靖西市植煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量特征及與土壤酸堿的相關(guān)性分析

賈海江　范曉蘇　郭霜　韋建玉　羅源群　黃崇峻　周權(quán)能　韋更容　沈方科

摘要 為了明確靖西市植煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量及其比值的特征，闡明其與土壤酸堿的相關(guān)性，以靖西市主要植煙區(qū)土壤為研究對(duì)象，2022年6月采集植煙區(qū)具有代表性的土壤，測(cè)定土壤交換性鈣、鎂含量及計(jì)算其鈣鎂比值，并分析其與土壤酸堿的相關(guān)性。結(jié)果表明，靖西市主要植煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量豐富，平均值分別為5 114.59、268.57 mg/kg，土壤交換性鈣鎂比值大于10，占71.01%。鈣鎂比值表現(xiàn)為強(qiáng)變異，且交換性鈣的變異性大于交換性鎂。植煙區(qū)土壤pH普遍偏高，pH與土壤交換性鈣含量呈極顯著正相關(guān)，與交換鎂含量呈顯著負(fù)相關(guān)，pH對(duì)交換性鈣含量的影響大于交換性鎂，植煙土壤為微堿性時(shí)，交換性鈣含量處于高及以上水平的占比達(dá)100%。綜上所述，靖西市主要植煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量總體處于偏高水平，鈣鎂比變異強(qiáng)度大，易出現(xiàn)鈣、鎂平衡失調(diào)。因此，今后在生產(chǎn)中需注意酸堿性鈣鎂肥料的使用以調(diào)節(jié)土壤酸堿性，并適時(shí)培肥土壤，調(diào)節(jié)土壤鈣、鎂平衡，提高烤煙產(chǎn)量及品質(zhì)。

關(guān)鍵詞 靖西市；植煙土壤；交換性鈣；交換性鎂；鈣鎂比；土壤酸堿

中圖分類號(hào) S572? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào) A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）08-0151-06

Characteristics of Exchangeable Calcium and Magnesium Content in Soil and Its Correlation

with Soil Acidity and Alkalinity in Tobacco Planting Areas of Jingxi City

JIA Haijiang1? ?FAN Xiaosu2，3*? ?GUO Shuang4? ?WEI Jianyu1? ?LUO Yuanqun2? ?HUANG Chongjun1

ZHOU Quanneng4? ?WEI Gengrong4? ?SHEN Fangke2，3

（1China Tobacco Guangxi Industrial Co.， Ltd.， Nanning Guangxi 530001;

2Guangxi University， Nanning Guangxi 530004;

3National Experimental Teaching Demonstration Center of Plant Science （Guangxi University）， Nanning Guangxi 530004;

4Guangxi Xida Testing Co.， Ltd.， Nanning Guangxi 530007）

Abstract In order to clarify the characteristics of exchangeable calcium and magnesium content and its ratio in the soil of tobacco planting areas in Jingxi City， clarify the correlation between exchangeable calcium and magnesium content with soil acidity and alkalinity， the representative soil of tobacco planting areas in Jingxi City was collected in June 2022， and the exchangeable calcium and magnesium content in the soil were measured and their ratio was calculated， and the correlation between exchangeable calcium and magnesium content and soil acidity and alkalinity was analyzed.The results showed that the content of exchangeable calcium and magnesium in the soil of the main tobacco planting areas in Jingxi City was rich， with the average values of 5 114.59 and 268.57 mg/kg， respectively. The ratio of exchangeable calcium and magnesium in the soil was more than 10， accounting for 71.01%. The calcium magnesium ratio shows strong variability， and the variability of exchangeable calcium is greater than that of exchangeable magnesium. The calcium magnesium ratio shows strong variability， and the variability of exchangeable calcium is greater than that of exchangeable magnesium. The soil pH in tobacco planting areas is generally high. The pH and soil exchangeable calcium content are highly significant positive correlation， while the pH and exchangeable magnesium content are significantly negative correlation. The effect of pH on exchangeable calcium content is greater than exchangeable magnesium content. When the tobacco planting soil is slightly alkaline， the exchangeable calcium content is at a high or higher level， accounting for 100%. To sum up， the exchangeable calcium and magnesium content in the soil of the main tobacco planting areas in Jingxi City is generally at a high level， with a large variation intensity of calcium and magnesium ratio， which is prone to imbalance of calcium and magnesium balance. In production， attention should be paid to the use of acid and alkaline calcium and magnesium fertilizers to adjust the soil acidity， and timely fertilize the soil， adjust the soil calcium and magnesium balance， and improve the yield and quality of flue-cured tobacco.

