西南典型煙區(qū)水穩(wěn)性團聚體組成對土壤理化特征的影響

徐艷麗 段焰 劉芮 程昌新 王冠 劉浩 何曉健 胡志明 王松峰 叢萍

摘要：為探究西南典型植煙區(qū)水穩(wěn)性團聚體和土壤機械組成對土壤理化特征的影響，在我國云南保山5個片區(qū)采集耕層土壤樣品，測定其水穩(wěn)性團聚體組成與機械組成，分析其與土壤物理性狀及養(yǎng)分特征的關(guān)系及影響效應(yīng)。結(jié)果表明，該地區(qū)土壤水穩(wěn)性團聚體含量以》5mm粒徑的最高，0.50.25mm粒徑的最低;而土壤機械組成則以粉砂粗含量最高，中砂含量最低不同地區(qū)土壤機械組成差異顯著，主要表現(xiàn)在粗砂、細砂、粉粒細及黏粒間。另外，5個典型植煙區(qū)的土壤物理及養(yǎng)分特性亦有顯著差異，其中騰沖地區(qū)兼具較優(yōu)的土壤物理以及養(yǎng)分特性。相關(guān)分析及冗余分析表明，土壤水穩(wěn)性團聚體組成對土壤養(yǎng)分特征影響顯著，其中《0.25mm粒徑團聚體（F-5.4，p0.03）是引起不同地區(qū)養(yǎng)分分異的關(guān)鍵因子;土壤機械組成則對土壤物理特征影響顯著，其中粉砂（F-28.9，=0.006）與中砂（F12.5，p-0.048）是引起不同地區(qū)土壤物理性狀分異的關(guān)鍵因子。綜上，《0.25mm粒徑團聚體以及粉砂、中砂粒在調(diào)控我國西南典型植煙區(qū)土壤物理及養(yǎng)分特征中具有重要作用。

關(guān)鍵詞：植煙土壤;水穩(wěn)性團聚體;土壤機械組成;土壤物理;土壤養(yǎng)分

土壤顆粒的排列與組合形式構(gòu)成了土壤結(jié)構(gòu)，土壤結(jié)構(gòu)與土壤的通氣、保水及保肥能力密切相關(guān)，對于營造良好土壤生態(tài)環(huán)境具有重要意義。土壤團聚體結(jié)構(gòu)組成與土壤機械組成是衡量土壤結(jié)構(gòu)的重要指標。土壤團聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的重要組成部分和土壤肥力的中心調(diào)節(jié)器，影響土壤的孔隙性、持水性、通透性和抗蝕性，其中水穩(wěn)性團聚體具有特殊的水力抗性，且是土壤養(yǎng)分的重要周轉(zhuǎn)空間故而在土壤結(jié)構(gòu)的表征中受到高度重視。前人研究表明，》0.25mm水穩(wěn)性團聚體是土壤有機質(zhì)的主要載體，其數(shù)量的增加有利于土壤腐殖質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量的提高，有機質(zhì)的提高則會進一步提高土壤穩(wěn)定性。土壤機械組成也是造成養(yǎng)分差異的重要因素。前人研究表明4，土壤砂粒越多，有效養(yǎng)分含量越低，壤黏粒越多，有效養(yǎng)分含量越高，但對土壤微量元素影響不顯著。

我國西南地區(qū)是清甜香型烤煙的重要產(chǎn)區(qū)，由于其多分布于高原山地，須以手扶旋耕機實施耕作，加之長期大量施用化肥，土壤板結(jié)、犁底層上移等土壤結(jié)構(gòu)性問題突顯，這不可避免地會導致土壤團聚體組成以及土壤機械組成發(fā)生改變，最終影響土壤表觀物理性狀以及養(yǎng)分特征。因此，本文在我國西南典型烤煙產(chǎn)區(qū)云南保山的5個縣區(qū)開展研究，調(diào)查植煙土壤水穩(wěn)性團聚體組成以及土壤機械組成的現(xiàn)狀，并分析其與土壤表觀物理性狀以及養(yǎng)分特征的相互關(guān)系，明確土壤結(jié)構(gòu)中影響土壤物理性狀以及養(yǎng)分特征的關(guān)鍵因子，為植煙土壤結(jié)構(gòu)的下一步改良提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

保山市位于云南省西南部，地處北緯2408～25°51，東經(jīng)9825～10002包括隆陽區(qū)、騰沖縣、龍陵縣、昌寧縣、施甸縣共一區(qū)四縣。其地勢北高南低，自西北向東南延伸傾斜，海拔535～3781m，平均約1800m。保山市為低緯度高原季風氣候區(qū)，具有冬干夏雨、年溫差小、日溫差大的特點，年平均氣溫14～17℃，年降水量7002100mm。全市有紅壤、石灰性土、紫色土、黃棕壤、水稻土等土壤類型。

