川北植烟土壤有效态微量元素含量评价及其分布特征

蒋欣烨，李 珊，张 浩，李启权，∗，李 斌，王昌全，李 冰

（1.四川农业大学资源学院，四川成都611130；2.中国烟草总公司四川省公司，四川成都610041）

川北植烟土壤有效态微量元素含量评价及其分布特征

蒋欣烨1，李 珊1，张 浩1，李启权1，∗，李 斌2，王昌全1，李 冰1

（1.四川农业大学资源学院，四川成都611130；2.中国烟草总公司四川省公司，四川成都610041）

为探明川北植烟区土壤有效态微量元素含量状况及分布特征，对广元市228份植烟土壤有效铁、锰、铜、锌、钼及硼含量进行综合评价，并分析其在不同植烟区域、土壤类型及海拔段的分布特征。结果表明：川北植烟区土壤有效铁总体上处于丰富或极丰富水平，平均含量为65.42 mg·kg-1；有效锰、铜及钼总体上处于中等以上水平，平均含量分别为31.79、1.65和0.15 mg·kg-1；有效锌和有效硼总体处于缺乏或极缺乏水平，平均含量分别为0.90和0.19 mg·kg-1。土壤有效铁、锰、铜、钼平均含量在旺苍县较高，而有效锌和硼在剑阁县较高。有效铁平均含量在黄壤较高，有效锰、锌、钼在黄棕壤较高，而有效铜和硼在潮土较高。有效钼和硼平均含量在各海拔段无明显差异，有效锰随海拔升高而增加，有效铜和锌在高海拔处（1 100 m）较高，而有效铁在低海拔处（500～700 m）较高。

微量元素；植烟土壤；川北

微量元素是烤烟生长发育的必须营养元素，直接参与烟叶化学物质的合成，其有效性及含量高低对烤烟产量和烟叶品质起着至关重要的作用［1-3］。已有研究报道，我国多数产烟区出现了土壤微量元素失衡问题［4-7］。土壤微量元素失衡不仅制约烤烟生长，降低烤烟产量和品质，还会造成土壤重金属污染，导致严重的生态环境问题［8-10］。土壤缺锌会抑制烟株生长，限制烤烟光合产物的合成、代谢及运转［11］，土壤铜含量超标会使土壤富铜，造成土壤重金属污染［12］。因此，全面、系统地评价植烟区土壤微量元素的含量及分布，明确其影响因素，对制定科学合理的施肥措施、提高烤烟产量和品质以及保护生态环境均具有重要意义。

川北烟区是四川省重要的烤烟生产基地，主要包含剑阁、旺苍及元坝等3个主产烟区县。我国学者围绕川北植烟区土壤养分开展了大量研究。这些研究多集中在有机质和全氮等常规养分的含量评价及空间变异上［13-15］，也有学者评价了该区域土壤有效态微量元素含量的丰缺度［4］。但结合植烟区域、土壤类型和海拔等环境因素综合评价该区域土壤有效态微量元素含量及分布的研究鲜见报道。土壤有效态微量元素主要来自于有机质的分解，受成土母质、土壤类型、海拔及耕作施肥等因素影响［16-17］。本研究以川北植烟区土壤为研究对象，应用统计学方法系统评价该区域6种土壤有效态微量元素（铁、锰、铜、锌、钼、硼）含量丰缺状况，并分析土壤中上述有效态微量元素在烟区内部不同植烟区域、土壤类型及海拔段的含量分布特征，旨在科学指导该区土壤施肥措施制定，以期提高烤烟产量和改善烟叶品质。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

川北植烟区位于四川省北部边缘（31°31′—32°56′N，104°36′—106°45′E之间），包含广元市的剑阁、旺苍及元坝等3个主产烟区县（图1），面积7 620 km2，是四川省五大优质烤烟产区之一。区内地势由北向东南倾斜，处于山地向盆地过渡带，平均海拔700 m。四季分明，降雨充沛，属于亚热带湿润季风气候，年均气温16.1℃，年降雨量800～1 000 mm，年均日照时数1 300～1 400 h。区内成土母质主要为冲积物、冰水沉积物及紫色砂泥岩、碳酸盐、千枚岩、岩浆岩等风化形成的风化物。植烟土壤类型丰富，以紫色土、黄壤和水稻土为主，并包含少量新积土、潮土及黄棕壤。紫色土主要分布在广元市的中南部，由白垩系和侏罗系的紫色母质发育而成；新积土主要分布在海拔500 m以下的河谷阶地；水稻土广泛分布在中南部海拔1 000 m以下区域；黄壤和黄棕壤分布呈地带性，在研究区北部海拔900 m以上区域。

