佀國涵+劉岱松+魏小慧+饒雄飛+苗春雨+張凱+劉耀

摘要：以鄂西北具有代表性的區(qū)域——十堰市作為研究對(duì)象，通過分析2011年采集于十堰市主產(chǎn)煙區(qū)549份土壤樣品的養(yǎng)分指標(biāo)，并與2001年相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，研究鄂西北植煙土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀及演變趨勢。結(jié)果表明，十堰市植煙土壤平均pH為6.4±1.0，屬于弱酸性范圍；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為（18.7±7.9） g/kg、（1.7±0.7） g/kg、（114.6±35.4） mg/kg、（36.8±29.0） mg/kg和（162.3±84.0） mg/kg。2001～2011年，十堰市植煙土壤pH已由以中性至堿性為主演變?yōu)橐匀跛嵝灾林行詾橹?，土壤酸化趨勢十分明顯。相對(duì)于2001年，2011年十堰市植煙土壤的有機(jī)質(zhì)變化不大，但土壤全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均有不同程度的提高，且以土壤速效磷和速效鉀的提高幅度較大，其中土壤速效磷>40.0 mg/kg和土壤速效鉀>150.0 mg/kg的樣點(diǎn)占比較2001年分別提高了36.6和27.6個(gè)百分點(diǎn)。鄂西北植煙土壤養(yǎng)分演變趨勢與其他農(nóng)作物土壤養(yǎng)分的變化趨勢有所不同，這主要與煙草施肥密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：植煙土壤；土壤養(yǎng)分；演變趨勢；十堰市

中圖分類號(hào)：S158.3；S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）14-2661-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.14.015

Abstract： Taking Shiyan city as a typical region，the present status and variation trends of tobacco-planting soil nutrients in northwestern region of Hubei province were studied. The nutrient indexes of 549 soil samples collected in Shiyan city tobacco fields in 2011 were analyzed，and the results were compared with the related data in 2001. The results indicated that present soil pH in Shiyan city tobacco fields were 6.4±1.0 on average，belonging to the weak acid range. The content of soil organic matter （OM），total nitrogen （N），available N，available phosphorus （P） and available potassium （K） were （18.7±7.9） g/kg，（1.7±0.7） g/kg，（114.6±35.4） mg/kg，（36.8±29.0） mg/kg，（162.3±84.0） mg/kg，respectively. The soil pH was mainly changed from neutral-alkaline to weak acid-neutral，which indicated the trend of acidification in tobacco-planting soil was very obvious during 2001～2011. Compared with the data in 2001，soil OM content in 2011 changed little，but the content of soil total N，available N，available P and available K in 2011 increased to varying degrees，and sample percentages of soil available P in range of >40.0 mg/kg and soil available K in range of >150.0 mg/kg in 2011 were increased by 36.6 and 27.6 percentage points. The variation trends of tobacco-planting soil nutrients in northwestern region of Hubei province was to some extent different from that of other crop soil，which was closely related to the fertilization status on tobacco.

Key words： tobacco-planting soil； soil nutrient； evolution trend； Shiyan city

土壤肥力是土壤屬性的綜合表現(xiàn)，反映了土壤在植物生長全過程中供應(yīng)和協(xié)調(diào)營養(yǎng)及環(huán)境條件的能力[1]，植煙土壤肥力是土壤為烤煙生長供應(yīng)和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣及熱量的能力，是土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的綜合反映[2，3]。土壤養(yǎng)分狀況是土壤肥力的基礎(chǔ)，其豐缺狀況和供應(yīng)強(qiáng)度與煙草的產(chǎn)量、品質(zhì)及風(fēng)味有著密切的關(guān)系[4]?？茖W(xué)、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)植煙土壤肥力狀況，對(duì)利用植煙土壤資源、改善土壤肥力狀況、調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分供給、指導(dǎo)烤煙合理施肥、促進(jìn)烤煙可持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義[5]。

長期的耕作必然會(huì)導(dǎo)致土壤肥力的變化，特別是不合理的利用會(huì)導(dǎo)致土壤肥力明顯下降和養(yǎng)分不平衡[6，7]，這種變化可能會(huì)直接影響煙草生產(chǎn)中施肥等栽培技術(shù)的改變，因此了解這種變化對(duì)煙草施肥和土壤保育具有重要指導(dǎo)意義。目前關(guān)于中國農(nóng)田土壤肥力變化的研究較多[8，9]，但關(guān)于植煙土壤肥力演變的報(bào)道尚不多見。

