作物杂志, 2024, 40(6): 171-178 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.023

生理生化·植物营养·栽培耕作

长汀烟区植烟土壤肥力适宜性综合评价及空间分布研究

张瑛,1, 王海洋1, 姜林1, 郭学清2, 钟小丽2, 张星2, 卢敏娇2, 姬小明1, 杨晓朋,1, 吴树松2

1河南农业大学烟草学院,450046,河南郑州

2福建省烟草公司龙岩市公司,362300,福建龙岩

Comprehensive Evaluation and Spatial Distribution of Soil Fertility Suitability in Changting Tobacco-Growing Area

Zhang Ying,1, Wang Haiyang1, Jiang Lin1, Guo Xueqing2, Zhong Xiaoli2, Zhang Xing2, Lu Minjiao2, Ji Xiaoming1, Yang Xiaopeng,1, Wu Shusong2

1Tobacco College of Henan Agricultural University, Zhengzhou 450046, Henan, China

2Longyan City Company of Fujian Provincial Tobacco Company, Longyan 362300, Fujian, China

通讯作者: 杨晓朋,主要从事烟草化学品质研究,E-mail:xiaopengyang@henau.edu.cn

收稿日期: 2023-08-22   修回日期: 2023-10-2   网络出版日期: 2023-11-10

基金资助: 福建省烟草公司龙岩市公司科技项目“长汀烟区翠碧一号品质提升技术研究”(2023350800240042)

Received: 2023-08-22   Revised: 2023-10-2   Online: 2023-11-10

作者简介 About authors

张瑛,主要从事烟草化学品质研究,E-mail:Zying118418@163.com

摘要

为准确评价福建省龙岩市长汀烟区“翠碧一号”特色烟叶植烟土壤养分状况,在该烟区“翠碧一号”6个种植乡镇采集90个土壤样品,测定pH、有机质、碱解氮等8个化学指标,运用模糊数学法对长汀烟区土壤肥力适宜性进行综合评价。结果表明,采样区土壤肥力均在Ⅳ级以上,适宜性指数为0.66,肥力较高;根据土壤养分丰缺现状分析土壤肥力等级情况,6个乡镇中,馆前肥力适宜性等级最高,其他依次为策武、古城、新桥、大同和童坊;长汀烟区烤烟施肥方案整体应调节土壤pH,控制氮肥和氯肥的施用,减少磷肥,合理补充钾肥、有机肥及钙镁等中微肥,提高土壤中多种营养元素的有效性,达到精准施肥,从而改善烟叶品质。

关键词: 长汀烟区; 烤烟; 翠碧一号; 土壤肥力; 综合评价; 空间分布

Abstract

In order to accurately assess the soil nutrient status of “Cuibi 1” characteristic tobacco planting in Changting tobacco-growing area in Longyan, Fujian province, 90 soil samples were collected from six planting towns of “Cuibi 1” tobacco-growing area. Eight chemical indexes were determined, including pH, organic matter, available nitrogen, etc. The suitability of soil fertility in Changting tobacco-growing area was thoroughly assessed using the fuzzy mathematics method. The results showed that the soil fertility in the sampling area was above grade IV, and the suitability index was 0.66, so the soil fertility was high. According to the present situation of soil nutrient abundance and deficiency, the grade of soil fertility was analyzed. Among the six towns, the fertility suitability grade of Guanqian was the highest, followed by Cewu, Gucheng, Xinqiao, Datong and Tongfang. As a whole, the fertilization scheme for flue-cured tobacco in Changting tobacco-growing area should adjust soil pH, control the application of nitrogen fertilizer and chlorine fertilizer, reduce phosphorus fertilizer, supplement potassium fertilizer, organic fertilizer and medium- and micro-fertilizers such as calcium and magnesium, improve the availability of various nutrients in soil, achieve precise fertilization and thus improve the quality of tobacco leaves.

Keywords: Changting tobacco-growing area; Flue-cured tobacco; Cuibi 1; Soil fertility; Comprehensive evaluation; Spatial distribution

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本文引用格式

张瑛, 王海洋, 姜林, 郭学清, 钟小丽, 张星, 卢敏娇, 姬小明, 杨晓朋, 吴树松. 长汀烟区植烟土壤肥力适宜性综合评价及空间分布研究. 作物杂志, 2024, 40(6): 171-178 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.023

Zhang Ying, Wang Haiyang, Jiang Lin, Guo Xueqing, Zhong Xiaoli, Zhang Xing, Lu Minjiao, Ji Xiaoming, Yang Xiaopeng, Wu Shusong. Comprehensive Evaluation and Spatial Distribution of Soil Fertility Suitability in Changting Tobacco-Growing Area. Crops, 2024, 40(6): 171-178 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.023

适宜的土壤环境是生产优质烤烟的重要基础,土壤的水肥供给状况与烤烟的生长发育及品质密切相关[1-3]。福建龙岩烟区是我国生产优质烤烟的主要烟区之一[4],“翠碧一号”烤烟是福建省龙岩市长汀县的主栽品种,但随着当地烟稻轮作[5]、植烟年限的延长和高温多雨的气候特点,土壤淋溶强烈,养分流失严重,导致土壤肥力特性发生了一系列变化,致使土壤养分失调,影响烤烟的正常生长发育[6-7]。因此,进一步准确分析影响长汀烟区翠碧一号烤烟品质的土壤肥力状况及主要障碍因素,对烤烟的科学施肥以及提高烟叶的产量和质量具有重要意义。

