云南元江植烟土壤养分丰缺评价

苏玉龙，黄智华，杨于峰，赵益晗，杨国平，柳成柱，沙志江，文志明，杨健，李思良，业佳依，张筱晨，王玥，黎明，胡德，白寿光，董军忠

(1.玉溪市烟草公司 元江县分公司， 云南 元江 653300； 2.云南省烟草公司 玉溪市公司， 云南 玉溪 653100； 3.元江县烟草产业服务中心，云南 元江 653300)

0 引言

【研究意义】烤烟的产质量受品种、气候、土壤、栽培条件等多种因素的影响。在品种、气候和栽培条件较稳定的条件下，土壤是影响烟叶产质量的重要因素[1]。元江县作为云南省玉溪市主要的烟叶产区之一，年烤烟种植面积约3 900 hm2，烟叶年收购数量约750万kg，烟叶税约5 000万元，烤烟产业对当地经济社会发展具有重要支柱作用。元江县地处独特的干热河谷地带，烟区地域分布广泛，植烟土壤包括水稻土、赤红壤、红壤、黄棕壤、紫色土、石灰岩土和冲积土等多种类型[2]。通过分析植烟区土壤养分状况，制定科学合理的土壤改良方案和施肥技术方案，对提升烟叶产质量，促进烤烟产业持续稳定发展具有重要作用。【前人研究进展】元江县植烟土壤总体状况分析表明[2]：黄红壤分布在羊街、因远、青龙厂、咪哩、龙潭、东峨等海拔l 700～2 000 m的地带，黄红壤有机质含量较高，一般为5%；分布在东峨、羊岔街、青龙厂、因远、那诺、羊街等地的2 000 m以上的地带由于海拔较高，气温较低，土壤养分积累时间长，养分含量较高；紫色土分布不受地域限制，土层浅薄，剖面上部呈微酸性，下部呈酸性，磷素极缺；石灰岩土主要分布在洼垤、青龙厂、那诺、龙潭等乡镇，其特点是土质紧实，土壤质地黏重，较为缺磷；主要分布在元江、清水河、南溪河两岸，一般为砂土或砂壤土，越近河岩，沙性越大。土体松散无结构，剖面通体呈强石灰反应，呈强碱性，钾素极缺。卜令铎等[3]2015年对玉溪市植烟土壤pH和主要养分情况进行分析表明，元江县植烟土壤pH整体呈酸性，大部分植烟土壤pH为5.5～6.5，与2008年相比土壤pH呈碱性化；元江县植烟土壤有机质含量整体处于中等偏上水平，土壤有机质含量为2%～4%；土壤有效氮含量处于较高水平，大部分乡镇土壤有效氮含量为120～150 mg/kg，部分乡镇在150 mg/kg以上；土壤速效磷含量也处于较高水平，因远、羊街部分植烟土壤速效磷含量大于40 mg/kg，其余大部分烟区土壤速效磷含量为20～40 mg/kg；土壤速效钾含量则处于较高水平，大部分烟区土壤速效钾含量高于150 mg/kg；山地烟田土壤有效氮和速效钾含量高于坝地，土壤有机质含量低于坝地。【研究切入点】目前关于元江县植烟土壤养分状况的调查研究还较少，并且近几年来随着烟区种植制度及施肥技术的转变，烟田土壤质量发生较明显的变化。【拟解决的关键问题】因此，对元江县植烟土壤养分状况进行系统全面的调查并进行科学评价，为该县烤烟生产合理布局和科学精准施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

2020年在玉溪市元江县因远镇、洼垤乡、甘庄街道、龙潭乡、羊街乡、那诺乡、咪哩乡和曼来镇8个烤烟生产乡镇(街道)47个村委会中采集土壤样品189个，具体土壤样品采集信息见表1。土壤样品采集时间选在前茬作物收获后，烟草尚未施用底肥和移栽以前完成，同时避开降雨，以反映采样地块的真实养分状况和供肥能力。使用GPS定位，取耕层0～20 cm深度的土样，在同一采样地块，采用对角线或S形取样方式采集约1 kg的混合土样。土样登记编号后进行预处理，经风干、磨细、过筛、混匀、装袋后备用。

