孟連蔗區(qū)土壤大量元素養(yǎng)分狀況分析

陸永武，曹 敏，余 靜，尚文洪，王開友，巖 白，李紹偉

(1云南英茂農(nóng)化科技有限公司，云南昆明650228；2孟連昌裕糖業(yè)有限責(zé)任公司，云南孟連665000；3云南英茂糖業(yè)(集團)有限公司，云南昆明650228)

0 引言

孟連縣位于云南省普洱市西南部，屬南亞熱帶氣候類型，旱、雨2季明顯，無霜期短，適宜甘蔗種植。甘蔗是孟連縣主要的經(jīng)濟作物之一，2018年總種蔗面積為7020 hm2，其中1773 hm2種植于臺地，4600 hm2種植于山地，只有647 hm2種植于可灌溉的田里，年均產(chǎn)量40萬t[1]。土壤在甘蔗整個生長過程中能夠不斷提供水、肥、氣、熱和其他環(huán)境條件，謝如林等[2]研究認(rèn)為，適宜的土壤養(yǎng)分環(huán)境是甘蔗獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的保證。孟連縣甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展為少數(shù)民族、邊疆地區(qū)脫貧攻堅與鄉(xiāng)村振興有效銜接發(fā)揮了重要的產(chǎn)業(yè)支撐作用，隨著甘蔗高產(chǎn)高糖栽培技術(shù)在蔗區(qū)推廣，本文對蔗區(qū)土壤養(yǎng)分狀況進行了解，為測土配方及平衡施肥方案提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

2020年11月在甘蔗成熟期間于孟連昌裕糖業(yè)有限責(zé)任公司蔗區(qū)6700 hm2中選擇采集有代表性的土壤類型、不同海拔梯度、不同品種分布的土壤混合樣品195份。土壤樣品的采集時間選在甘蔗砍收前1個月，反映土壤真實養(yǎng)分狀況和供肥能力，采樣地點分布于孟連縣娜允鎮(zhèn)、芒信鎮(zhèn)、景信鄉(xiāng)、富巖鎮(zhèn)、勐馬鎮(zhèn)、公信鄉(xiāng)和瀾滄縣糯福鄉(xiāng)等7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。每個土壤混合樣采用“S”形隨機取樣，采集5個土壤點組成1個土壤混合樣，由于甘蔗種植普遍采用機械開溝，植蔗溝深不低于0.3～0.4 m，植蔗溝底寬保持在0.2 m左右，因此蔗區(qū)土壤取樣深度為30 cm，采用四分法留土壤樣品1 kg，充分混勻后裝袋作為分析樣品。使用GPS對取樣點進行定位，記錄各取樣點坐標(biāo)及海拔，采樣點分布圖見圖1。土樣經(jīng)記錄編號后經(jīng)過風(fēng)干、磨細(xì)、過篩、混勻后用于測定分析。

圖1 孟連蔗區(qū)土壤采樣點分布圖

1.2 分析標(biāo)準(zhǔn)

有機質(zhì)采用NY/T 1121.6-2006[3]中的方法測定，pH采用NY/T 1377-2007[4]方法測定，堿解氮采用LY/T 1228-2015[5]方法測定，有效磷采用NY/T 1121.7-2014[6]方法測定，速效鉀采用NY/T 889-2004[7]方法測定。

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

采用全國第2次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)進行土壤養(yǎng)分分級，結(jié)果見表1、表2。

表1 蔗區(qū)土壤pH分級標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

1.4 蔗區(qū)采樣點分布圖及土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計軟件

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用Excel 2016和SPSS 24.0軟件；蔗區(qū)圖件繪制采用Arcgis 10.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 孟連蔗區(qū)土壤的pH值分析

2.1.1 孟連蔗區(qū)土壤pH值狀況

蔗區(qū)主要以酸性土壤為主，其變化范圍在4.1～7.6之間，其中孟連縣芒信鎮(zhèn)班順村pH 4.1，孟連縣勐馬鎮(zhèn)帕亮村賀格老寨pH 7.6。蔗區(qū)pH＜4.5的強酸性土壤樣本數(shù)為13個，占總樣本數(shù)6.7%；pH 4.5～5.5的酸性土壤樣本數(shù)為118個，占總樣本數(shù)60.5%；pH 5.5～6.5的微酸性土壤樣本數(shù)為56個，占28.7%；pH 6.5～7.5的中性土壤樣本數(shù)為7個，占總樣本數(shù)3.6%；pH 7.5～8.5微堿性土壤占0.5%；pH＞8.5的強堿性土壤在蔗區(qū)土壤中未出現(xiàn)。