土壤条件的优劣直接影响烟叶质量的好坏[7]。土壤pH是土壤的重要化学性质,也是衡量土壤肥力的重要指标之一,土壤酸碱性及营养元素有效性直接影响烟草的生长发育及产量和质量[8-9]。适宜的土壤有机质含量能够显著促进烟草的生长发育及提高烟叶的产量和质量[10]。周嵘等[11]和包玲凤等[12]研究发现,中国植烟土壤的有机质含量控制在15~30 g/kg,有助于提升烟叶的内在品质。土壤氮是评价土壤肥力水平的重要指标[13-14],氮含量的高低直接影响烟草产质量的好坏。其中碱解氮是氮营养的主要来源,反映土壤短时间内的供氮水平[15]。适宜的土壤氮含量下,烟株生长旺盛,根系发达,易烘烤,烟叶品质较高[16]。烟草作为一种嗜钾作物,烟叶钾含量的高低与土壤养分的供给状态密切相关。速效钾一般只占土壤全钾含量的2%左右,但其易被作物吸收利用,且其含量高低常被作为判断土壤钾含量丰缺的重要指标[17]。土壤磷元素是烟草生长发育所需磷的主要来源,速效磷含量在一定程度上能较好地反映土壤磷含量的高低[18]。适宜的土壤磷素下烟株生长健壮,能够正常成熟落黄且烟叶易烘烤,一定程度上可促进烟株对氮和钾的吸收[19]。烟草通常被认为是一种忌氯作物,土壤氯含量以≤30 mg/kg为宜,适量的氯能够增强烟草抗性,提高烟叶品质及产量[20]。土壤中的交换性钙、镁含量决定烟叶中钙和镁的含量,同时,二者作为土壤阳离子交换量(CEC)的重要组分,输出与投入的不平衡会导致土壤酸化,甚至诱发烟草青枯病,严重影响烤烟产量与品质[21-22]

福建龙岩烟区作为近年发展起来的优质烤烟的主要种植区,已相继对该区的土壤养分状况展开一些研究[23-25],但对于当地特色品种“翠碧一号”烤烟主要种植县——长汀县的土壤肥力等级评价尚且研究较少。鉴于此,本研究以长汀县种植“翠碧一号”的主要烟区古城、馆前、童坊、策武、新桥和大同6个乡镇的代表性土壤为研究对象,利用模糊数学法进行长汀县植烟土壤肥力评价,明确烟区土壤肥力丰缺及适宜性状况,以期为下一阶段烟叶生产需要及时调整烤烟生产施肥方案,为烟区烟草种植、土壤保育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于福建省龙岩市长汀县(116°00′45″~ 116°39′20″ E,25°18′40″~26°02′05″ N)进行。该地处于福建省西部,丘陵地形,属亚热带海洋性季风气候,年均气温18.3 ℃,年均降水量1685.6 mm,海拔180~1415 m,土壤以红壤土为主。长汀县是福建省烤烟生产重点县,2023年全县烤烟的种植面积近5333 hm2,其中“翠碧一号”种植面积在2666 hm2左右。

1.2 土壤样品采集

2023年根据长汀县“翠碧一号”烤烟产区各个乡镇植烟面积的大小,以种植面积在333.3 hm2(0.5万亩)以上的乡镇作为基点,在长汀县6个植烟乡镇(古城、馆前、童坊、策武、新桥和大同)采集有代表性的耕层土壤样品共90个(表1)。烟叶采收结束后,用5点取样法采集耕层(0~20 cm)土壤,充分混匀后采用四分法保留1 kg,填写土壤样品记录卡并与土壤一起用无菌密封袋保存。将样品带回实验室,剔除杂物,经室内自然风干后,研磨过60目筛,用于土壤理化指标的测定。

表1   样品取样地点及取样数

Table 1  Sampling location and number of samples

取样地Sampling place古城Gucheng馆前Guanqian童坊Tongfang策武Cewu新桥Xinqiao大同Datong总数Total
样本数Number of samples15151515151590

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在对应的土壤样品采集地分别采集同等数量的C3F等级烟叶,每个烟叶样品取0.5 kg,烘干、粉碎、过60目筛,用于化学成分测定。

1.3 测定指标与方法

依据当地的土壤管理、土地利用方式和气候变化等选择合适的评价指标。选取pH、有机质、碱解氮、水溶性氯、速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁8个指标,并参照《土壤农化分析》[26]进行测定(表2)。

表2   植烟土壤理化指标测定方法

Table 2  Determination methods of physical and chemical indexes of tobacco-growing soil

项目Item测定方法Measurement method
pH雷磁PHS-3C型酸度计法(土液比1:2.5)
有机质
Organic matter
重铬酸钾容量法―外加热法
碱解氮
Alkali-hydrolyzable N
碱解扩散法
水溶性氯
Water soluble Cl
硝酸银滴定法
速效磷Available PBray I法
速效钾Available K醋酸铵浸提―火焰光度法
交换性钙
Exchangeable Ca
EDTA滴定法
交换性镁
Exchangeable Mg
EDTA滴定法

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1.4 植烟土壤养分含量适宜性

结合《中国植烟土壤及烟草养分综合管理》[27]和参考文献[28-29],并依据当地植烟土壤状况确定该区的植烟土壤养分含量丰缺标准(表3)。

表3   长汀县植烟土壤养分含量丰缺体系

Table 3  Nutrient content abundance and deficiency system of tobacco planting soil in Changting

