王軍　劉蘭　田俊嶺　王行　劉冬梅　丁效東

摘? 要：為明確廣東煙區(qū)土壤有效磷含量現(xiàn)狀及演變特征，采用對(duì)比分析方法，探討了2000年和2012年廣東煙區(qū)不同產(chǎn)區(qū)、不同類型土壤有效磷含量及12年間的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，廣東煙區(qū)土壤有效磷平均含量為44.92 mg/kg，處于“盈余”水平，分別有31.75%和13.02%的土壤有效磷處于“盈余”和“缺乏”水平。韶關(guān)、梅州和清遠(yuǎn)產(chǎn)區(qū)土壤有效磷含量分別為29.03、122.61和22.61 mg/kg，其中韶關(guān)和清遠(yuǎn)產(chǎn)區(qū)總體上處于“豐富”水平，梅州產(chǎn)區(qū)總體上處于高度“盈余”水平;植煙面積較大的紫色土、牛肝田、砂泥田有效磷平均含量分別為15.43、31.95和74.34 mg/kg，總體上分別處于“適中”、“豐富”、“盈余”水平。12年間（2000—2012）廣東煙區(qū)整體上土壤有效磷含量增加23.89 mg/kg，韶關(guān)和梅州產(chǎn)區(qū)土壤有效磷含量分別增加10.64和97.27 mg/kg;紫色土、牛肝田和砂泥田土壤有效磷含量分別增加5.53、12.19、46.97 mg/kg。廣東煙區(qū)總體上存在施磷過度及土壤有效磷不同程度的“盈余”現(xiàn)狀，建議在梅州產(chǎn)區(qū)及砂泥田土壤隔年施磷、牛肝田減半施磷、其他土壤類型正常施磷，以減少磷肥投入、降低肥料成本、促進(jìn)廣東省優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展和保護(hù)煙區(qū)生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：廣東煙區(qū);土壤類型;土壤速效磷;演變特征

中圖分類號(hào)：S572.06?? ???????文章編號(hào)：1007-5119（2019）03-0016-08????? DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.03.003

Abstract： The purpose of this study is to clarify the present situation and evolution characteristics of soil available phosphorus in Guangdong tobacco-growing areas. The content of available phosphorus in different production areas and different types of soil in 2000 and 2012 were determined by comparative analysis. The results showed that the average content of available phosphorus in soil was 44.92 mg/kg in Guangdong tobacco-growing areas， it was at the “surplus” level as a whole， with 31.75% and 13.02% of soil available phosphorus content at the levels of “surplus” and “deficiency”， respectively. The soil available phosphorus contents in Shaoguan， Meizhou and Qingyuan areas were 29.03， 122.61 and 22.61 mg/kg， respectively， in which Shaoguan and Qingyuan areas were at the “rich” level， Meizhou production area was at the high “surplus” level. The average soil available phosphorus contents in purple soil， beef live field and sand mud field was 15.43， 31.95 and 74.34 mg/kg， at the “moderate”， “rich” and “surplus” levels， respectively. During the 12 years （2000-2012）， the soil available phosphorus contents in the whole province， and in Shaoguan and Meizhou tobacco-growing areas were increased by 3.89， 10.64 and 97.27 mg/kg respectively. For the different soil types， that of purple soil， beef live field and sand mud field were increased by 5.53， 12.19 and 46.97 mg/kg， respectively. Therefore， the soil phosphorus management in Guangdong tobacco-growing areas was recommended as the following： to apply phosphorus fertilizer every other year in Meizhou tobacco-growing areas and in sand mud field， to reduce phosphate fertilization by half in beef live field， and to apply phosphate fertilizer normally in other types of soil， which could promote the sustainable development of high-quality tobacco leaf production and protect the ecological environment of the tobacco-growing areas.

Keywords： Guangdong tobacco-growing area; types of soil; soil available phosphorus; evolution characteristics

磷是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，是烤煙體內(nèi)核酸、核蛋白、磷脂、卵磷脂、植素和多種酶的重要成分，與煙株的光合作用、呼吸作用以及物質(zhì)代謝關(guān)系密切，缺磷煙株根系生長(zhǎng)發(fā)育受阻，植株矮小，葉色暗綠，生長(zhǎng)緩慢，不能正常成熟，原煙化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較差;反之易造成葉脈突出、組織粗糙、煙株早花，烤后煙葉彈性差、油分低、易破碎，烤煙產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降，經(jīng)濟(jì)效益差。煙株中磷含量一般占煙株干重的0.15%～0.60%，烤煙中磷主要來源于土壤，與土壤中的有效磷含量極顯著正相關(guān)。因此，全面了解土壤有效磷含量區(qū)域分布和演變特征對(duì)指導(dǎo)區(qū)域內(nèi)土壤磷素管理和烤煙磷肥施用具有積極意義。

