不同土壤类型养分垂直分布特征

朱海滨，杨应明，张晓龙，毛春堂，郑仕方，李春宝，敖金成*

[1.红云红河烟草（集团）有限责任公司，昆明 650202；2.云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明 650106；3.云南省烟草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000]

不同土壤类型养分垂直分布特征

朱海滨1，杨应明1，张晓龙2，毛春堂2，郑仕方2，李春宝3，敖金成2*

[1.红云红河烟草（集团）有限责任公司，昆明 650202；2.云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明 650106；3.云南省烟草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000]

以昆明烟区几种典型土壤类型为研究对象，运用相关性分析法探讨了不同土壤类型剖面理化性状和真菌、细菌、放线菌数量与耕作深度的关系。结果表明，紫色土、水稻土和红壤的有机质、速效氮、速效钾和真菌、细菌及放线菌数量与剖面深度呈极显著负相关关系，水稻土的交换性钙和交换性镁含量均与剖面深度呈极显著负相关关系，而紫色土和红壤呈负相关关系；三种土壤类型剖面的各养分含量及真菌、细菌、放线菌数量具有较强的表聚性特征，自上而下存在明显的递减性；从养分含量及微生物数量的递减幅度来看，紫色土耕作深度以 20 cm 左右为宜，红壤和水稻土耕作深度以 20～30 cm 为宜。生产中，若耕作深度大于 30 cm，3 种土壤的养分均存在下降的风险。因此，针对深耕地块，建议合理提高施肥水平。

土壤剖面；植烟土壤；养分水平；表聚性；适宜性

土壤是烟草种植的重要生态条件之一，适宜的植烟土壤是提高烟叶产量及品质的重要基础和保障[1]，土壤中任何一种养分的缺乏或过量，直接影响着烟株的生长发育和烟叶品质的提高[2-4]，对烤烟病害的发生也有一定的影响[5]。因此，稳定烤烟根际养分水平对生产优质烟叶有重要意义。

近年来，云南各烟区烟田（地）的整地理墒基本实现机械化。由于机耕者水平各异，耕作深度不同。当耕作层熟土被深翻的生土大量替换，是否会影响烤烟根际的养分水平鲜见报道。因此，在生产实践中，如何根据土壤剖面养分的垂直分布特征，确定适宜的耕作深度，对实现烤烟根际养分水平的精细化管理有一定的指导意义。关于植烟土壤理化性状评价研究较多[6-9]，对植烟土壤耕作深度也有一定研究[10-11]，但关于不同土壤类型剖面养分特征与耕作深度的关系的研究鲜见报道。因此，笔者对昆明烟区3种典型的土壤类型剖面养分垂直分布特征进行了研究，旨在为区域烟叶生产的合理施肥及耕作管理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

根据昆明市植烟区域土壤类型的分布特点确定取样点。于 2013 年 3 月在昆明市石林、宜良、禄劝县和安宁市选择紫色土、水稻土、红壤3种土壤类型，每种土壤类型选择 3 个乡（镇），每个乡（镇）随机选取 5 个点，分别在 A（0～10 cm），B（11～20 cm），C（21～30 cm），D（31～40 cm），E（41～50 cm）处挖取剖面土壤，将各层土壤分别制成混合样，按四分法取混合样，样品重量不低于1 kg，共计 225 个混合样。取样时，要求土壤剖面长 1.0 m，宽 0.5 m，深 0.8～1.0 m，取样时间应选择在整地理墒前。取回的样品部分用作理化性状检测（土样经风干、磨细、过筛后进行相关指标的检测），剩余部分进行微生物检测。

1.2 检测方法

土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾、交换性镁（Mg）、交换性钙（Ca）的测定均采用常规方法完成，具体方法参见文献[12]。

1.3 微生物检测方法

土壤真菌、细菌和放线菌3种微生物采用涂布平板法进行分离培养。菌落的计数以菌落形成单位（Colony-forming units, CPU）表示。

1.4 数据分析

数据进行相关性分析前，先进行正态分布检验，然后分别以直线、对数、指数回归进行拟合，基本以直线方程拟合最好，为便于比较，均采用直线方程。采用 SPSS 16.0 软件进行相关性分析。

2 结 果

2.1 有机质含量的分布特征

紫色土、水稻土、红壤的有机质含量与剖面深度呈极显著负相关关系（r 值和 P 值分别为 r=-0.99，P＜0.001；r=-0.97，P＜0.001；r=-0.99，P＜0.001），线性拟合度较高（图1）。当耕作深度大于 30 cm，土壤有机质含量降幅均超过 32%；当耕作深度大于40 cm 时，有机质含量降幅均超过 68%以上，整体以紫色土降幅最大，水稻土次之。研究结论与袁超磊等[13]一致。