2.1.2 孟連蔗區(qū)土壤pH值分布

孟連蔗區(qū)土壤pH值分布詳見圖2。富巖鄉(xiāng)的莫秧、芽口、永愛、班別片區(qū)，勐馬鎮(zhèn)的賀哈、廣傘、東乃、賀莫、賀安、臘福、賀俄上寨、蚌谷片區(qū)，景信鄉(xiāng)的老王寨、新寨、東島、朗島片區(qū)，芒信鎮(zhèn)的回俄片區(qū)等5個片區(qū)的土壤為微酸性；勐馬鎮(zhèn)帕亮片區(qū)為中性土壤。

圖2 蔗區(qū)土壤pH分布圖

2.2 孟連蔗區(qū)土壤的有機質(zhì)分析

2.2.1 孟連蔗區(qū)土壤有機質(zhì)狀況

蔗區(qū)土壤有機質(zhì)水平介于0.52%～7.16%，其中孟連縣勐馬鎮(zhèn)帕亮村東來組0.52%，孟連縣芒街鎮(zhèn)芒街村7.16%。土壤有機質(zhì)處于極低水平(＜0.6%)的樣本數(shù)為1個，占總樣本數(shù)的0.5%；處于低肥力水平(0.6%～1%)的樣本數(shù)為3個，占總樣本數(shù)的1.5%；處于較低肥力水平(1%～2%)的樣本數(shù)為26個，占總樣本數(shù)的13.3%；處于一般肥力水平(2%～3%)的樣本數(shù)為55個，占總樣本數(shù)的28.2%；處于較高肥力水平(3%～4%)的樣本數(shù)為66個，占總樣本數(shù)的33.8%；處于高肥力水平(＞4%)的樣本數(shù)為44個，占總樣本數(shù)的22.6%。

2.2.2 孟連蔗區(qū)土壤有機質(zhì)分布

孟連蔗區(qū)土壤有機質(zhì)分布見圖3。有機質(zhì)處于較低肥力水平(1%～2%)為勐馬鎮(zhèn)的賀改、賀哈、賀安、卡郎片區(qū)；處于一般肥力水平(2%～3%)為景信鄉(xiāng)的廣三反、獨固片區(qū)，娜允鎮(zhèn)的布謝片區(qū)，芒信鎮(zhèn)的班擴、南乃片區(qū)，富巖鄉(xiāng)的班密、班別、班協(xié)片區(qū)，勐馬鎮(zhèn)的養(yǎng)派、賀央、東乃、臘福片區(qū)；處于較高肥力水平(3%～4%)為景信鄉(xiāng)的朗勒、回朗、糯巴片區(qū)，富巖鄉(xiāng)的國土、班蔑、南艾片區(qū)，公信鄉(xiāng)的用勒、延也、廣傘片區(qū)，芒信鎮(zhèn)的蚌白、回俄、賀吉片區(qū)；處于高肥力水平(＞4%)為景信鄉(xiāng)的此奪、公信鄉(xiāng)的賀恩，芒信鎮(zhèn)的帕崗、回勒片區(qū)，娜允鎮(zhèn)的回行片區(qū)。

圖3 蔗區(qū)有機質(zhì)分布圖

2.3 孟連蔗區(qū)土壤的堿解氮分析

2.3.1 孟連蔗區(qū)土壤的堿解氮狀況

蔗區(qū)土壤堿解氮含量變化幅度為24.7～289.5 mg/kg，其中孟連縣勐馬鎮(zhèn)帕亮村東來組24.7 mg/kg，孟連縣娜允鎮(zhèn)芒街村新村2組289.5 mg/kg。土壤堿解氮處于極低水平(＜30 mg/kg)的樣本數(shù)為1個，占總樣本數(shù)的0.5%；處于低水平(30～60 mg/kg)的樣本數(shù)為5個，占總樣本數(shù)的2.6%；處于較低水平(60～90 mg/kg)的樣本數(shù)為27個，占總樣本數(shù)的13.8%；處于一般水平(90～120 mg/kg)的樣本數(shù)為39個，占總樣本數(shù)的20.0%；處于較高水平(120～150 mg/kg)的樣本數(shù)為57個，占總樣本數(shù)的29.2%；處于高水平(＞150 mg/kg)的樣本數(shù)為66個，占總樣本數(shù)的33.8%。

