遵義煙田土壤pH的空間分布與演變特征

彭玉龍　鄭梅迎　劉明宏　芶劍渝　郭先鋒　劉躍東　孟源　王林　王先勃　張繼光

摘? 要：為了解遵義煙區(qū)土壤pH的空間分布及演變特征，2016—2017年在遵義11個植煙縣區(qū)采集4816個土壤樣本進行pH測定，并與第二次土壤普查數(shù)據(jù)及2000—2005年調研取樣數(shù)據(jù)進行對比分析。結果表明：（1）2016—2017年遵義全市煙區(qū)土壤pH變幅為4.4～8.8，平均值為6.6，變異系數(shù)為14.72%，適宜植煙pH的土壤樣本占比62.5%，偏堿范圍的土壤樣本占比20.5%，偏酸范圍的占比17.0%;（2）11個植煙縣區(qū)的煙田土壤pH均值介于6.2～7.4之間，不同縣區(qū)煙田土壤 pH間存在顯著差異（<0.05）且各等級分布頻率差異明顯，總體呈現(xiàn)南酸北堿的空間分布格局;（3）自第二次土壤普查以來，遵義煙區(qū)在最適宜pH區(qū)間的土壤比例不斷減少;在較適宜區(qū)間的土壤比例也呈現(xiàn)波動下降趨勢;而偏堿區(qū)間的土壤比例不斷增加;在偏酸區(qū)的土壤比例整體呈波動式上升趨勢?？傮w來看，遵義煙田土壤pH具有明顯的時空異質性，后續(xù)要進一步開展其演變成因與調控對策研究。

關鍵詞：遵義煙田;土壤pH;時空分布;演變特征

中圖分類號：S572.01????????? 文章編號：1007-5119（2019）03-0047-08????? DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.03.007

In order to understand the spatial distribution and evolution characteristics of soil pH in Zunyi tobacco-growing areas， 4816 soil samples were collected from 11 tobacco-growing counties in Zunyi for pH measurement in 2016-2017， and compared with the second soil survey data and the 2000-2005 survey data. The results showed that： （1） Soil pH in Zunyi tobacco areas varied from 4.4 to 8.8 in 2016-2017， with an average value of 6.6 and a coefficient of variation of 14.72%. The soil samples suitable for tobacco-growing accounted for 62.5%， and the alkaline soil samples for tobacco-growing accounted for 20.5%， the proportion of acid soil samples was 17.0%; （2） The average soil pH values of 11 tobacco-growing counties ranged from 6.2 to 7.4. There were significant differences of soil pH among these counties （<0.05） and the frequency of distribution of different soil pH grades was significantly different. The spatial distribution of soil pH showed a regional character with soils from Southern parts being acidic and from Northern parts being alkaline; （3） Since the second soil survey， the soil pH in Zunyi tobacco areas showed a decrease in the proportion of the most suitable soil pH for tobacco-growing; the proportion of suitable soil pH also showed a downward trend， while the proportion of soil in the alkaline range increased continuously and the proportion of the acid-biased soil in Zunyi tobacco areas generally increased volatility. As a whole the soil pH of Zunyi tobacco field has obvious spatial-temporal heterogeneity， and further research on its evolution causes and control strategies should be carried out in the future.

tobacco fields in Zunyi; soil pH; time and space distribution; evolution characteristics

土壤是優(yōu)質烤煙生產(chǎn)的基礎，國內外各優(yōu)質煙草產(chǎn)區(qū)在植煙土壤的選擇上，歷來都十分重視土壤pH。土壤酸堿度是土壤基礎的理化性質之一，主導著土壤中的諸多化學反應，對煙草生長發(fā)育及煙葉的產(chǎn)量、品質有著直接影響。土壤pH的形成是自然環(huán)境和人為因素綜合作用的結果。自然狀態(tài)中的土壤pH變化過程極為緩慢，pH每降低一個單位需數(shù)百年的時間。但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，高強度的人類活動使農田土壤酸化進程加快，特別是化肥過量施用和大氣酸沉降等導致的土壤酸化問題加劇，對整個農業(yè)生產(chǎn)過程和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重危害。我國的熱帶和亞熱帶地區(qū)主要分布著酸性土壤，這些地區(qū)也是煙草的主產(chǎn)區(qū)，伴隨著南方農田土壤酸化問題的日益凸現(xiàn)，已嚴重制約了土壤及煙葉生產(chǎn)潛力的發(fā)揮。