通過選擇鄂西北具有代表性的區(qū)域——十堰市作為研究對(duì)象，分析鄂西北植煙土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀及演變趨勢。十堰市是湖北省煙葉的主要產(chǎn)區(qū)，是環(huán)神農(nóng)架地區(qū)中間香型風(fēng)格“金神農(nóng)”煙葉的主要產(chǎn)地之一，常年植煙面積在7 000 hm2左右，產(chǎn)量在1 000 萬kg左右，約占湖北省煙葉生產(chǎn)規(guī)模的15%左右。本研究探討了十堰市植煙土壤的肥力現(xiàn)狀，并分析了近10年（2001～2011年）間土壤養(yǎng)分的變化趨勢，旨在為鄂西北地區(qū)煙葉生產(chǎn)施肥和土壤管理技術(shù)的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

十堰市位于湖北省西北部，為秦嶺-大巴山山脈的一部分，位于東經(jīng)110°47′，北緯32°39′，亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均日照時(shí)數(shù)1 655～1 958 h，無霜期224～255 d，年平均降水量800 mm以上，全區(qū)境內(nèi)地形復(fù)雜，地貌類型多種多樣，主要以丘陵、低山、中山、高山等4種地貌類型為主，土壤有黃棕壤、棕壤、暗棕壤、石灰土、紫色土、潮土、水初土等7個(gè)類型。

1.2 取樣與樣品分析方法

取樣時(shí)間為2011年11月至2012年4月。選取十堰市有代表性且相對(duì)集中的植煙區(qū)（7 hm2以上）作為取樣區(qū)域，采用GPS定位。全市共取土壤樣品549份，包括竹山縣、竹溪縣、房縣和鄖西縣。

土壤樣品的分析參照土壤農(nóng)化分析方法[10]，土壤pH測定采用水浸提電位法（固液比1∶2.5）；土壤有機(jī)質(zhì)測定采用外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法；全氮采用凱氏蒸餾法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；速效磷用Olsen法測定；速效鉀采用醋酸銨浸提火焰光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)來源

2001-2002年十堰市共采集822份煙區(qū)土壤樣品（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所參加）。近10年十堰市的煙葉生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)區(qū)域處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在選擇本次（2011-2012年）取樣區(qū)域時(shí)盡量與2001-2002年取樣區(qū)域一致。因此通過比較近10年（2001-2011年）的土壤數(shù)據(jù)來分析煙區(qū)土壤肥力的變化是可信的。

1.4 土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

以全國第二次土壤普查確定的土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)[11]，參考2002年湖北省煙區(qū)平衡施肥項(xiàng)目的土壤分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)胤N植制度對(duì)土壤肥力的要求和本次土壤分析的結(jié)果，給出各單項(xiàng)肥力指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1），土壤pH的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照黃昌勇[12]劃分的等級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH現(xiàn)狀及演變趨勢

土壤pH是影響土壤肥力的重要因子之一，其變化直接影響土壤營養(yǎng)元素的存在狀態(tài)和有效性，從而影響土壤肥力形成和土壤質(zhì)量的演變過程[13]。由表2和表3可知，2011年十堰市植煙土壤pH范圍為4.3～8.3，平均值為6.4±1.0，屬于弱酸性范圍；不同縣市之間存在一定的差異，其順序?yàn)猷y西縣（7.0±0.8）>竹溪縣（6.4±0.9）>房縣（6.2±1.1）、竹山縣（6.2±0.8），以鄖西縣最高，房縣和竹山縣土壤pH最低。

2011年十堰市植煙土壤弱酸性（pH 5.6～6.5）和中性（pH 6.6～7.5）土壤樣點(diǎn)分別占調(diào)查總樣點(diǎn)的30.6%和32.6%，而酸性（pH<5.5）和堿性（pH>7.5）土壤樣點(diǎn)僅分別占調(diào)查總面積的23.0%和13.8%。相對(duì)于2001年，2011年十堰市植煙土壤的平均pH降低了0.9個(gè)百分點(diǎn)，降幅為12.3%，其中中性（pH 6.6～7.5）和堿性（pH>7.5）土壤的樣點(diǎn)較2001年分別降低了6.9和28.5個(gè)百分點(diǎn)，而弱酸性（pH 5.6～6.5）和酸性（pH<5.5）土壤樣點(diǎn)較2001年分別提高了14.7和20.7個(gè)百分點(diǎn)，表明過去10年間十堰市植煙土壤pH已經(jīng)由以中性至堿性為主演變成以中性和弱酸性為主，酸性土壤面積明顯增加，土壤酸化趨勢十分明顯。