等级
Classification
pH有机质
Organic matter
(g/kg)
碱解氮
Alkali-hydrolyzable
N (mg/kg)
水溶性氯
Water soluble
Cl (mg/kg)
速效磷
Available P
(mg/kg)
速效钾
Available K
(mg/kg)
交换性钙
Exchangeable
Ca (mg/kg)
交换性镁
Exchangeable
Mg (mg/kg)
极低Extremely low<4.50<15<65<5<35<80<200<25
低Low4.51~5.5015~2565~1005~1535~4580~150200~40025~50
适宜Suitable5.51~6.5025~35100~18015~2545~55150~220400~60050~100
高High6.51~7.5035~45180~24025~4055~70220~350600~1000100~200
很高Very high>7.51>45>240>40>70>350>1000>200

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1.5 植烟土壤肥力适宜性评价

1.5.1 评价方法

首先对土壤样品的理化指标进行主成分分析,确定各指标的公因子方差。各指标公因子方差占公因子方差和的比例定为数据集指标的权重值。采用模糊数学法进行土壤肥力综合评价,计算不同乡镇土地的土壤肥力综合评价指数(soil fertility suitability index,SFI)。

SFINij×Wiji=1,2,3,…,nj=1,2,3,…,m

式中,NijWij分别为第i个土壤样品的第j个土壤养分指标的隶属度值和相应的权重系数。

1.5.2 指标隶属度函数及隶属度值

利用隶属度函数计算指标的隶属度值[30]。评价指标的隶属度函数根据土壤测定指标的适用性选择“S”型和抛物线型,“S”型函数表示随土壤中某一肥力指标含量增加,作物产量及质量随之提高,但到达临界值后这一效应便趋于平稳;抛物线型函数表示某一肥力指标在一定范围时,作物产量与质量最高,超出这一范围则变差。将各指标原始测定数据代入相应的隶属度函数,计算相应指标的隶属度值(表4)。评价指标的隶属度值介于0.1~1.0,值越大表明优质烟叶生产适宜性越好。pH、有机质、碱解氮和水溶性氯的函数类型为抛物线型,速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁的函数类型为“S”型。

“S”型:

$f(x)= \begin{cases} 1.0 & (x\geqslant x_4) \\ \frac{0.9(x-x_1)}{x_4-x_1}+0.1 & (x_1\leqslant x<x_4) \\ 0.1 & (x\leqslant x_1) & \end{cases}$

抛物线型:

$f(x)= \begin{cases} 0.1 & (x{\leqslant}x_1,x{\geqslant}x_4) \\ \frac{0.9(x-x_1)}{x_2-x_1}+0.1 & (x_1{<}x{<}x_2) \\ 1.0 & (x_2{\leqslant}x{\leqslant}x_3) \\ 1.0-\frac{0.9(x-x_3)}{x_4-x_3} & (x_3{<}x{<}x_4) & \end{cases}$

式中,x为养分含量,x1表示该指标下限,x4表示该指标上限,x2x3则表示该指标最优范围的下限和上限。

表4   各指标所属隶属度函数及拐点值

Table 4  Membership function and inflection point value of each index

拐点值
Inflection
point value
抛物线型Parabola-typeS型S-type
pH有机质
Organic matter
(g/kg)
碱解氮
Alkali-hydrolyzable
N (mg/kg)
水溶性氯
Water soluble
Cl (mg/kg)
速效磷
Available P
(mg/kg)
速效钾
Available
K (mg/kg)
交换性钙
Exchangeable
Ca (mg/kg)
交换性镁
Exchangeable
Mg (mg/kg)
x14.5156515358020025
x25.52010025
x36.53018035
x47.54524045703501000200

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1.5.3 指标隶属度值的确定

根据植烟土壤肥力综合评价的相关研究[31]、当地的烟草生产情况以及各烟区的土壤肥力现状,确定长汀植烟土壤肥力各指标的隶属度函数类型、拐点值及指标的最优上、下限值和上、下限极值,并代入相应的隶属度函数计算其隶属度值。

土壤肥力指标隶属度值介于0.1~1.0,隶属度值越大越适宜优质烟的生产,据肥力指标隶属度值,划分指标对优质烟叶生产的适宜性,如表5所示。

表5   土壤肥力指标隶属度值适宜性

Table 5  Suitability of soil fertility index membership value

适宜性Suitability低Low中等Medium适宜Suitable
分值范围Score range<0.50.5≤隶属度值≤0.8>0.8

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1.5.4 指标权重的确定

利用IBM Statistics SPSS 26.0软件,采用主成分分析法确定肥力指标的公因子方差和指标的权重。

1.6 土壤肥力适宜性等级

结合当地烟草生产情况,参照植烟土壤肥力评价文献[28],确定长汀县的植烟土壤肥力适宜性等级标准。将烟区土壤肥力分为5个等级(表6)。肥力综合指数表示土壤肥力等级,SFI的值越高,肥力等级越高,土壤肥力越好,烟叶质量越佳。

表6   植烟土壤肥力适宜性等级

Table 6  Suitability grade of soil fertility for tobacco planting

适宜性等级Suitability classⅠ级Grade IⅡ级Grade ⅡⅢ级Grade ⅢⅣ级Grade ⅣⅤ级Grade Ⅴ
得分范围Scoring rangeSFI≥0.800.60≤SFI<0.800.40≤SFI<0.600.20≤SFI<0.40SFI<0.20
肥力等级Fertility degree较高中等较低

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1.7 样品化学成分含量

参考YC/T 159-2002[32]测定烤烟烟叶中总糖和还原糖含量,参考YC/T 161-2002[33]测定总氮含量,参考YC/T 160-2002[34]测定烟碱含量,参考YC/T 173-2003[35]测定钾含量。