遵義煙區(qū)是全國優(yōu)質煙葉主產(chǎn)區(qū)之一，具有豐富的自然資源和良好的生態(tài)環(huán)境，為遵義煙草農業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。因受生態(tài)環(huán)境變化、種植區(qū)域調整及栽培技術改進等多種因素的影響，遵義煙區(qū)土壤的酸堿性已發(fā)生變化，但土壤pH分布演變規(guī)律不清，土壤酸化預測研究不足，難以做到煙田酸化防控工作有的放矢。因而，明確當前遵義煙田土壤pH的空間分布及演變特征，不僅為遵義煙田土壤的合理利用和針對性改良提供參考依據(jù)，而且對煙區(qū)現(xiàn)代煙草農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施具有重要指導意義。

1? 材料與方法

1.1? 遵義市植煙土壤概況

遵義市地處云貴高原向湘西丘陵和四川盆地過渡的斜坡地帶，位于貴州省東北部，東經(jīng)105°36′至108°13′，北緯27°08′至29°12′之間，屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫12.6～13.1 ℃，年均降雨量1000～1300 mm。遵義市種植煙草已有70余年歷史，現(xiàn)有基本煙田約15萬hm，占農作物播種面積的5.05%，產(chǎn)值占農業(yè)產(chǎn)值的8.42%，貧困鄉(xiāng)鎮(zhèn)最高可占35.86%?？緹煼N植已成為遵義各縣市的重要支柱產(chǎn)業(yè)和農民致富的主要經(jīng)濟來源。

1.2? 土壤樣品采集與處理

根據(jù)煙葉生產(chǎn)情況，2016—2017年分別在遵義市11個植煙縣（遵義縣、桐梓縣、綏陽縣、正安縣、道真縣、湄潭縣、鳳岡縣、余慶縣、務川縣、仁懷市、習水縣）采集耕作層煙田土壤樣品4816個，并在取樣同時記錄每個樣點的經(jīng)緯度和海拔等地理信息。2017年同時選取6個典型植煙縣（正安縣、道真縣、湄潭縣、匯川縣、鳳岡縣、務川縣）對當?shù)責熖锿寥肋M行了剖面取樣，取樣個數(shù)115個，取樣深度0～100 cm，每間隔20 cm取一個樣品。所有土樣取回后立即風干磨碎，過2 mm篩測土壤pH。

2000—2005年遵義煙田土壤pH數(shù)據(jù)查自《貴州省遵義市烤煙種植區(qū)劃》。

第二次土壤普查數(shù)據(jù)（1978—1984年）查自全國土壤普查辦公室主編的《中國土壤》。

1.3? 土壤pH檢測

土壤pH采用電位法測定（土液比為1：2.5）。具體操作依據(jù)“NY/T 1121.2—2006 土壤檢測 第2部分 植煙土壤pH的測定”方法對各土壤樣品pH進行檢測。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計采用EXCEL 2010和SPASS 27。煙田土壤pH空間分布圖采用Arc GIS 9.4軟件地統(tǒng)計學模塊中的IDW插值法繪制。

1.5? 土壤pH分級標準

依據(jù)煙草生長發(fā)育對土壤pH適宜性以及《中國植煙土壤及煙草養(yǎng)分綜合管理》等資料，將遵義煙田土壤pH劃分為4個不同等級（表1）。

2? 結? 果

2.1? 遵義煙田土壤pH總體狀況

2.1.1? 全市煙田土壤pH描述性統(tǒng)計 ?對全市4816個煙田土壤樣本pH進行統(tǒng)計分析，結果見表2。2017年遵義煙田土壤pH值變幅為4.4～8.8，平均6.6，變異系數(shù)14.72%，變異系數(shù)相對較低;上下四分位Q1和Q2的值表明，遵義煙田土壤樣品中有50%的樣品pH值分布在5.8～7.4之間;偏度系數(shù)為?0.036，峰度系數(shù)為?0.97，表明煙田土壤樣品pH值低于平均數(shù)的樣品較多，大致符合正態(tài)分布。