上世紀(jì)80—90年代，我國(guó)約有2/3的土壤磷缺乏，近30年來，隨著我國(guó)化肥產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷肥投入大幅增加，從1980年到2011年，全國(guó)磷肥消費(fèi)量由270萬t上升到820萬t，增長(zhǎng)了3倍多，消費(fèi)量居世界之首。中國(guó)烤煙種植區(qū)域間較大的生態(tài)和施肥水平差異決定了土壤中有效磷含量參差不一，前人也在不同煙區(qū)土壤有效磷含量的特征研究方面做了大量工作。郭燕等研究表明，湖北恩施州土壤有效磷含量偏低，平均為16.88±12.73 mg/kg，僅30.23%的土壤有效磷在適宜范圍內(nèi)。川北煙區(qū)土壤有效磷含量介于0.50～34.50 mg/kg，平均值為11.72 mg/kg，有效磷適宜種植烤煙的土壤占23.8%，有43.5%土壤有效磷含量低于10 mg/kg，處于偏低水平。貴州黔西南州土壤有效磷平均值為19.15 mg/kg，處于適宜范圍內(nèi)占26.04%，“極低”為39.58%，“低”為27.08%。由于磷在土壤中易被固定和移動(dòng)性較弱，一般當(dāng)季被吸收利用只有15%～18%，施入土壤中的磷80%以上都?xì)埩粼谕寥乐校虼?，連年施用大量磷肥極易導(dǎo)致土壤磷盈余。李爽等研究表明，云南省陸良煙區(qū)土壤有效磷平均含量為46.61±25.15 mg/kg，有19.78%的土壤為“豐富”，51.80%的土壤為“極豐富”。李強(qiáng)等對(duì)2010與2014年湖南省湘西自治州煙區(qū)土壤有效磷含量數(shù)據(jù)對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，5年間土壤有效磷平均含量增加了30.89 mg/kg，增幅達(dá)425.48%，有21.13%的土壤面臨著農(nóng)業(yè)“面源”磷污染的風(fēng)險(xiǎn)。

依生態(tài)條件和煙葉風(fēng)格，廣東煙區(qū)分屬兩個(gè)生態(tài)區(qū)，其中韶關(guān)、清遠(yuǎn)（連州）產(chǎn)區(qū)為湘南粵北桂東丘陵山地烤煙區(qū)，屬南嶺丘陵生態(tài)區(qū)，煙葉焦甜醇甜香型;梅州產(chǎn)區(qū)為閩西贛南粵東丘陵山地烤煙區(qū)，屬武夷丘陵生態(tài)區(qū)，煙葉清甜蜜甜香型。磷在土壤中的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程直接影響到磷對(duì)作物的有效性。不同母質(zhì)發(fā)育的紅壤磷的有效性有差異。與物理性質(zhì)不同，土壤的化學(xué)性質(zhì)對(duì)磷有效性的影響則受多個(gè)方面的制約。其中，鐵鋁氧化物、pH、有機(jī)質(zhì)、風(fēng)化強(qiáng)度指標(biāo)等對(duì)紅壤磷有效性的影響顯著。大量的研究證實(shí)，鐵鋁氧化物對(duì)磷肥的固定作用是紅壤磷有效性低的一個(gè)重要原因。廣東植煙土壤類型多樣，包括沙泥田、牛肝田，紫色土、石灰土田和紅火泥地等，不同類型土壤磷肥施肥技術(shù)不同，同時(shí)對(duì)磷素的有效性影響較大。針對(duì)廣東煙區(qū)土壤養(yǎng)分和肥力方面，前人做了大量的研究工作，但都傾向于綜合評(píng)價(jià)和個(gè)別區(qū)域評(píng)價(jià)，而對(duì)廣東煙區(qū)不同類型土壤有效磷含量區(qū)域分布特征及演變趨勢(shì)鮮見報(bào)道。本文擬采用對(duì)比分析的方法，研究2000和2012年廣東煙區(qū)不同區(qū)域和不同類型土壤有效磷含量狀況及變化趨勢(shì)，分析土壤有效磷區(qū)域分布及演變特征，旨在為廣東烤煙生產(chǎn)合理施用磷肥提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 土壤樣品采集