Keywords Jingxi City; tobacco-growing soil; exchangeable calcium; exchangeable magnesium; exchangeable calcium-magnesium ratio; soil pH

鈣和鎂是煙草生長(zhǎng)發(fā)育所必需的中量元素，土壤中的交換性鈣、鎂的含量對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分及酸堿性的平衡會(huì)造成一定的影響[1]。鈣是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分，促進(jìn)煙株根莖的生長(zhǎng)發(fā)育和調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝。鎂是葉綠素形成和維持其結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵元素，可調(diào)控?zé)熑~的光合作用，加速葉片的碳氮代謝進(jìn)程[2-4]。適宜的鈣、鎂元素的供應(yīng)對(duì)烤煙品質(zhì)的提升有著重要意義。植物吸收鈣、鎂主要來(lái)源于土壤中的交換性鈣和交換性鎂，且鈣、鎂元素主要以離子形式被植物所吸收，植煙土壤中鈣、鎂元素的吸收代謝失衡易導(dǎo)致烤煙生理性功能障礙，進(jìn)而發(fā)生烤煙抗病能力下降、烤煙的產(chǎn)量及品質(zhì)降低等現(xiàn)象[5]，而鈣鎂比值可以直觀地反映出鈣、鎂元素的有效性、平衡性以及動(dòng)態(tài)變化特性等[6]。

劉杰等[1]研究表明，銅仁市植煙土壤pH對(duì)交換性鈣、鎂元素空間變異的影響最大，且與其呈顯著性正相關(guān)。譚軍等[7]對(duì)文山植煙區(qū)交換性鈣、鎂進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，pH對(duì)該地區(qū)交換性鈣、鎂含量及其比值產(chǎn)生了顯著性影響。毛輝等[8]研究也顯示，pH對(duì)山縣植煙土壤交換性鈣、鎂含量具有顯著性影響。目前，多數(shù)學(xué)者對(duì)植煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂的影響因素的研究較為普遍，但是對(duì)植煙土壤酸堿性與交換性鈣鎂的相關(guān)性研究較少。為此，本研究通過(guò)采集靖西市植煙區(qū)具有代表性的土壤樣品，測(cè)定其交換性鈣、鎂含量并計(jì)算比值，分析靖西市植煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量的分布特征，分析土壤酸堿性與交換性鈣鎂間的相互關(guān)系，為靖西市植煙區(qū)烤煙生產(chǎn)中科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

靖西市位于105°56′～106°48′E、22°51′～23°34′N，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，以溶蝕高原地貌為主，年均氣溫19.1 ℃左右，土壤主要為黃紅壤。靖西植煙區(qū)占廣西植煙面積的52.81%，是廣西重要的產(chǎn)煙區(qū)[9]。

1.2 植煙土壤采集與檢測(cè)方法

1.2.1 土壤采集。2022年6月，利用GPS定位技術(shù)在廣西靖西主要植煙區(qū)域（新靖鎮(zhèn)、同德鄉(xiāng)、化峒鎮(zhèn)、岳圩鎮(zhèn)）進(jìn)行土壤樣品采集，共采集土壤樣品69個(gè)。取樣遵循均勻性、代表性的原則，采用“S”形5點(diǎn)采樣法采集0～20 cm耕層土壤，每個(gè)取樣點(diǎn)取8～10個(gè)小樣，混合制成1個(gè)混合樣，四分法混勻取樣后風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩制成待測(cè)土樣。

1.2.2 土壤檢測(cè)。土壤的檢測(cè)指標(biāo)為pH、有機(jī)質(zhì)、交換性鈣、交換性鎂。檢測(cè)方法：pH采用電極法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定；交換性鈣鎂含量測(cè)定采用醋酸銨浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定[10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

參照《全國(guó)第二次土壤普查土壤養(yǎng)分劃分指標(biāo)》和中國(guó)植煙土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)[11-12]，將土壤交換性鈣鎂含量等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為很低、低、中等、高、很高，各等級(jí)劃分指標(biāo)見(jiàn)表1。應(yīng)用Excel 2019、SPSS 18.0、GIS 10.8等統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)植煙土壤數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 靖西市植煙土壤酸堿性，交換性鈣、鎂含量及其比值統(tǒng)計(jì)描述

靖西植煙土壤酸堿性分布情況如表2所示，由表2可知，微堿性土壤的占比最高，為68.12%；其次為中性狀態(tài)的土壤，占比為18.84%。說(shuō)明靖西市植煙土壤大多數(shù)呈中性至偏堿性。

由表3可知，靖西植煙土壤交換性鈣的平均含量為5 114.59 mg/kg，變異系數(shù)為52.81%，屬于中等變異強(qiáng)度，其中91.31%土壤樣品的交換性鈣含量處于中等及以上水平，有8.70%的交換性鈣處于低及很低水平。交換性鎂的平均含量為268.57 mg/kg，變異系數(shù)為22.40%，為低變異強(qiáng)度，其中92.75%交換性鎂含量處于高水平，7.25%交換性鎂含量處于低水平。土壤交換性鈣和交換性鎂的變幅較大，二者含量整體處于高水平的狀況。植煙區(qū)土壤鈣、鎂比值平均值為23.38，變異系數(shù)94.53%，表現(xiàn)為強(qiáng)變異，處于適宜范圍的僅為10.14%，大部分處于較高及以上水平，說(shuō)明靖西市植煙區(qū)土壤鈣鎂比失調(diào)比較嚴(yán)重。

