貴州銅仁市植煙土壤pH特征及其酸化驅(qū)動因子分析

譚智勇，諶瀟雄，劉 杰，李 強，趙 輝，白 彬，艾永峰

1. 銅仁學(xué)院 經(jīng)濟管理學(xué)院，貴州 銅仁 554300； 2. 貴州財經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，貴陽 550025；3. 貴州省煙草公司銅仁市公司，貴州 銅仁 554300； 4. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，長沙 410128

土壤酸化會引發(fā)一系列土壤質(zhì)量和環(huán)境問題[1-2]，關(guān)于耕地土壤pH相關(guān)的研究較多，毛偉等[3]研究了江蘇省揚州市耕地土壤pH的變化情況，結(jié)果表明，30年間揚州市土壤耕地pH顯著下降，影響土壤pH的主要因素有酸雨、 施肥和土地利用類型，而酸雨和施肥是導(dǎo)致?lián)P州市耕地土壤酸化的主要驅(qū)動因子．李強等[4]研究了云南省曲靖市植煙土壤酸化狀況，結(jié)果表明，曲靖市植煙土壤pH“低”和“極低”等級樣本分別占14.41%和6.98%，海拔、 地形、 土壤質(zhì)地、 土壤類型、 有機質(zhì)含量、 土壤鹽基陽離子和土壤陰離子等均對土壤pH有顯著影響．彭玉龍等[5]研究表明，貴州省遵義市煙區(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．貴州省銅仁市地處107°45′-109° 30′E，27°7′-29°5′N，位于貴州省東北部，與湖南、 重慶接壤，煙葉種植面積7 333.3 hm2，產(chǎn)量達13 000 t．有關(guān)銅仁市植煙土壤pH特征及其酸化驅(qū)動因子的研究較少，本文系統(tǒng)研究了銅仁市植煙土壤pH分布狀況及其影響因素和酸化驅(qū)動因子，以期為銅仁市植煙土壤酸化改良提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集及分析

土壤采集于2019年11月，在貴州省銅仁市10個植煙縣的主要植煙土壤共取樣 202個(圖1)．取樣遵循均勻性和代表性的原則，取樣工具使用木鏟，在田間取樣時，以定點為中心，在半徑10 m的圓形區(qū)域內(nèi)多點混合取樣，取樣深度0～20 cm，用四分法取約1 kg土樣，土樣經(jīng)風(fēng)干、 研磨、 過篩及混勻后裝瓶備用．土壤pH測定采用玻璃電極法，有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法，堿解氮測定采用堿解擴散法，有效磷測定采用鉬銻抗比色法，交換性酸、 交換性氫和交換性鋁測定采用氯化鉀交換-中和滴定法，陽離子交換量測定采用三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法，交換性鈣、 交換性鎂、 交換性鉀和鹽基飽和度采用乙酸銨交換-原子吸收法.

圖1 銅仁市植煙土壤取樣點分布

1.2 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

制定了銅仁市植煙土壤pH值的評價標(biāo)準(zhǔn)[4，6]，具體分為以下5個等級(取值范圍包含后值)：極低(≤5.0)、 低(5.0～5.5)、 適宜(5.5～7.0)、 高(7.0～7.5)、 極高(>7.5)．?dāng)?shù)據(jù)處理和常規(guī)統(tǒng)計分析用SPSS 19.0軟件完成，Kriging插值和繪圖用ArcGIS 10.2軟件完成.

2 結(jié)果與分析

2.1 銅仁市植煙土壤pH基本統(tǒng)計特征

2.1.1 土壤pH總體分布

以與pH相關(guān)性達顯著或極顯著水平的海拔、 堿解氮、 交換性酸總量、 交換性氫、 交換性鋁、 陽離子交換量、 鹽基飽和度、 交換性鈣、 交換性鎂等指標(biāo)為自變量，以pH為因變量進行逐步回歸分析，定量分析各屬性對pH空間變異的綜合解釋能力和不同屬性對pH空間變異的獨立解釋能力．各屬性對pH的逐步回歸分析結(jié)果見表4，土壤鹽基飽和度對pH空間變異的影響最大，能夠獨立解釋其變量的62.7%，其次是交換性鎂、 交換性鈣、 交換性氫、 堿解氮對pH的累計解釋能力達84.5%．綜上，土壤pH是多個因子共同作用的結(jié)果．結(jié)合土壤pH與土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)的相關(guān)分析可知，堿解氮和交換性氫是銅仁市植煙土壤的主要致酸因子，鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂是銅仁市植煙土壤的控制因子.

斜坡坡度對泥石流發(fā)育的影響表現(xiàn)為兩方面：一是坡面坡度越大，分水嶺內(nèi)水流匯集到溝道的時間越少，洪峰值較大且歷時較短；二是坡面陡峭，第四系殘坡積、崩坡積物則容易沿坡面下滑，在坡腳堆積形成沿途松散物補給。由于溝谷落差大、坡陡，可將徑流下跌勢能轉(zhuǎn)化為動能，大大提高了徑流的沖刷侵蝕能力，從而降低了泥石流啟動的臨界雨量[4]，加劇了泥石流的形成。

2.1.2 不同植煙縣土壤pH分布

表1 貴州銅仁各區(qū)縣植煙土壤pH特征

2.2.1 土壤其他養(yǎng)分與pH的相關(guān)分析

1.3.3 血站系統(tǒng)受“信任危機”等因素影響 由于人們?nèi)狈o償獻血的全面了解，從而片面地認為：我們無償獻血了，血站將血液高價賣出，從中獲取暴利從而極大地影響了人們對獻血的熱情。致使獻血人數(shù)大幅下降，造成全國范圍供應(yīng)困難的局面[6]。其實患者所用的血液只是收取了相關(guān)的檢驗費用、制備費用和貯存費用等。