2.1.2? 全市煙田土壤pH各級分布比例 ?由表3知，全市煙田土壤pH在適宜范圍內的樣本占比為62.5%，處于偏堿范圍的土壤樣本占比為20.5%，處于偏酸范圍的占17.0%。整體上，遵義煙田土壤pH較適宜烤煙生產(chǎn)，但仍有部分煙田土壤偏酸和偏堿，需要針對性改良并做好防控措施。

2.2? 遵義各縣區(qū)煙田土壤pH狀況

2.2.1? 各縣區(qū)煙田土壤pH描述性統(tǒng)計 ?遵義各縣區(qū)煙田土壤pH分布狀況如表4所示，11個縣區(qū)的煙田土壤pH平均分布在6.2～7.4，道真縣煙田土壤pH平均值最低，湄潭縣最高;從變異系數(shù)來看，鳳岡縣土壤pH變異系數(shù)最大為14.72%，仁懷縣土壤pH變異系數(shù)最小為12.02%;各縣區(qū)煙田土壤pH之間存在顯著性差異（<0.05），且各等級分布頻率差異較明顯。由偏度和峰度系數(shù)可知，各縣區(qū)煙田土壤pH基本符合正態(tài)分布要求;道真縣、綏陽縣、桐梓縣為左偏態(tài)分布，其余縣為右偏態(tài)分布，其中湄潭縣土壤pH數(shù)據(jù)偏離中心最遠，仁懷縣偏離中心最近;各縣區(qū)峰度系數(shù)絕對值均小于1，表明各縣pH數(shù)據(jù)較為分散。

2.2.2 ?各縣區(qū)煙田土壤pH各級分布比例? 從各縣煙田土壤pH分布頻率來看（表5），務川縣煙田土壤pH整體最優(yōu)，有74%的煙田土壤pH在適宜范圍內，其中33%的土壤pH處在最適宜范圍。其次是道真、仁懷、綏陽及正安等縣，分別有66.6%、70.4%、66.7%和63.8%的煙田土壤pH處于適宜范圍，但這4個縣處于偏酸范圍的比例也較高，達25%左右;湄潭、習水、余慶等縣煙田土壤處于偏堿范圍內的比例較高，分別為53.1%、47.4%和47.2%，表明這3個縣煙田土壤以中性及偏堿性為主。

2.3 ?遵義市煙田土壤pH空間分布特征

由遵義煙田土壤的pH空間分布圖可知（圖1），2017年遵義煙田土壤pH大多位于5.5～7.5的范圍內，分布區(qū)域主要集中在遵義的北部和中部，偏酸和偏堿的區(qū)域則相對較為分散：在道真、桐梓、正安、鳳岡和綏陽等縣有相對集中的偏酸區(qū)域;而在湄潭、習水和余慶縣有相對集中的偏堿區(qū)域，這與遵義土壤pH分布狀況的統(tǒng)計結果相一致（表5）。同時從圖2可看出，煙田偏堿區(qū)域集中在遵義南部（赤水市等非植煙區(qū)除外），而偏酸區(qū)域相對集中在北部，有南堿北酸的分布趨勢，這與遵義煙區(qū)的氣候條件、土壤水文及地形地貌等具有一定關系。

2.4? 遵義煙田土壤pH演變特征

2.4.1? 全市煙田土壤pH演變特征 ?由表6和圖2可見，從全國第二次土壤普查開始，遵義煙區(qū)土壤pH整體表現(xiàn)出最適宜區(qū)的土壤占比不斷減少;較適宜區(qū)的土壤比例則整體表現(xiàn)波動式下降趨勢。偏堿區(qū)的土壤比例不斷增加;而偏酸區(qū)的土壤比例從全國第二次普查到2005年增加了13.9%，從2005年到2017年又降低了4.3%，但整體來看，從全國第二次土壤普查至2017年，偏酸地區(qū)的土壤比例有所增加，土壤酸化的問題依然需要高度關注。

