孟连蔗区土壤大量元素养分状况分析

陆永武，曹 敏，余 静，尚文洪，王开友，岩 白，李绍伟

(1云南英茂农化科技有限公司，云南昆明650228；2孟连昌裕糖业有限责任公司，云南孟连665000；3云南英茂糖业(集团)有限公司，云南昆明650228)

0 引言

孟连县位于云南省普洱市西南部，属南亚热带气候类型，旱、雨2季明显，无霜期短，适宜甘蔗种植。甘蔗是孟连县主要的经济作物之一，2018年总种蔗面积为7020 hm2，其中1773 hm2种植于台地，4600 hm2种植于山地，只有647 hm2种植于可灌溉的田里，年均产量40万t[1]。土壤在甘蔗整个生长过程中能够不断提供水、肥、气、热和其他环境条件，谢如林等[2]研究认为，适宜的土壤养分环境是甘蔗获得优质高产的保证。孟连县甘蔗产业发展为少数民族、边疆地区脱贫攻坚与乡村振兴有效衔接发挥了重要的产业支撑作用，随着甘蔗高产高糖栽培技术在蔗区推广，本文对蔗区土壤养分状况进行了解，为测土配方及平衡施肥方案提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集

2020年11月在甘蔗成熟期间于孟连昌裕糖业有限责任公司蔗区6700 hm2中选择采集有代表性的土壤类型、不同海拔梯度、不同品种分布的土壤混合样品195份。土壤样品的采集时间选在甘蔗砍收前1个月，反映土壤真实养分状况和供肥能力，采样地点分布于孟连县娜允镇、芒信镇、景信乡、富岩镇、勐马镇、公信乡和澜沧县糯福乡等7个乡镇。每个土壤混合样采用“S”形随机取样，采集5个土壤点组成1个土壤混合样，由于甘蔗种植普遍采用机械开沟，植蔗沟深不低于0.3～0.4 m，植蔗沟底宽保持在0.2 m左右，因此蔗区土壤取样深度为30 cm，采用四分法留土壤样品1 kg，充分混匀后装袋作为分析样品。使用GPS对取样点进行定位，记录各取样点坐标及海拔，采样点分布图见图1。土样经记录编号后经过风干、磨细、过筛、混匀后用于测定分析。

图1 孟连蔗区土壤采样点分布图

1.2 分析标准

有机质采用NY/T 1121.6-2006[3]中的方法测定，pH采用NY/T 1377-2007[4]方法测定，碱解氮采用LY/T 1228-2015[5]方法测定，有效磷采用NY/T 1121.7-2014[6]方法测定，速效钾采用NY/T 889-2004[7]方法测定。

1.3 评价标准

采用全国第2次土壤普查标准进行土壤养分分级，结果见表1、表2。

表1 蔗区土壤pH分级标准

表2 土壤养分分级标准

1.4 蔗区采样点分布图及土壤养分数据统计软件

数据统计采用Excel 2016和SPSS 24.0软件；蔗区图件绘制采用Arcgis 10.0软件。

2 结果与分析

2.1 孟连蔗区土壤的pH值分析

2.1.1 孟连蔗区土壤pH值状况

蔗区主要以酸性土壤为主，其变化范围在4.1～7.6之间，其中孟连县芒信镇班顺村pH 4.1，孟连县勐马镇帕亮村贺格老寨pH 7.6。蔗区pH＜4.5的强酸性土壤样本数为13个，占总样本数6.7%；pH 4.5～5.5的酸性土壤样本数为118个，占总样本数60.5%；pH 5.5～6.5的微酸性土壤样本数为56个，占28.7%；pH 6.5～7.5的中性土壤样本数为7个，占总样本数3.6%；pH 7.5～8.5微碱性土壤占0.5%；pH＞8.5的强碱性土壤在蔗区土壤中未出现。

2.1.2 孟连蔗区土壤pH值分布

孟连蔗区土壤pH值分布详见图2。富岩乡的莫秧、芽口、永爱、班别片区，勐马镇的贺哈、广伞、东乃、贺莫、贺安、腊福、贺俄上寨、蚌谷片区，景信乡的老王寨、新寨、东岛、朗岛片区，芒信镇的回俄片区等5个片区的土壤为微酸性；勐马镇帕亮片区为中性土壤。