表 1 元江县土壤样品采集点

1.2 方法

1.2.1 指标测定 土壤各养分测定参照文献[4]的方法。土壤pH采用电位法测定，有机质含量采用重铬酸钾滴定法测定，土壤有效氮含量采用碱解扩散法测定，土壤有效磷的测定采用紫外/可见分光光度法，土壤速效钾含量采用火焰光度计法测定，土壤有效锌、有效锰、有效铜和有效铁的测定采用二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提法，土壤有效硼的测定采取甲亚胺-H比色法，土壤氯离子含量的测定采用硝酸银滴定法，土壤交换性镁、钙含量的测定采用原子吸收分光光度法测定。

1.2.2 植烟土壤养分丰缺状况评价 土壤养分丰缺状况评价指标参考《中国烟叶生产实用技术指南—2020》，同时结合云南省多年肥料试验结果[5-11]，建立土壤养分指标分级标准。

1.3 数据处理

采用Excel 2010进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤养分总体评价

由表2可见，总体上元江县植烟土壤pH较低，平均值为5.6，偏酸性，土壤有机质及其他大量元素平均含量处于中等偏上水平，中微量元素中有效锌、有效锰、有效铜平均含量均处于正常水平，土壤有效锌和有效铜平均含量分别为2.51 mg/kg和1.2 mg/kg，均在优质烤烟生长需要的适宜范围。有效铁、交换性钙、交换性镁平均含量处于较高水平，其中土壤有效铁、交换性钙和交换性镁的含量分别为57.46 mg/kg、1 332.64 mg/kg和263.27 mg/kg，均高于优质烤烟适宜含量范围；有效硼处于较低水平，含量均值为0.76 mg/kg，低于优质烤烟生产需要的1～2 mg/kg，个别产区甚至远远低于适宜范围[1]。各项指标数据极差均较大，除pH变异系数较小外，其余各项指标变异系数均较大，尤其以中微量元素变异系数最大。说明，元江县不同植烟区域间土壤养分含量差异明显。

表 2 元江县植烟土样养分状况

2.2 土壤pH

由表3可见，元江县植烟土壤大部分属于酸性土壤，酸性土壤占比达81.48%。各乡镇间土壤pH差异明显，其中羊街乡、那诺乡、咪哩乡、曼来镇、甘庄街道和因远镇大部分植烟土壤属于酸性和微酸性土壤；洼垤乡则大部分植烟土壤属于碱性土壤；龙潭乡植烟土壤pH两极分化严重，强酸性和碱性的土壤样本为分别为23.81%和9.52%。

表 3 元江县植烟土壤的pH

2.3 土壤有机质及大量元素含量

2.3.1 有机质 由表4可见，元江县植烟土壤有机质含量处于中等偏上水平，中等以上样本占64.89%。乡镇间土壤有机质含量差异明显，其中羊街乡、那诺乡、咪哩乡和曼来镇植烟土壤有机质含量较高，土壤有机质含量中等以上样本均占75%以上；因远镇和龙潭乡植烟土壤有机质含量一般，土壤有机质含量中等以上样本占60%～65%；洼垤乡和甘庄街道植烟土壤有机质含量总体处于偏低水平，需要重视土壤有机物质的调节和补充。从乡镇看，龙潭乡和曼来镇存在土壤有机质偏低的片区，也应针对具体片区开展土壤有机质提升措施。

表 4 元江县植烟土壤的有机质含量

2.3.2 碱解氮 由表5可见，元江县植烟土壤碱解氮含量处于中等偏上水平，土壤碱解氮含量中等以上样本占67.73%。乡镇间土壤碱解氮含量差异明显，其中羊街乡、那诺乡、龙潭乡和曼来镇土壤碱解氮含量总体较高，土壤碱解氮含量在中等以上的样本均占75%以上；因远镇和咪哩乡土壤碱解氮含量一般，土壤碱解氮含量在中等以上的样本占60%～70%；洼垤乡土壤碱解氮含量偏低，土壤碱解氮含量在中等以上的样本占41.67%，甘庄街道土壤碱解氮含量低，土壤碱解氮含量在中等以上水平仅12.5%。

