黑龙江典型烟区土壤肥力指标适宜性评价

齐虹凌， 张彦丽， 郝爱平， 许丽颖， 王立凤， 李 云， 赛子林

(牡丹江师范学院 生命科学与技术学院园林系， 黑龙江 牡丹江157011)

0 引言

【研究意义】土壤肥力是土壤物理、化学和生物性质的综合反映，肥力高低直接影响作物的生长以及农业生产的结构、布局和效益[1]。因此，研究土壤肥力指标，进行植烟土壤适宜性评价，对提高我国总体烟叶质量和现代农业可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】1840年李比希提出了“植物矿质营养学说”[1]，为土壤肥力研究奠定了基础。土壤肥力对烤烟生长发育、产量和品质的影响[2-6]是国内关注的热点问题。陈海生等[7]使用map GIS地理信息系统作为空间数据管理，采用层次分析法确定评价因子权重，对河南南阳和许昌两地的植烟土壤肥力进行了适宜性评价，为开辟更多优质烟基地、促进用地养地、培肥地力和实现烟草可持续发展提供理论依据。当前，土壤适宜性评价朝着定量化、综合化、精确化、动态化和智能化的方向发展，GIS技术的应用为土壤适宜性评价提供了强大技术支撑，极大地提高烟草农业决策的可靠性和客观性，避免通过主观判断来决定土地的使用情况等问题。【研究切入点】黑龙江植烟土壤存在严重的连作障碍问题，连作后土壤中有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、阳离子交换量和交换性镁含量下降，从而降低土壤肥力和肥料利用率。目前，有关土壤肥力的理论研究还停留在各学科的单一研究方向，未将土壤化学、物理和生物等相关学科统一形成公认的、一致的定量评价指标来表征土壤肥力。因此，开展黑龙江典型烟区土壤肥力指标适宜性评价研究，可为制定土壤肥力指标定量评价体系提供依据。【拟解决的关键问题】以宾县、绥化市等5个地区的17个典型烟区土壤为研究对象，采用野外调查与室内分析相结合的方法，对pH、OM、TN等12个土壤指标进行定量评价，分析其适宜性水平，以期为不同烟区制定适宜的施肥和管理策略提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2021年4月在黑龙江烟区进行，在施基肥和移栽烟苗前共选取17个典型植烟区域，其基本情况见表1。

表1 2021年黑龙江典型烟区基本调查情况

1.2 样品采集及指标测定

用不锈钢钻头在5～8个点随机采集耕层土壤样品，充分混匀后用四分法留土1.5 kg，压碎的土样过2 mm尼龙孔径筛，供实验室检测分析。12项土壤指标及其测定方法：电位法测定pH，重铬酸钾氧化法测定有机质(OM)，开尔文法测定总氮(TN)，碱水解扩散法测定有效氮(AN)，钼锑比色法测定有效磷(AP)，光度法测定速效钾(RAK)，原子吸收分光光度法测定交换性钙(Ca2+)和镁(Mg2+)，硝酸银滴定法测定水溶性氯(Cl-)，姜黄素比色法测定有效硼(B)，原子吸收分光光度法测定有效钼(Mo)和锌(Zn)[8-9]。

1.3 土壤指标分级标准

参考相关文献[10-12]，将烟区土壤指标划分为低、适宜、高3个水平(表2)。

表2 烟区土壤指标分级标准

1.4 数据分析

采用Excel 2016和SPSS 22.0对试验数据进行统计和分析，用邓肯氏新复极差法(P<0.05)进行多重比较[13]。

2 结果与分析

2.1 黑龙江典型烟区土壤肥力指标含量

由表3可知，土壤pH、OM、TN、AN、B、Mo和Zn含量平均值分别为5.86、25.93 g/kg、1.27 g/kg、156.52 mg/kg、0.37 mg/kg、0.17 mg/kg和1.21 mg/kg；AP、RAK、Ca2+和Mg2+分别为44.28 mg/kg、256.48 mg/kg、14.72 cmol/kg和4.02 cmol/kg；Cl-为9.10 mg/kg。土壤指标变异系数为10.20%～49.40%，均值为30.54%，属中等变异。pH、OM、AN、AP、RAK、Cl-、Zn和Mg2+均呈正偏态分布(偏态>0)，B呈正态分布(偏态=0)，TN、Mo和Ca2+呈负偏态分布(偏态<0)；pH、TN、AP、RAK、Cl-和Zn均在峰值分布(峰度>0)，OM、AN、B、Mo、Ca2+和Mg2+均在平坦分布(峰度<0)。

