永州植煙土壤中量元素分布特征與聚類(lèi)分析

靳志麗，張雙雙，蔣尊龍，周向平，王錫春，袁 芳

（1湖南省煙草公司永州市公司，永州 425000；2永州市煙草公司藍(lán)山縣分公司，湖南藍(lán)山 425800）

土壤養(yǎng)分是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)［1］。諸多研究表明，植煙土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況影響煙草生長(zhǎng)發(fā)育水平，進(jìn)而影響煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)［2～4］。中量元素鈣、鎂、硫是煙草生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，其合理供應(yīng)在促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素吸收、改善生理代謝、提高煙葉品質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用［5～9］，當(dāng)中量元素供應(yīng)不足或過(guò)多時(shí)，煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育受阻，產(chǎn)量和品質(zhì)降低［5，10］。當(dāng)前，煙區(qū)中量元素的缺乏或不平衡已成為影響煙葉質(zhì)量進(jìn)一步提高的重要因素［11］。植煙土壤中量元素分布的空間差異性，不但取決于成土母質(zhì)與成土過(guò)程，而且與煙株生長(zhǎng)過(guò)程和栽培措施有密切關(guān)系［12］，掌握中量元素含量的空間分布特征是開(kāi)展配方施肥、煙株?duì)I養(yǎng)管理、提高煙葉品質(zhì)的重要前提條件。永州位于湖南省西南部，屬于南嶺丘陵區(qū)焦甜純甜香型烤煙產(chǎn)區(qū)，是全國(guó)烤煙種植適宜區(qū)和優(yōu)勢(shì)區(qū)。土壤營(yíng)養(yǎng)特征的調(diào)查和分析是烤煙平衡施肥的基礎(chǔ)和關(guān)鍵［6］，全面調(diào)查植煙土壤中量元素有效養(yǎng)分豐缺現(xiàn)狀并做出客觀(guān)評(píng)價(jià)，可為本區(qū)烤煙配方施肥、特色優(yōu)質(zhì)煙葉區(qū)域優(yōu)化布局提供基礎(chǔ)支撐。

1 材料和方法

1.1 供試材料

2015年在永州市所有產(chǎn)煙縣（寧遠(yuǎn)、新田、藍(lán)山、江華、江永、道縣、東安），以種煙村為單位采集代表性土壤樣品689個(gè)，其中寧遠(yuǎn)193個(gè)、新田115個(gè)、藍(lán)山80個(gè)、江華136個(gè)、江永55個(gè)、道縣80個(gè)、東安30個(gè)。土壤樣品的采集時(shí)間選在前茬作物收獲后，煙田尚未施用底肥和移栽以前，同時(shí)避開(kāi)降雨。采樣地塊用GPS定位，采用“S”形或?qū)蔷€(xiàn)取樣法，多點(diǎn)取耕層0～20 cm深度的土壤樣品，制成一個(gè)約1.0 kg的混合土樣。土樣登記編號(hào)后進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩、混勻、裝瓶備用。

1.2 測(cè)定方法

土壤有效硫含量用DTPA浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定；土壤交換性鈣、鎂含量用乙酸銨交換-ICP法測(cè)定。各養(yǎng)分測(cè)定參照文獻(xiàn)［13］的方法進(jìn)行。

1.3 植煙土壤中微量有效養(yǎng)分豐缺特征評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參照文獻(xiàn)［1］中湖南省植煙土壤的主要養(yǎng)分指標(biāo)與等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法

采用Excel表格和DPS統(tǒng)計(jì)軟件［14］進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中量元素描述性統(tǒng)計(jì)分析

從表1來(lái)看，土壤交換性鈣和有效硫均值大于養(yǎng)分臨界值，分別處于高和較高的含量水平，交換性鎂均值低于養(yǎng)分臨界值，處于低含量水平。各指標(biāo)極差較大，離散程度由大到小依次為有效硫、交換性鈣、交換性鎂。樣本之間中量有效養(yǎng)分含量變異較大，變異系數(shù)均在50%以上，因此，應(yīng)因地制宜，合理補(bǔ)充中量元素肥料。

表1 土壤中量元素統(tǒng)計(jì)描述

2.2 永州各產(chǎn)區(qū)土壤中量元素分布特征

2.2.1 土壤交換性鈣含量特征分析

鈣作為細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)物質(zhì)，對(duì)作物生長(zhǎng)、發(fā)育及增強(qiáng)抗逆能力有重要作用。從表2可見(jiàn)：全市土壤交換性鈣含量豐富，92.9%的樣本處于中等及以上水平。處于中等和較高的相對(duì)適宜范圍的樣本占比31.7%，各產(chǎn)區(qū)這一比例從高到低依次為東安、道縣、寧遠(yuǎn)、江華、藍(lán)山、江永、新田。統(tǒng)計(jì)分析表明，各產(chǎn)區(qū)土壤交換性鈣差異達(dá)到了極顯著水平，其中新田交換性鈣相對(duì)較高，與其它產(chǎn)區(qū)差異均達(dá)到了極顯著水平；寧遠(yuǎn)、道縣、江華、東安土壤交換性鈣含量相對(duì)較低，4產(chǎn)區(qū)差異不顯著。有效鈣／鎂大于10，會(huì)出現(xiàn)鎂營(yíng)養(yǎng)失調(diào)［12］。因此，在鈣含量較高的煙田，應(yīng)減少或避免石灰、白云石粉等土壤改良劑的施用，以免土壤有效鈣過(guò)高引起對(duì)鉀、鎂、銨態(tài)氮等養(yǎng)分的吸收障礙。