2.3.3 有效磷 由表6可见，元江县植烟土壤有效磷含量整体处于偏高水平，有效磷含量处于正常以上水平的样本占85.71%。各乡镇间除甘庄街道土壤有效磷偏低外，其余各乡镇土壤有效磷含量均处于正常至极丰富水平，尤其是洼垤乡土壤有效磷含量均处于丰富和极丰富水平。

表6 元江县植烟土壤的有效磷含量

2.3.4 速效钾 由表7可见，元江县植烟土壤速效钾含量总体处于偏高水平，土壤速效钾含量正常偏高以上样本占82.01%。各乡镇间除甘庄街道土壤速效钾含量偏低外，其余各乡镇土壤速效钾含量均处于较高水平，尤其是羊街乡、洼垤乡、龙潭乡和那诺乡，土壤速效钾含量处于极丰富水平的样本均占75%以上。

表7 元江县植烟土壤的速效钾含量

2.4 土壤中微量元素含量

2.4.1 交换性钙 由表8可见，元江县植烟土壤交换性钙含量总体处于较高水平，土壤交换性钙含量处于正常以上水平样本达60.84%。各乡镇间土壤交换性钙含量差异明显，其中：洼垤乡、龙潭乡、甘庄街道和那诺乡土壤交换性钙含量处于较高水平，交换性钙含量在正常以上水平的样本均占85%以上；羊街乡、咪哩乡和曼来镇土壤交换性钙含量则处于较低水平，羊街乡76%的土壤样本交换性钙含量处于较低以下水平。

表8 元江县植烟土壤的交换性钙含量

2.4.2 交换性镁 由表9可见，元江县植烟土壤交换性镁含量总体处于较高水平，土壤交换性镁含量处于正常以上水平的样本占75.13%。各乡镇间土壤交换性镁含量差异明显，其中洼垤乡、因远镇、甘庄街道和那诺乡土壤交换性镁含量处较高水平，土壤交换性镁含量处正常以上水平的样本均占85%以上；因远镇和龙潭乡土壤交换性镁含量则处中等水平；羊街乡和咪哩乡土壤交换性镁含量则处较低水平，尤其是羊街乡84%的土壤样本交换性镁含量处正常以下水平。从乡镇看，龙潭乡和甘庄街道不同植烟片区土壤交换性镁含量差异较大，部分片区土壤交换性镁含量偏低。

表9 元江县植烟土壤的交换性镁含量

2.4.3 氯离子 由表10可见，元江县植烟土壤氯离子含量总体处于偏低水平，土壤氯离子含量>30 mg/kg的样本占9.52%。各乡镇中仅甘庄街道植烟土壤氯离子含量偏高，土壤氯离子含量>30 mg/kg的样本占41.67%，应减少含氯肥料的施用。

表10 元江县植烟土壤的氯离子含量

2.4.4 有效锌 由表11可见，元江县植烟土壤有效锌含量总体处于较高水平，土壤有效锌含量在正常及以上水平的样本占59.26%。不同乡镇间土壤有效锌含量差异明显，其中洼垤乡和龙潭乡土壤有效锌含量处于较高水平，土壤有效锌含量在正常及以上水平的样本均占75%以上，因远镇、那诺乡和咪哩乡土壤有效锌含量处于中等水平，羊街乡、曼来镇和甘庄街道土壤有效锌含量则处于较低水平，尤其是甘庄街道75%的土壤样本有效锌含量处于缺乏的水平。

表11 元江县植烟土壤的有效锌含量

2.4.5 有效锰 由表12可见，元江县植烟土壤有效锰含量总体处于较低水平，土壤有效锰含量处于正常以上水平的样本占34.92%。各乡镇间土壤有效锰含量同样差异明显，其中龙潭乡和那诺乡土壤有效锰含量处于较高水平，土壤有效锰含量处于正常以上水平的样本占65%以上；因远镇、洼垤乡和甘庄街道土壤有效锰含量处于中等水平；羊街乡、咪哩乡和曼来镇土壤有效锰含量则处于较低水平，土壤有效锰含量处于缺乏水平的样本均占50%以上。