1.8 数据处理

利用Excel 2019对数据进行统计、处理和隶属度值的计算;利用SPSS 26.0确定指标的权重及评价指标的方差分析。

2 结果与分析

2.1 烟区土壤指标含量特征及指标隶属度分析

表7可知,各乡镇之间除交换性镁含量差异不显著外,其余肥力因子在各乡镇之间均有显著差异。pH表现为大同最高,童坊最低且显著低于其余5个乡镇;有机质含量童坊最高,为37.11 g/kg,显著高于其他乡镇,策武、新桥有机质含量较低,分别为24.07和24.57 g/kg;碱解氮含量表现为童坊>馆前>新桥>古城>大同>策武;水溶性氯含量馆前最高,为35.45 mg/kg;速效磷含量大同最高,为63.10 mg/kg,显著高于其他乡镇,古城速效磷含量较低,为44.11 mg/kg;速效钾含量古城最高,为303.38 mg/kg;交换性钙含量馆前最高,为460.71 mg/kg,显著高于其他乡镇,大同、古城含量较低,分别为371.43和358.93 mg/kg。

表7   不同植烟乡镇土壤肥力因子差异分析

Table 7  Difference analysis of soil fertility factors in different tobacco planting towns

地点
Place
pH有机质
Organic matter
(g/kg)
碱解氮
Alkali-hydrolyzable
N (mg/kg)
水溶性氯
Water soluble
Cl (mg/kg)
速效磷
Available P
(mg/kg)
速效钾
Available K
(mg/kg)
交换性钙
Exchangeable
Ca (mg/kg)
交换性镁
Exchangeable
Mg (mg/kg)
古城Gucheng5.77±0.21a30.36±4.31b163.10±29.24bc18.43±3.88bc44.11±16.20b303.38±70.24a358.93±17.17b37.04±12.42a
馆前Guanqian5.86±0.43a29.21±5.36bc179.90±53.11b35.45±7.09a58.45±12.66ab217.92±64.87b460.71±66.40a49.02±8.61a
童坊Tongfang5.27±0.40b37.11±2.38a240.10±66.11a21.27±7.09b58.91±8.69ab199.56±29.99b419.64±74.99ab45.74±12.54a
策武Cewu5.82±0.16a24.07±1.99c110.60±10.38c18.43±3.88bc57.21±12.63ab201.92±49.70b417.86±49.47ab40.30±11.93a
新桥Xinqiao5.88±0.13a24.57±3.53c165.20±52.23bc18.42±6.34bc56.39±10.02ab158.78±31.50bc392.86±19.96ab35.95±6.21a
大同Datong6.07±0.42a26.48±5.35bc151.90±26.14bc12.76±5.93c63.10±6.16a123.48±32.91c371.43±28.67b34.86±6.21a

不同小写字母表示差异在P < 0.05水平差异显著,下同。

Different lowercase letters indicate significant differences at P < 0.05 level, the same below.

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表8可知,烟区植烟土壤pH为5.78,适宜比例为76.67%;土壤有机质含量为28.63 g/kg,低于适宜范围的样点占比36.67%,仍有较大的提升空间;碱解氮含量168.47 mg/kg,适宜比例为70.00%;速效磷适宜水平的样点占比33.33%,高于适宜范围的样点占比53.33%,需控制磷肥的施用;速效钾含量200.84 mg/kg,适宜比例为50.00%,低于适宜范围的样点占比20.00%,不同样点之间差异性较大且部分样点需提高对钾的施加利用;水溶性氯含量为20.80 mg/kg,适宜比例为16.67%,低于适宜范围的样点占比73.33%,需适当补充氯的施用;全部样点交换性钙处于适宜及较低水平;交换性镁大部分处于较低水平。土壤指标特征有机质及碱解氮、速效钾、水溶性氯、交换性钙和交换性镁含量均呈右偏态。

表8   土壤养分含量特征及其隶属度

Table 8  Characteristics of soil nutrient content and membership degree

指标
Index
养分含量总体特征
Overall characteristics of nutrient content
指标隶属度
Index membership
均值±
标准差
Mean±SD
峰度
Kurtosis
偏度
Skewness
适宜比例Suitable ratio (%)均值±
标准差
Mean±SD
峰度
Kurtosis
偏度
Skewness
适宜性Suitable (%)

Low
较低
Lower
适宜
Suitable
较高
Higher

High

Low
中等
Medium
适宜
Suitable
pH5.78±0.381.40-0.360.0020.0076.673.330.000.97±0.086.00-2.450.0016.6783.33
有机质Organic matter (g/kg)28.63±5.81-0.920.280.0036.6746.6716.670.000.93±0.175.95-2.440.0016.6783.33
碱解氮
Alkali-hydrolyzable N (mg/kg)
168.47±55.98
0.19
1.05
0.00
3.33
70.00
10.00
17.00
0.85±0.37
6.00
-2.45
16.67
0.00
83.33
速效磷Available P (mg/kg)56.36±12.06-0.10-0.506.676.6733.3333.3320.000.65±0.174.92-2.1216.6766.6716.67
速效钾Available K (mg/kg)200.84±72.200.490.813.3316.6750.0023.336.670.50±0.203.81-1.7016.6766.6716.67
水溶性氯
Water soluble Cl (mg/kg)
20.80±8.92
0.70
0.91
43.33
30.00
16.67
10.00
0.00
0.49±0.29
0.85
0.56
66.67
16.67
16.67
交换性钙
Exchangeable Ca (mg/kg)
403.57±55.80
0.35
1.07
0.00
50.00
50.00
0.00
0.00
0.34±0.04
1.09
-0.26
100.00
0.00
0.00
交换性镁
Exchangeable Mg (mg/kg)
40.49±10.58
-0.02
0.37
6.67
76.67
16.67
0.00
0.00
0.19±0.03
-2.07
-0.05
100.00
0.00
0.00