表3 黑龙江典型烟区土壤的肥力指标

2.2 黑龙江典型烟区土壤肥力指标的等级

从表4看出，黑龙江典型烟区土壤肥力指标等级分为低水平、适宜水平和高水平。其中，pH、OM、TN和AN处于适宜水平的烟区分别有10个、13个、15个和13个，占比分别为58.85%、76.47%、88.24%和76.47%。pH处于低水平的烟区有5个，占比29.41%；OM和TN处于低水平的烟区均有2个，占比均为11.76%。pH和OM处于高水平的烟区均有2个，占比均为11.76%；AN处于高水平的烟区有4个，占比23.53%。AP、RAK和Ca2+处于高水平的烟区分别有14个、10个和14个，占比分别为82.35%、58.85%和82.35%；AP、RAK和Ca2+处于适宜水平的烟区分别有3个、6个和3个，占比分别为17.65%、35.29%和17.65%；RAK处于低水平的烟区有1个，占比5.88%。Cl-处于低水平的烟区有12个，占比70.59%；其余5个烟区处于适宜等级，占比29.41%。B处于低水平、适宜水平和高水平的烟区分别有6个、9个和2个，占比分别为35.29%、52.94%和11.76%；Mo处于低水平、宜适及高水平的烟区分别有5个、8个和4个，占比分别为29.41%、47.06%和23.53%；Zn处于低水平、宜适及高水平的烟区分别有2个、7个和8个，占比分别为11.76%、41.18%和47.06%。所有烟区Mg2+均处于高水平。

表4 黑龙江典型烟区土壤肥力指标的等级

3 讨论

土壤肥力评价是土壤科学研究中的一项基础工作。研究表明，植烟土壤pH、OM、TN、AN、B、Mo和Zn总体处于适宜水平，AP、RAK、Ca2+和Mg2+处于较高水平。中国烟田普遍存在缺氯现象[14]，试验结果显示，黑龙江70.59%植烟土壤缺氯。可能是由于烟草本身不含氯，加之很少施用或不施用氯肥[5]及土壤养分的淋失等[15]原因造成。土壤中氯的缺乏不利于烟叶产质量的形成，有研究表明，在缺氯土壤中适当施用氯肥有利于提高烟叶的产质量[16-18]。因此，黑龙江烟草种植区应考虑合理施用氯肥。

从植烟土壤改良看，有29.41%的烟田(pH<5.5)需通过施用生物炭或白云石粉等碱性物质来提高土壤pH；11.76%的烟田(OM<20 g/kg和TN<1 g/kg)需通过增施有机肥，秸秆还田或绿肥种植来增加土壤有机质；5.88%的烟田(RAK<150 g/kg)需增施钾肥并提高其利用率；35.29%、29.41%和47.06%的烟田(B<0.3 g/kg、Mo<0.15 g/kg和Zn<1 g/kg)需分别增施硼肥、钼肥和锌肥。11.76%的烟田(OM>35 g/kg，B>0.6 g/kg，Zn>2 g/kg)需减施有机肥、硼肥和锌肥，23.53%的烟田(AN>180 g/kg，Mo>0.2 g/kg)应减施氮肥和钼肥，58.82%的烟田(RAK>220 g/kg)应减施钾肥，82.35%的烟田(AP>30 g/kg，Ca2+>10 g/kg)应减施磷肥和钙肥，所有烟田(Mg2+>1.6 g/kg)应停止使用镁肥。

4 结论

黑龙江典型植烟区土壤pH、OM、TN、AN、B、Mo和Zn含量均值分别为5.86、25.93 g/kg、1.27 g/kg、156.52 mg/kg、0.37 mg/kg、0.17 mg/kg和1.21 mg/kg；AP、RAK、Ca2+和Mg2+分别为44.28 mg/kg、256.48 mg/kg、14.72 cmol/kg和4.02 cmol/kg；Cl-为9.10 mg/kg。土壤指标变异系数为10.20%～49.40%，均值为30.54%，属中等变异。土壤肥力指标可分为低水平、适宜水平和高水平3个等级，可根据实际情况制定适宜的施肥措施；其中，17个烟田土壤Mg2+均处于高水平，应停止施用镁肥。