2.3.2 孟連蔗區(qū)土壤的堿解氮分布

蔗區(qū)土壤堿解氮呈嵌套式分布(見圖4)，處于低水平(30～60 mg/kg)為富巖鄉(xiāng)的班別，勐馬鎮(zhèn)的帕亮片區(qū)；處于較低水平(60～90 mg/kg)為富巖鄉(xiāng)的班別，娜允鎮(zhèn)的布謝，勐馬鎮(zhèn)的賀改、賀安、卡朗片區(qū)，景信鄉(xiāng)的景信片區(qū)；處于一般水平(90～120 mg/kg)為富巖鄉(xiāng)的芒告、南本片區(qū)，娜允鎮(zhèn)的大平、回行、芒懷、芒底片區(qū)；大部分地區(qū)處于較高水平(120～150 mg/kg)；處于高水平(＞150 mg/kg)的為芒信鎮(zhèn)的班卡新寨、芒麻果、糯武、班順、賀吉片區(qū)。

圖4 蔗區(qū)堿解氮分布圖

2.4 孟連蔗區(qū)土壤的有效磷分析

2.4.1 孟連蔗區(qū)土壤的有效磷狀況

蔗區(qū)土壤有效磷含量變化幅度為1.2～80.8 mg/kg，其中孟連縣景信鄉(xiāng)朗勒村中寨1.2 mg/kg，孟連縣娜允鎮(zhèn)芒街村80.8 mg/kg。處于極低水平(＜3 mg/kg)的樣本數(shù)為24個，占總樣本數(shù)的12.3%；處于低水平(3～5 mg/kg)的樣本數(shù)為30個，占比15.4%；處于較低水平(5～10 mg/kg)的樣本數(shù)為46個，占總樣本數(shù)的23.6%；處于一般水平(10～20 mg/kg)的樣本數(shù)為56個，占總樣本數(shù)的28.7%；處于較高水平(20～40 mg/kg)的樣本數(shù)為28個，占總樣本數(shù)的14.4%；處于高水平(＞40 mg/kg)的樣本數(shù)為11個，占總樣本數(shù)的5.6%。

2.4.2 孟連蔗區(qū)土壤的有效磷分布 蔗區(qū)土壤有效磷分布見圖5，處于極低水平(＜3 mg/kg)的有勐馬鎮(zhèn)的卡朗片區(qū)；處于低水平(3～5 mg/kg)的有勐馬鎮(zhèn)的南美、賀俄上寨；處于較低水平(5～10 mg/kg)為勐馬鎮(zhèn)大部地區(qū)，富巖鄉(xiāng)的班蔑、芒冒、班和片區(qū)，芒信鎮(zhèn)的回扎、班卡新寨、芒麻果、南乃片區(qū)；處于一般水平(10～20 mg/kg)為富巖 鄉(xiāng)的莫秧、班底、南艾片區(qū)，娜允鎮(zhèn)的芒佬、瓦地、蚌白、新寨、芒蚌片區(qū)，景信鄉(xiāng)的景冒、景信、朗勒片區(qū)，公信鄉(xiāng)的通光、廣傘片區(qū)，勐馬鎮(zhèn)的賀哈、賀安片區(qū)；處于較高水平(20～40 mg/kg)為娜允鎮(zhèn)的大平、南抗、回行、糯各、糯巴片區(qū)，芒信鎮(zhèn)的迎豐、賀吉片區(qū)；處于高水平(＞40 mg/kg)為娜允鎮(zhèn)的洪抗片區(qū)。

圖5 蔗區(qū)有效磷分布圖

2.5 孟連蔗區(qū)土壤的速效鉀分析

2.5.1 孟連蔗區(qū)土壤的速效鉀狀況

蔗區(qū)土壤速效鉀含量變化幅度為20～811 mg/kg，其中孟連縣芒信鄉(xiāng)拉嘎村燈芒娜組20 mg/kg，孟連縣娜允鎮(zhèn)芒街村新干河811 mg/kg。處于極低水平(＜30 mg/kg)的樣本數(shù)為5個，占總樣本數(shù)的2.6%；處于低水平(30～50 mg/kg)的樣本數(shù)為23個，占總樣本數(shù)的11.8%；處于較低水平(50～100 mg/kg)的樣本數(shù)為68個，占總樣本數(shù)的34.9%；處于一般水平(100～150 mg/kg)的樣本數(shù)為36個，占總樣本數(shù)的18.5%；處于較高水平(150～200 mg/kg)的樣本數(shù)為17個，占總樣本數(shù)的8.7%；處于高水平(＞200 mg/kg)的樣本數(shù)為46個，占總樣本數(shù)的23.6%。