嚴(yán)格遵循“隨機(jī)、等量、同層次、多點(diǎn)混合”的原則，在土壤冬翻前，避開特殊地形部位和施肥點(diǎn)，采用“S”型取樣，每個(gè)混合樣取l0～15個(gè)點(diǎn)，取0～20 cm的耕層土壤。第1次取樣于2000年12月進(jìn)行，每20～22 hm設(shè)置1個(gè)取樣點(diǎn)，在韶關(guān)、梅州煙區(qū)共采集611個(gè)土壤樣品;第2次取樣在2012年12月進(jìn)行，每13～15 hm設(shè)置1個(gè)取樣點(diǎn)，在韶關(guān)、梅州、清遠(yuǎn)（連州）產(chǎn)區(qū)共采集929個(gè)土壤樣品。樣品充分混合均勻后用四分法取1 kg土壤樣品備用。土壤有效磷采用NaHCO浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定。

1.2? 土壤有效磷分級(jí)

參照陳江華等土壤有效磷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將廣東煙區(qū)土壤有效磷含量等級(jí)分為“缺乏”（<10 mg/kg）、“適中”（10～20 mg/kg）、“豐富”（20～40 mg/kg）和“盈余”（>40 mg/kg）4個(gè)等級(jí)。

1.3? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SigmaStat 3.5進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，S-W（Shapiro-Wilk）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)正態(tài)性，M-W秩和檢驗(yàn)（Mann-Whitney Rank Sum Test）獨(dú)立樣本間差異，K-W單因素秩方差分析（Kruskal-Wallis One Way Analysis of Variance on Ranks），Dunn’s法進(jìn)行多重比較。

2? 結(jié)? 果

2.1? 不同產(chǎn)區(qū)有效磷含量區(qū)域分布及演變特征

從表1中可以看出，2000和2012年廣東煙區(qū)各產(chǎn)區(qū)土壤樣本有效磷含量皆呈非正態(tài)分布（表1，S-W檢驗(yàn)<0.001），且樣本數(shù)據(jù)分布右偏且拖尾較重。由表2看出，2000年廣東煙區(qū)土壤樣本有效磷含量平均值為21.03±17.32 mg/kg，總體上處于“豐富”（20～40 mg/kg）偏低水平;其中，韶關(guān)產(chǎn)區(qū)平均值為18.39±13.29 mg/kg，總體上處于“適中”（10～20 mg/kg）偏高水平，梅州產(chǎn)區(qū)平均值為25.34±21.76 mg/kg，總體上處于“豐富”水平。因數(shù)據(jù)為非正態(tài)分布，采用Kruskal-Wallis單因素秩方差分析（Dunn’s）結(jié)果顯示，2000年梅州產(chǎn)區(qū)土壤有效磷平均含量顯著高于韶關(guān)產(chǎn)區(qū)（=3.547，<0.05）;全省平均含量與韶關(guān)產(chǎn)區(qū)（=2.378，>0.05）及梅州產(chǎn)區(qū)（=1.717，>0.05）無顯著差異。2012年，廣東煙區(qū)土壤樣本有效磷含量平均值為44.92± 49.27 mg/kg，總體上處于“盈余”水平（>40 mg/kg）;其中，韶關(guān)產(chǎn)區(qū)平均含量為29.03± 23.06 mg/kg，總體上處于“豐富”水平;梅州產(chǎn)區(qū)平均含量為122.61±61.83 mg/kg，總體上處于高度“盈余”水平;清遠(yuǎn)產(chǎn)區(qū)平均為22.61±15.91 kg/kg，總體上處于“豐富”偏低水平。2012年各產(chǎn)區(qū)間差異皆達(dá)到了顯著水平，說明產(chǎn)區(qū)間土壤有效磷含量差異較大。

與2000年相比，2012年廣東煙區(qū)不同產(chǎn)區(qū)土壤平均有效磷含量皆極顯著增加（表2），其中全省平均含量增加23.89 mg/kg，韶關(guān)產(chǎn)區(qū)增加10.64 mg/kg，梅州產(chǎn)區(qū)增加97.27 mg/kg。

表3結(jié)果顯示，2000年，廣東煙區(qū)（不包括清遠(yuǎn)）有28.97%的土壤有效磷缺乏，僅11.62%的土壤有效磷盈余;其中韶關(guān)產(chǎn)區(qū)將近1/3（30.87%）的土壤有效磷缺乏，少數(shù)區(qū)域（5.80%）有效磷盈余;梅州產(chǎn)區(qū)超過1/4（25.86%）的土壤有效磷缺乏，但也有超過1/5（21.12%）區(qū)域有效磷盈余。至2012年，廣東煙區(qū)（包括清遠(yuǎn)）有效磷缺乏的區(qū)域下降15.94個(gè)百分點(diǎn)，其中韶關(guān)和梅州產(chǎn)區(qū)分別下降16.03和25.86個(gè)百分點(diǎn);與此同時(shí)，全省、韶關(guān)和梅州產(chǎn)區(qū)有效磷盈余區(qū)域占各自產(chǎn)區(qū)的比例分別增加到31.75%、21.77%和85.54%，較2000年分別增加20.13、15.97和64.42個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 ?不同類型土壤有效磷含量演變特征