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)現(xiàn)狀及演變趨勢

有機(jī)質(zhì)直接影響土壤的物理、化學(xué)及生物性質(zhì)，是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)，也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[14]。由表2和表4可知，十堰市植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量變幅為0.5～51.1 g/kg，平均值為18.7 g/kg。不同煙區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量以竹溪縣[（24.8±8.1） g/kg]最高，其次為竹山縣[（18.4±5.8） g/kg]，而鄖西縣[（16.1±6.3） g/kg]和房縣[（16.4±9.9） g/kg]的土壤有機(jī)質(zhì)含量均較低。

2011年植煙土壤的有機(jī)質(zhì)含量處于低水平（10.1～20.0 g/kg）和適宜水平（20.1～30.0 g/kg）的土壤樣點(diǎn)分別占調(diào)查總樣點(diǎn)的49.7%和28.9%，表明本區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)處于中等偏低水平。與2001年相比，2011年土壤平均有機(jī)質(zhì)含量變化不大，但是不同級(jí)別的有機(jī)質(zhì)含量分布有所變化，主要表現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)含量極低水平（<10.0 g/kg）和極高水平（>40.0 g/kg）范圍內(nèi)的樣點(diǎn)占比較2001年分別增加了8.3和2.9個(gè)百分點(diǎn)，而低水平（10.1～20.0 g/kg）范圍內(nèi)的樣點(diǎn)比例降低了14.2個(gè)百分點(diǎn)，表明過去10年間不同區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)含量的分布呈分化趨勢。

2.3 土壤氮素現(xiàn)狀及演變趨勢

2.3.1 土壤全氮現(xiàn)狀及演變趨勢 由表2和表5可知，2011年十堰市植煙土壤全氮含量為（1.7±0.7） g/kg，范圍為0.5～4.2 g/kg。不同煙區(qū)的土壤全氮含量以竹溪縣[（2.2±0.7） g/kg]最高，其次為房縣[（1.7±0.7） g/kg]，而鄖西縣[（1.5±0.5） g/kg]和竹山縣[（1.5±0.4） g/kg]的土壤總氮含量均較低。

2011年植煙土壤的全氮含量>1.0 g/kg的土壤樣點(diǎn)占比達(dá)到87.6%，特別是>2.0 g/kg的比例達(dá)到了22.8%，表明本區(qū)域的土壤全氮含量處于中等偏高水平。與2001年相比，2011年土壤平均全氮含量提高了0.3 g/kg，增幅為21.4%，其中土壤全氮含量處于高（1.6～2.0 g/kg）和極高水平（>2.0 g/kg）的樣點(diǎn)占比較2001年分別提高了3.0和14.2個(gè)百分點(diǎn)，而處于適宜水平（1.1～1.5 g/kg）和極低水平（<0.7 g/kg）的樣點(diǎn)降低了11.3和4.9個(gè)百分點(diǎn)，表明過去10年間十堰市植煙土壤的總氮含量呈增加趨勢。

2.3.2 土壤堿解氮現(xiàn)狀及演變趨勢 堿解氮是估量土壤中有效態(tài)氮供應(yīng)的一個(gè)重要指標(biāo)，能夠較靈敏地反映土壤氮素動(dòng)態(tài)以及供氮水平[15]。由表2和表6可知，2011年十堰市植煙土壤堿解氮含量為（114.6±35.4） mg/kg，范圍為19.7～233.8 mg/kg。不同煙區(qū)的土壤堿解氮含量以竹溪縣[（133.6±32.5） mg/kg]最高，其次為竹山縣[（121.1±31.7） mg/kg]，而鄖西縣[（100.1±25.1） mg/kg]和房縣[（104.8±38.9） mg/kg]的土壤堿解氮含量均較低。

2011年土壤堿解氮含量處于適宜水平（90.1～120.0 mg/kg）和高至極高水平（>120.0 mg/kg）的土壤樣點(diǎn)分別占調(diào)查總樣點(diǎn)的35.5%和40.1%，表明本區(qū)域土壤堿解氮處于中等偏高水平。與2001年相比，2011年土壤堿解氮平均含量提高了28.0 mg/kg，增幅為32.3%，其中90.1～150.0 mg/kg和>150.0 mg/kg的土壤樣點(diǎn)占比較2001年提高了24.8和13.6個(gè)百分點(diǎn)，而<90.0 mg/kg的土壤樣點(diǎn)降低了38.4個(gè)百分點(diǎn)，表明過去10年間十堰市植煙土壤的供氮能力明顯提高。