2.4.2? 各縣區(qū)煙田土壤pH演變特征? 對遵義市各縣區(qū)2000—2005年與2016—2017年煙田土壤pH進行統(tǒng)計（表7）。與2000—2005年數(shù)據(jù)相比，余慶、湄潭、綏陽和桐梓等縣煙田土壤pH在適宜范圍內的比例分別下降了33.4%、20.1%、13.5%、7.7%，而正安、遵義、仁懷、務川及鳳岡縣煙田土壤pH適宜比例有所提高，分別提高了18%、16.1%、13.6%、4.3%及1.6%，道真縣適宜比例基本不變;桐梓、綏陽、道真及務川縣等產(chǎn)區(qū)偏酸區(qū)間比例均有一定程度增加，增加值分別是13.3%、8.2%、5.1%及2.9%;同時余慶、湄潭、正安、鳳岡及綏陽縣等產(chǎn)區(qū)偏堿區(qū)間比例也有一定程度增加，增加值分別是36.4%、26.9%、10.3%、6%和5.3%。

2.5? 土壤剖面pH特征

從6個主產(chǎn)區(qū)的煙田土壤剖面pH特征可以看出（圖3），煙田土壤總體上呈現(xiàn)出隨著土層深度增加土壤pH上升的趨勢，這與田麗燕等對土壤剖面的研究結果類似。鳳岡縣土壤pH值隨土壤深度的變化幅度最大，在60～100 cm土層時pH值出現(xiàn)大幅度提升，這可能與其施肥狀況、成土母巖及土壤類型有關。湄潭、道真及正安縣土壤pH隨深度變化較小，其中正安縣在0～60 cm土層時pH表現(xiàn)出隨著土層深度的增加而降低，60～100 cm土層則表現(xiàn)出隨著土壤深度的增加而升高;而湄潭縣在0～40 cm土層時土壤pH表現(xiàn)出隨土壤深度的加深而降低，40～100 cm時表現(xiàn)出隨著土壤深度的加深而升高，務川縣土壤pH則表現(xiàn)出隨土層深度增加而增加的趨勢。

3? 討? 論

從遵義煙田土壤pH分布及演變中發(fā)現(xiàn)，自全國第二次土壤普查開始，適宜優(yōu)質烤煙生產(chǎn)的土壤pH比例逐漸下降，偏酸區(qū)間的土壤比例波動式上升，偏堿區(qū)間的土壤比例不斷增加。結合前人研究與遵義市的實際情況，造成土壤pH在適宜區(qū)間的比例不斷減少及偏酸區(qū)間的土壤比例波動式上升，其原因可能與化肥的大量不合理施用及酸沉降有關。有研究表明，在自然狀態(tài)下N循環(huán)一般不對總H產(chǎn)生貢獻，而人為因素特別是大量施用氮肥對N循環(huán)的擾動加速了土壤酸化。長期偏施氮肥造成土壤養(yǎng)分失調，使土壤膠粒中的鈣、鎂等鹽基離子很容易被H置換，從而使土壤pH下降。遵義市人均耕地面積從解放初的0.143 hm減少到0.054 hm，耕地面積大幅度縮減，但復種指數(shù)及勞動成本的提高促使農田氮肥施用量日益增加。遵義煙田施氮量大多在100～150 kg/hm，不同煙區(qū)因氣候、土壤肥力等因素施氮量有所差異， 但綜合前人關于施氮量與烤煙生長發(fā)育的關系研究發(fā)現(xiàn)，遵義煙區(qū)整體施氮量較高，氮肥的過量施用會嚴重影響土壤的pH及烤煙的生長發(fā)育狀況。沈月等在對棕壤酸化定位研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)施用尿素27年，土壤pH下降1.31。同時，在煙葉采收及秸稈普遍移出煙田的條件下，土壤中的鈣、鎂、鉀等鹽基離子也被大量帶出土壤，如果沒有及時得到有效補充，也會使煙田土壤向酸化方向發(fā)展。