图1 不同土壤类型剖面有机质含量特征Fig. 1 The characteristics of organic matter contents of different soil type

2.2 N、P、K 速效养分含量的分布特征

2.2.1 速效氮含量的分布特征 相关性和显著性分析结果表明，紫色土（F=94.13，P＜0.001）、水稻土（F=41.14，P＜0.001）、红壤（F=61.24，P＜0.001）的速效氮含量与土壤剖面深度均呈极显著负相关关系，并具有较强的线性相关性（图2a）。总体来看，随剖面深度的递增，紫色土的速效氮含量下降幅度最大，红壤次之。通过15N 示踪技术研究表明，在高低肥力条件下，烤烟吸收的氮素70.68%～81.33%来自于土壤[14]。说明土壤氮素含量对满足烟株的氮素需求尤为重要。

2.2.2 速效磷含量的分布特征 由图2b 可知，在0～30 cm 土层，紫色土和红壤的速效磷含量随土壤深度的增加极显著降低（r 值和 P 值分别为 r=-0.90，P＜0.001；r=-0.98，P＜0.001；r=-0.98，P＜0.001），31～50 cm 土层则缓慢降低；在 0～40 cm 土层的水稻土速效磷含量与剖面深度递增呈极显著负相关关系（r 值和 P 值分别为 r=-0.94，P＜0.001）。整体来看，水稻土的速效磷含量下降幅度最大，紫色土次之。

2.2.3 速效钾含量的分布特征 由图2c 可知，紫色土（F=32.34，P＜0.001）、水稻土（F=152.23，P＜0.001）、红壤（F=472.34，P＜0.001）的速效钾含量与土壤深度均呈极显著负相关关系，并具有较好的线性相关性。整体来看，随耕作深度的递增，红壤的速效钾含量降幅最大，水稻土次之。

2.3 中量营养元素含量的分布特征

2.3.1 交换性钙含量的分布特征 试验结果表明，3种土壤类型的交换性钙含量与土壤深度呈负相关关系，但降低幅度各有不同，线性决定方程系数R2均较高（图3a）。从土壤的交换性钙丰缺指标看[6]，当耕作深度在 41～50 cm 时，3 种土壤类型的交换性钙含量均大于 4000 mg/kg，均处于较丰富水平，说明耕作深度对不同土壤类型的交换性钙含量影响不大。

2.3.2 交换性镁含量的分布特征 试验中，3 种土壤类型的交换性镁含量与土壤剖面深度均呈负相关关系，线性决定方程系数 R2均较高，表现出较好的线性关系（图3b）。3 种土壤类型不同剖面深度养分的交换性镁的含量基本表现为紫色土＞水稻土＞红壤，相同的耕作深度，均以红壤的交换性镁含量最低，水稻土次之，紫色土的交换性镁含量整体较高。

2.4 真菌、细菌和放线菌数量的分布特征

试验结果表明，紫色土、水稻土、红壤的真菌数量（r 值和 P 值分别为 r=-0.92，P＜0.001；r=-0.95，P＜0.001 和 r=-0.92，P＜0.001）、细菌数量（r 值和 P 值分别为 r=-0.91，P＜0.001；r=-0.97，P＜0.001 和 r=-0.92，P＜0.001）、放线菌数量（r值和 P 值分别为 r=-0.94，P＜0.001；r=-0.96，P＜0.001 和 r=-0.97，P＜0.001）均与土壤剖面深度呈极显著负相关，线性拟合度均较高（图4a，4b，4c）。从降幅来看，随土壤剖面深度的递增，紫色土、水稻土和红壤的真菌和细菌数量整体以紫色土降低幅度最大，红壤次之，放线菌数量则以红壤降低幅度最大，但其各层放线菌数量均较另外两种土壤高。

图2 不同土壤类型剖面速效养分含量特征Fig. 2 The characteristics of available nutrient contents of different soil type

图3 不同土壤类型剖面交换性钙和交换性镁含量特征Fig. 3 The characteristics of exchangeable calcium and exchangeable magnesium contents of different soil type

3 讨 论

烤烟根系主要分布在 0～20 cm，30 cm 以下仅有少量分布[15]。易建华等[16]研究也认为，烤烟根系在土层中呈“T”型结构，不定根越靠近土壤上层，其分布越与垄土表面平行。因而浅施基肥和浅追肥对根系生物量有明显的促进作用，对烟苗的早生快发及烟叶品质形成具有重要的生产实践意义[17-18]。试验中，3种土壤类型的养分含量及真菌、细菌、放线菌数量均有明显的表聚性特征，符合烤烟根系的形态建成规律。