表2 各產(chǎn)區(qū)土壤交換性鈣含量分布特征

2.2.2 土壤交換性鎂含量特征分析

鎂對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、生理代謝及產(chǎn)質(zhì)量提高具有重要意義［8，15］。缺鎂影響煙株發(fā)育，造成產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重降低［12］，適量鎂對(duì)保持煙葉燃燒性十分重要［5］。全市土壤交換性鎂相當(dāng)缺乏，72.4%的樣本鎂含量處于極低和低的含量水平，處于中等和較高的相對(duì)適宜范圍的樣本僅占26.4%，各產(chǎn)區(qū)這一比例從高到低依次為藍(lán)山、江華、江永、寧遠(yuǎn)、東安、新田、道縣。各產(chǎn)區(qū)鎂含量缺乏程度從高到低依次為道縣、新田、東安、寧遠(yuǎn)、江永、江華、藍(lán)山，各產(chǎn)區(qū)鎂缺乏程度接近或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)50%，應(yīng)重視土壤鎂含量的補(bǔ)充。統(tǒng)計(jì)分析表明，各產(chǎn)區(qū)土壤交換性鎂差異達(dá)到了極顯著水平，其中藍(lán)山和江永交換性鎂相對(duì)較高，與其它產(chǎn)區(qū)差異均達(dá)到了顯著水平，其它產(chǎn)區(qū)土壤交換性鎂差異不顯著（表3）。

表3 各產(chǎn)區(qū)土壤交換性鎂含量分布特征

2.2.3 土壤有效硫含量特征分析

硫是煙草必需營(yíng)養(yǎng)元素之一，對(duì)煙草的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要影響，國(guó)外把硫列為繼氮、磷、鉀、鈣之后的第5種元素［16，17］，但煙葉中硫含量過(guò)高對(duì)燃燒性造成明顯的不良影響［11］。分析結(jié)果顯示：全市土壤有效硫含量豐富，中等及以上水平樣本占比高達(dá)90.7%，全市處于中等及較高水平相對(duì)適宜范圍的樣本占比74.9%，各產(chǎn)區(qū)這一比例從高到低依次為東安、道縣、寧遠(yuǎn)、江永、江華，新田、藍(lán)山。統(tǒng)計(jì)分析表明，各產(chǎn)區(qū)土壤有效硫差異達(dá)到了極顯著水平，其中新田、藍(lán)山有效硫相對(duì)較高，與其它產(chǎn)區(qū)差異均達(dá)到了極顯著水平，其它產(chǎn)區(qū)有效硫差異不大，沒(méi)有達(dá)到顯著或極顯著水平（表4）。偏高的土壤硫含量與當(dāng)?shù)刂矡熗寥垒^高的有機(jī)質(zhì)含量和硫酸鉀等肥料的大量施用存在一定關(guān)聯(lián)［8］，因此，生產(chǎn)上應(yīng)重視硫酸鉀等硫酸根肥料的合理施用。

表4 各產(chǎn)區(qū)土壤有效硫含量分布特征

2.3 各產(chǎn)區(qū)土壤中量養(yǎng)分聚類(lèi)分析

為探討區(qū)域間養(yǎng)分分布的相似性和差異性，依據(jù)永州植煙土壤鈣、鎂、硫有效養(yǎng)分含量進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，得到79個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤中量養(yǎng)分聚類(lèi)圖（圖1），以卡方距離1.4進(jìn)行分類(lèi)，分為4個(gè)類(lèi)型區(qū)域，分別用S1、S2、S3、S4表示。S1鈣高、鎂高、硫中；S2鈣較高、鎂低、硫中；S3鈣高、鎂低、硫較高；S4鈣高、鎂中、硫高。統(tǒng)計(jì)分析表明，S1的鎂、S4的硫極顯著高于其它組，S3的鈣極顯著高于S2，其它各組差異不顯著（表5）。

圖1 土壤中量有效養(yǎng)分聚類(lèi)分析結(jié)果

表5 各聚類(lèi)類(lèi)別統(tǒng)計(jì)分析

3 結(jié)論及施肥建議

聚類(lèi)分析法將永州煙區(qū)植煙土壤中量有效養(yǎng)分劃分為S1～S4 4大特征區(qū)域，應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域特征，采用相應(yīng)的施肥方案。

3.1 4大特征區(qū)域土壤交換性鈣、有效硫含量豐富，較少缺乏

兩元素有效養(yǎng)分處于中等及以上含量水平的樣本占比均為90%以上。施肥建議：（1）鈣、硫水平較高的煙田慎用含鈣、硫的土壤改良劑或肥料。（2）應(yīng)控制硫酸鉀用量，一般225～300 kg／hm2為宜，長(zhǎng)期過(guò)多施用硫酸鉀會(huì)導(dǎo)致硫元素的大量積累。（3）偏堿性土壤慎用鈣鎂磷肥、白云石粉、熟石灰，偏酸性土壤適量使用。

3.2 S2組和S3組類(lèi)土壤交換性鎂含量普遍缺乏，約占全市植煙土壤的72.4%，應(yīng)重視鎂肥使用，合理補(bǔ)充鎂肥

方法為：（1）在缺鎂煙區(qū)煙草專(zhuān)用配方基肥中適量增加硫酸鎂肥。（2）根據(jù)各煙區(qū)交換性鎂含量豐缺特征，缺鎂嚴(yán)重的煙區(qū)基施硫酸鎂150 kg／hm2；大田生育期間發(fā)現(xiàn)煙株缺鎂，用0.5%～1.0%硫酸鎂溶液葉面噴施1～2次。S1組合S4組類(lèi)土壤有效鎂處于中等以上水平，一般不需補(bǔ)充鎂肥。