1.2 样品采集与分析

结合研究区实际情况，综合考虑地形、海拔和土壤类型等因素，兼顾代表性和随机取样的原则，采用多点混合法采集研究区表层（0—20 cm）土壤样品共228份（图1），其中，剑阁49份，旺苍和元坝分别为85和94份，并详细记录采样点经纬度、海拔及土壤类型等环境信息。土壤样品带回实验室经自然风干后，去杂、捣碎、碾磨，过筛待测。

采用DTPA浸提—原子吸收分光光度法测定土壤有效锌、铜、锰、铁、钼，采用沸水浸提—姜黄素比色法测定土壤有效硼［18］。

1.3 数据处理与分析方法

用ArcGIS软件绘制土壤样点分布图，常规数理统计分析在SPSS软件中完成。根据研究区地形地貌及海拔分布特征，划分如下5个海拔段，即≤500 m、500～700 m、700～900 m、900～1 100 m、＞1 100 m。参照文献［19］研究结果，制定土壤有效态微量元素分级评价标准（表1），以科学评价川北植烟区土壤有效态微量元素含量丰缺状况，为土壤施肥措施的制定提供理论依据和参考。

图1 研究区位、数字高程及土壤样点分布图Fig.1 Maps for the location of the study area，digital evaluation and distribution of soil sampling sites

表1 植烟土壤有效态微量元素分级评价标准Table 1 Evaluation criteria of soil available microelement in tobacco growing area mg·kg-1

2 结果与分析

2.1 川北植烟区土壤有效态微量元素的总体评价

数理统计结果表明（表2），川北植烟区土壤有效铁含量变化幅度较大，在4.98～281.00 mg· kg-1之间，平均含量为65.42 mg·kg-1，总体上处于丰富或极丰富水平，无缺铁样本。有效锰含量在4.74～135.04 mg·kg-1之间，平均含量为31.79 mg·kg-1，总体上处于中等以上水平。有效铜含量在0.14～4.30 mg·kg-1之间，平均含量为1.65 mg·kg-1，总体上处于中等或丰富水平，其中，有71.9%的土壤有效铜含量达到丰富及以上水平。有效锌含量在0.03～3.91 mg·kg-1之间，平均含量为0.90 mg·kg-1，总体上处于缺乏或极缺乏水平，其中，有31.1%的土壤有效锌为极缺乏水平，仅6.6%的土壤有效锌含量达到丰富水平。有效钼含量在0.04～0.78 mg·kg-1之间，平均含量为0.15 mg·kg-1，总体上处于中等以上水平。有效硼含量在0.03～0.49 mg·kg-1之间，平均含量为0.19 mg·kg-1，总体上处于缺乏或极缺乏水平，其中，有49.6%的土壤有效硼处于缺乏水平，40.4%的土壤处于极缺乏水平，说明川北植烟区土壤急需补充硼肥。

从变异系数来看，川北植烟区6种微量元素的土壤有效态含量变异系数在 47.37% ～99.07%之间，属于中等程度的变异，说明其空间异质性较高，含量差异明显。6种有效态微量元素的变异系数以有效铁最高，变异程度依次为土壤有效铁＞有效锰＞有效锌＞有效钼＞有效铜＞有效硼。

2.2 不同植烟区域的土壤有效态微量元素含量

植烟区域差异综合反映了自然和人类耕作活动对土壤性质的影响，是影响土壤微量元素形态、含量及分布的重要因素。从表3来看，剑阁、旺苍及元坝3个植烟区域土壤有效铁含量均处于丰富或极丰富水平。其中，旺苍县土壤有效铁含量平均值为85.34 mg·kg-1，明显高于其他2个区县。有效锰平均含量在3个区域间差异明显，表现为旺苍（44.86 mg·kg-1）＞元坝（26.88 mg·kg-1）＞剑阁（18.53 mg·kg-1）。3个植烟区土壤有效铜含量均较丰富，平均值在1.33～1.85 mg·kg-1之间，平均含量依次为旺苍＞元坝＞剑阁。有效锌含量整体偏低，平均值在0.76～1.03 mg·kg-1之间，总体上处于缺乏或中等水平，其中，元坝县土壤有效锌含量最低，有42.6%的土壤有效锌属极度缺乏水平。对此，应加强植烟区，尤其是元坝县土壤锌肥的补给，防止土壤有效锌含量进一步减少。有效钼含量在3个植烟区间差异较小，表现为旺苍（0.16 mg·kg-1）＞剑阁=元坝（0.14 mg·kg-1）。研究区有效硼含量总体上处于缺乏或极度缺乏水平，其中，元坝县有53.2%的土壤有效硼低至极缺乏水平。对此，应及时补充研究区，尤其是元坝县土壤有效硼，以保障烤烟生长所需营养元素。