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从指标隶属度可知,pH隶属度值为0.97,其中,83.33%烟田pH适宜优质烟叶生产;有机质隶属度值为0.93,适宜优质烟叶生产比例为83.33%;碱解氮隶属度值为0.85,其中83.33%烟田适宜优质烟叶生产,16.67%烟田适宜性低;速效磷及速效钾隶属度值分别为0.65和0.50,均有16.67%烟田适宜优质烟叶生产,大部分烟田适宜水平中等;水溶性氯隶属度值为0.49,其中16.67%烟田适宜优质烟叶生产;交换性钙及交换性镁隶属度值分别为0.34和0.19,所有取样点烟田均不适宜优质烟叶生产。土壤指标隶属度除水溶性氯含量呈左偏态以外,其余指标含量均呈右偏态。

2.2 土壤肥力指标权重值分析

主成分分析结果及公因子方差、指标权重如表9所示,土壤水溶性氯权重最大,其次是pH,速效钾的权重最小。

表9   土壤肥力评价指标权重

Table 9  Weight of soil fertility evaluation indicators

指标
Index
抛物线型Parabola-typeS型S-type
pH有机质
Organic matter
(g/kg)
碱解氮
Alkali-hydrolyzable
N (mg/kg)
水溶性氯
Water soluble
Cl (mg/kg)
速效磷
Available
P (mg/kg)
速效钾
Available
K (mg/kg)
交换性钙
Exchangeable
Ca (mg/kg)
交换性镁
Exchangeable
Mg (mg/kg)
公因子方差
Common factor variance
0.5180.7030.8030.7060.6080.5520.7640.608
权重Weight (%)14.1311.4412.5514.2911.709.2513.4113.22

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2.3 土壤肥力综合评价分析

表10可知,长汀烟区土壤肥力均在Ⅳ级以上,该区肥力适宜性指数为0.66,肥力适宜性等级中等偏上。6个乡镇中,馆前的适宜性指数最高,为0.73;其次为策武,指数为0.64;其次依次是古城、新桥和大同,童坊肥力适宜性等级最低。综合来看,长汀烟区土壤肥力适宜性等级较高,有利于优质烟叶的生产。

表10   不同植烟土壤质量等级评价

Table 10  Evaluation of soil quality grades in different tobacco planting areas

取样地Sampling place古城Gucheng馆前Guanqian童坊Tongfang策武Cewu新桥Xinqiao大同Datong全部Total
SFI值SFI value0.610.730.490.640.610.590.66
适宜性等级Suitability classⅡ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅱ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅱ级

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2.4 烟叶主要化学成分含量分析

表11可知,各乡镇之间烟叶主要化学成分均有明显差异。总糖含量表现为童坊最高,为39.83%,策武最低,为36.86%,其余乡镇间差异性不明显;还原糖含量童坊(27.68%)和大同(27.57%)显著高于其他乡镇;策武的烟碱、总氮和氯含量均显著高于其余乡镇,分别为2.43%、1.65%和0.13%;淀粉含量表现为大同>新桥>馆前>古城>童坊>策武;钾含量新桥、策武和古城均显著高于其余乡镇,童坊钾含量最低,为2.36%。

表11   烟叶主要化学成分含量

Table 11  The contents of main chemical components in tobacco leaves %

地点Place总糖Total sugar还原糖Reducing sugar烟碱Nicotine总氮Total nitrogen淀粉Amylum钾K氯Cl
古城Gucheng38.21±2.01bc24.04±1.89c1.48±0.46b1.43±0.15bc5.99±1.95ab2.77±0.36a0.06±0.02b
馆前Guanqian39.25±1.43ab23.72±2.38c1.56±0.49b1.40±0.10bc6.24±1.79ab2.66±0.37ab0.06±0.02b
童坊Tongfang39.83±0.41a27.68±2.08a1.66±0.34b1.48±0.14b5.46±1.60ab2.36±0.34c0.08±0.06b
策武Cewu36.86±2.09d25.77±2.11b2.43±0.43a1.65±0.12a5.04±0.81b2.85±0.34a0.13±0.06a
新桥Xinqiao37.53±2.28cd22.82±1.86c1.62±0.41b1.43±0.10bc6.43±1.59a2.87±0.37a0.05±0.01b
大同Datong39.36±1.26ab27.57±2.90a1.51±0.35b1.33±0.11c6.64±1.35a2.42±0.40bc0.08±0.06b

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3 讨论

长汀烟区的土壤肥力等级均在Ⅳ级以上,综合肥力SFI指数为0.66,肥力较高。各乡镇的土壤肥力等级表现为馆前>策武>古城>新桥>大同>童坊,馆前土壤肥力综合指数最高,为0.73,各项土壤指标含量均在适宜范围内;童坊的综合肥力指数最低,为0.49,具体原因是土壤pH显著低于其余乡镇且低于最适pH范围,有机质及碱解氮含量分别为37.11 g/kg、240.10 mg/kg,均明显高于土壤适宜范围,水溶性氯含量低于适宜水平,故童坊的土壤肥力等级为Ⅲ级。有研究[36-37]表明,在一定范围内,土壤速效钾与pH的增加与烟叶总糖、还原糖和淀粉含量的增加一致;土壤有机质和碱解氮与烟叶烟碱和碱解氮含量呈正相关;土壤水溶性氯和烟叶中氯含量的增加是一致的。在本研究结果中,大同pH最高,为6.07,故其总糖、还原糖和淀粉的含量与其余乡镇相比均较高;童坊烟叶的烟碱及碱解氮含量较高,与该地土壤的有机质及碱解氮含量直接相关;土壤中的水溶性氯及速效钾含量高低与烟叶中基本一致。本研究结果相较前人[36-37]研究结果有些许差异,可能是由于样本量较少、不同的田间施肥模式、土壤类型和气候条件等因素造成的,但总体来看,长汀烟区土壤pH、有机质和碱解氮含量适宜优质烟叶的生产,速效磷、速效钾对优质烟叶生产适宜程度中等,水溶性氯适宜性低,交换性钙、交换性镁对优质烟叶生产不适宜。