2.4 土壤速效磷現(xiàn)狀及演變趨勢

土壤中速效磷的含量反映了土壤中可供作物吸收利用的磷素水平，了解土壤中速效磷的供應(yīng)狀況，對(duì)于施肥有著直接的指導(dǎo)意義[16]。由表2和表7可知，2011年十堰市植煙土壤速效磷含量為（36.8±29.0） mg/kg，范圍為0.7～149.5 mg/kg。不同煙區(qū)的土壤速效磷含量以竹山縣[（47.4±30.5） mg/kg]最高，其次為竹溪縣[（37.0±25.3） mg/kg]，而房縣[（33.1±29.4） mg/kg]和鄖西縣[（28.5±27.1） mg/kg]的土壤速效磷含量均較低。

2011年植煙土壤中速效磷含量處于高水平（20.1～40.0 mg/kg）和極高水平（>40.0 mg/kg）的土壤樣點(diǎn)分別占調(diào)查總樣點(diǎn)的26.1%和38.4%，表明本區(qū)域土壤速效磷處于較高水平。與2001年相比，2011年土壤平均速效磷含量提高了21.3 mg/kg，增幅為137.4%，其中20.1～40.0 mg/kg和>40.0 mg/kg的土壤樣點(diǎn)占比較2001年提高了5.8和36.6個(gè)百分點(diǎn)，而5.1～20.0 mg/kg的土壤樣點(diǎn)降低了44.5個(gè)百分點(diǎn)，表明過去10年間十堰市植煙土壤的速效磷含量明顯提高，土壤速效磷含量的快速提高也反映出磷肥的利用率較低以及磷肥施用方法的不科學(xué)。

2.5 土壤速效鉀現(xiàn)狀及演變趨勢

土壤速效鉀含量是決定土壤對(duì)當(dāng)季作物供鉀水平的指標(biāo)。由表2和表8可知，2011年十堰市植煙土壤速效鉀含量為（162.3±84.0） mg/kg，范圍為18.9～601.5 mg/kg。不同煙區(qū)的土壤速效鉀含量以竹山縣[（193.8±93.5） mg/kg]最高，其次為竹溪縣[（169.4±69.3） mg/kg]，而房縣[（140.0±83.6） mg/kg]和鄖西縣[（147.2±72.9） mg/kg]的土壤速效鉀含量均較低。

2011年植煙土壤的速效鉀含量處于低水平（50.1～100.0 mg/kg）和適宜至極高水平（>100.0 mg/kg）的樣點(diǎn)分別占調(diào)查總樣點(diǎn)的20.6%和77.2%，表明本區(qū)域土壤速效鉀含量處于中等偏高水平。與2001年相比，2011年土壤速效鉀平均含量提高了39.6 mg/kg，增幅為32.3%，其中>150.0 mg/kg的土壤樣點(diǎn)占比較2001年提高了27.6個(gè)百分點(diǎn)，而50.1～150.0 mg/kg的土壤樣點(diǎn)占比降低了28.1個(gè)百分點(diǎn)，表明過去10年間十堰市植煙土壤的速效鉀含量明顯提高，土壤供鉀水平得到進(jìn)一步提升。

