广东南雄不同香型烟区土壤养分特征比较研究

高 琳，林昌华，陈晓远，王 卫

（韶关学院英东农业科学与工程学院/韶关学院粤北土壤土地研究中心，广东 韶关 512005）

【研究意义】烟草是一种适应性广的作物，也是一种对生态条件十分敏感的经济作物，生态条件的差异会影响烟叶产量、质量和烟叶香型的风格，所以适宜的生态条件是生产优质烟叶的前提［1］。土壤作为烟草生长发育必需的生态条件之一，适宜的土壤肥力是烟草优质、适产不可或缺的因子。而土壤养分状况是土壤肥力的基础，其丰缺状况和供应强度与烟草的产量、品质及风味有着密切关系［2］。因此明确植烟区土壤的养分分布和丰缺情况，对因地制宜改善栽培技术和施肥方法［3］，促进不同香型特色优质烟叶的可持续发展具有重要意义。

【前人研究进展】广东南雄市已有300多年的种烟历史，是全国烟叶生产基地之一，素有“中国黄烟之乡”的美称［4］，种植面积、产量和收购量常年居广东之首。南雄烟叶香气质较好，香气量足，浓度、劲头适中，有成熟的焦甜香韵，具明显浓香型风格［4］，是我国浓香型烟叶产区的代表之一［5］。作为世界烟草第一大国，多年来国内学者对全国不同省市烟区的土壤都做了大量研究，并在烟草的品种、施肥、栽培、灌溉、土壤培肥以及作物营养等方面形成了较为成熟的理论与技术体系。也有部分学者对南雄烟区浓香型烟区的土壤肥力、生态条件、种植布局等方面进行研究并发表相关文献。【本研究切入点】南雄烟区作为浓香型烟叶代表，在烟叶的香气香型［6］及不同类型烟区的土壤养分差异等方面鲜有报道。随着全国测土配方施肥项目的开展，大量的农田土壤被送进化验室进行分析，获取了大批的土壤养分普查数据。【拟解决的关键问题】根据实地调查及2015、2016年测土配方施肥项目获取的土壤养分数据，抽样分析不同类型植烟区土壤养分现状，了解不同烟区土壤养分丰缺程度，并运用层次分析法评价不同香型烟区的养分状况，以期为南雄市烟区的科学施肥、优质烟叶开发及生态适宜区划分提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域位于广东省北部的南雄市，位于大庾岭南麓，地处 113°55′30″～114°44′38″E、24°56′59″～25°25′20″N，全市面积 2 316.4 km2。研究区地势为西北高，东南低，境内四周群山环抱，中部为狭长丘陵和平原区，自东北向西南沿浈江两岸伸展，海拔区间68～1 394 m。气候属亚热带季风湿润气候区，年平均气温19.60 ℃，年日照时数1 852.4 h，年平均总降雨量 1 530.6 mm，年平均积温7 186.0℃，≥10 ℃年有效积温6 369.1 ℃，无霜期293 d［7］。由于市境内地形复杂，地势高低差异，山地气温比平原要低4 ℃左右，雨量约多10%。成土母质主要以花岗岩和紫色页岩为主，南雄烟区土壤类型丰富，其中紫色土、牛肝土和沙泥土等占南雄植烟土壤的90%以上［8］。其中南雄盆地中部的紫色土壤，富含磷、钾，具备发展优质烟叶生产得天独厚的条件。土地利用方式以旱田和水田为主，主要是烟草-水稻等轮作。

南雄市烟叶以浓香型为主，占全市烟叶总面积的65%以上，主要分布在南雄盆地中部；清香型烟叶占全市烟叶总面积的20%，主要分布在丘陵盆地周围。其中乌迳镇、黄坑镇、邓坊镇、南亩镇、湖口镇、古市镇等为主要烟草种植区。根据南雄各地烟区的地势、土质、气候特点及烟叶类型、种植习惯等因素综合分析考虑，将南雄市种烟区域主要分为3种类型：平原浓香型烤烟区、半山清香型烤烟区、平原晒黄烟区［9］。我们选取以浓香型为主的黄坑镇、湖口镇、古市镇，以清香型为主的邓坊镇、南亩镇和以黄烟为主的乌迳镇进行研究。

1.2 样品采集与测定

2015—2016年参照测土配方施肥技术规程，南雄市国家级测土配方施肥补贴项目采集了大量土壤样品，带回实验室自然风干后，研磨过1 mm和0.25 mm网筛，备用。本研究利用2015、2016年所采集的植烟土壤样品，在综合考虑烟叶面积、土壤类型、地形等因素基础上，在平原浓香型烟区抽取60份土样，在半山清香型烟区抽取40份土样，在平原黄烟区抽取30份土样，共计130份样品 。