2土壤樣品采集

在保山市一區(qū)四縣5個烤煙產(chǎn)區(qū)分別采集24個樣本，運用土鉆隨機多點采集耕層（0～20cm）土壤樣品，各點土樣充分混勻，以四分法留取2kg土壤作為待樣品。

1.3樣品的處理與測定

土壤樣品經(jīng)過風干、研磨和過篩處理，測定有機質(zhì)、全氮、銨態(tài)氮、全磷、全鉀、水分、pH、容重、孔隙度、毛管持水量、最大持水量以及水穩(wěn)性團聚體組成和土壤機械組成。測定方法：采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機質(zhì)含量;半微量開氏法測定全氮含量;2mol/LKcl浸提-靛酚藍比色法測定銨態(tài)氮;NAHCO浸提鉬銻抗吸光度法測定全磷含量;NH4Ac浸提-火焰光度法測定全鉀含量;烘干法測定土壤水分H計法（FE38-Five Easyplustm，Mettler-Toledo，瑞士）以水土比2.5：1的質(zhì)量比測定土壤pHI：環(huán)刀法測定土壤容重、孔隙度和持水量;用濕篩法測定土壤水穩(wěn)性團聚體組成，比重計法測定土壤機械組成。

1.4數(shù)據(jù)處理

運用MicrosoftExcel2016軟件進行數(shù)據(jù)整理

與分析。采用SPSS2.0統(tǒng)計軟件進行方差分析與

相關(guān)分析，處理間差異采用Duncan多重比較方法，差異顯著性水平為0.05。運用Canoco5.0進行冗余分析，表征不同粒徑土壤團聚體分布特征以及土壤機械組成中影響土壤物理性狀和土壤養(yǎng)分的關(guān)鍵因子。

2結(jié)果

2.1植煙土壤水穩(wěn)性團聚體的組成與分布

從表1中可以看出，保山地區(qū)的水穩(wěn)性團聚體組成中，以》5.00mm粒徑的水穩(wěn)性團聚體含量最高0.50-0.25mm粒徑的水穩(wěn)性團聚體含量最低。然而，不同地區(qū)同一粒徑團聚體均有差異，5.00～2.00mm和《0.25mm的水穩(wěn)性團聚體在5個植煙區(qū)差異極顯著，其中施甸地區(qū)的5.00～2.00mm的水穩(wěn)性團聚體含量最高，昌寧地區(qū)《0.25mm團聚體含量最高，這可能與施甸地區(qū)多為黏土，易促進大團聚體形成，而昌寧地區(qū)多為砂壤土，以微團聚體為主有關(guān)。

2.2植煙土壤機械組成

由表2可見，土壤機械組成在不同地區(qū)有顯著差異，粉粒粗是5地區(qū)機械組成的主要粒級。昌寧地區(qū)粗砂含量最高，顯著高于騰沖、施甸和隆陽，龍陵地區(qū)的粗砂含量次之，顯著高于隆陽。龍陵與騰沖的中砂含量較高，顯著高于昌寧、施甸和隆陽。細砂在5個地區(qū)分布均有顯著差異，表現(xiàn)為龍陵騰沖》昌寧》施甸》隆陽。粉砂含量以騰沖最高，顯著高于施甸與隆陽，龍陵與昌寧次之，僅與隆陽有顯著差異。龍陵的粉粒粗顯著低于其他4區(qū)，而粉粒細含量在5個地區(qū)表現(xiàn)為隆陽》施甸》騰沖、昌寧〉與龍陵。黏粒含量則表現(xiàn)為昌寧》施甸、龍陵與騰沖》隆陽。由此可見，隆陽與施甸地區(qū)機械組成以粉粒為主，而昌寧與龍陵則以砂粒為主，騰沖則介于二者之間。

2.3植煙土壤物理性狀

由表3可見，5個地區(qū)的土壤水分含量、土壤容重、土壤孔隙度、毛管持水量和最大持水量均有不同程度差異。其中，土壤水分含量以騰沖、龍陵較高，且顯著高于其他3地;土壤容重以騰沖、昌寧較低，且顯著低于其他3地壤孔隙度以騰沖、昌寧以及龍陵較高，且顯著高于其他2地除施甸外，其他4地的土壤毛管持水量均較高且顯著高于施甸;而最大持水量則以騰沖、昌寧較高?？傮w評價發(fā)現(xiàn)，騰沖地區(qū)各物理性狀均居于較優(yōu)水平。