表12 元江县植烟土壤的有效锰含量

2.4.6 有效铜 由表13可见，元江县植烟土壤有效铜含量总体处于偏高水平，土壤有效铜含量处于正常及以上水平样本占82.01%。各乡镇间除甘庄街道和羊街乡外，其余各乡镇土壤有效铜含量处于正常以上的样本均占比90%以上；甘庄街道土壤有效铜处于中等水平，样本处于较低水平占37.5%；羊街乡土壤有效铜则整体处于缺乏水平，土壤样本有效铜含量处于较低和缺乏水平占84%。

表13 元江县植烟土壤的有效铜含量

2.4.7 有效铁 由表14可见，元江县植烟土壤有效铁含量总体处于过量水平，全县土壤有效铁含量处于极丰富水平的样本占79.9%。那诺乡、咪哩乡和曼来镇的土壤有效铁含量均是100%，处于极丰富水平。各乡镇中仅洼垤乡土壤样本有效铁含量处于较低和缺乏水平占12.5%。

表13 元江县植烟土壤的有效铁含量

2.4.8 有效硼 由表15可见，元江县植烟土壤有效硼含量总体处于缺乏水平，全县土壤有效硼处于较低和缺水平的样本占78.83%。其中甘庄街道的植烟土壤有效硼含量100%处于正常以下水平，咪哩乡、洼垤乡和因远镇土壤有效硼含量处于正常以下水平样本均占85%以上，龙潭乡、羊街乡和曼来镇土壤样本有效硼含量处于正常以下水平占60%以上。

表15 元江县植烟土壤的有效硼含量

3 讨论

土壤pH对烤烟生长发育具有重要影响。一方面土壤pH可直接影响烤烟根系的生长发育，另一方面pH作用于土壤养分有效性，进而影响烤烟对养分的吸收利用。烤烟对土壤pH适应能力较强，在pH 4～9的土壤上均能正常生长[5]，目前研究认为，pH 5.5～6.5的偏酸性土壤更有利于生产优质烟叶[1]。土壤pH受到成土母质、土壤类型、地形、海拔、种植制度等多种因素的影响，从元江县植烟土壤pH测定结果看，元江县植烟土壤pH分布广泛，乡镇间和村组间土壤pH均存在较大差异，这可能与元江县地形地貌复杂和土壤类型丰富有关[2]，土壤pH整体偏酸的羊街乡、那诺乡等乡镇大多位于山地丘陵地区，植烟土壤大多为红壤和黄红壤，土壤pH整体偏碱的洼垤乡则是典型的喀斯特地貌，植烟土壤则大多数为石灰岩土，这与李强等[5-6]研究结果一致。对于土壤偏酸的烟叶产区，可以采用施用生石灰、白云石粉、草木灰调节土壤酸度，也可以通过增施钙镁磷肥、种植绿肥还田和施用有机肥等措施改良土壤酸度[12]。另外，也有研究表明施用生物炭可有效提高土壤pH[13]。

土壤有机质可以通过改善土壤理化性状影响烤烟的产量和品质。优质烤烟生产适宜的土壤有机质含量因气候和土壤类型不同而有所差异，北方烟区适宜的土壤有机质含量为10～20 g/kg，南方烟区适宜的土壤有机质含量为15～30 g/kg[14]。元江县植烟土壤有机质含量整体处于较高水平，不同乡镇和村组间差异较明显，随着海拔的升高土壤有机质含量逐渐升高，海拔较高的羊街乡、那诺乡和曼来镇土壤有机质含量普遍偏高，海拔较低的洼垤乡和甘庄街道土壤有机质含量则整体偏低，与阙劲松等[6]的研究结果一致。张一扬等[15-17]等研究表明，土壤有机质含量与碱解氮含量呈显著正相关，这也与元江县土壤养分检测结果一致。对于土壤有机质含量偏高的烟叶产区，应适当控制有机肥料的使用量，也可以采用高起垄和二次培土的栽培措施，加速土壤有机质的矿化和碱解氮的消耗，从而促进烤烟中上部叶片的正常成熟落黄[15]。对于土壤有机质含量偏低的土壤应通过增施有机肥、推广秸秆还田、间作绿肥还田、施用生物炭等措施促进土壤有机质含量的提升，促进烟田用养结合。

