毕节植烟区土壤质地及其空间分布特征

张 龙，刘燕翔，彭华伟，王 鑫，庄舜尧*，王美艳，史学正

(1.贵州省烟草公司 毕节市公司，贵州 毕节 551700；2.中国科学院 南京土壤研究所，江苏 南京 210008)

0 引言

【研究意义】土壤质地是土壤的重要属性，很大程度上影响其耕作性能、施肥响应以及持水和通气等物理特性。由于土壤质地对作物生长的影响很大，其相关研究一直是土壤学的重要研究方向。【前人研究进展】烤烟是重要的经济作物，其经济价值与品质密不可分，土壤质地对烤烟产质量的影响较大。近年来，关于植烟土壤质地、容重和通气孔隙等方面的研究报道较多。按土壤颗粒的机械组成，可将土壤质地分成砂土、壤土和黏土3大类。最常见的土壤质地分类有国际制、美国农业部制及苏联卡庆斯基制，美国制是较为普遍采用的分类标准。土壤的机械组成是指土壤颗粒的组成比例，在国际制中，以黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002～0.020 mm)和砂粒(0.02～0.050 mm)进行划分，在美国农业部制中，以黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002～0.050 mm)、砂粒(0.050～2.000 mm)和石砾(>2.000 mm)进行划分，我国多采用美国农业部制或国际制[1]标准进行划分。宋莹丽等[2]通过对国内 8个省植烟土壤质地与烟叶品质调查发现，土壤含适宜的高砂粒和低黏粒有利于烟叶优良品质形成。祖朝龙等[3]研究表明，在皖南烟区利用稻壳掺播方法可改变土壤的质地且容重降低，烟株农艺性状显著提升。李云飞等[4]研究发现，陕西宝鸡烟区黏土掺砂30%可改善其物理特性，氮、钾营养改善，烟株的光合作用增强、根系活力和烟叶产量提高。孙益权等[5]报道，贵州毕节烟区植烟黄壤添加7.5%、15.0%和 22.5%的多孔改良剂后，土壤通气孔隙度分别增加 2.7%、8.6%和10.6%，多孔改良剂体积比每增加1%，土壤通气孔隙增加0.5%。钱壮壮等[6]在黔西南试验表明，施用多孔改良剂75 kg/667m2可提高烤烟均价及中上等烟比率。【研究切入点】毕节是我国重要的烤烟生产基地，鲜见其土壤质地及其空间分布特征的研究报道。【拟解决的关键问题】于2018-2019 年采集毕节烟区653个采样点0～20 cm土壤数据，探明其土壤质地及其空间分布特征，以期为毕节植烟土壤的改良与利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

毕节市位于川、滇、黔三省交界处(东经103°36′～106°43′，北纬 26°21′～27°46′)，属于典型喀斯特岩溶地貌。土壤类型复杂，其中以黄壤为主，其次是石灰土，其余还有红壤、黄棕壤、山地灌木草甸土、砖红性红壤和水稻土[7]。毕节市地势西高东低，东部地区以金沙为例，水网发达，地表分割破碎，山地和丘陵地貌显著，适宜发展农业。西部威宁县等地山高坡陡，地势起伏大，是典型的山原山地地貌，林牧业发展潜力大，但水土流失严重。毕节市旱地主要农作物有玉米、小麦、土豆、大豆和油菜，经济作物以烤烟为主。耕作方式主要以小麦-烟草、小麦-玉米和油菜-玉米等套作两熟或小麦-玉米-大豆等套作三熟制为主[8]。

1.2 材料

土壤样品共计1 959个，采自毕节植烟区的653个采样点。

1.3 方法

1.3.1 土壤采样 2018-2019年，根据均匀取样原则并结合烟草种植情况，在毕节植烟区利用GPS定位仪记录采样点位置，共布设653个采样点(图 1)。在每个采样点用100 cm3环刀采集耕层0～20cm土壤，每样点用3组环刀。环刀样采集编号后用封口袋封装，然后再用塑料带包裹保存，送回实验室分析。

图1 毕节市植烟土壤质地调查样点的分布Fig.1 Distribution of soil texture sample plots in Bijie tobacco planting area

1.3.2 土样分析 土壤粒径采用吸管法分析，主要是根据Stokes定律和土粒在静水中沉降的规律，将土样处理后制成悬浮液定容，用吸管吸取一定量的各级颗粒，烘干称重，计算各级颗粒的含量(%)。

1.3.3 植烟土壤质地分类 根据美国土壤质地分类标准对毕节植烟土壤的质地进行分类。美国土壤质地分类是根据土壤在农田中的持水保肥和通气透水特点，将土壤分为4组12级，并用等边三解形表示土壤质地分类结果。

1.3.4 土壤机械组成的空间分布 用ArcGIS 10.2采用高斯普通克里金法对毕节植烟土壤机械组成进行空间分布分析[9-10]。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 22.0进行正态分布检验和描述性统计分析，利用Origin 8.0绘制土壤质地分类图[10]。