根据《土壤农业化学分析方法》对样品进行常规测定，在测试方法上，土壤pH采用水浸提法（水土比为2.5∶1）测定，土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化-外加热法测定，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵-火焰光度计法进行测定［10］。利用SPSS19.0对土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的养分含量数据进行统计学分析。并参考中国农业科学院烟草研究所等制定的烟区土壤养分分级标准［11-12］，对土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾进行分级，并分析不同香型烟区的土壤养分肥力状况。

1.3 研究方法

1.3.1 建立层次结构模型 将土壤养分肥力质量作为层次分析的目标层（A），把评价因子（有机质、有效氮、有效磷和速效钾）作为层次分析的准则层（B），把土壤养分元素级别作为层次分析的方案层（C），由这3个层次建立了土壤养分肥力质量评价的层次结构模型（图1）。

图1 土壤养分肥力质量评价模型Fig.1 Soil nutrient fertility quality evaluation model

1.3.2 构造判断矩阵 在土壤养分肥力质量这一目标（A）下，构造各准则层（B）的相对重要性的两两比较判断矩阵（A-B），并求出特征根及特征向量。本研究选用土壤养分元素的临界含量作为基准，计算各评价因子与基准值的比值，由此计算出各样本的特征向量及最大特征根，具体构建的各个因素的相对重要判断矩阵（A-B）。对于土壤养分肥力评价的各个因子（B），以评价因子的实测值与其相对应的各个土壤养分质量级别的标准值之差的绝对值的倒数作为标度来构建各个土壤养分质量级别（C）的相对重要两两判断矩阵（Bi-C）。根据矩阵计算各层次及指标的权向量和特征值，并对特征值进行一致性检验，检验公式为CR=CI/RI，若CR＜0.1，则认为判断矩阵是可接受的，说明各个判断矩阵满足一致性。否则需要调整判断矩阵。

1.3.3 层次排序 单排序根据计算出的评价因素的权重结果确定评价因素在该层次的重要性，总排序是确定评价因素在总目标中的重要程度。

2 结果与分析

2.1 不同类型烟区土壤养分特征

表1 不同烟区土壤pH值分布情况Table 1 Distribution of soil pH in different tobacco growing areas

2.1.1 土壤pH值 土壤pH影响土壤元素的有效性和作物的吸收性，进而影响烟草的产量和品质。从表1可以看出，全市烟区土壤pH值变幅在3.76～8.45之间，平均值为5.53， 其中平原浓香型烟区土壤pH值变幅在4.35～8.45之间，平均值为6.08，高于全市平均水平，变异系数为22.40%，半山清香型烟区土壤pH值变幅在3.76～5.82之间，平均值为4.73，低于全市平均水平，变异系数为8.44%，平原晒黄烟区土壤pH值变幅在4.19～7.99之间，平均值为5.46，接近于全市平均水平，变异系数为24.76%。而根据前人研究，烟区土壤pH值适宜范围为5.5～6.5［13］，从平均水平来看，平原浓香型烟区土壤和黄烟区土壤pH值更适宜，而半山清香型烟区土壤pH值稍偏酸。平原浓香型烟区19%土壤pH值处于最适宜类型范围内，32%土壤pH≤5，另有32%土壤pH≥7，不适宜烟叶正常生长，半山清香型烟区3%土壤pH值处于最适宜类型范围内，80%土壤pH≤5不适宜烟叶正常生长，平原黄烟区83%土壤pH≤5或≥7，不适宜烟叶正常生长。总体上看，不同烟区土壤pH值差异显著，全市主烟区土壤pH值适宜范围比例偏低、仅10%，在后续烟叶种植和管理中，要进行适当的调节土壤酸碱性，以便烟叶更好地生长发育。

2.1.2 土壤有机质 土壤有机质是衡量土壤肥力高低的重要指标之一，从表2可以看出，全市主产区土壤有机质含量变幅为3.55～33.07 g/kg，平均值为13.77 g/kg，变异系数为47.72%。从不同烟区来看，平原浓香型烟区土壤有机质含量变幅为3.55～29.5 g/kg，平均值为12.78 g/kg，变异系数为47.68%；半山清香型烟区土壤有机质含量变幅为4.98～33.07 g/kg，平均值为13.40 g/kg，变异系数为42.24%；平原晒黄烟区土壤有机质含量变幅为6.37～31.19 g/kg，平均值为17.82 g/kg，变异系数为24.76%。从土壤有机质含量分布来看，平原浓香型烟区样点中75%土壤有机质含量低于15 g/kg，19% 在 15～25 g/kg，7% 在 25～35 g/kg，半山清香型烟区73%土壤有机质含量低于15 g/kg，23% 在 15～25 g/kg，5% 在 25～35 g/kg，平原黄烟区39%土壤有机质含量低于15 g/kg，44% 在 15～25 g/kg，17% 在 25～35 g/kg。 总 体上看，平原黄烟区土壤有机质含量与浓香型和清香型烟区差异显著，而浓香型和清香型烟区土壤有机质含量差异不显著。