长汀县是龙岩市主要的烟草种植区。林毅等[38]、陈朝阳[39]研究发现,近年来,福建施用白云石粉或石灰使植烟土壤酸化得到了有效遏制,一定程度上提高了土壤pH,但本研究发现仍有20%的烟区土壤呈弱酸性,则需要适当施用石灰或者钙镁磷肥等碱性肥料调节土壤酸碱度。谢榕榕等[40]通过研究福建烟区土壤交换性镁的空间分布与酸化现状,发现近85%的土壤处于交换性镁缺乏或极缺乏状态,且与pH在空间分布上显著相关,该研究结果与本研究一致,烟区需及时补充钙和镁等营养元素。唐莉娜等[41]研究发现,福建烟区植烟土壤大部分pH在烤烟生长的适宜范围内,有机质和速效氮含量较丰富,部分地区需控氮减磷,土壤速效钾含量较匮乏,该结果与本研究有些许差异,可能是因为研究区域的采样年限、样品量、不同时间段的肥力适宜性指标和土壤养分评价方法等对最终的结果产生影响。林伟等[42]明确了南平烟区植烟土壤主要丰缺状况,具体表现为近一半烟区土壤pH在适宜范围内,有机质和总氮含量呈中等或较丰富程度,有效磷和速效钾较丰富;徐辰生等[43]分析南平烟区土壤,结果表明,土壤全氮、有效磷和全钾含量适宜,有机质含量和pH适中,速效钾含量略低,碱解氮与总磷含量明显不足,其结果与本研究有所差异,可能是研究的地域不同,所属区域的气候类型、海拔差异、降水量、温湿度条件、土壤类型及微生物群落结构、轮作耕种制度和田间管理水平等均存在差异。刘欢等[44]对龙岩植烟土壤主要速效养分含量测定,结果得出碱解氮潜在缺乏及缺乏的面积较大,有效磷含量中等以上,速效钾普遍处于潜在缺乏和缺乏的状态;贺鹏[45]研究福建烟区土壤主要养分丰缺状况,发现总体呈现有机质、全氮和碱解氮含量中等水平,土壤钾素和交换性镁含量普遍缺乏。对比前两者的研究结果,本研究中27%的烟区碱解氮含量较高,需严格控制田间施氮水平,预防烟叶后期因土壤供氮过量导致烟叶贪青晚熟、不易落黄的现象产生;36.67%烟区多施有机肥;53.33%的烟区需采取适当的控磷措施;20%烟区需重视钾肥的供应,合理追肥以减少钾肥流失;73.33%烟区氯含量较低,说明长汀各烟区均存在缺氯状况。与前人[44-45]研究结果中存在的个别指标含量的差异,可能是前人研究内容涉及到的空间区域面积相对较广,本研究涵盖范围集中在长汀县的不同乡镇,不同的地理环境产生的地域差异性导致烟区土壤肥力条件存在差异。故在今后的植烟土壤综合肥力评价研究中,增加空间区域尺度和肥力测定内容的深度,科学全面地分析烟区土壤肥力状况,并根据长汀县烟区土壤肥力水平,制定合理的烤烟生产施肥方案,改善土壤肥力,提高烟叶产量和质量。

4 结论

采样区土壤肥力均在Ⅳ级以上,适宜性指数为0.66,肥力较高,各乡镇肥力适宜性等级为馆前>策武>古城>新桥>大同>童坊。长汀县植烟过程中,烤烟施肥原则整体应适度调节土壤pH;控制氮肥的施用;对于氯肥的施用应因地制宜,对潜在缺氯地区应适当补充氯肥,而在含量偏高的地区应控制氯肥施入;减少磷肥,补充钾肥和有机肥;注意补充钙镁等中微量元素。同时,根据不同乡镇的土壤养分及肥力等级评价,科学合理地制定适用于各地区的施肥方案,提高土壤中多种营养元素的有效性,增强烟叶化学成分协调性,促进优质烟叶的生产。

参考文献

杨昕, 王克勤, 宋娅丽, .

施用土壤改良剂对坡耕地烤烟土壤有机碳及其组分的影响

土壤, 2023, 55(1):178-186.

[本文引用: 1]

杨茜, 张弘蒙, 杨洁, .

不同种类有机肥对植烟土壤生物学特性及烤烟产质量的影响

中国烟草科学, 2023, 44(1):8-14.

[本文引用: 1]

郭玉鸽, 申洪涛, 李丽华, .

微生物菌肥对不同酸碱度土壤及烤烟生长和致香物质的影响

江苏农业科学, 2023, 51(3):54-62.

[本文引用: 1]

黄永辉, 吕捷, 钟真, .

烟草种采烤分一体化生产组织模式创新——基于福建省龙岩市烟区的调研

中国烟草学报, 2022, 28(3):104-110.