图4 不同土壤类型剖面真菌、细菌、放线菌数量特征Fig. 4 The characteristics of fungi, bacteria, actinomytes number of different soil type

氮、磷、钾营养元素对烟株的生长发育、生理代谢、抗逆性及烟叶品质的形成具有重要作用[19-20]，中微量营养元素在烤烟的生长发育和烟叶品质的形成中也具有不可替代的作用[21]。研究认为，当土壤中速效氮、速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁分别低于 100、10、100、400、120 mg/kg临界值时[3,6,22-24]，烟株可能出现缺素或潜在缺素的风险，影响烤烟正常生长所需的养分供应。试验中，3种土壤类型的有机质、速效氮、速效钾含量与土壤剖面深度呈极显著负相关关系。速效磷、交换性钙、交换性镁含量与土壤剖面深度呈负相关关系，但不同土壤类型、不同土层下降幅度略有不同。当剖面深度大于 30 cm 时，有机质及各矿物养分含量降低幅度在 30%以上，除交换性钙和交换性镁含量仍处于丰富水平外，其余几种养分均处于临界值以下。土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分，能够直接或间接参与并促进土壤中一系列的生理生化反应，同时也是土壤生态系统发育成熟与否和系统资源能否高效持续利用的重要标志[25]。试验中，3种土壤类型的真菌、细菌及放线菌数量与耕作深度均呈极显著负相关关系，试验结果与张艳玲等[26]对低肥力的潮土和高肥力的黄壤剖面微生物数量的垂直分布规律研究结果一致。可见，耕作层越深，低养分含量和少微生物的深层土壤势必降低根际土壤的养分水平和改变烤烟根际微生物区系。因此，烤烟生产中，应根据土壤类型、耕作情况等，制定差异化的施肥技术，才能实现现代烟草农业养分的精细化管理。

4 结 论

3种土壤类型的有机质、速效氮、速效钾含量及真菌、细菌、放线菌数量与剖面深度呈极显著负相关关系，速效磷、交换性钙和交换性镁养分含量与剖面深度呈负相关关系，下降幅度与土壤类型有关，各养分含量及微生物数量均存在明显的表聚性特征，自上而下具有明显的递减性。

从不同耕作深度的养分水平及微生物数量递减幅度来看，紫色土耕作深度以 20 cm 左右为宜，水稻土和红壤以 20～30 cm 为宜。生产中，若耕作过深，须合理增施相应养分，为烤烟生长创造适宜的肥力水平。