2.4植煙土壤養(yǎng)分特征

由表4可見，土壤有機質(zhì)含量以騰沖地區(qū)最高，且顯著高于其他4地;除龍陵外，其他4地全氮含量均居于較高水平;土壤銨態(tài)氮含量則以昌寧、施甸以及隆陽的較高然而5地間全磷含量無顯著性差異;與隆陽相比，其他4地的全鉀含量均居于較高水平。5個區(qū)域中差異較大的是有機質(zhì)含量和銨態(tài)氮含量，最大差異分別達到2.71百分點與3.68mgkg，全氮含量次之，全磷和全鉀含量差異不顯著。龍陵地區(qū)各化學成分含量均居于較低水平。

2.5水穩(wěn)性團聚體分布與土壤理化性狀的關(guān)系

水穩(wěn)性團聚體與土壤理化性狀的相關(guān)性分析表5表明，土壤有機質(zhì)、全氮、全磷含量，土壤孔隙度，毛管持水量以及最大持水量均與2～1mm、1～0.5mm粒徑團聚體含量呈顯著正相關(guān)性，與》5mm粒徑團聚體含量呈顯著負相關(guān)性，全鉀則與上述理化指標相反壤銨態(tài)氮與《0.25mm粒徑壤團聚體含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與》5mm的呈顯著負相關(guān)關(guān)系;土壤pH與5～2mm粒徑團聚體含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與1～0.5mm粒徑團聚體呈顯著負相關(guān)關(guān)系;土壤水分含量與0.50.25mm以及《0.25mm粒徑團聚體含量呈極顯著負相關(guān)關(guān)系壤容重則與5～2mm、2～1mm以及1～0.5mm粒徑團聚體含量極顯著負相關(guān)，與《0.25mm粒徑團聚體含量極顯著正相關(guān)。

2.5.2不同粒徑土壤團聚體分布與土壤理化性狀的余分析圖1（a）表明，冗余分析結(jié)果中的兩個排序軸解釋了總変異的97.35%，可反映土壤團聚體粒徑分布對土壤物理性狀影響的絕大部分信息，其中5～2mm、0.5～0.25mm與《0.25mm粒徑團聚體的向量具有較高矢量值，但均未達到顯著水平。圖1（b）表明，對于土壤養(yǎng)分特征而言，兩個排序軸解釋了總變異的97.90%，可反映土壤團聚體粒徑分布對土壤養(yǎng)分指標影響的絕大部分信息，其中《0.25mm粒徑團聚體是引起5種養(yǎng)分分異的關(guān)鍵因子（F=54，p=0.03）。

2.6土壤機械組成與土壤理化性狀的關(guān)系

2.6.1土壤機械組成與土壤理化性狀的相關(guān)性分析表6表明，有機質(zhì)、全氮以及全磷均與中砂粒呈顯著正相關(guān)性，與黏粒呈極顯著負相關(guān)性;土壤銨態(tài)氮則與中砂、細砂極顯著負相關(guān);土壤全鉀與粉粒細極顯著負相關(guān)，與粗砂、細砂均顯著正相關(guān)土壤pH除與粉粒粗、粉粒細極顯著正相關(guān)外，與其他顆粒組成均極顯著負相關(guān)土壤水分、孔隙度、毛管持水量以及最大持水量均與細砂以及粉砂呈顯著的相關(guān)性，與粉粒呈顯著的負相關(guān)性。

2.6.2土壤機械組成與土壤理化性狀的冗余分析圖2（a）表明，對于物理性狀的影響，兩個排序軸解釋了總變異的97.35%，可反映土壤機械組成對土壤物理性狀影響的絕大部分信息，其中細砂、中砂、粉砂、粉粒粗與粉粒細的向量具有較高矢量值，且粉砂對土壤物理性狀的影響達到極顯著水平（F=28.9，=0.0060），中砂達到顯著水平（F=12.5，p=0048），二者均是引起土壤物理性狀分異的關(guān)鍵因子。圖2（b）表明，對于土壤養(yǎng)分特征的影響，兩個排序軸解釋了總變異的97.90%，可反映土壤機械組成對土壤養(yǎng)分特征影響的絕大部分信息，雖然中砂、粉砂與粉粒粗對土壤養(yǎng)分分異的影響權(quán)重較大，但尚未達到顯著水平。