2.5.2 孟連蔗區(qū)土壤的速效鉀分布

蔗區(qū)土壤速效鉀處于低水平(30～50 mg/kg)的為娜允鎮(zhèn)的布謝、麻瘋寨片區(qū)(見圖6)；處于較低水平(50～100 mg/kg)的為景信鄉(xiāng)的朗勒片區(qū)，娜允鎮(zhèn)的芒佬、廣弄、芒養(yǎng)、南抗片區(qū)，勐馬鎮(zhèn)的帕亮、賀莫、臘福、賀俄片區(qū)，芒信鄉(xiāng)的回扎、南乃、回勒、回俄片區(qū)；處于一般水平(100～150 mg/kg)的為公信鄉(xiāng)大部、勐馬鎮(zhèn)的南波、西地、賀哈、賀英片區(qū)，芒信鎮(zhèn)的班卡新寨、班令、允元片區(qū)；處于較高水平(150～200 mg/kg)的為景信鄉(xiāng)的老王寨、唐社、糯巴片區(qū)，富巖的莫秧、芒告、南艾片區(qū)，公信鄉(xiāng)的壩臘、芒信的永前片區(qū)；處于高水平(＞200 mg/kg)的為景信鄉(xiāng)與娜允鎮(zhèn)相鄰的大平、大河邊、勐梭、糯各、回俄片區(qū)。

圖6 蔗區(qū)速效鉀分布圖

3 討論

3.1 土壤酸堿度

土壤酸堿度是影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化及其有效性的決定因素之一[8]。孟連蔗區(qū)屬南亞熱帶氣候類型，降水豐富，雨水對土壤的淋溶作用較強，導(dǎo)致蔗區(qū)酸度較高，不利于土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和釋放，影響甘蔗根系微生物群活動。蔗區(qū)土壤pH平均值為5.3，表明蔗區(qū)土壤普遍呈酸性。甘蔗對土壤的適應(yīng)性比較廣，土壤pH值在4.5～8.0之間，甘蔗都能生長，但以土壤pH值6.0～7.5為最適宜[9]。近年來孟連蔗區(qū)山地采用機械開溝、深溝板土種植方式，建議增施適量的堿性肥料鈣鎂磷肥，改善土壤酸堿度。

3.2 土壤有機質(zhì)

有機質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)[10]，土壤有機質(zhì)含有大量的植物生長所必需的大量元素和微量 元素[11]，土壤有機質(zhì)是大量元素最大的庫，超過95%的氮和硫及20%～70%的磷來自于有機質(zhì)中[12]，保證了甘蔗伸長期及糖分積累期對氮、磷、鉀和中微量元素等養(yǎng)分的吸收，對提高甘蔗產(chǎn)量與糖分積累具有重要的作用。郭家文[13]等研究表明，云南甘蔗主產(chǎn)區(qū)主要分布在熱帶亞熱帶，高溫高濕的氣候條件不利于積累有機質(zhì)。蔗區(qū)土壤有機質(zhì)平均值為3.2%，主要為較高水平，表明蔗區(qū)土壤管理實踐過程中注重有機肥施用，在甘蔗種植中合理輪作玉米，有利于實現(xiàn)甘蔗原料產(chǎn)業(yè)的高產(chǎn)高糖的發(fā)展目標(biāo)，延長甘蔗宿根年限，降低甘蔗種植成本。