表4結(jié)果顯示，除了2012年石灰土田和紅火泥地土壤樣本外（S-W檢驗(yàn)>0.05），2000和2012年所有類型土壤樣本有效磷含量分布都為非正態(tài)分布（S-W檢驗(yàn)<0.001）。呈正態(tài)分布的樣本未有異常值，而非正態(tài)分布的樣本皆有大量異常值分布在較大一側(cè)，反映非正態(tài)分布樣本右偏拖尾分布。從表4還可以看出，2000年，廣東煙區(qū)土壤有效磷平均含量最高的為砂泥田，平均含量為27.37±19.30 mg/kg，總體上處于“豐富”水平，顯著高于其他各類土壤;其次為牛肝田，平均含量為19.76±12.69 mg/kg，總體上處于“適中”范圍，顯著高于紫色土和紅火泥地，與石灰土田無顯著差異;紫色土和紅火泥地有效磷平均含量較低，分別為9.91±7.40 mg/kg和8.48±5.85 mg/kg，總體上處于“缺乏”（<10 mg/kg）水平。2012年，砂泥田有效磷平均含量為74.34±62.72 mg/kg，總體上處于“盈余”水平，且顯著高于其他各類土壤;其次為牛肝田（31.95±16.39 mg/kg），總體上處于“豐富”水平，顯著高于紫色土、石灰土田和紅火泥地;紫色土、石灰土田和紅火泥地有效磷平均含量間無顯著差異，分別為15.43±12.01、11.72±3.88和11.94±3.43 mg/kg，總體上處于“適中”偏低水平。

從不同類型土壤有效磷平均含量年度間變化（表5）來看，紫色土、牛肝田、砂泥田和紅火泥地2012年有效磷平均含量較2000年皆顯著或極顯著增加，分別增加5.53、12.19、46.97和3.46 mg/kg;石灰土田有效磷平均含量呈下降趨勢(shì)，但不顯著。

表6結(jié)果顯示，2000年，廣東煙區(qū)紫色土、牛肝田、砂泥田、石灰土田和紅火泥地分別有58.82%、21.95%、15.36%、27.45%和72.13%的土壤有效磷缺乏;砂泥田有18.98%的土壤有效磷盈余，其他類土壤有效磷“盈余”比例皆不超過10%。至2012年，紫色土、牛肝田、砂泥田和紅火泥地土壤有效磷“缺乏”比例分別下降26.84、15.04、11.25和27.69個(gè)百分點(diǎn)，而紫色土、牛肝田、砂泥田土壤有效磷“盈余”比例分別達(dá)到3.64%、25.09%和55.78%，分別增加2.47、17.77和36.81個(gè)百分點(diǎn)。

3? 討? 論

我國(guó)南方廣泛分布著紅壤，以可變電荷礦物為主的酸性紅壤對(duì)磷的固定相當(dāng)強(qiáng)烈，導(dǎo)致磷在土壤中的移動(dòng)性較小，特別是在華南植煙土壤中，施入土壤中的磷易被土壤吸附固定，磷與土壤鐵、鋁、鈣和鎂發(fā)生反應(yīng)而沉淀。紅壤旱地有效磷的供應(yīng)往往不足，作物對(duì)施入的磷肥利用效率很低，當(dāng)季作物的利用率一般僅為10%～25%。主要原因在于：磷肥施入土壤后，易與土壤組分發(fā)生吸附和沉淀反應(yīng)，而紅壤吸附磷的雙核化和吸收作用比較強(qiáng)烈、延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，并逐漸轉(zhuǎn)化為難溶性的Fe-P、Al-P和O-P而被固定。長(zhǎng)期大量施用磷肥容易導(dǎo)致土壤磷素積累，同時(shí)影響其他元素的生物有效性。本研究結(jié)果表明，廣東煙區(qū)土壤有效磷平均含量（2012）為44.92 mg/kg，有31.75%的土壤呈現(xiàn)有效磷盈余，12年間增加23.89 mg/kg，年平均增加1.99 mg/kg，高于廣東省耕地有效磷平均增加速率。這主要是因?yàn)樵趶V東煙區(qū)烤煙生產(chǎn)中（2000—2012）普遍施用煙草專用復(fù)合肥（N）∶（PO）∶（KO）=13∶9∶14，按照廣東煙區(qū)年種植烤煙14000 hm、輸入750 kg/hm煙草專用復(fù)合肥計(jì)算，2000—2012年廣東煙區(qū)共輸入PO 1.134×10 kg。因此，長(zhǎng)期、大量的磷肥投入，再加上磷在土壤中移動(dòng)性較差、易被固定和當(dāng)季利用率低的特點(diǎn)，導(dǎo)致廣東煙區(qū)土壤有效磷快速富集和盈余。