3討論

保山植煙區(qū)主要為巖類風化形成的山地丘陵區(qū)，該地5個區(qū)、縣土壤水穩(wěn)性團聚體中含量最高的組分均為》5mm的團聚體，最低的均為0.5～0.25mm粒徑團聚體，而5～2mm和《0.25mm的土壤團聚體在5個地區(qū)間分異最顯著。5地區(qū)土壤機械組成中以粉砂粗占比較高，占比最低的均為中砂，而黏粒與粉粒居中，表明當?shù)赝寥劳馔杆暂^好又具有一定的保肥能力，適宜于烤煙生長。本研究中土壤有機質(zhì)和銨態(tài)氮在不同地區(qū)間差異顯著，這方面是因為不同地區(qū)土壤由不同成土母質(zhì)發(fā)育而來，土壤肥力本身有差異，另ー方面也受不同地域的降水以及海拔等環(huán)境因素的影，造成有機質(zhì)累積-礦化以及銨態(tài)氮揮發(fā)-固定-轉(zhuǎn)化過程發(fā)生差異。綜合看來，騰沖地區(qū)的土壤物理性狀及養(yǎng)分特征均居于較高水平，更適宜于烤煙生長。土壤水穩(wěn)性團聚體組成和機械組成與土壤物理及養(yǎng)分特征均有密不可分的關(guān)系叫。本文結(jié)果表明，土壤養(yǎng)分指標多與》5mm粒徑團聚體含量負相關(guān)，而與2～1mm以及1～-0.5mm的顯著正相關(guān)，土壤物理指標則與各粒級團聚體均具有明顯相關(guān)性。這是因為在較大粒徑團聚體（》5mm）中土壤機械組成多以石礫、砂粒為主，對養(yǎng)分的固持能力低，極易造成養(yǎng)分大量流失;另外，由于大量有機碳分布在2～0.25mm粒徑團聚體中，在該粒徑團聚體中的有機質(zhì)氧化穩(wěn)定性較高，養(yǎng)分較穩(wěn)定，不易分解，存留時間長。石巖松等叫研究也發(fā)現(xiàn)土壤有機質(zhì)、全、全磷含量與2～1mm、1-0.5mm粒徑團聚體含量具有正相關(guān)關(guān)系，這與本文的研究結(jié)果相似，說明有機碳和氮素、磷素在團聚體中的分布具有一致性。然而，朱靜華等研究則表明物理性砂粒（1～0.01mm）除與磷素呈正相關(guān)外，其余全部為負相關(guān)，土壤物理性砂粒越多有效養(yǎng)分含量越低，而其余4個粒級組除與磷素呈現(xiàn)負相關(guān)外，與其他元素的有效養(yǎng)分含量均呈正相關(guān)，即土壤物理性黏粒越多有效養(yǎng)分含量越高。這與本研究中黏粒含量與養(yǎng)分含量負相關(guān)的結(jié)果相悖，這可能與氣候條件以及成土母質(zhì)有關(guān)。進一步運用余分析解析不同地區(qū)引起土壤物理及養(yǎng)分性狀分異的主導土壤粒徑因子，發(fā)現(xiàn)《0.25mm粒徑團聚體是引起5種養(yǎng)分差異的關(guān)鍵因子（F=5.4，p=0.03）這是因為土壤團聚體粒徑越小，比表面積越大，對有機碳的吸附能力就越強，在這種固持作用下有機無機膠體緊密結(jié)合，不易被微生物分解釋放;而在土壤機械組成中，粉砂（F=28.9，p=0.006）與中砂（F=12.5，p=0.048）是引起土壤物理性狀分異的關(guān)鍵因子。綜上可見，土壤團聚體和土壤機械組成對土壤養(yǎng)分和表觀物理性狀都有顯著的影響，在今后的研究中更應(yīng)注重植煙土壤結(jié)構(gòu)的改良，從而保障其良好的供肥能力。

4結(jié)論

云南保山5個植煙區(qū)的土壤水穩(wěn)性團聚體均以》5mm粒徑的含量最高，以0.5～0.25mm粒徑的最低，而土壤機械組成則以粉砂粗比例最高，以中砂最低。另外，在5個典型植煙區(qū)中，騰沖地區(qū)的土壤物理性狀明顯優(yōu)于其他4區(qū)，且各養(yǎng)分含量較高，更適宜于烤煙生長。相關(guān)及冗余分析表明，土壤水穩(wěn)性團聚體組成對土壤養(yǎng)分特征影響顯著，其中《0.25mm粒徑團聚體（F=5.4，p=0.03）是引起不同地區(qū)養(yǎng)分分異的關(guān)鍵因子;土壤機械組成則對土壤物理特征影響顯著，其中粉砂（F-289，p=0.006）與中砂（F=12.5，p=0.048）是引起不同地區(qū)土壤物理性狀分異的關(guān)鍵因子?？梢?，土壤結(jié)構(gòu)與土壤肥力因子關(guān)系密切，植煙土壤結(jié)構(gòu)改良將成為下ー步的研究重點。

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