楚雄州不同海拔高度植煙土壤養分特征分析

楊 策，楊文松，陸瀛龍，潘義宏，馬愛國，張筱蕾，張曉龍，周芳芳

（1. 云南省煙草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000；2. 云南五佳生物科技有限公司，云南 昆明 650106；3. 華環國際煙草有限公司，安徽 滁州 233121）

土壤是農業生產最基本的生產資料，其養分狀況受諸多因子的影響，如地形、氣候、成土母質、土壤類型等自然因素以及施肥、耕作、種植制度等人為活動[1]。土壤養分是土壤的重要屬性，提供植物生長發育所必需的營養元素。薊紅霞[2]、唐先干等[3]研究表明，煙葉產量和品質是由遺傳因子和環境因素共同決定的，其中土壤條件是影響煙葉產質量的主要環境因素，且不同類型土壤種植的煙葉品質不同，以紫色土種植的烤煙品質最好，沙泥田種植的煙葉品質最差[4]。作為烤煙生產最基本、最重要的生產資料，煙草科研工作者針對植煙土壤養分開展了較多研究，例如不同前作對植煙土壤養分的影響[5]、連作條件下植煙土壤養分的變化[6]、土壤養分空間變異及隨海拔梯度的分布規律[7]等。然而，不同地方的土壤養分隨海拔變化的研究結果存在明顯的分歧。例如：對黃土高原小流域[8]、江淮丘陵地區的研究表明，海拔與有機質、氮磷鉀含量呈負相關[9]；而李超等[10]在研究海拔跨度3 000 m 的高原耕地土壤養分隨海拔的變化規律時發現，pH 值、有機質、有效氮磷鉀含量與海拔呈正相關；王云全等[11]對昌寧縣海拔跨度2 200 m 的植煙土壤的研究結論與李超等的研究結果相似。

楚雄市（為楚雄彝族自治州的首府）于1935 年在子午鎮試種烤煙成功后，種植面積逐年增加，從2000 年的0.83 萬hm2增加到現在的4 萬hm2左右，是云南重要的植煙區之一。楚雄市植煙區的海拔跨度在1 400～1 710 m 之間[12]，關于其植煙土壤養分隨海拔高度的變化情況尚未見詳細報道?；诖?，筆者以楚雄植煙區為研究區域，以不同海拔土壤養分特征為變量，分析楚雄州不同海拔高度下植煙土壤養分的變化情況，以期為不同植煙區烤煙種植營養管理提供技術指導和依據。

1 樣品采集與項目測定

1.1 研究區域概況

楚雄市地處云南中部，位于東經100°35′～101°45′，北緯24°30′～25°14′，總面積4 404 km2，屬北亞熱帶氣候區，年均氣溫16.0℃，最熱月平均氣溫21.4℃，最冷月平均氣溫8.7℃，年降水量862.7 mm，全年無霜期248.4 d，烤煙大田生長季內，4—9 月平均氣溫20.0℃，降水量711.0 mm。

1.2 樣品采集

采樣點分布在云南省楚雄彝族自治州主要植煙市縣區，于2015—2018 年連續在7 個市縣、20 個鄉鎮，64 個村委會選擇連片煙田采集10～20 cm 根層土壤，共采集250 個植煙土壤樣品，分布海拔范圍1 170～2 320 m，具體取樣情況見表1。

表1 楚雄州植煙土壤取樣情況

1.3 測定項目及方法

土壤樣品經風干后，測定pH 值及有機質、全氮、水解性氮、速效磷、速效鉀含量。其中pH 值參照NY/T 1121.2—2006 采用pH 計法（水土質量比2.5 ∶1）測定，有機質含量參照NY/T 1121.6—2006 采用重鉻酸鉀滴定法測定，水解性氮含量參照LY/T 1229—1999 采用堿解擴散法測定，速效磷含量參照NY/T 1121.7—2006 采用氟化銨-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量參照NY/T 889—2004 采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，全氮含量參照NY/T 1121.24—2012 采用凱氏定氮儀法測定。

1.4 土壤養分分級評價

參考全國第二次土壤普查養分分級標準對土壤進行分級（表2）。級別越高，代表該元素含量越豐富。對于pH 值來說，1～5 級分別代表堿性、中性、偏酸性、酸性和強酸性；對于除pH 值外的其他指標來說，1～6級分別代表含量很豐富、豐富、中等、缺乏、很缺乏和極缺乏。

表2 土壤養分分級指標及標準

1.5 數據處理與分析

采用Excel 2010 進行數據處理，采用SPSS 21.0進行統計分析、方差分析和制圖。

2 結果與分析

2.1 土壤養分箱圖分析

對250 個植煙土壤樣品的6 個土壤理化指標分別進行箱線圖分析，根據四分法剔除各指標的極大和極小異常值，使數據具有統計學意義，結果如圖1 所示。

2.2 不同海拔區間植煙土壤養分基本統計特征

云南地處低緯高原，自南向北海拔高差懸殊，生態環境多樣，立體氣候明顯，1 200～2 100 m 海拔范圍是烤煙主要栽種區域[13]。研究取樣海拔跨度為1 170～2 320 m，按照200 m 的海拔梯度設計為5 個海拔區間，其中低于1 400 m 占比為2.92%，1 400～1 600 m 占比為3.51%，1 600～2 000 m 占比為85.38%，大于2 000 m占比為8.19%。根據不同海拔烤煙種植分布情況，重新將海拔劃分為Ⅰ區較低-低海拔（＜1 600 m）、Ⅱ區中海拔（1 600～1 800 m）、Ⅲ區高海拔（1 800～2 000 m）、Ⅳ區較高海拔（＞2 000 m）來分析不同海拔區域植煙土壤養分變化規律。