表2 不同烟区土壤有机质含量分布情况Table 2 Distribution of soil organic matter content in different tobacco growing areas

2.1.3 土壤碱解氮 土壤碱解氮是衡量氮素水平高低的一个重要指标，能够较灵敏地反映土壤氮素动态变化和供氮水平［13］。由表3可知，全市主产区土壤碱解氮含量变幅为21.00～501.67 mg/kg，平均值为103.07 mg/kg，变异系数为76.26%。从不同烟区来看，平原浓香型烟区土壤碱解氮含量变幅在26.25～232.75 mg/kg之间，平均值为80.49 mg/kg，变异系数为55.84%；半山清香型烟区土壤碱解氮含量变幅在21.00～501.67 mg/kg之间，平均值为114.60 mg/kg，变异系数为85.03%；平原黄烟区土壤碱解氮含量变幅在45.50～455.00 mg/kg之间，平均值为151.47 mg/kg，变异系数为62.35%。不同烟区间土壤碱解氮含量存在差异， 表现为平原黄烟区＞半山清香型烟区＞ 平原浓香型烟区。从土壤碱解氮含量分布来看，平原浓香型烟区样点中51%土壤碱解氮含量低于65 mg/kg，25%在65～100 mg/kg，半山清香型烟区25%土壤碱解氮含量低于65 mg/kg，43%在65～100 mg/kg，平原黄烟区22%土壤碱解氮含量低于65 mg/kg，6%在65～100 mg/kg。总体上看，平原黄烟区土壤碱解氮含量高于100 mg/kg的比例较大，在后续土壤管理中需控制氮肥施用量和基追肥分配比例。

表3 不同烟区土壤碱解氮含量分布情况Table 3 Distribution of soil available nitrogen cotent in different tobacco growing areas

2.1.4 土壤有效磷 由表4可知，全市主产区土壤有效磷含量变幅为0.13～121.25 mg/kg，平均值为23.92 mg/kg，变异系数为115.46%，属强度变异范畴。从不同烟区来看，平原浓香型烟区土壤有效磷含量变幅在0.13～121.25 mg/kg之间，平均值为24.53 mg/kg，变异系数为122.93%；半山清香型烟区土壤有效磷含量变幅在1.59～113.97 mg/kg之间，平均值为24.85 mg/kg，变异系数为112.09%；平原黄烟区土壤有效磷含量变幅在2.54～64.91 mg/kg之间，平均值为19.83 mg/kg，变异系数为87.34%。从土壤有效磷含量分布来看，平原浓香型烟区样点中67%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，处于有效磷缺乏状态，12%在20～40 mg/kg，14%在40～80 mg/kg，7%高于80 mg/kg；半山清香型烟区58%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，处于有效磷缺乏状态，20%在20～04 mg/kg，18%在40～80 mg/kg，5%高于80 mg/kg；平原黄烟区72%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，处于有效磷缺乏状态，17%在20～40 mg/kg，11%在40～80 mg/kg。总体上看，主产区土壤有效磷处于缺乏状态比例较高。

表4 不同烟区土壤有效磷含量分布情况Table 4 Distribution of soil available phosphorus in different tobacco growing areas

2.1.5 土壤速效钾 烟草属于喜钾作物，是烟草生长和品质的重要营养元素［12］。从表5可以看出，全市主烟区土壤速效钾含量变幅为17.62～506.39 mg/kg，平均值为122.93 mg/kg，变异系数为68.86%。从平均水平来看，不同烟区间土壤速效钾含量差异不大，其中半山清香型烟区速效钾含量稍低于平原浓香型烟区和平原黄烟区。从不同烟区来看，平原浓香型烟区76%土壤速效钾含量处于150 mg/kg的临界水平以下，12%处于150～220 mg/kg，10% 处 于 220～350 mg/kg。 半 山清香型烟区73%土壤速效钾含量处于150 mg/kg的临界水平以下，23%处于150～220 mg/kg，5%处于220～350 mg/kg。平原黄烟区77%土壤速效钾含量处于150 mg/kg的临界水平以下，22%处于220～350 mg/kg。总体上看，全市主烟区样点中75%的土壤速效钾处于临界水平，而烟草作为喜钾作物，在科学种植过程中，要注重钾肥的调节和施用。

表5 不同烟区土壤速效钾含量分布情况Table 5 Distribution of soil AK in different TGAs

2.2 不同类型烟区土壤养分肥力评价

运用层次分析法构建三大烟区土壤肥力的层次模型，构造判断矩阵并进行排序权向量及一致性检验，结果各个判断矩阵的一致性比率CR都小于0.1，说明各个判断矩阵满足一致性。