[本文引用: 1]

杨敏, 何璐璐, 饶中秀, .

长期施肥对稻田土壤镉锌铜积累及其有效性的影响

农业现代化研究, 2021, 42(2):302-310.

[本文引用: 1]

Chen Y D, Yang L, Zhang L M, et al.

Autotoxins in continuous tobacco cropping soils and their management

Frontiers in Plant Science, 2023, 14:1106033.

[本文引用: 1]

张仕祥, 过伟民, 李辉信, .

烟草连作障碍研究进展

土壤, 2015, 47(5):823-829.

[本文引用: 2]

王新月, 张敏, 刘勇军, .

改土物料混用对酸性土壤pH和烤烟生长及物质积累的影响

核农学报, 2021, 35(11):2626- 2633.

DOI:10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2626      [本文引用: 1]

为明确不同酸碱度生物有机肥配施石灰、绿肥改良酸性植烟土壤的效果,本研究采用盆栽试验,研究了石灰(T1)、石灰+绿肥(T2)、酸性生物有机肥+石灰+绿肥(T3)、碱性生物有机肥+石灰+绿肥(T4)等组成的4种不同改土物料组合对酸性植烟土壤pH值、烤烟生长和干物质与氮磷钾积累分配的影响。结果表明,酸性植烟土壤施用不同改土物料组合,可使土壤pH值提高0.79~1.12,改善烤烟农艺性状,促进烤烟根系生长,使烟叶SPAD值增加0.42~2.76,烟株干物质积累提高18.05%~61.42%;除T3外,烟株氮积累总量提高1.42%~14.07%;磷积累总量提高29.76%~98.08%;钾积累总量提高22.48%~105.47%;同时促进了干物质与钾向烟叶中分配。与其他处理相比,石灰和绿肥配施碱性生物有机肥(T4)更有利于提高酸性土壤pH值,有利于烤烟干物质和氮、磷、钾养分的积累;但石灰和绿肥配施酸性有机肥(T3)更有利于增加烤烟根系数量,有利于增加氮、磷、钾养分在烟叶中的分配比例。本研究表明石灰、绿肥和生物有机肥配合施用可提高酸性土壤改良效果,以石灰+绿肥+碱性生物有机肥最好,其次是石灰+绿肥+酸性生物有机肥。本研究结果为湖南省湘西酸性植烟土壤改良提供了理论依据。

曾庆宾, 谢柠枍, 余伟, .

土壤改良剂对攀枝花植烟土壤酸度和烤烟产质量的影响

江苏农业科学, 2021, 49(14):74-79.

[本文引用: 1]

陈燕, 贾孟, 孔明, .

烟秆生物质炭对连作植烟土壤养分及烟叶产质量的影响

西南农业学报, 2023, 36(9):2019-2025.

[本文引用: 1]

周嵘, 徐宸, 冉茂, .

重庆市万州植烟区土壤养分现状及施肥区划

西南大学学报(自然科学版), 2023, 45(4):82-92.

[本文引用: 1]

包玲凤, 杨明英, 尹兴盛, .

基于最小数据集的保山市植烟土壤质量评价与障碍诊断

西南农业学报, 2023, 36(3):612- 622.

[本文引用: 1]

刘威, 陈小龙, 赵园园, .

有机肥施用对植烟土壤氮素矿化及土壤酶和微生物群落的影响

土壤, 2023, 55(5):1025-1034.

[本文引用: 1]

尹兴盛, 包玲凤, 濮永瑜, .

减氮配施生物有机肥对植烟土壤特性及烟草青枯病的防效研究

中国农业科技导报, 2023, 25(7):122-131.

[本文引用: 1]

邓邦良, 袁知洋, 温卫华, .

武功山山地草甸土壤有机质、全氮及碱解氮分布格局及关系

江苏农业科学, 2015, 43(11):414-417.

[本文引用: 1]

刘国顺. 烟草栽培学. 北京: 中国农业出版社, 2003.

[本文引用: 1]

Song X D, Liu F, Wu H Y, et al.

Effects of long-term K fertilization on soil available potassium in East China

Catena, 2020, 188:104412.

[本文引用: 1]

龙梦洁. 不同土壤速效磷水平对土壤磷素形态、烤烟产量和品质的影响. 武汉:华中农业大学, 2022.

[本文引用: 1]

孟凡, 罗建新, 蔡叶, .

土壤速效磷对烟草生长发育及干物质积累与分配的影响

作物杂志, 2022(2):203-210.

[本文引用: 1]

唐佐芯, 李天壁, 陈泽斌, .

基于主成分分析和聚类分析的红河州植烟土壤特性研究

西南农业学报, 2019, 32(7):1607- 1613.

[本文引用: 1]

滑小赞, 程滨, 赵瑞芬, .

基于主成分分析的山西省油桃主产区土壤肥力评价

北方园艺, 2023(5):77-84.

[本文引用: 1]

郝尚妍, 周嵘, 徐宸, .

重庆渝东北植烟区土壤交换性钙镁与土壤属性的关联特性研究

土壤, 2023, 55(2):288-294.

[本文引用: 1]

钱笑杰, 肖靖, 洪雅芳, .

福建龙岩烟区植烟土壤pH时空变异研究

热带作物学报, 2019, 40(10):2061-2067.