图2 蔗区土壤pH分布图

2.2 孟连蔗区土壤的有机质分析

2.2.1 孟连蔗区土壤有机质状况

蔗区土壤有机质水平介于0.52%～7.16%，其中孟连县勐马镇帕亮村东来组0.52%，孟连县芒街镇芒街村7.16%。土壤有机质处于极低水平(＜0.6%)的样本数为1个，占总样本数的0.5%；处于低肥力水平(0.6%～1%)的样本数为3个，占总样本数的1.5%；处于较低肥力水平(1%～2%)的样本数为26个，占总样本数的13.3%；处于一般肥力水平(2%～3%)的样本数为55个，占总样本数的28.2%；处于较高肥力水平(3%～4%)的样本数为66个，占总样本数的33.8%；处于高肥力水平(＞4%)的样本数为44个，占总样本数的22.6%。

2.2.2 孟连蔗区土壤有机质分布

孟连蔗区土壤有机质分布见图3。有机质处于较低肥力水平(1%～2%)为勐马镇的贺改、贺哈、贺安、卡郎片区；处于一般肥力水平(2%～3%)为景信乡的广三反、独固片区，娜允镇的布谢片区，芒信镇的班扩、南乃片区，富岩乡的班密、班别、班协片区，勐马镇的养派、贺央、东乃、腊福片区；处于较高肥力水平(3%～4%)为景信乡的朗勒、回朗、糯巴片区，富岩乡的国土、班蔑、南艾片区，公信乡的用勒、延也、广伞片区，芒信镇的蚌白、回俄、贺吉片区；处于高肥力水平(＞4%)为景信乡的此夺、公信乡的贺恩，芒信镇的帕岗、回勒片区，娜允镇的回行片区。

图3 蔗区有机质分布图

2.3 孟连蔗区土壤的碱解氮分析

2.3.1 孟连蔗区土壤的碱解氮状况

蔗区土壤碱解氮含量变化幅度为24.7～289.5 mg/kg，其中孟连县勐马镇帕亮村东来组24.7 mg/kg，孟连县娜允镇芒街村新村2组289.5 mg/kg。土壤碱解氮处于极低水平(＜30 mg/kg)的样本数为1个，占总样本数的0.5%；处于低水平(30～60 mg/kg)的样本数为5个，占总样本数的2.6%；处于较低水平(60～90 mg/kg)的样本数为27个，占总样本数的13.8%；处于一般水平(90～120 mg/kg)的样本数为39个，占总样本数的20.0%；处于较高水平(120～150 mg/kg)的样本数为57个，占总样本数的29.2%；处于高水平(＞150 mg/kg)的样本数为66个，占总样本数的33.8%。

2.3.2 孟连蔗区土壤的碱解氮分布

蔗区土壤碱解氮呈嵌套式分布(见图4)，处于低水平(30～60 mg/kg)为富岩乡的班别，勐马镇的帕亮片区；处于较低水平(60～90 mg/kg)为富岩乡的班别，娜允镇的布谢，勐马镇的贺改、贺安、卡朗片区，景信乡的景信片区；处于一般水平(90～120 mg/kg)为富岩乡的芒告、南本片区，娜允镇的大平、回行、芒怀、芒底片区；大部分地区处于较高水平(120～150 mg/kg)；处于高水平(＞150 mg/kg)的为芒信镇的班卡新寨、芒麻果、糯武、班顺、贺吉片区。

图4 蔗区碱解氮分布图

2.4 孟连蔗区土壤的有效磷分析

2.4.1 孟连蔗区土壤的有效磷状况

蔗区土壤有效磷含量变化幅度为1.2～80.8 mg/kg，其中孟连县景信乡朗勒村中寨1.2 mg/kg，孟连县娜允镇芒街村80.8 mg/kg。处于极低水平(＜3 mg/kg)的样本数为24个，占总样本数的12.3%；处于低水平(3～5 mg/kg)的样本数为30个，占比15.4%；处于较低水平(5～10 mg/kg)的样本数为46个，占总样本数的23.6%；处于一般水平(10～20 mg/kg)的样本数为56个，占总样本数的28.7%；处于较高水平(20～40 mg/kg)的样本数为28个，占总样本数的14.4%；处于高水平(＞40 mg/kg)的样本数为11个，占总样本数的5.6%。