3 小結(jié)與討論

土壤pH是土壤酸堿度的衡量指標(biāo)，而土壤酸堿度通過影響土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化、礦質(zhì)元素的有效性和根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而影響煙株的生理代謝、生長發(fā)育和煙葉產(chǎn)、質(zhì)量。據(jù)研究，植煙土壤最適宜的pH為5.5～6.5，適宜pH為5.0～7.0[17]。十堰市植煙土壤主要以弱酸至中性為主，其中弱酸性（pH 5.6～6.5）和中性（pH 6.6～7.5）土壤樣點(diǎn)分別占調(diào)查總樣點(diǎn)的30.6%和32.6%。相對(duì)于2001年，2011年中性（pH 6.6～7.5）和堿性（pH>7.5）土壤的樣點(diǎn)分別降低了6.9和28.5個(gè)百分點(diǎn)，而弱酸性（pH 5.6～6.5）和酸性（pH<5.5）土壤樣點(diǎn)較2001年分別提高了14.7和20.7個(gè)百分點(diǎn)，表明十堰市煙區(qū)土壤已經(jīng)表現(xiàn)出明顯的酸化趨勢。Guo等[18]研究表明中國高達(dá)90%的農(nóng)田土壤均發(fā)生了不同程度的酸化現(xiàn)象，土壤pH下降了0.1～0.8。過度使用化肥，尤其是施用大量氮肥[19]、磷肥[20]是中國土壤酸化加劇的主要原因。Chadwick等[21]認(rèn)為土壤處于中性和酸性范圍，特別是中性范圍時(shí)，對(duì)酸性物質(zhì)的輸入比較敏感，因此十堰市煙區(qū)可采取施用石灰、白云石粉等堿性物質(zhì)修復(fù)酸化的土壤，而對(duì)于尚未酸化的土壤應(yīng)通過優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)等方式進(jìn)行土壤保育，防止土壤進(jìn)一步酸化。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的重要標(biāo)志之一，其變化也直接反映了土壤肥力的演變過程。十堰市植煙土壤的有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏低水平，且與2001年相比平均有機(jī)質(zhì)含量變化不大，但不同區(qū)域間土壤有機(jī)質(zhì)含量分布呈分化趨勢，即2011年土壤有機(jī)質(zhì)含量<10.0 g/kg和>20.0 g/kg范圍內(nèi)的樣點(diǎn)占比較2001年分別增加了8.3和5.9個(gè)百分點(diǎn)，而10.1～20.0 g/kg范圍內(nèi)的樣點(diǎn)占比降低了14.2個(gè)百分點(diǎn)。這可能與不同區(qū)域的施肥習(xí)慣有關(guān)，有些區(qū)域通過種植綠肥、秸稈還田、施用餅肥和商品有機(jī)肥等有機(jī)物料以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，而有些區(qū)域仍習(xí)慣施用化肥從而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量處于極低水平的面積有所增加。

施氮肥可以增加土壤全氮和堿解氮的含量[22]。十堰市植煙土壤的全氮和堿解氮含量處于中等偏高水平，與2001年相比土壤全氮和堿解氮含量均有不同程度的提高，其中土壤全氮含量處于高至極高水平（>1.6 g/kg）的樣點(diǎn)占比較2001年分別提高了17.2個(gè)百分點(diǎn)，而堿解氮含量處于高至極高水平（>90.1 mg/kg）的土壤樣點(diǎn)占比較2001年提高了38.4個(gè)百分點(diǎn)，可見過去10年間十堰市植煙土壤的供氮能力明顯提高，這與長期施用氮肥有關(guān)。

磷肥施入土壤后基本沒有揮發(fā)損失，淋失也相對(duì)較少，所以土壤磷素的長期盈余或虧缺必然決定土壤磷素的消長趨向[23]。十堰市植煙土壤的速效磷處于較高水平，與2001年相比，2011年土壤速效磷平均含量提高了21.3 mg/kg，增幅為137.4%，其中 >40.0 mg/kg的土壤樣點(diǎn)占比較2001年提高了36.6個(gè)百分點(diǎn)，表明過去10年間十堰市植煙土壤的速效磷含量明顯提高，土壤中速效磷含量的快速提升與煙草種植中重視磷肥的施用密切相關(guān)，十堰市煙葉施肥中N∶P2O5值一般在1∶1～1∶1.2，磷肥施用量遠(yuǎn)高于普通農(nóng)田。土壤達(dá)到富磷水平后，速效磷的進(jìn)一步增加只會(huì)加重農(nóng)田土壤磷素向水體流失的風(fēng)險(xiǎn)[24]，因此在土壤速效磷含量很高的區(qū)域可以考慮降低磷肥施用量，同時(shí)指導(dǎo)農(nóng)民合理施用磷肥，以提高磷肥的利用率。

十堰市植煙土壤速效鉀含量處于中等偏高水平，與2001年相比，2011年土壤速效鉀平均含量提高了39.6 mg/kg，增幅為32.3%，其中>150.0 mg/kg的樣點(diǎn)占比較2001年提高了27.6個(gè)百分點(diǎn)。煙葉鉀含量被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)煙葉的重要指標(biāo)之一[25]，煙葉鉀含量高不僅能提高燃燒性、降低焦油產(chǎn)生量，而且還可以提高香氣含量、改善煙葉香吃味和安全性，對(duì)煙葉外觀和內(nèi)在品質(zhì)均有良好的影響[26]，因此煙草種植中十分重視鉀肥的施用，在十堰市煙葉種植中鉀肥的施用量一般在225～270 kg/hm2，明顯超過其他農(nóng)作物的施用量，這可能是近10年來十堰市植煙土壤速效鉀含量上升較快的主要原因，此外土壤中速效鉀的累積也反映出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鉀肥的利用率不高，因此應(yīng)該重視鉀肥的施用技術(shù)問題。

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