結合箱線圖（圖1）剔除異常值后，具有統計學意義的取樣點171 個，其中有機質、水解性氮、全氮、速效鉀檢測有缺失，故總樣品數不足171 個，統計分析按實際樣品數量進行分析。由表3 可知，Ⅰ區植煙土壤pH 值分布范圍在4.86～8.23 之間，有機質含量為10.31～69.78 g/kg，有效磷含量為2.20～62.70 mg/kg，水解性氮含量為59.38～227.05 mg/kg，全氮含量為1.27～2.43 g/kg，速效鉀含量為46.81～456.00 mg/kg，該海拔區域土壤pH 值適宜烤煙種植，有機質豐富，有效磷中等，水解性氮和速效鉀很豐富，全氮含量豐富。Ⅱ區植煙土壤pH 值分布范圍在4.81～7.62 之間，有機質含量為17.40～73.91 g/kg，有效磷含量為2.20～143.98 mg/kg，水解性氮含量為83.25～260.00 mg/kg，全氮含量為1.10～3.50 g/kg，速效鉀含量為64.39～617.67 mg/kg，該海拔區域土壤pH 值適宜烤煙種植，有機質很豐富，有效磷、水解性氮、速效鉀、全氮均處于中等以上水平。Ⅲ區植煙土壤pH 值分布范圍在4.69～8.14 之間，有機質含量為17.40～73.91 g/kg，有效磷含量為1.01～108.44 mg/kg，水解性氮含量為30.46～250.49 mg/kg，全氮含量為0.58～3.56 g/kg，速效鉀含量為24.38～579.13 mg/kg，該海拔區域植煙土壤pH 值適宜，有機質豐富，有機磷豐富但標準誤差大，區域內土壤磷含量離散程度大，水解性氮豐富，全氮、速效鉀很豐富。Ⅳ區植煙土壤pH 值分布范圍在4.89～7.39 之間，有機質豐富，有效磷豐富，水解性氮中等，變異性大，分布不均勻，全氮含量豐富，速效鉀含量很豐富。

表3 不同海拔區域土壤養分基本特征

圖1 土壤養分異常值剔除

綜合4 個海拔區域植煙土壤養分情況可知，楚雄煙區植煙土壤pH 值整體上較為適宜，有機質含量豐富，有效磷中等-豐富，水解性氮豐富，全氮豐富-很豐富，速效鉀豐富。由此可見，楚雄煙區植煙土壤整體上養分含量較為豐富，但養分分布不均勻，采用統一規范的施肥操作可能會導致肥料利用率低，不能滿足不同煙區烤煙的需求，從而不利于優質煙葉生產。因此，需要對不同海拔區域植煙土壤養分進行分級分析，為楚雄烤煙因地制宜，因土施肥提供參考和指導。

2.3 不同海拔區間植煙土壤養分分級情況分析

為明確楚雄煙區不同海拔區域植煙土壤養分分布情況，對4 個海拔區域土壤養分進行分級分析。優質煙葉生產一般土壤pH 值為5.8～6.5，有機質含量在10～40 g/kg[13]。由表4 可知，Ⅰ區植煙土壤pH 值適宜煙葉生產的比例為54.54%，適宜優質煙葉生產的比例為27.27%；適宜優質煙葉生產的有機質比例為63.64%；有效磷含量中等-豐富的比例為81.82%，水解性氮含量豐富-很豐富的比例為70%，全氮含量很豐富-豐富的比例為80%，速效鉀含量中等-很豐富的比例為80%。Ⅰ區大部分植煙土壤氮、磷、鉀含量處于中等以上水平，約有1/3 土壤有機質含量過高，超出優質煙葉生產范圍，1/2 的土壤pH 值不適宜優質煙葉生產。因此，對于海拔低于1 600 m 的植煙區，在烤煙生產過程中應關注土壤的酸堿度，合理施用氮磷鉀肥，以免降低養分利用率。

表4 不同海拔區間土壤養分分級情況

Ⅱ區植煙土壤適宜烤煙種植的pH 值比例為66.04%，適宜優質煙葉生產的比例28%，適宜優質煙葉生產的有機質比例為70%，有效磷、全氮、速效鉀含量中等-很豐富比例均在92%以上，該植煙區土壤中有效磷含量中等-很豐富的比例為86.80%。因此，對于海拔在1 600～1 800 m 的植煙區，在烤煙生產過程中應關注土壤pH 值變化，控施有機肥和氮磷鉀肥，選擇適宜的肥料，避免酸性肥料的施入，逐步改善土壤pH 值。