从表6可以看出，平原浓香型烟区土壤养分状况处于缺乏水平，权重为0.549，其中有机质含量处于适宜水平，土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量均在缺乏水平；从表7可以看出，半山清香型烟区土壤养分状况处于缺乏水平，权重为0.455，其中有机质和碱解氮含量处于适宜水平，土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量均在缺乏水平；从表8可以看出，平原黄烟区土壤养分状况处于适宜水平，权重为0.395，其中有机质含量处于适宜水平，土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量均处于缺乏水平，碱解氮含量处于丰富水平。

表6 平原浓香型烟区土壤养分层次总排序Table 6 Total hierarchical order of soil nutrient content in plain-based highly flavored tobacco growing areas

表7 半山清香型烟区土壤养分层次总排序Table 7 Total hierarchical order of soil nutrient content in hillside-based slightly flavored tobacco growing areas

表8 平原黄烟区土壤养分层次总排序Table 8 Total hierarchical order of soil nutrient content in plain-based yellow tobacco growing areas

3 讨论

土壤肥力是影响农作物生长发育和产量最为重要的因素之一，而土壤养分的含量分布及形态特征是土壤肥力的重要标志［14］，烟草的种植适应性虽广，但对生态条件极为敏感，而土壤作为烟草生长所必需的生态条件之一，影响着烟草的生长和发育。同时由于烟区生态条件的差异，以及历史原因和人文因素的影响，不同烟区形成了不同的香味风格［15］，南雄市虽主要以浓香型烟叶为主，受地形和栽培管理等因素的影响，还有清香型烟叶和黄烟叶。本研究选取南雄浓香型、清香型和黄烟区3个不同类型烟区研究不同烟区的土壤养分特征，结果表明不同烟区pH、有机质和碱解氮差异显著，而土壤有效磷和速效钾差异不显著。

从不同烟区的土壤养分含量来看，土壤有机质含量依次为平原黄烟区（17.82 g/kg）＞半山清香型（13.40 g/kg）＞ 平原浓香型（12.78 g/kg），土壤碱解氮含量适宜性依次为平原黄烟区（151.47 mg/kg）＞半山清香型烟区（114.6 mg/kg）＞平原浓香型烟区（80.49 mg/kg），说明该土壤养分指标可能对烟叶香型形成有一定的影响。但是土壤土壤有效磷和速效钾差异不大，平原浓香型烟区样点中67%土壤有效磷含量低于20 mg/kg， 76%土壤速效钾含量低于150 mg/kg的临界水平；半山清香型烟区样点中58%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，73%土壤速效钾含量低于150 mg/kg的临界水平；平原黄烟区样点中72%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，77%土壤速效钾含量低于150 mg/kg的临界水平。总体上看土壤有效磷含量普遍偏低，这与前人研究结果有差异，在王怡等［3］的研究中，南雄产区土壤有效磷含量较丰富，虽然目前较多的研究证明农田土壤耕层有效磷含量水平大幅提高［16］，但是在本研究测定中，全市烟叶主产区65%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，处于缺乏状态，这可能是由于农户普遍少施磷肥的原因。而速效钾含量普遍偏低的结果与前人研究结果一致，土壤钾元素对烟草的品质有重要影响，这可能是因为烟区农民在保证产量的前提下往往不重视钾肥的施用，没有针对烟草的实际作物需求进行科学施肥。在本研究中，不同烟区土壤养分肥力水平存在一定的差异，平原浓香型烟区和半山清香型烟区土壤养分状况均处于缺乏水平，平原黄烟区土壤养分状况处于适宜水平。前人研究南雄烟区土壤综合肥力处于“中等”偏上肥力水平，与本研究结果有一定差异，这主要是由于选取的指标类型和数量不同。总体来看，本研究主要选取典型烟区部分指标，在后续研究中，要综合其他养分指标，进一步研究南雄不同烟区的土壤养分空间变异特征，以便清楚知道烟区任一点的养分含量，在此基础上可进一步研究空间和时间上的差异性信息，进而能采取技术上可行、经济上有效的合理的精准施肥调控措施。

4 结论

本研究结果表明，不同烟区土壤pH、有机质和碱解氮含量差异显著，而土壤有效磷和速效钾含量差异不显著。平原浓香型烟区样点中94%土壤有机质含量和76%土壤碱解氮含量处于适宜水平，半山清香型烟区样点中96%土壤有机质含量和68%土壤碱解氮含量处于适宜水平，平原黄烟区样点中72%土壤有机质含量和28%土壤碱解氮含量处于适宜水平，而不同烟区土壤有效磷和速效钾含量低于临界水平比例较大。总体上看，平原浓香型和半山清香型烟区土壤养分状况属于缺乏状态，平原黄烟区土壤养分状况处于适宜水平。