圖2 銅仁市植煙土壤pH空間分布

表2 土壤pH半方差函數(shù)模型及其擬合參數(shù)

2.2 土壤酸化的影響因素

2.2.2 各因素對土壤pH影響效應(yīng)分析

不同植煙縣土壤pH分布由表1可知：各縣pH均值在5.81～6.51之間，由大到小依次為石阡、 江口、 思南、 松桃、 印江、 德江、 沿河，均屬于適宜水平．各縣變異系數(shù)在14.46%～22.12%之間，由大到小依次為石阡、 思南、 德江、 印江、 江口、 松桃、 沿河，均屬于中等變異．方差分析結(jié)果表明，土壤pH在植煙縣間石阡和江口與其他縣差異有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.01)，石阡和江口縣間差異也有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05)，說明石阡和江口縣植煙土壤pH極顯著高于其他幾個縣，而石阡縣植煙土壤pH顯著高于江口縣．各植煙縣植煙土壤pH適宜等級在20.69%～46.67%之間，由大到小依次為松桃、 沿河(江口)、 印江、 德江、 思南、 石阡．各植煙縣土壤pH處于低和極低水平比例在22.22%～50.00%之間，由大到小依次為德江、 思南、 印江、 沿河、 松桃、 石阡、 江口.

表3 土壤pH與土壤其他養(yǎng)分指標(biāo)的相關(guān)分析

2.1.3 土壤pH空間分布

張延青等[30]通過A/0工藝研究了直接利用排放后的城市海水對污水處理廠中生物處理系統(tǒng)造成的影響。證明當(dāng)海水含有的鹽濃度過高時，生物處理體系嚴(yán)重受到高鹽度水平的影響限制，并且生物的活性很難再次恢復(fù)到正常水平，氨氮和COD的減除效率顯著降低很多，并且出水質(zhì)量完全達不到城市污水廠二級出水排放水質(zhì)的國家規(guī)定。

表4 各因素與土壤pH的逐步回歸分析結(jié)果

進一步采用平滑回歸的方法探討鹽基飽和度、 交換性鎂、 交換性鈣、 交換性氫、 堿解氮對土壤pH的影響(圖3)，結(jié)果表明：pH與鹽基飽和度符合三次曲線模型，曲線擬合度較好，隨著鹽基飽和度的增大，pH總體呈現(xiàn)先快速升高、 中間趨于穩(wěn)定、 后快速升高的趨勢．pH與交換性鎂、 交換性鈣符合三次曲線模型，曲線擬合度較好，隨著交換性鎂、 交換性鈣質(zhì)量分數(shù)的增大，pH呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢．pH與交換性氫符合三次曲線模型，曲線擬合度較好，隨著交換性氫的增大，pH總體呈現(xiàn)先急劇下降、 中間趨于穩(wěn)定，后急劇降低的趨勢．pH與堿解氮符合指數(shù)模型，曲線擬合度一般，隨著堿解氮的增大，pH呈現(xiàn)急劇降低的趨勢.

圖3 土壤pH與主要影響因素的平滑回歸分析

3 討 論

銅仁市植煙土壤pH值變幅為4.17～8.29，均值為6.00，單從均值看屬于適宜水平，但從樣本分布情況來看，僅有34.16%的植煙土壤pH處于適宜水平，42.08%的植煙土壤pH處于低或者極低水平．與其他煙區(qū)類似[8-12]，銅仁市植煙土壤也存在酸化的問題，其區(qū)域主要分布在沿河縣(中部和北部)、 印江縣(中部)、 思南縣(北部)、 德江縣(零星分布)、 石阡縣(零星分布)、 松桃縣(北部).

半方差函數(shù)和空間插值的結(jié)果反映了銅仁市植煙土壤pH的空間變異是由結(jié)構(gòu)性因素和隨機性因素共同作用的結(jié)果．本文著重研究了與土壤pH存在顯著相關(guān)性的海拔、 堿解氮、 交換性酸總量、 交換性氫、 交換性鋁、 陽離子交換量、 鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂等影響因素．逐步回歸分析結(jié)果表明：堿解氮和交換性氫是銅仁市植煙土壤的主要致酸因子，鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂是銅仁市植煙土壤酸化的控制因子，銅仁市植煙土壤pH是多個因子共同作用的結(jié)果.

土壤酸化引發(fā)一系列土壤質(zhì)量和環(huán)境問題：一方面，土壤酸化加速土壤中養(yǎng)分離子的流失，土壤結(jié)構(gòu)退化，使煙葉產(chǎn)量及品質(zhì)下降，煙葉安全性降低； 另一方面，土壤酸化造成土壤微生態(tài)失衡，土壤酸化在不同程度上會影響微生物的種群變化，從而影響整個土壤微生態(tài)系統(tǒng)[13-16]．此外，土壤酸化導(dǎo)致煙草土傳病害愈發(fā)嚴(yán)重，對銅仁煙區(qū)而言，主要是煙草青枯病、 黑脛病、 根腐病等根莖類病害，威脅烤煙的優(yōu)質(zhì)和安全生產(chǎn)，這一問題應(yīng)當(dāng)引起足夠重視.

4 結(jié) 論

銅仁市42.08%的植煙土壤pH偏低，植煙土壤存在酸化的問題．堿解氮和交換性氫是銅仁市植煙土壤的主要致酸因子，鹽基飽和度、 交換性鈣和交換性鎂是銅仁市植煙土壤酸化的控制因子．因此應(yīng)根據(jù)土壤pH區(qū)域差異，適當(dāng)增加含鈣、 鎂物料的投入，控制氮肥的使用，以維持土壤的可持續(xù)利用.