2 结果与分析

2.1 毕节市植烟土壤颗粒的机械组成

从表1可知，毕节烟区各区县植烟土壤颗粒的机械组成的变化。全市：植烟土壤的砂粒、粉粒和黏粒含量分别为5.60%～75.30%、12.90%～75.50%和7.40%～63.20%，平均分别为24.75%、44.71%和27.32%。各区县植烟土壤砂粒、粉粒和黏粒的平均含量分别为13.94%～32.18%、42.25%～53.28%和25.56%～36.18%，其中砂粒含量以威宁最高，纳雍最低；粉粒含量以黔西最高，威宁最低；黏粒含量以纳雍最高，威宁最低。可见，纳雍县的植烟土壤最为黏重，而威宁县的植烟土壤相对偏砂性。

表1 毕节市各区县植烟土壤颗粒的机械组成Table 1 Mechanical composition of soil particles in different tobacco planting districts and counties of Bijie %

2.2 毕节市植烟土壤机械组成的空间分布

从图2看出，毕节市植烟土壤砂粒、粉粒和黏粒含量空间分布的变化。砂粒含量：平均为24.75%，以威宁和赫章最高，而中东部大部分地区均较低。粉粒含量：平均为44.71%，以东部的金沙、大方和黔西等地较高，威宁、赫章和纳雍等地相对较低。黏粒含量：平均为27.32%，以纳雍、七星关和织金等地相对较最高，金沙、黔西和赫章等地的部分地区也相对较高，其余区域土壤黏粒含量均不高，威宁的多数样点均较低。

图2 毕节市植烟土壤砂粒、粉粒和黏粒含量的空间分布Fig.2 Spatial distribution of sand,silt and clay content in tobacco planting soils in Bijie

2.3 毕节市植烟土壤质地的分类

从图3看出，毕节植烟土壤质地以粉质壤土为主，主要有壤土、粉质土、粉壤土、粉黏土和黏壤土，其次为黏壤土与砂壤土，其余类型很少。总体看，毕节植烟土壤质地多数偏粉，砂质或黏重土壤比例均不高，适合烤烟生产。

图3 基于美国土壤质地分类标准的毕节市植烟土壤质地分类Fig.3 Texture classification of tobacco planting soils in Bijie based on the soil texture classification standard of America

3 讨论

土壤质地是土壤重要的物理特性，与土壤的持水性、通气性及养分固持转化关系密切，对作物生长产生重要影响。烤烟是重要的经济作物，其经济价值与品质密不可分。土壤质地对烤烟产质量的影响较大。郝葳等[11]研究表明，优质烟区适宜的土壤质地为砂壤土至中壤土，其中以砂砾质壤土最好，而粘重烟田的烤烟生长发育受到一定程度抑制，并影响烟叶的产质量。王树会等[12]研究发现，在一定范围内，土壤黏重容重增大，烟株生长发育延迟，株高和叶面积生长受到抑制。孙益权等[5]通过添加土壤改良剂对烟区粘土进行质地改良，改变植物的根系环境，增加通透性，平衡水肥等，有利于整个植株的生长发育。田育天等[13]发现，土壤通气孔隙主要受土壤中粉粒和黏粒含量影响，与粉粒含量呈极显著正相关，适宜的土壤通气孔隙是烤烟优质生产的关键。

研究结果表明，毕节市植烟土壤的砂粒、粉粒和黏粒含量分别为5.60%～75.30%、12.90%～75.50%和7.40%～63.20%，平均分别为24.75%、44.71%和27.38%。各区县砂粒含量以威宁最高，为32.18%，纳雍最低，为13.94%；粉粒含量以黔西最高，为53.28%，威宁最低，为42.25%；黏粒含量以纳雍最高，为36.18%，威宁最低，为25.56%。空间分布上，砂粒含量以威宁和赫章等地最高，而中东部大部分地区均较低；粉粒含量以东部的金沙、大方和黔西等地较高，而威宁、赫章和纳雍等地相对较低；黏粒含量以纳雍、七星关和织金等地相对最高，金沙、黔西和赫章等地的部分地区也相对较高，其余区域土壤黏粒含量均不高，威宁的很多样点较低。毕节植烟土壤质地以粉质壤土为主，黏壤土与砂壤土其次，其余类型很少，植烟土壤质地总体偏粉质，大多适合烤烟生产。

4 结论

毕节市植烟土壤的砂粒、粉粒和黏粒含量平均分别为24.75%、44.71%和27.38%，砂粒含量以威宁和赫章最高，粉粒含量以东部的金沙、大方、黔西和织金等地较高，黏粒含量以纳雍、七星关和织金等的部分地区最高；毕节植烟土壤质地以粉质壤土为主，多数土壤质地适合烤烟生产。