3.3 土壤堿解氮

堿解氮反映近期土壤的氮素供應(yīng)能力，是土壤氮素有效性的指標(biāo)。張智猛[14]等研究認(rèn)為堿解氮含量的動態(tài)變化顯示與氮肥供應(yīng)水平及植物生長狀況有關(guān)，不施氮肥使得作物生長受到嚴(yán)重抑制，減少了植物對氮素的吸收，生產(chǎn)上應(yīng)注意堿解氮的變化特點，盡量滿足作物生長對氮素的需求。增施氮肥可以增加甘蔗產(chǎn)量，生產(chǎn)原料莖70～250 kg需要1 kg純氮，但增產(chǎn)的效果并不隨著氮量的增加而呈直線上升，當(dāng)?shù)适┯迷黾拥揭欢ㄋ綍r，產(chǎn)量會出現(xiàn)下降趨勢[15]。孟連蔗區(qū)土壤堿解氮平均值為133.5 mg/kg，主要處于高水平，現(xiàn)有氮肥管理水平是能滿足甘蔗生長所需氮的供應(yīng)，因此在甘蔗專用配方肥料的設(shè)計時可以暫不調(diào)整氮的比例。建議蔗區(qū)甘蔗專用肥料中的氮素使用同等質(zhì)量下表面積小的大顆粒尿素和具有氮緩釋作用的磷酸二銨，減少高溫高濕蔗區(qū)的氮損失，同時在云南蔗區(qū)推廣的甘蔗種植全膜覆蓋時做到一次性施肥，以滿足甘蔗生長周期對氮的需求。

3.4 土壤有效磷

土壤中可被植物吸收利用的磷稱為有效磷，在甘蔗的生長發(fā)育及整個代謝重要生理功能過程中有重要作用。甘蔗具有生長期長、產(chǎn)量高、需磷量大等特性，是需磷量較大的經(jīng)濟作物之一[16]。敖俊華等[17]研究認(rèn)為土壤有效磷含量與pH呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，在酸性土壤條件下，土壤有效磷含量隨pH升高而增加，土壤pH是影響土壤磷的有效性的重要因素。孟連蔗區(qū)是酸性土壤，土壤有效磷平均值為14.2 mg/kg，總體處于較低及一般水平，由于甘蔗生長過程中磷缺乏癥狀表現(xiàn)不如氮素明顯，在甘蔗種植管理中更要重視磷肥的施用。蔗區(qū)甘蔗專用肥料中的磷肥建議使用堿性的磷酸二銨，水溶性磷占有效磷≥70%，提高土壤對甘蔗的供磷水平，緩解土壤酸化程度。

3.5 土壤速效鉀

速效鉀是指土壤中易被作物吸收利用的鉀素，表征土壤鉀素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)之一。鉀在植物的生理代謝中發(fā)揮著積極作用，促進糖代謝、促進蛋白質(zhì)合成、增強植物的抗逆性[18]。酸性土壤通常無固鉀作用或固鉀作用較低，這是因為在酸性條件下鉀的選擇結(jié)合位點可能被鋁或氫氧化鋁及其聚合物占據(jù)，酸性土壤吸附鉀的能力較弱[19]。甘蔗是喜鉀型禾本科作物，鉀的含量高低是影響甘蔗糖分的關(guān)鍵因素之一，缺鉀將使甘蔗生長的碳水化合物代謝發(fā)生紊亂，氮化合物含量明顯提高，使甘蔗糖分下降。據(jù)張躍彬[20]等研究顯示，在大多數(shù)土壤，鉀素可增產(chǎn)甘蔗原料莖重27.3～162.8 kg/kg，但增產(chǎn)幅度與土壤中的鉀供應(yīng)水平有密切關(guān)系。孟連蔗區(qū)的速效鉀平均值為146.7 mg/kg，含量屬于一般水平，建議在甘蔗專用肥料配方中適當(dāng)增加鉀的養(yǎng)分。

4 結(jié)論

本研究對孟連蔗區(qū)195個土壤混合樣分析，結(jié)果表明，蔗區(qū)土壤整體呈現(xiàn)酸性，有機質(zhì)屬于較高水平，堿解氮為較高水平，有效磷為一般水平，速效鉀為一般水平。譚宏偉[21]研究認(rèn)為甘蔗種植區(qū)連續(xù)施用有機肥能顯著提高甘蔗產(chǎn)量和質(zhì)量以及氮、磷和鉀利用率，孟連蔗區(qū)甘蔗生產(chǎn)實踐中，應(yīng)繼續(xù)鼓勵蔗農(nóng)施用有機肥，合理輪作玉米；按照甘蔗高產(chǎn)高糖栽培技術(shù)要求，結(jié)合蔗區(qū)全膜覆蓋一次性施肥的需求，推廣使用合適的氮、磷、鉀比例的甘蔗專用配方肥料，甘蔗專用料配方調(diào)整的建議是穩(wěn)氮、增磷、加鉀。通過以上措施，改善土壤酸堿度，減少肥料流失，提高肥料利用率，實現(xiàn)蔗區(qū)甘蔗產(chǎn)業(yè)科學(xué)、可持續(xù)性的高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)。