[1] 许自成，王林，王金平，等. 湖南烤烟化学成分与土壤有机质含量的关系[J]. 生态学杂志，2006，25（10）：1186-1190．

[2] 陈义强，刘国顺，习红昂． 微尺度下烟田铁的空间变异性及其与烟叶铁的相关分析[J]．生态学报，2009，29（3）：1449-1458．

[3] 王林，徐自成，肖汉乾，等．湖南烟区土壤有效态微量元素的分布特点[J]．土壤通报，2008，39（1）：120-124．

[4] 陶澍，曹军，李本纲．深圳市土壤微量元素成因分析[J]．土壤学报，2001，38（2）：248-255．

[5] 高福宏，陈静，陶琼，等．植烟土壤理化性质对烟草病害发生的影响[J]．湖南农业科学，2012（9）：74-76．

[6] 敖金成，刘世文，罗华元，等．昆明烟区土壤速效养分及中微量元素丰缺状况分析[J]．西北农林科技大学学报，2013，41（10）：193-199．

[7] 敖金成，薛红芬，刘世文，等．石林烟区植烟土壤养分动态变化及施肥对策[J]．云南农业大学学报：自然科学版，2012，27（6）：845-850．

[8] 熊德中，蔡海洋，张仁椒，等．福建烟区土壤中量和微量营养元素含量状况的研究[J]．中国生态农业学报，2007，15（4）：36-38．

[9] 黄瑾，林北森，周文亮，等．广西百色植烟土壤主要养分特征及施肥策略[J]．中国烟草科学，2010，31（4）：33-38．

[10] 李明德，刘琼峰，吴小丹，等．张家界不同植烟土壤类型剖面形态特征与养分分布特征[J]．中国烟草科学，2012，3（3）：7-12．

[11] 徐天养，赵正雄，李忠环，等．耕作深度对烤烟生长、养分吸收及产量、产值的影响[J]．作物学报，2009，35（7）：1364-1368．

[12] 鲍士旦．土壤农化分析[M]．北京：中国农业出版社，2000：10-30．

[13] 袁超磊，贺纪正，沈菊培，等．一个红壤剖面微生物群落的焦磷酸测序法研究[J]．土壤学报，2013，50（1）：141-152．

[14] 马兴华，张忠锋，荣凡番，等．高低土壤肥料条件下烤烟对氮素吸收、分配和利用的研究[J]．中国烟草科学，2009，30（1）：1-4，9．

[15] 黄泽春，屠乃美，朱宗第，等．大田期烤烟根系生长与分布研究[J]．中国烟草学报，2012，18（1）：35-39．

[16] 易建华，孙在军，贾志红．烤烟根系构型及动态建成规律的研究[J]．作物学报，2005，31（7）：915-920．

[17] 侯加民，张忠锋，任明波，等．烤烟根系发育与烟叶产量质量关系的研究[J]．中国烟草科学，2003，24（2）：16-18．

[18] 贾志红，易建华，李挥文，等．不同深度施用基肥和追肥对烤烟根系生长的影响[J]．湖南农业科学，2006（2）：45-47．

[19] 张钊，周冀衡，邵岩，等．缺素对烤烟叶片腺毛生长发育影响的研究[J]．中国烟草学报，2007，13（5）：50-53．

[20] 李絮花，杨守祥．施用钾肥对烤烟叶片中钾素和氮素含量的影响[J]．中国烟草学报，2002，8（3）：17-21．

[21] 冯红柳，刘永贤，郑希，等．镁、硼对烤烟生长发育与产质量的影响[J]．广西农业科学，2010，41（3）：244-247．

[22] 付亚丽，李宏光，付国润，等．红河植烟土壤中微量元素含量分析[J]．云南农业大学学报，2012，27（1）：73-79．

[23] 王树会，邵岩，邓云龙，等．云南植烟土壤主要养分特征及在生产上的对策[J]．云南农业大学学报，2005，20（5）：690-693．

[24] 陈江华，李志宏，刘建利，等．全国主要烟区土壤养分丰缺状况评价[J]．中国烟草学报，2004（3）：14-18．

[25] 陆雅海，张福锁．根际微生物研究进展[J]．土壤，2006，38（2）：113-121．

[26] 张艳玲，蔡宪杰，王信民．烟田土壤微生物组成及其垂直分布特征[J]．烟草科技，2006（9）：61-64．

Characteristics of Nutrient Vertical Distribution under Different Tobacco Planting Soils

ZHU Haibin1, YANG Yingming1, ZHANG Xiaolong2, MAO Chuntang2, ZHENG Shifang2, LI Chunbao3, AO Jincheng2*
[1. Hongyunhonghe Tobacco (Group) Co., Ltd., Kunming 650202, China; 2. Yunnan Reascend Tobacco Technology (Group) Co., Ltd., Kunming 650106, China; 3. Chuxiong Tobacco Companies of Yunnan Province, Chuxiong 675000, Yunnan, China]

The vertical physicochemical properties and fungi, bacteria, actinomycetes number under various tobacco planting soil types in Kunming tobacco areas were investigated to explore their relationship with tillage depth. The results showed that contents of organic matter, available N, available K, and number of fungi, bacteria, actinomycetes had a significantly or highly significantly negative correlation with profile depth of purple soil, paddy soil and red soil. The contents of exchangeable Ca and exchangeable Mg of paddy soil had highly significant negative correlation with profile depth, purple soil and red soil only showed negative correlation. Nutrient contents and microbial numbers in all of the three tobacco planting soils showed characteristics of strong surface accumulation, decreasing from top to bottom. Considering these nutrient and microbial number change, it is suggest that appropriate tillage depth is 20 cm purple soil, 20-30 cm for paddy soil and red soil. In production practice, nutrient contents will decline largely if the plough layer is too deep (＞ 30 cm). Therefore, additional fertilizers should be applied.

soil profile; tobacco planting soil; nutrient level; surface accumulation; suitability

S572.06

1007-5119（2014）05-0055-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.011

云南中烟工业有限责任公司科技项目（2010YL01-2）；红云红河（烟草）集团有限责任公司科技项目（HYHH2012YL01）

朱海滨，硕士研究生，农艺师，主要从事烟叶原料评价与应用研究。E-mail：haibin001@126.com *通信作者，E-mail：Kingcheng18@aliyun.com

2013-11-24

2014-03-01