表2 川北植烟区土壤有效态微量元素描述性统计特征及评价Table 2 Descriptive statistical characteristics and evaluation of soil available microelement content in tobacco growing area in Northern Sichuan

表3 川北植烟区不同植烟区域土壤有效态微量元素含量特征Table 3 Characteristics of soil available microelement content in tobacco growing area of different counties in Northern Sichuan

从变异系数来看，6种微量元素在土壤中的有效态含量在3个植烟区域内均具有中等强度或极强的变异性，说明植烟区域的差异是影响研究区土壤有效态微量元素含量及分布的重要因素。就变异程度而言，土壤有效铁、铜、钼在3个植烟区域间的变异程度为剑阁＞旺苍＞元坝，有效锰为剑阁＞元坝＞旺苍，而有效锌和有效硼则表现为元坝＞剑阁＞旺苍。

2.3 不同土壤类型的土壤有效态微量元素含量

土壤类型揭示了成土特性和成土过程的差异。从表4来看，各类型土壤有效铁平均含量差异明显，表现为黄壤（87.88 mg·kg-1）＞水稻土（84.16 mg·kg-1）＞黄棕壤（63.09 mg·kg-1）＞潮土（41.60 mg·kg-1）＞紫色土（38.66 mg· kg-1）＞新积土（27.97 mg·kg-1）。有效锰平均含量在13.81～50.05 mg·kg-1之间，总体上处于中等以上水平。其中，黄棕壤和黄壤有效锰含量达到极丰富水平。6种类型土壤的有效铜含量均较高，平均值在1.14～2.93 mg·kg-1之间。其中，潮土有效铜含量明显高于其他5种土壤类型，接近极丰富水平。各类型土壤有效锌含量整体偏低，平均值在0.77～1.30 mg·kg-1之间。其中，水稻土、黄壤、新积土和紫色土有效锌含量低至缺乏水平，应及时补充该类土壤锌肥。有效钼平均值在0.13～0.20 mg·kg-1之间，总体上处于中等以上水平。其中，以黄棕壤有效钼平均含量最高，达到极丰富水平。各土壤类型有效硼含量差异较小，平均值在0.17～0.22 mg·kg-1之间，总体上处于缺乏水平。其中，以紫色土有效硼含量最低，应加大对研究区土壤，尤其是紫色土硼肥的补给比例。

从变异系数来看，6种土壤有效态微量元素含量在各土壤类型间均具有中等强度或极强的变异性，说明土壤类型也是影响川北植烟区土壤有效态微量元素含量差异的重要因素。有效铁变异强度总体偏高，变异系数在 23.20% ～105.07%之间。其中，以紫色土变异系数最大，属于极强变异。有效锰和有效铜的变异系数分别为11.15%～83.63%和26.32%～67.02%，均具有中等强度的变异性。有效锌、钼及硼的变异系数均在新积土中最大。

2.4 不同海拔段的土壤有效态微量元素含量

海拔通过影响水热条件的再分布进而影响土壤微量元素的含量和分布。由表5可知，土壤有效铁平均含量在海拔700 m以下较高，达到极丰富水平。有效锰平均含量随海拔升高而增加，在海拔900 m以上达到极丰富水平。有效铜在各海拔段间差异较小，平均含量在1.50～1.79 mg·kg-1之间，总体上处于中等水平。有效锌含量随海拔变化呈现出两端高中间低的“V”字形分布特征，除海拔1 100 m以上土壤有效锌含量达到中等水平外，其余各海拔段均处于缺乏水平，应加大研究区中低海拔段土壤锌肥补给比例。有效钼和有效硼平均含量在各海拔段间无明显差异。

从变异系数来看，6种土壤有效态微量元素在各海拔段均具有中等强度或极强的变异性，说明海拔是影响川北植烟区土壤有效态微量元素含量差异的另一重要因素。除海拔500 m以下外，6种有效态微量元素的变异系数在各海拔段间均以有效铁最高，变异性最强。

表4 植烟区不同土壤类型土壤有效态微量元素含量特征Table 4 Characteristics of soil available microelement content of different soil type in tobacco growing area

表5 植烟区不同海拔段土壤有效态微量元素含量特征Table 5 Characteristics of soil available microelement content with different gradient in tobacco growing area

