湘西植煙土壤有效鐵含量及變化規(guī)律研究

劉 遜，黎 娟*，周米良，張黎明，田 峰

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128;2湘西自治州煙草專賣局，湖南吉首416000)

煙草生產(chǎn)崇尚的是優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)，而這與土壤營養(yǎng)、空間營養(yǎng)和煙株?duì)I養(yǎng)密不可分，其中土壤營養(yǎng)是根本，土壤養(yǎng)分的供給狀態(tài)直接影響煙株的生長發(fā)育［1］。鐵是綠色植物生長發(fā)育必需的微量元素之一，它不但參與光合作用和葉綠素的合成，而且參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)和電子傳遞［2，3］，對作物的生長發(fā)育有著不可或缺的作用。有效鐵能顯著提高漂浮育苗中煙苗的出苗率，促進(jìn)壯苗的培育［4，5］，鐵素營養(yǎng)水平可以直接影響煙株的生理代謝，間接影響煙株的抗性水平［6］。目前，有關(guān)土壤有效鐵對煙株的生長發(fā)育及煙葉品質(zhì)影響的研究較少［7］。相比較而言，包括鐵素營養(yǎng)在內(nèi)的微量元素的分布報(bào)道較多［8～17］，但系統(tǒng)分析湘西州植煙土壤有效鐵含量及變化規(guī)律的文獻(xiàn)較少。筆者分析了湘西州植煙土壤有效鐵含量區(qū)域分布特征，并在此基礎(chǔ)上側(cè)重分析了在土壤類型、海拔高度、空間分布上的變化規(guī)律，旨在為湘西州的植煙土壤改良和平衡施肥以及特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

湘西州位于湖南省西北部，地處武陵山區(qū)，地勢西北高東南低，由西北向東南傾斜，屬中國由西向東逐漸降低第二階梯之緣。該地屬山地氣候，氣候溫和，四季分明，類型多樣。年降水量約1 284～1 417 mm，雨量集中在春季和夏季，秋季較為干旱。光照與水分適合煙葉生產(chǎn)。年日照時(shí)數(shù)1 152～1 391 h。年平均氣溫16.0～17.0℃，日平均氣溫≥10℃積溫較高，為4 995～5 340℃，且延續(xù)時(shí)間較長，為237～245 d。湘西獨(dú)特的地理位置和氣候條件，特別適合優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)，山地?zé)熑~質(zhì)量風(fēng)格突出，配伍性強(qiáng)［18］。

1.2 樣品采集

2011年，于湘西州的7個(gè)植煙縣(永順縣、龍山縣、鳳凰縣、保靖縣、瀘溪縣、花垣縣、古丈縣)的81個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的煙葉專業(yè)村和具有煙葉種植發(fā)展?jié)摿Φ?75個(gè)村采集植煙土壤樣品。種植面積在20 hm2以下的采集1個(gè)土樣，超過20 hm2的取2個(gè)樣，每個(gè)村按照具有代表性、連片性好且遠(yuǎn)離公路的要求選擇1～2個(gè)取樣點(diǎn)。土壤樣品的采集時(shí)間均統(tǒng)一定在烤煙移栽前的第2個(gè)月內(nèi)完成，并避開雨季。樣品采集的同時(shí)，用GPS確定采樣點(diǎn)地理坐標(biāo)和海拔高度，并進(jìn)行耕地資源背景信息調(diào)查。

取樣時(shí)以GPS定點(diǎn)田塊為中心田塊，采用多點(diǎn)取樣法，取樣深度為20 cm，用土鉆鉆取包括周邊數(shù)個(gè)田塊在內(nèi)的土樣。每個(gè)田塊采用五點(diǎn)法，取5個(gè)小樣點(diǎn)土壤，制成1個(gè)0.5 kg左右的混合土樣，共采集具有代表性的耕層土樣488個(gè)。田間采樣登記編號，經(jīng)過風(fēng)干、磨細(xì)、過篩、混勻等預(yù)處理后裝瓶備用。室內(nèi)樣品檢測在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院進(jìn)行。

1.3 土壤有效鐵測定方法

參照文獻(xiàn)［19］，植煙土壤有效鐵采用DTPA浸提－原子吸收分光光度法測定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

1.4.1 植煙土壤有效鐵含量分級

在綜合分析湖南煙區(qū)煙草生產(chǎn)實(shí)際后，參照羅建新等［20］建立的湖南省植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況分級體系，將植煙土壤有效鐵含量分為缺乏(＜2.50 mg/kg)、偏低(2.50 ～4.50 mg/kg)、適宜(4.51 ～10.00 mg/kg)、偏高(10.01 ～60.00 mg/kg)、豐富(＞60.00 mg/kg)等5個(gè)等級。

1.4.2 植煙土壤有效鐵含量空間分布圖繪制

用SPSS17.0軟件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)處理及分析，剔除異常離群數(shù)據(jù);采用探索分析法(explore)檢測數(shù)據(jù)正態(tài)性;采用ArcGIS 9軟件中的地統(tǒng)計(jì)學(xué)模塊的Kriging插值方法繪制植煙土壤有效鐵含量的空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 有效鐵含量總體分布特征