2.4.2 孟连蔗区土壤的有效磷分布 蔗区土壤有效磷分布见图5，处于极低水平(＜3 mg/kg)的有勐马镇的卡朗片区；处于低水平(3～5 mg/kg)的有勐马镇的南美、贺俄上寨；处于较低水平(5～10 mg/kg)为勐马镇大部地区，富岩乡的班蔑、芒冒、班和片区，芒信镇的回扎、班卡新寨、芒麻果、南乃片区；处于一般水平(10～20 mg/kg)为富岩 乡的莫秧、班底、南艾片区，娜允镇的芒佬、瓦地、蚌白、新寨、芒蚌片区，景信乡的景冒、景信、朗勒片区，公信乡的通光、广伞片区，勐马镇的贺哈、贺安片区；处于较高水平(20～40 mg/kg)为娜允镇的大平、南抗、回行、糯各、糯巴片区，芒信镇的迎丰、贺吉片区；处于高水平(＞40 mg/kg)为娜允镇的洪抗片区。

图5 蔗区有效磷分布图

2.5 孟连蔗区土壤的速效钾分析

2.5.1 孟连蔗区土壤的速效钾状况

蔗区土壤速效钾含量变化幅度为20～811 mg/kg，其中孟连县芒信乡拉嘎村灯芒娜组20 mg/kg，孟连县娜允镇芒街村新干河811 mg/kg。处于极低水平(＜30 mg/kg)的样本数为5个，占总样本数的2.6%；处于低水平(30～50 mg/kg)的样本数为23个，占总样本数的11.8%；处于较低水平(50～100 mg/kg)的样本数为68个，占总样本数的34.9%；处于一般水平(100～150 mg/kg)的样本数为36个，占总样本数的18.5%；处于较高水平(150～200 mg/kg)的样本数为17个，占总样本数的8.7%；处于高水平(＞200 mg/kg)的样本数为46个，占总样本数的23.6%。

2.5.2 孟连蔗区土壤的速效钾分布

蔗区土壤速效钾处于低水平(30～50 mg/kg)的为娜允镇的布谢、麻疯寨片区(见图6)；处于较低水平(50～100 mg/kg)的为景信乡的朗勒片区，娜允镇的芒佬、广弄、芒养、南抗片区，勐马镇的帕亮、贺莫、腊福、贺俄片区，芒信乡的回扎、南乃、回勒、回俄片区；处于一般水平(100～150 mg/kg)的为公信乡大部、勐马镇的南波、西地、贺哈、贺英片区，芒信镇的班卡新寨、班令、允元片区；处于较高水平(150～200 mg/kg)的为景信乡的老王寨、唐社、糯巴片区，富岩的莫秧、芒告、南艾片区，公信乡的坝腊、芒信的永前片区；处于高水平(＞200 mg/kg)的为景信乡与娜允镇相邻的大平、大河边、勐梭、糯各、回俄片区。

图6 蔗区速效钾分布图

3 讨论

3.1 土壤酸碱度

土壤酸碱度是影响土壤养分转化及其有效性的决定因素之一[8]。孟连蔗区属南亚热带气候类型，降水丰富，雨水对土壤的淋溶作用较强，导致蔗区酸度较高，不利于土壤养分转化和释放，影响甘蔗根系微生物群活动。蔗区土壤pH平均值为5.3，表明蔗区土壤普遍呈酸性。甘蔗对土壤的适应性比较广，土壤pH值在4.5～8.0之间，甘蔗都能生长，但以土壤pH值6.0～7.5为最适宜[9]。近年来孟连蔗区山地采用机械开沟、深沟板土种植方式，建议增施适量的碱性肥料钙镁磷肥，改善土壤酸碱度。

3.2 土壤有机质

有机质是衡量土壤肥力的重要指标[10]，土壤有机质含有大量的植物生长所必需的大量元素和微量 元素[11]，土壤有机质是大量元素最大的库，超过95%的氮和硫及20%～70%的磷来自于有机质中[12]，保证了甘蔗伸长期及糖分积累期对氮、磷、钾和中微量元素等养分的吸收，对提高甘蔗产量与糖分积累具有重要的作用。郭家文[13]等研究表明，云南甘蔗主产区主要分布在热带亚热带，高温高湿的气候条件不利于积累有机质。蔗区土壤有机质平均值为3.2%，主要为较高水平，表明蔗区土壤管理实践过程中注重有机肥施用，在甘蔗种植中合理轮作玉米，有利于实现甘蔗原料产业的高产高糖的发展目标，延长甘蔗宿根年限，降低甘蔗种植成本。

