四川涼攀煙區(qū)植煙土壤有效銅和有效鋅空間變異特征

張隆偉，伍仁軍，王昌全，張 倩，李 冰，李啟權，卞建鋒，劉 揚

（1.四川省煙草公司，成都 610041；2.四川農業(yè)大學資源環(huán)境學院，成都 611130）

煙田土壤環(huán)境質量是保證煙葉產量和質量的基礎。近年來，許多學者利用地統(tǒng)計學和GIS技術等方法，對小范圍縣域尺度土壤微量元素的空間變異性做了大量研究[1-3]。土壤銅、鋅微量元素在煙草生育過程中的供需量雖然較少，但在生理生化過程如煙株的呼吸作用、合成葉綠素的光合作用中起著重要作用，而且對于提高煙葉質量和抗病能力有較大影響[4-6]。銅主要存在于煙株生長活躍的部位，不僅對幼葉和頂端生長影響較大，而且是植物體內許多氧化酶的成分及某些酶的活化劑，在氧化還原過程中起著重要作用[7-9]。因此，煙葉是否缺銅、鋅會直接影響煙葉的產量和質量[10]。本研究選取四川西南優(yōu)質烤煙產區(qū)涼攀作為研究對象，采用空間插值方法，全面深入掌握大尺度范圍境內植煙土壤有效態(tài)Cu、Zn微量元素的空間分布特征，為科學施用微肥、保證煙株產質量提供有力依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

四川涼山彝族自治州和攀枝花市是全國優(yōu)質烤煙的最適宜區(qū)之一，年產烤煙占四川省全年產量的80%以上[11-12]。80%以上的涼攀煙區(qū)地勢為山高谷深、盆地交錯分布，因光熱資源豐富、雨量充沛、干濕季節(jié)分明、土壤類型多樣、氣候分帶明顯而具備種植優(yōu)質烤煙的自然條件。本研究區(qū)域主要分布在海拔1000～2500 m的復雜中高山區(qū)，植煙土壤類型有水稻土、紅壤、紫色土、黃棕壤、黃壤、石灰土等。

1.2 土樣采集和分析

根據(jù)煙區(qū)主要土壤類型和煙草種植情況，利用GPS定位技術在涼攀地區(qū)的 9個煙葉主產區(qū)縣（市），采用“網(wǎng)格法”取土壤樣品，遵循隨機、等量、同層次、多點混合的采樣原則，“S”形采集0～20 cm的耕層土壤作為研究樣本，樣點分布見圖1。分別采用二乙三胺乙酸（DTPA）、0.1 mol/L HCl浸提后原子吸收分光光度計測定土壤有效 Cu、Zn[13]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

土壤樣點數(shù)據(jù)使用 SPSS17.0軟件進行描述性統(tǒng)計；采用GS+軟件進行半方差函數(shù)的計算，并用ArcGIS 10.0進行Kriging空間插值[14-16]。

圖1 樣點分布Fig.1 Distribution of soil samples

2 結 果

2.1 土壤有效Cu、Zn總體特征

涼攀土壤有效Cu、Zn總體特征見表 1。研究區(qū)土壤有效Cu、Zn都表現(xiàn)為強變異性，變異系數(shù)分別為82.35%、106.26%。根據(jù)植煙土壤有效Cu、Zn劃分等級的評價標準[17-18]（表 2），可判斷有效Cu含量很豐富，有效Zn含量處于中等及以下水平。

2.2 不同尺度區(qū)域土壤有效Cu、Zn特征

從植煙區(qū)縣尺度進行統(tǒng)計分析得出（表3），植煙各縣域有效Cu含量平均值差異較大，各縣域內變異強度差異明顯，會理縣變異系數(shù)最高為116.18%，西昌市最低為 41.48%。普格縣有效 Zn含量最高為5.28 mg/kg，昭覺縣最小為1.02 mg/kg；會理縣有效 Zn變化強度最大，變異系數(shù)為125.07%。在整個涼攀各區(qū)縣境內，有效Cu含量低于臨界值的樣本比例較低。各區(qū)縣間有效 Zn含量差異較大，普格縣有效 Zn含量較為豐富，昭覺、會理縣有效 Zn含量低于臨界值的樣本比例超過60%。針對上述研究反映出涼攀煙區(qū)大部分區(qū)縣有效 Zn缺乏所占比例較高，應及時采取措施適時補充微肥，以防止煙葉產質量降低。