3 结论与讨论

土壤微量元素有效性、含量及分布受地形因素、成土母质、成土过程及人类耕作活动等多种因素综合影响。多数研究表明［20-21］，四川烟区土壤有效铁、锰及铜含量丰富，有效硼极其缺乏，与本研究结果基本一致。这与成土母质的类型及分布有关［2，22］。本研究结果表明，川北烟区土壤有效钼总体处于中等以上水平，可满足烤烟生长需要。有效锌总体上处于缺乏水平，明显低于四川省（1.73 mg·kg-1）［15］和川西南烟区（1.86 mg·kg-1）［23］的平均水平，这可能是因为研究区土壤成土母质中锌含量较少。与之前的研究结果相比［4］，川北烟区6种土壤有效态微量元素含量整体提高，这可能与近年来更加精细的田间管理及微肥投入有关。建议结合川北植烟区土壤有效态微量元素含量评价结果，加强对烟区土壤锌肥和硼肥的补充，以平衡土壤养分，促进烤烟优质高产。

川北植烟区6种土壤有效态微量元素含量变异系数在47.37%～99.07%之间，具有中等强度的变异性。土壤有效态微量元素含量分布在不同植烟区域、土壤类型及海拔段间差异明显。这与张文倩等［24］的研究结果一致。本研究结果表明，旺苍县土壤有效铁、锰及铜平均含量明显高于剑阁县和元坝区。一方面可能是因为该区域成土母质中含有较高铁、锰及铜；另一方面是因为该区域主要分布着黄壤和黄棕壤，土壤pH值相对较低，提高了土壤微量元素的有效性［5］。紫色土有效钼平均含量为0.13 mg·kg-1，明显低于其他土壤类型。这是因为研究区紫色土主要为中性和石灰性紫色土，土壤pH值较高，降低了土壤钼的有效性。有研究表明［5，25］，有效锰和有效锌含量随海拔升高呈增加趋势。本研究中，有效锰含量随海拔升高而增加，与其他学者的研究是一致的，而有效锌含量却随海拔增加呈现两端高中间低的“V”字形分布特征，与其他学者的研究结果有所差异。这可能是由研究区的地形、土壤类型、土地利用强度及耕作施肥方式等因素的差异造成。

本研究较为系统地评价了川北植烟区土壤6种有效态微量元素含量的丰缺状况，并分析了微量元素在不同植烟区域、土壤类型及海拔段的差异。土壤有效态微量元素含量和分布是一个受自然和人为因素共同影响的复杂过程。在今后的研究中，还有待进一步探究诸如耕作、施肥等其他复杂人为活动因素对土壤微量元素的影响，为烟田精准施肥措施的制定和优质烤烟的栽培提供更加充分的理论依据。

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（责任编辑 高 峻）

Evaluation on content and distribution characteristics of soil available microelements in tobacco growing area in Northern Sichuan

JIANG Xin-ye1，LIShan1，ZHANG Hao1，LIQi-quan1，∗，LIBin2，WANG Chang-quan1，LIBing1
（1.College of Resources，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China；2.Tobacco Company of Sichuan Province，Chengdu 610041，China）

In order to investigate the content status and distribution characteristics of soil available microelements，such as Fe，Mn，Cu，Zn，B，Mo，in tobacco growing area，228 soil samples were selected from Guangyuan City in northern Sichuan for analysis.Meanwhile，the distribution characteristics of the above microelements on the function of tobacco growing area，soil type and altitude were analyzed.It was shown that the soil available Fe was at the rich or extremely rich level with the average content of65.42mg·kg-1.Soil available Mn，Cu and Mo were over the medium level with the average content of31.79，1.65 and 0.15 mg·kg-1，respectively.Soil available Zn and B were at the poor or extremely poor level with the average content of0.90 and 0.19 mg·kg-1，respectively.Soil available Fe，Mn，Cu and Mo exhibited higher average content in Wangcang County，while soil available Zn and B were higher in Jian'ge County.The average content of soil available Fe was higher in yellow soil，and Mn，Zn and Mo were higher in yellow brown soil，yet soil Cu and B were relatively higher in fluvo-aquic soil.The average content of Mo and B showed no significant difference among different altitudes.Soil available Mn content increased with the elevated alti-tude.Soil available Cu and Zn contents were higher over 1 100 m，while soil available Fe was higher in lower altitude（500-700 m）.

microelement；tobacco growing soil；northern Sichuan

S572

A

1004-1524（2016）09-1572-08

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.09.17

2015-11-03

中国烟草总公司四川省公司科技项目（scyc201402006）

作者信息：蒋欣烨（1993—），女，四川达州人，硕士研究生，主要从事水土资源与环境研究。E-mail：jixinye_24@163.com

∗通信作者，李启权，E-mail：liqq@lreis.ac.cn

浙江农业学报Acta Agriculturae Zhejiangensis，2016，28（9）：1572-1579 http://www.zjnyxb.cn蒋欣烨，李珊，张浩，等.川北植烟土壤有效态微量元素含量评价及其分布特征［J］.浙江农业学报，2016，28（9）：1572-1579.