3.3 土壤碱解氮

碱解氮反映近期土壤的氮素供应能力，是土壤氮素有效性的指标。张智猛[14]等研究认为碱解氮含量的动态变化显示与氮肥供应水平及植物生长状况有关，不施氮肥使得作物生长受到严重抑制，减少了植物对氮素的吸收，生产上应注意碱解氮的变化特点，尽量满足作物生长对氮素的需求。增施氮肥可以增加甘蔗产量，生产原料茎70～250 kg需要1 kg纯氮，但增产的效果并不随着氮量的增加而呈直线上升，当氮肥施用增加到一定水平时，产量会出现下降趋势[15]。孟连蔗区土壤碱解氮平均值为133.5 mg/kg，主要处于高水平，现有氮肥管理水平是能满足甘蔗生长所需氮的供应，因此在甘蔗专用配方肥料的设计时可以暂不调整氮的比例。建议蔗区甘蔗专用肥料中的氮素使用同等质量下表面积小的大颗粒尿素和具有氮缓释作用的磷酸二铵，减少高温高湿蔗区的氮损失，同时在云南蔗区推广的甘蔗种植全膜覆盖时做到一次性施肥，以满足甘蔗生长周期对氮的需求。

3.4 土壤有效磷

土壤中可被植物吸收利用的磷称为有效磷，在甘蔗的生长发育及整个代谢重要生理功能过程中有重要作用。甘蔗具有生长期长、产量高、需磷量大等特性，是需磷量较大的经济作物之一[16]。敖俊华等[17]研究认为土壤有效磷含量与pH呈现出正相关关系，在酸性土壤条件下，土壤有效磷含量随pH升高而增加，土壤pH是影响土壤磷的有效性的重要因素。孟连蔗区是酸性土壤，土壤有效磷平均值为14.2 mg/kg，总体处于较低及一般水平，由于甘蔗生长过程中磷缺乏症状表现不如氮素明显，在甘蔗种植管理中更要重视磷肥的施用。蔗区甘蔗专用肥料中的磷肥建议使用碱性的磷酸二铵，水溶性磷占有效磷≥70%，提高土壤对甘蔗的供磷水平，缓解土壤酸化程度。

3.5 土壤速效钾

速效钾是指土壤中易被作物吸收利用的钾素，表征土壤钾素供应状况的重要指标之一。钾在植物的生理代谢中发挥着积极作用，促进糖代谢、促进蛋白质合成、增强植物的抗逆性[18]。酸性土壤通常无固钾作用或固钾作用较低，这是因为在酸性条件下钾的选择结合位点可能被铝或氢氧化铝及其聚合物占据，酸性土壤吸附钾的能力较弱[19]。甘蔗是喜钾型禾本科作物，钾的含量高低是影响甘蔗糖分的关键因素之一，缺钾将使甘蔗生长的碳水化合物代谢发生紊乱，氮化合物含量明显提高，使甘蔗糖分下降。据张跃彬[20]等研究显示，在大多数土壤，钾素可增产甘蔗原料茎重27.3～162.8 kg/kg，但增产幅度与土壤中的钾供应水平有密切关系。孟连蔗区的速效钾平均值为146.7 mg/kg，含量属于一般水平，建议在甘蔗专用肥料配方中适当增加钾的养分。

4 结论

本研究对孟连蔗区195个土壤混合样分析，结果表明，蔗区土壤整体呈现酸性，有机质属于较高水平，碱解氮为较高水平，有效磷为一般水平，速效钾为一般水平。谭宏伟[21]研究认为甘蔗种植区连续施用有机肥能显著提高甘蔗产量和质量以及氮、磷和钾利用率，孟连蔗区甘蔗生产实践中，应继续鼓励蔗农施用有机肥，合理轮作玉米；按照甘蔗高产高糖栽培技术要求，结合蔗区全膜覆盖一次性施肥的需求，推广使用合适的氮、磷、钾比例的甘蔗专用配方肥料，甘蔗专用料配方调整的建议是稳氮、增磷、加钾。通过以上措施，改善土壤酸碱度，减少肥料流失，提高肥料利用率，实现蔗区甘蔗产业科学、可持续性的高质量发展目标。