表1 植煙土壤有效態(tài)Cu、Zn描述性統(tǒng)計Table1 Statistic of soil available Cu, Zn

表2 植煙土壤有效態(tài)Cu、Zn評價標準 mg/kgTable2 Evaluation Criteria of soil available Cu, Zn

從不同海拔高度統(tǒng)計分析結果可以得出（表4），1000～1500 m有效Cu含量最高為3.58 mg/kg，有效Zn含量最高的區(qū)域位于1500～2000 m，且隨海拔的增加，有效Cu、Zn微量元素含量空間變異性逐漸突出。另外，有效Zn含量隨海拔高度增加，缺Zn面積逐漸增大。當海拔高度超過2500 m時，有效Zn低于臨界值1.0 mg/kg的樣本比例達到最高值63.31%。海拔高度影響水熱條件和成土物質的再分配[19]，且經(jīng)相關分析得出，有效Cu、Zn含量與海拔呈負相關關系。

不同土壤類型具有不同的成土過程、發(fā)育程度，加上耕作管理措施的差異，導致土壤特性在不同土壤類型間存在差異[20]。從表5可知，涼攀煙區(qū)土壤微量元素在不同土壤類型間也存在顯著差異。不同土壤有效Cu、Zn含量差異顯著，變異系數(shù)均較高；有效 Cu在水稻土中的平均含量高達 4.17 mg/kg，有效Zn含量在黃壤中最高，為3.64 mg/kg。低于有效Cu含量最低水平的土壤樣本數(shù)較少，比例最高為3.81%（紅壤）；不同土壤有效Zn含量處于臨界值以下的樣本數(shù)較多，各種土壤比例大小依次為：紫色土＞沖積土＞黃棕壤＞石灰土＞紅壤＞水稻土＞黃壤。

表3 植煙區(qū)縣有效態(tài)Cu、Zn描述性統(tǒng)計Table3 Statistic of soil available Cu, Zn among tobacco growing counties

表4 不同海拔間植煙土壤有效態(tài)Cu、Zn描述性統(tǒng)計Table4 Statistic of soil available Cu, Zn among various elevations

2.3 涼攀煙區(qū)有效Cu、Zn半方差

擬合出精度較高的半方差函數(shù)模型是空間結構分析的關鍵。采用 GS+軟件計算有效態(tài) Cu、Zn半方差，并確定最佳擬合模型（表6）。有效Zn函數(shù)模型擬合度最高為0.845，有效Cu為0.770；變化全域均為150 km，說明變量具有空間相關性的區(qū)域范圍較廣。有效態(tài)Cu、Zn含量空間變異距離差異較大，分別為50、25 km；有效Cu、Zn塊金系數(shù)均大于25%且小于75%，屬于中等強度空間變異。有效Cu、Zn微量元素含量同時受土壤類型、地形、施肥、管理水平等多種因素的共同影響，而有效Zn受影響程度更強些。

表5 不同土壤類型土壤有效態(tài)Cu、Zn描述性統(tǒng)計Table5 Statistic of available Cu, Zn among various soil types

表6 土壤有效態(tài)Cu、Zn半方差函數(shù)參數(shù)Table6 The semivariogram models of available Cu, Zn and corresponding parameters

2.4 涼攀煙區(qū)有效Cu、Zn空間分布

根據(jù)半方差分析結果，運用普通克里格法繪制土壤有效Cu、Zn的空間分布圖（圖2）。土壤有效Cu呈離散分布，含量大于1.8 mg/kg的斑塊占全區(qū)面積80%以上，含量較低的區(qū)域位于昭覺、越西、鹽源縣附近。土壤有效Zn含量低于1.0 mg/kg的區(qū)縣面積較大，占總面積的43.88%，有效Zn含量最高的區(qū)域位于普格縣、西昌市、會東縣。