我國(guó)南方亞熱帶地區(qū)，廣泛分布著紅色、酸性、鐵鋁聚集、鹽基高度不飽和的紅壤，其養(yǎng)分含量低，速效養(yǎng)分缺乏。不同母質(zhì)發(fā)育的紅壤磷的有效性有差異，紅壤磷有效性衰減的快反應(yīng)階段（3 h）固定率大小依次為：第四紀(jì)紅色粘土（75%）>紫砂巖（44%）>紅砂巖（31%）。土壤的物理性質(zhì)對(duì)磷有效性的影響體現(xiàn)在吸附、擴(kuò)散性能等方面，而不同肥力和土壤質(zhì)地條件下黏粒含量不同，將影響磷在土壤中的吸附、擴(kuò)散及其生物有效性。不同母質(zhì)發(fā)育土壤物理化學(xué)特性差異較大（不考慮人為因素），母質(zhì)與土壤磷含量關(guān)系密切。此外，農(nóng)業(yè)土壤有效磷含量與海拔高度、土地利用類型、土壤輪作模式、施肥狀況等密切相關(guān)。廣東煙區(qū)（2012）土壤有效磷含量與土壤pH、堿解氮、有效鉀、鐵離子、氯離子含量極顯著負(fù)相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)、鋅離子、錳離子和交換性鎂含量極顯著正相關(guān)（數(shù)據(jù)未列出），與許自成等研究結(jié)果不盡一致，這可能是因?yàn)檠芯繉?duì)象各養(yǎng)分指標(biāo)所處范圍差異所致。本研究結(jié)果表明，廣東煙區(qū)3種植煙面積最大的紫色土、牛肝田和砂泥田土壤有效磷含量差異顯著，砂泥田土壤有效磷含量增幅最大且超過50%的土壤有效磷處于“盈余”水平，而僅有<7%的牛肝田和砂泥田土壤缺乏。由于各產(chǎn)區(qū)不同土壤類型分布差異較大，導(dǎo)致產(chǎn)區(qū)間有效磷含量及其演變特征趨勢(shì)不同，其中梅州產(chǎn)區(qū)以砂泥田類土壤為主，其高達(dá)85.54%的土壤有效磷“盈余”，無“缺乏”的土壤。表明在同一耕作模式和施肥水平下，土壤母質(zhì)決定土壤有效磷的固定和富集程度。因此，在廣東煙區(qū)不同類型土壤中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥李愋蜎Q定施用磷肥種類和施肥量。

4 ?結(jié)? 論

廣東煙區(qū)土壤有效磷含量整體上處于“盈余”水平，各產(chǎn)區(qū)之間差異顯著。廣東煙區(qū)5種土壤中，植煙面積較大的紫色土、牛肝田、砂泥田有效磷含量整體上分別處于“適中”、“豐富”、“盈余”水平，3種土壤間差異顯著;而植煙面積較小的石灰土田和紅火泥地有效磷含量整體上分別處于“適中”偏低水平。2000—2012年廣東煙區(qū)有效磷含量平均增加23.89 mg/kg，年均增加1.99 mg/kg，其中韶關(guān)和梅州產(chǎn)區(qū)分別增加10.64和97.27 mg/kg，年均分別增加0.89和8.11 mg/kg;紫色土、牛肝田、砂泥田、紅火泥地4種植煙土壤有效磷含量皆顯著增加，分別增加5.53、12.19、46.97和3.46 mg/kg。

針對(duì)廣東煙區(qū)土壤有效磷現(xiàn)狀，建議以有效磷含量30 mg/kg以上的土壤減少磷肥施用量50%以上、有效磷含量40%以上的土壤嘗試隔年施磷技術(shù)為原則：（1）梅州產(chǎn)區(qū)建議隔年施磷;韶關(guān)和清遠(yuǎn)產(chǎn)區(qū)建議分土壤類型施磷;（2）砂泥田建議隔年施磷，牛肝田建議減少50%施磷量，紫色土、石灰土田和紅火泥地建議正常施磷。

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