氮、磷、钾是烤烟生长发育必需的大量元素，对烟叶的产质量有重要影响。从元江县植烟土壤检测结果看，元江县植烟土壤碱解氮、有效磷和速效钾整体处于较高水平，乡镇和不同片区间三种速效养分含量差异明显。其中土壤碱解氮含量随着土壤有机质含量的升高而增加。在氮肥施用上应严格按照测土结果合理调控氮肥施用量；土壤有效磷较为缺乏的烟区主要集中在土壤pH偏酸的地区，可能是由于酸性土壤中的磷酸离子易与土壤中的活性铁、铝离子形成溶解度低的铁-磷化合物或铝-磷化合物，降低磷的有效性[1，18]。对于土壤有效磷含量偏低的烟叶产区应采取酸性土壤改良和施用钙镁磷肥的措施，提高土壤有效磷含量。部分烟区土壤有效磷含量处于极丰富水平可能是因为元江县烟区长期施用N、P2O5、K2O比例为12∶6∶24的复合肥，而烤烟当季对磷肥利用率较低，导致土壤有效磷含量不断积累，应采取“稳氮控磷”的施肥措施；元江县植烟土壤速效钾含量普遍较高，在施肥过程中应注意氮钾配比，以提高烟叶中的钾含量[19]。

从元江县植烟土壤中微量元素结果看：1) 土壤交换性钙镁含量普遍较高，并且与土壤pH有比较明显的关系，随pH升高交换性钙镁含量明显升高，这与余小芬等[20-23]的研究结果一致。针对土壤交换性钙镁含量偏高的情况，可以采取调节土壤pH、轮作花生和玉米等喜钙喜镁作物等措施，使土壤交换性钙镁调节至适宜水平。2) 土壤氯离子含量整体处于较低水平，远低于优质烤烟生产要求的氯离子含量不超过30 mg/kg的标准。对部分氯离子含量明显偏低烟区可以适当施用氯化钾等含氯肥料。3) 土壤有效锌含量整体处于偏高水平，但部分土壤pH偏酸的烟叶产区土壤有效锌含量处于缺乏水平，可能是由于长期酸性淋溶作用，导致有效锌含量减少[1]。另外，甘庄街道土壤有效锌含量偏低的样本比例明显高于其他乡镇，可能是由于甘庄街道土壤有机质含量偏低，减少有效锌的来源并且加剧有效锌的淋溶[24]。应结合土壤pH改良、增加土壤有机质、施用锌肥等措施提升土壤有效锌含量。4) 土壤有效锰和有效硼含量整体处于偏低水平。土壤有效锰含量偏低可能由于洼垤乡等乡镇土壤pH偏高，降低土壤有效锰含量；部分乡镇土壤有机质含量过高，吸附固定土壤中有效锰[25]；元江县烟区经常干旱缺水时，锰以稳定的四价化合物存在，有效性降低[1]。土壤缺硼的原因：一是烟区土壤为红壤、黄壤、砖红壤等酸性土类，水溶性硼淋失严重[17]；二是土壤pH过高、干旱缺水导致有效硼含量降低[1]。可以通过调节土壤pH、合理调控土壤有机质含量、合理灌溉等措施提高土壤有效锰和有效硼含量。5)土壤有效铁和有效铜含量整体处于较高水平。可通过pH调控措施使土壤有效铁和有效铁含量调节到适宜水平。

4 结论

元江县植烟土壤pH大部分乡镇偏酸性，洼垤乡整体偏碱性，应有针对性地开展土壤pH调节措施。植烟土壤有机质和大量元素整体处于偏高水平，总体施肥策略应按照“稳氮钾、控磷肥”方针进行，局部地区应结合测土结果单独制定施肥方案。中微量元素上土壤交换性钙镁、有效锌、有效铁和有效铜含量整体处于较高水平，土壤有效锰、有效硼和氯离子含量整体处于较低水平。中微量元素含量受pH、土壤有机质含量及水分管理影响明显，可以通过土壤pH改良、土壤有机质调控及合理灌溉相关措施将中微量元素含量调整到适宜水平。