提質(zhì)增效等舉措相關(guān)。南平煙區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷的含量較2014年結(jié)果存在一定程度下降，但均在適宜范圍之內(nèi)，這可能與近年來煙區(qū)連作種植年限增加、有機(jī)物料投入減少等情況有關(guān)。針對(duì)南平煙區(qū)土壤養(yǎng)分存在時(shí)空異質(zhì)性，要將煙田土壤的定期普查和定位監(jiān)測相結(jié)合，持續(xù)關(guān)注土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化，及時(shí)評(píng)估煙田土壤肥力及其土壤保育效果，并采取分區(qū)土壤養(yǎng)分調(diào)控、精準(zhǔn)施肥及田間智慧管理等措施來提高煙田生產(chǎn)潛力及煙葉質(zhì)量水平[28]。

4 結(jié) 論

（1）南平植煙土壤整體適宜于優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)，土壤容重較為適宜，有機(jī)質(zhì)和總氮含量總體呈適宜～偏高程度，有效磷和速效鉀含量處于較豐富水平，但有52.94%的煙田土壤pH偏低。

（2）受地形地貌及人為管理等因素影響，南平植煙土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)空間分布各異，土壤pH及有機(jī)質(zhì)呈相似的條帶狀分布，有效磷及速效鉀含量則呈散點(diǎn)分布特征。

（3）近十年來，南平植煙土壤pH值和速效鉀持續(xù)提升，總氮持續(xù)下降，酸化土壤改良及氮肥減施成效顯著，后續(xù)要加強(qiáng)區(qū)域酸化煙田改良力度，實(shí)施精準(zhǔn)施肥與減施增效，不斷提升煙田與煙葉質(zhì)量水平。

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Analysis of the Main Nutrients Abundancy and Deficiency Characteristics and Their Spatio-Temporal Variability in Tobacco-Growing Soil in Nanping

LIN Wei1, DING Yingfu1, LIU Yongxin2, XU Chensheng1, CHEN Zhihou1, ZHENG Jiayu3, KONG Fanyu3, NING Yang3, YE Chao1*, ZHANG Jiguang3*

(1. Nangping Branch of Fujian Provincial Tobacco Company, Nanping, Fujian 353000, China; 2. China Tobacco Shandong Industrial Co., Ltd., Jinan 250014, China; 3. Institute of Tobacco Research of CAAS, Qingdao 266101, China)

In order to clarify the main soil nutrient abundance, spatial distribution and temporal changes in the tobacco-growing areas of Nanping, 170 soil samples were collected from the tobacco-growing areas, and the physical and chemical properties (i.e., soil bulk density, pH, organic matter, total nitrogen, available phosphorus and available potassium) of tobacco planting soil were determined in 2018. The temporal variation characteristics of tobacco planting soil nutrients were studied by comparing with the results of soil nutrients in tobacco areas in 2008 and 2014. The results showed that the soil bulk density in Nanping tobacco areas was 0.76-1.61 g/cm3, with an average value of 1.14 g/cm3, and the soil bulk density in Jian’ou was the largest at 1.43 g/cm3. The soil pH was between 4.80 and 6.66, and 46.67% of the soil pH was within the appropriate range. The soil organic matter and total nitrogen content were mainly in the level of medium and rich. The contents of available phosphorus and available potassium were relatively rich. Soil pH and available potassium in tobacco growing areas showed an upward trend, while total nitrogen showed a downward trend in the past ten years, and available phosphorus showed a downward trend compared with that in 2014, which indicated that soil acidification improvement and weight loss and synergistic effects were obvious in the past ten years. The soil organic matter content also showed a downward trend compared with the results in 2014, which may be related to the increase in the continuous tobacco planting years and the decrease of organic materials input in recent years.The soil nutrient characteristics of the 10 main tobacco producing counties (cities) in the Nanping tobacco planting area varied widely and should be regulated through appropriate management measures.

tobacco-growing area in Nanping; tobacco-growing soil; soil bulk density; soil nutrient distribution; tempo-spatial variability

10.13496/j.issn.1007-5119.2022.06.002

S572.01

A

1007-5119（2022）06-0009-08

福建省煙草公司南平市公司科技項(xiàng)目（MYK2017-01-04）；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（ASTIP-TRIC06）

林 偉（1981-），男，農(nóng)藝師，主要從事煙草栽培與病害防控研究。E-mail：wpftc@126.com

，E-mail：葉 超，yechaovip@139.com；張繼光，Jiguang8002@163.com

2022-05-24

2022-08-10