此外，酸沉降因素對耕地土壤酸化也具有重要影響，在一些區(qū)域甚至被認為高于施肥、耕作等人為因素。酸沉降主要受工業(yè)、汽車尾氣等人類活動的影響，酸雨是酸沉降最直接的表現(xiàn)形式。遵義市位于貴州省三大煤田之一的黔北煤田區(qū)，SO排放量大，較易形成酸性降雨。隨著貴州省“西電東送”工程的推進，電廠煙氣脫硫改造行動的進行，基于酸沉降引起的土壤酸化現(xiàn)象得到一定改善，但遵義煙區(qū)土壤酸化的狀況仍不容樂觀。而遵義煙區(qū)偏堿區(qū)間的土壤比例不斷增加的原因可能與粉煤灰的農用、土地整理活動及煙田土壤類型等因素有關。遵義市煤田區(qū)工業(yè)燃煤等產(chǎn)生了大量的固體廢物粉煤灰，對其處理一般采用土壤處理的方式，粉煤灰呈堿性，用它作肥料添加劑會造成土地堿化等現(xiàn)象;其次在2000年以后，遵義煙區(qū)進行了大范圍的煙田整理工作，其對耕作層的擾動和耕翻等措施會使煙田土壤pH不同程度提升。

成土母質、海拔高度及氣候條件等因素也能引起土壤pH的改變。成土母巖發(fā)育為成土母質，決定土壤類型，能顯著影響煙田土壤的pH。遵義市境內除局部為第四系紅色粘土和零星分布有洪積、沖積母質外，主要為殘積和坡積母質類型，這在一定程度上造成遵義煙田土壤的pH均值相對集中，除湄潭、習水和余慶三縣外，其余縣市煙田pH均值均分布在6.2～6.7間的范圍內。海拔高度的變化常導致太陽輻射、空氣溫濕度和降雨量等氣候因子發(fā)生顯著變化，從而直接或間接影響土壤理化特性及煙草生長發(fā)育。有研究表明隨著海拔高度增加，降雨量增大，土壤風化淋溶作用強，土壤鹽基飽和度和pH呈降低趨勢。遵義地處中亞熱帶濕潤季風氣候帶，氣候溫和，雨量充沛，烤煙種植大多在800～1300 m的海拔高度，土壤風化淋溶作用較強，但遵義煙田土壤pH變化與地理環(huán)境及氣候條件的具體關系還有待進一步考證。

土壤pH對烤煙產(chǎn)質量具有重要影響，張東等研究表明土壤pH與中部煙葉各元素含量之間存在相關性，土壤酸堿度在很大程度上會影響中部煙葉各元素的含量，進而造成中部煙葉質量的優(yōu)劣。魏國勝等的研究表明土壤pH與煙株根莖部病害之間存在顯著相關性。在后續(xù)的研究工作中，應針對遵義各煙區(qū)煙田的具體情況，對桐梓縣、道真縣、綏陽縣等部分偏酸區(qū)域，以及湄潭縣、余慶縣等部分偏堿區(qū)域的植煙土壤進行取樣驗證，同時對氣候、土壤、水體等生態(tài)環(huán)境指標，以及施肥、耕作及種植制度等進行系統(tǒng)調查，對遵義煙區(qū)植煙土壤pH演變的成因進行分析研究，并進一步研發(fā)適宜遵義煙田土壤的酸化阻控技術及相關產(chǎn)品，以促進遵義煙葉生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

4? 結? 論

遵義市煙區(qū)土壤pH總體適宜烤煙生產(chǎn)。在時間尺度上，從第二次土壤普查到2017年，煙區(qū)烤煙生長最適宜的土壤pH比例不斷下降，偏酸及偏堿區(qū)間的土壤比例不斷增加，烤煙生產(chǎn)的酸堿適宜性不斷降低。

在空間分布上，遵義煙田總體上呈現(xiàn)南部偏酸、北部偏堿的空間分布特征，各縣區(qū)煙田土壤pH之間存在顯著差異，土壤剖面pH整體上隨土層深度而增加，但這種變化趨勢在各縣區(qū)間存在一定分異。

在后續(xù)研究中，應加強對遵義各縣區(qū)煙田土壤的深入調查，進一步探討各縣區(qū)間土壤pH演變及差異產(chǎn)生的成因，有針對性的開展遵義煙田土壤的酸堿改良與阻控工作。

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