DOI:10.3969/j.issn.1000-2561.2019.10.021      [本文引用: 1]

为了了解龙岩烟区植烟土壤pH的时间和空间分布情况,本文采用传统统计学和地统计学相结合的方式,进行了龙岩烟区植烟土壤pH的时空变异研究。结果表明:1982、2001、2011年龙岩烟区植烟土壤pH分别为5.34、5.03、5.23,土壤酸化得到有效抑制;1982、2001、2011年土壤pH半方差函数模型分别为线性模型、线性模型、指数模型。空间分布上,1982、2001、2011年高值区域分别呈现块状、点状、块状;不适宜种植烤烟的地区呈现先上升后下降的趋势,最适宜区面积减少。

孙公, 杨树林.

土壤养分与烤烟化学成分含量间的关系

烟草科技, 2008(8):58-62.

[本文引用: 1]

熊德中, 蔡海洋, 罗光, .

福建烟区土壤主要物理化学性状的研究

中国生态农业学报, 2007, 15(3):21-24.

[本文引用: 1]

鲍士旦. 土壤农化分析. 3版. 北京: 中国农业出版社, 2000.

[本文引用: 1]

陈江华, 刘建利, 李志宏. 中国植烟土壤及烟草养分综合管理. 北京: 科学出版社, 2008.

[本文引用: 1]

张欢欢. 长汀县植烟土壤养分状况及不同培肥措施效应的研究. 福州:福建农林大学, 2014.

[本文引用: 2]

李政昊, 刘斯泓, 李嘉琦, .

辽宁省铁岭植烟区土壤肥力特征及综合评价

土壤通报, 2022, 53(3):631-639.

[本文引用: 1]

Xiao Y S, Liao Y H, Hou J L, et al.

Evolution trend of soil fertility in tobacco-planting area of Chenzhou, Hunan Province, China

Open Life Sciences, 2022, 17(1):1568-1578.

DOI:10.1515/biol-2022-0509      PMID:36561499      [本文引用: 1]

In this study, the data of fertility indicators of soil samples (0-20 cm) in 1980s, 2000 and 2015 in Chenzhou city were used, and the soil integrated fertility index (IFI) was calculated. The results showed that the soil pH was decreased, total nitrogen (TN), organic matter (OM), available phosphorus (AP) and potassium (AK), exchangeable calcium (Ca), magnesium (Mg) and available copper (Cu) contents were increased, total phosphorus (TP), available sulfur (S) and water-soluble chlorine (Cl) contents were decreased, total potassium (TK), available boron (B), iron (Fe), manganese (Mn) and zinc (Zn) were decreased first and then increased. In 2015, most of the fields were higher in pH, OM, TN, AN, AK, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Cu and Zn, suitable in B, but lower in TP, AP, TK, available molybdenum (Mo) and Cl. Most of the fields were in the middle grade of IFI in 2000 and 2015, and the mean IFI increased from 0.492 to 0.556 from 2000 to 2015. Thus, for soil improvement, more attention should be paid to adjust soil pH, reduce the application of organic, nitrogen and calcium fertilizers, while increase the fertilizer application of other nutrients.© 2022 Yansong Xiao et al., published by De Gruyter.

孙正, 吴华勇, 王德彩, .

云贵高原烟田土壤肥力评价尺度效应研究

土壤通报, 2023, 54(4):800-811.

[本文引用: 1]

国家烟草质量监督检验中心. 烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法: YC/T 159- 2002. 北京: 中国标准出版社,2002.

[本文引用: 1]

国家烟草质量监督检验中心. 烟草及烟草制品总氮的测定连续流动法: YC/T 161- 2002. 北京: 中国标准出版社,2002.

[本文引用: 1]

国家烟草质量监督检验中心. 烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动法: YC/T 160- 2002. 北京: 中国标准出版社,2003.

[本文引用: 1]

中国烟草总公司青州烟草研究所. 烟草及烟草制品钾的测定火焰光度法: YC/T 173- 2003. 北京: 中国标准出版社,2003.

[本文引用: 1]

李孟霞, 李军营, 文国松, .

影响云南清香型烟叶化学品质的土壤因子分析

西南农业学报, 2021, 34(2):340-346.

[本文引用: 2]

周敏, 李伟, 雷靖, .

昆明烟区土壤养分与烟叶主要化学成分含量典型相关分析

西南农业学报, 2019, 32(9):2211-2215.

[本文引用: 2]

林毅, 梁颁捷, 朱其清.

三明烟区土壤pH值与土壤有效养分的相关性

烟草科技, 2003(6):35-37.

[本文引用: 1]

陈朝阳.

南平市植烟土壤pH状况及其与土壤有效养分的关系

中国农学通报, 2011, 27(5):149-153.

[本文引用: 1]

谢榕榕, 雷仁清, 邹珊瑚, .

福建省烟区土壤交换性镁的空间分布与酸化现状研究

中国土壤与肥料, 2023(2):25-32.

[本文引用: 1]

唐莉娜, 陈顺辉, 林祖斌, .

福建烟区土壤主要养分特征及施肥对策

烟草科技, 2008(1):56-60.

[本文引用: 1]

林伟, 丁应福, 刘永新, .

南平烟区植烟土壤主要养分丰缺特征及其时空变异

中国烟草科学, 2022, 43(6):9-16.

[本文引用: 1]

徐辰生, 陈爱国, 徐茜, .

南平烟区植烟土壤肥力评价研究

中国烟草科学, 2016, 37(4):24-29.

[本文引用: 1]

刘欢, 刘娜, 曾文龙, .

龙岩市植烟土壤主要速效养分的空间变异研究

西南农业学报, 2016, 29(8):1932-1935.

[本文引用: 2]

贺鹏. 基于地统计学的福建烟区土壤主要养分空间变异及丰缺分区研究. 福州:福建农林大学, 2008.

[本文引用: 2]

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