湘西州植煙土壤有效鐵含量總體水平較高，平均值為83.20 mg/kg。從分布頻率來看，有效鐵含量只有2個(gè)分布區(qū)間，其中處于“偏高”水平的樣本數(shù)為總樣本數(shù)的48.98%，處于“豐富”水平的樣本數(shù)為總樣本數(shù)的51.02%。由此可見，湘西州植煙土壤有效鐵比較富余，在煙葉大田生產(chǎn)過程中可不考慮鐵肥的施入。

2.2 不同植煙縣有效鐵含量的變化

由表1可知，湘西州植煙土壤有效鐵含量變幅10.04～328.89 mg/kg，變異系數(shù)82.31%，屬強(qiáng)變異，其中，瀘溪縣植煙土壤有效鐵含量變異系數(shù)在100%以上。7個(gè)產(chǎn)煙縣植煙土壤有效鐵含量平均72.873～89.845 mg/kg，從高到低依次為:永順縣、古丈縣、花垣縣、龍山縣、鳳凰縣、保靖縣、瀘溪縣;7個(gè)縣植煙土壤有效鐵含量平均值都處于很高水平。方差分析結(jié)果表明，不同縣之間的植煙土壤有效鐵含量差異不顯著(F=0.590，sig.=0.739)。7個(gè)縣植煙土壤有效鐵含量的變異系數(shù)為62.87%～125.50%，為中等強(qiáng)度變異至強(qiáng)變異，從大到小排序?yàn)?瀘溪縣、鳳凰縣、花垣縣、古丈縣、永順縣、龍山縣、保靖縣。

表1 湘西州植煙土壤有效鐵統(tǒng)計(jì)特征Table 1 Descriptive statistics of available iron contents in Xiangxi tobacco－growing soil

2.3 不同植煙土壤類型有效鐵含量的變化

由表2可知，6個(gè)主要植煙土壤類型的有效鐵含量平均在73.0～111.31 mg/kg，從高到低依次為:紅灰土、石灰土、紅壤、黃壤、水稻土、黃棕壤。方差分析結(jié)果表明，不同植煙土壤類型的有效鐵含量差異達(dá)極顯著水平(F=4.204，sig.=0.001)，經(jīng)Duncan多重比較，紅灰土壤的有效鐵含量極顯著地高于黃棕壤土壤類型。

6個(gè)主要植煙土壤類型的有效鐵含量適宜樣本比例都為0%。

表2 湘西州不同植煙土壤類型有效鐵的含量Table.2 The contents of available iron in different tobacco－growing soil types in Xiangxi

2.4 不同海拔高度植煙土壤有效鐵含量變化

由表3可知，5個(gè)海拔高度組的植煙土壤有效鐵含量平均在62.00～92.00 mg/kg，與海拔高度的關(guān)系不明顯。方差分析結(jié)果表明，不同海拔高度的植煙土壤有效鐵含量差異不顯著。

5個(gè)海拔高度組的植煙土壤有效鐵含量適宜樣本比例均為0%。

表3 湘西州不同海拔高度植煙土壤有效鐵含量Table.3 The contents of available iron in different altitude in Xiangxi tobacco－growing soil

2.5 植煙土壤有效鐵空間分布

由圖1可知，湘西州植煙土壤有效鐵含量總體上呈斑塊狀分布態(tài)勢。以有效鐵含量89.9～184.0 mg/kg為主要分布面積，主要分布在湘西州的南部和北部地區(qū);其次為有效鐵含量56.1～89.9 mg/kg的分布面積，主要分布在湘西州的中部地區(qū)。

圖1 湘西州植煙土壤有效鐵含量的空間分布Fig.1 Spatial distribution of tobacco－growing soil available iron contents in Xiangxi

3 結(jié)論

湘西州植煙土壤有效鐵含量總體水平較高，平均值83.20 mg/kg，變幅 10.04 ～328.89 mg/kg，變異系數(shù)82.31%，屬強(qiáng)變異。不同縣之間的植煙土壤有效鐵含量差異不顯著，從大到小排序?yàn)?瀘溪縣、鳳凰縣、花垣縣、古丈縣、永順縣、龍山縣、保靖縣。綜合試驗(yàn)結(jié)果來看，各煙葉產(chǎn)區(qū)可基本不考慮鐵肥的施入。

不同土壤類型土壤的有效鐵含量差異極顯著，從高到低依次為:紅灰土、石灰土、紅壤、黃壤、水稻土、黃棕壤。不同海拔高度的植煙土壤有效鐵含量差異不顯著，5個(gè)海拔高度組的植煙土壤有效鐵含量平均在62.00～92.00 mg/kg。

植煙土壤有效鐵含量Kriging插值圖顯示，湘西州植煙土壤有效鐵含量總體上呈斑塊狀分布態(tài)勢，以有效鐵含量89.9～184.0 mg/kg為主要分布面積，主要分布在湘西州的南部和北部地區(qū)。

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