3 討 論

涼攀植煙土壤有效Cu含量豐富，有效Zn適中及較缺，有效Zn缺乏的樣本比例達43.88%。有效態(tài)Cu、Zn呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異性，有效Zn含量隨海拔的增加低于臨界值樣本比例逐漸增大，位于2500 m以上區(qū)域缺乏樣本比例達到最高值63.31%，這與人類活動密切相關，高海拔地區(qū)人為施入微肥量相對較少，土壤有效 Zn含量偏低。不同類型土壤有效Cu、Zn含量差異顯著，變異系數(shù)較高，具有中等強度的空間相關性。其中，水稻土有效 Cu和有效 Zn平均含量相對較高，這與水稻土種植強度大，土壤呈中性以及人為施肥強度大等有關。涼攀植煙區(qū)域土壤有效Cu和有效Zn含量呈現(xiàn)的區(qū)域差異特征主要與研究區(qū)地形地貌、成土母質、氣候環(huán)境以及在植煙過程中栽培技術、耕作制度和施肥水平等因素有關。與之前相關研究比較[21-23]，本研究采樣范圍廣、密度大，對全面指導煙葉種植規(guī)劃和微肥調控具有重要意義。

圖2 植煙土壤有效態(tài)Cu、Zn空間分布Fig.2 Spatial distribution of soil available Cu and Zn

總體來看，涼攀煙區(qū)土壤有效Cu、Zn含量空間變異較大，這不僅與當?shù)氐牡匦蔚孛蔡卣鳌⒊赏聊纲|等密切相關，同時整個區(qū)域內的煙田管理與微肥投入等人為活動對土壤有效Cu、Zn含量的空間變異也產生了較大影響。據(jù)報道，低濃度的Cu促進烤煙對Zn的吸收，但較高濃度的Cu抑制Zn的吸收[24]，幼苗階段鉀的吸收也有隨Cu、Zn處理濃度增大而升高的趨勢[25]，且較高濃度的Cu會抑制煙苗氮代謝[26]。在烤煙栽培過程中，在低海拔地區(qū)，應適當減少微肥中銅肥的比例，適當增加鋅肥的比例；在高海拔地區(qū)，應當控制微肥中Cu元素的比例，大量增加Zn元素的比例。

另外，由于銅肥殘效期長，煙葉對Cu具有一定的富集作用，易造成對煙葉質量的損害。因此，在煙株育苗時應減少硫酸銅溶液噴施，大田煙葉種植期間盡量少施或不施用銅肥。煙區(qū)大部分土壤需要補充鋅肥，對生長期中表現(xiàn)明顯缺 Zn癥狀的應考慮增施 Zn肥，增施方法可以采用葉面噴施硫酸鋅水溶液。在烤煙生產中，應及時做好煙田的排水工作，調整土壤 pH，促進烤煙光合產物的合成，并調節(jié)生理代謝，培育出健壯的幼株從而提高移栽成活率，進而提高烤煙的產量和感官評吸質量。

4 結 論

（1）涼攀主要植煙區(qū)土壤有效Cu、Zn的平均含量分別為2.83、1.86 mg/kg，植煙土壤有效Cu含量適中及豐富比例較大，占98.28%，只有極少數(shù)土樣有效Cu含量低于缺Cu臨界值。煙區(qū)土壤有效Zn含量適中及豐富的占56.12%，43.88%的土樣有效Zn含量低于缺Zn臨界值。土壤有效Zn含量隨海拔的增加低于臨界值樣本比例逐漸增大，位于2500 m以上區(qū)域的樣本比例達到最高值63.31%；不同類型土壤有效Cu、Zn含量差異顯著，變異系數(shù)均較高。

（2）涼攀植煙土壤有效Cu和有效Zn含量的空間變異函數(shù)均為指數(shù)模型，且具有中等強度的空間相關性，空間相關距離分別為50、25 km，受結構性和隨機性因子的共同作用，其中有效態(tài) Zn主要受隨機因素的影響。從插值結果來看，有效態(tài)Cu、Zn含量總體上呈斑塊狀分布，但兩者高值區(qū)、低值區(qū)的分布范圍有所差異。土壤有效Cu和有效Zn含量在涼攀各區(qū)縣空間分布上呈一定的區(qū)域性，越西、有效Cu含量偏低，昭覺、會理縣有效Zn含量低于臨界值的比例較高，應及時補充Zn肥。

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