Ⅲ區植煙土壤適宜烤煙種植的pH 值比例為60.67%，適宜優質煙葉生產的比例為29.21%；適宜優質煙葉生產的有機質比例為71.74%，有效磷含量中等以上的比例為78.49%，水解性氮、全氮、速效鉀含量中等以上的比例均在88%以上。對于海拔在1 800～2 000 m 的植煙區，由于有近40%的土壤pH 值偏酸，大部分土壤中氮、磷、鉀含量處于中等以上水平，因此，在烤煙生產過程中應重點關注土壤酸堿度的改良，改善土壤環境，提升優質煙葉生產比例。

Ⅳ區適宜優質煙葉生產的土壤pH 值比例為42.86%，適宜優質煙葉生產的有機質比例達76.93%，有機質含量偏低的比例僅為7.69%，有效磷含量中等以上的比例為78.57%，水解性氮和全氮含量中等以上的比例為84.62%，速效鉀含量中等以上的比例71.43%、豐富-很豐富的比例為64.28%。因此，對于海拔高于2 000 m 的植煙區，在烤煙生產過程中應關注土壤pH 值的改良，注意鉀肥的施入。

2.4 不同海拔區間植煙土壤養分差異分析

對4 個不同海拔區域植煙土壤養分進行差異分析，結果（表5）表明，除了有機質這一指標外，其他養分指標受海拔的影響較小，有機質以Ⅱ區植煙土壤含量最為豐富，其他3 個區域間無顯著性差異?？梢?，楚雄煙區1 600～1 800 m 土壤有機質含量高，要重點關注其他區域有機質的施用，特別是海拔大于2 000 m 的植煙土壤，該區域有機質分布不均勻，離散程度強。

表5 不同海拔區間楚雄植煙區土壤養分平均值的差異分析

3 討 論

將245 個植煙土壤樣品所跨海拔分為＜1 600 m（Ⅰ區，較低-低海拔）、1 600～1 800 m（Ⅱ區，中海拔）、1 800～2 000 m（Ⅲ區，高海拔）、＞2 000 m（Ⅳ區，較高海拔）4 個區域，對不同海拔區域植煙土壤的養分含量分布進行分析，發現4 個區域植煙土壤存在以下共性問題。

（1）土壤pH 值適宜煙葉生產比例較高，為50%～70%，但適宜優質煙葉生產的土壤pH 值占比偏低，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區分別占比27.27%、28.00%、29.21%，Ⅳ區占比雖然高于其他3 個區域，為42.86%，但仍未超過半數。因此，4 個海拔區域均要重點關注土壤pH值的變化，土壤pH 值是評價土壤養分有效性的重要指標，pH 值過高或過低都會直接影響作物生產，主要是因為pH 值將影響土壤中元素的轉化和釋放[15]，在生產中對于pH 值過低的土壤主要施用生物炭或生石灰等改良劑逐步改良土壤pH 值[16]。

（2）4 個海拔區域90%以上植煙土壤有機質含量處于中等-豐富級別，適宜優質煙葉生產的有機質含量比例為60%～80%，有機質缺乏比例較低，其占比低于10%。

（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區均有80%以上植煙土壤的有效磷、水解性氮、速效鉀含量處于中等以上水平，在生產中應重點關注氮磷鉀合理施用，采用減氮施用和葉面噴施等方式提高肥料利用率。Ⅳ區植煙土壤氮磷含量處于中等以上水平的比例為80%，而速效鉀含量處于中等以上的比例為71.43%，因此該區域應關注増施鉀肥提升煙葉品質[17]。

對不同海拔區間植煙土壤養分方差分析結果表明，Ⅱ區植煙土壤的有機質含量顯著高于其他海拔區域，其他海拔區域間無顯著性差異，與任啟文等[18]、林建平等[19]的研究結果相悖，其原因可能與海拔變幅有關，在該研究中海拔高差在400 m 左右，選擇烤煙集中分布范圍，而上述相關研究海拔高差在1 000 m 左右，土壤養分空間變化可能更大。同時，該研究發現在楚雄煙區海拔與其他養分指標無顯著相關性，而謝紅華等[20]的研究認為云南烏蒙山區土壤有機質、全氮、速效鉀隨海拔升高而升高，導致這樣結果差異的原因可能與楚雄煙區多年采用統一標準規范的施肥方式有關，連續統一的施肥方式可能改變了土壤養分結構，使其受海拔影響降低，這也可能是楚雄煙區4個海拔區域共性問題較多的關鍵因素。

4 結 論

楚雄州不同海拔植煙土壤各養分指標處于中等-很豐富水平的占比達70%以上，除了較高海拔區域，其他海拔區土壤水解性氮、速效鉀、速效磷含量超過中等水平占比80%以上，且楚雄煙區植煙土壤養分存在共性問題，應重點關注土壤pH 值變化，并根據土壤養分具體情況，合理施用氮磷鉀肥，提高楚雄煙區肥料利用率，實現減肥增效。