2.2 靖西市植煙土壤交換性鈣、鎂與土壤pH、有機(jī)質(zhì)相關(guān)性分析

由表4可知，pH與土壤交換性鈣含量呈極顯著正相關(guān)，而與交換性鎂含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與交換性鈣鎂比值呈極顯著正相關(guān)。植煙土壤有機(jī)質(zhì)與交換性鈣呈極顯著的正相關(guān)，與交換性鎂呈顯著正相關(guān)，與鈣、鎂比相關(guān)性不大。

2.3 植煙土壤酸堿性與交換性鈣、鎂的相關(guān)性分析

由表5和表6可知，土壤為酸性至中性時(shí)，土壤交換性鈣含量為高及以上的占比為42.86%～50.00%，而植煙區(qū)土壤為微堿性的交換性鈣含量為高及以上水平的占比為100%；植煙區(qū)不同酸堿性的土壤交換性鎂含量大多數(shù)都處于高水平，占比為80.36%以上。表明土壤pH值越高，交換性鈣含量占比越大。

由表7可知，當(dāng)土壤pH為酸性、微酸性以及中性時(shí)，土壤交換性鈣鎂比值處于中等及以下的占比分別為100.00%、100.00%和84.62%，處于適宜范圍的分布頻率分別為50.00%、42.86%以及30.77%；當(dāng)土壤pH處于微堿性狀態(tài)時(shí)，土壤交換性鈣鎂比值為較高及以上水平的占比為100%，鈣鎂比值≥20的占比為91.49%。表明隨著土壤pH的提高土壤鈣鎂比值越高且占比隨之提高，即隨著土壤堿性的增強(qiáng)，土壤交換性鈣鎂比值處于較高及以上水平的占比越高。

3 討論

本研究表明，靖西市土壤交換性鈣含量大多數(shù)樣點(diǎn)處于高及以上水平，只有少部分（占比8.70%）處于低及以下水平，而交換性鎂含量絕大多數(shù)樣點(diǎn)處于高及以上水平，少數(shù)樣點(diǎn)（占比7.25%）處于低及以下水平。有研究表明[8，13]，土壤鈣鎂比值為5～10范圍內(nèi)時(shí)，烤煙的品質(zhì)良好且有利于煙草的生長(zhǎng)發(fā)育；當(dāng)鈣鎂比值小于5時(shí)，煙株易出現(xiàn)生理性缺鈣癥狀，而比值大于10時(shí)則易出現(xiàn)生理性缺鎂。本研究中，靖西植煙區(qū)土壤鈣鎂含量比值大于10的占71.01%，表明靖西植煙區(qū)土壤有效性鈣鎂比例失衡較為嚴(yán)重，與李曉婷等[14]的研究結(jié)果相似。土壤中交換性鈣含量受成土母質(zhì)影響較大，而交換性鎂含量受施肥的影響較大[6，15-16]。靖西市植煙土壤交換性鈣、鎂高含量和地域分布不均衡性，除了受以上因素影響外，還可能與當(dāng)?shù)貧夂蛏鷳B(tài)條件以及海拔有關(guān)，在降雨量大的季節(jié)，處于海拔較高的地區(qū)其土壤的交換性鈣、鎂受到雨水的強(qiáng)烈沖刷而富集到海拔較低或者地勢(shì)較為平緩的區(qū)域[8，17]。為此，在生產(chǎn)中應(yīng)注重測(cè)土配方施肥，在鈣鎂比偏高或偏低的地區(qū)需注重鈣、鎂肥料的配施比例，做到科學(xué)合理施肥。

土壤的酸堿性與土壤中交換性鈣、鎂含量關(guān)系密切，同時(shí)土壤的酸堿性對(duì)土壤中Ca2+和Mg2+的有效性有著重要的影響。交換性鈣、鎂為植煙區(qū)土壤重要的堿金屬離子，水解后可產(chǎn)生氫氧根離子，從而影響土壤的酸堿性[18]?，F(xiàn)有研究[5，19-20]證實(shí)，隨著土壤pH的升高，鈣、鎂離子的形態(tài)會(huì)發(fā)生變化，土壤膠體吸附的Ca2+、Mg2+的溶解度隨之降低，導(dǎo)致鈣、鎂離子在土壤中的流失減少，從而不斷進(jìn)行富集導(dǎo)致鈣、鎂離子含量升高，而pH降低時(shí)，則是導(dǎo)致鈣、鎂離子的加速遷移流失。本研究中，靖西市植煙土壤大多數(shù)呈中性至微堿性，且植煙土壤交換性鈣與土壤pH呈極顯著正相關(guān)，土壤交換性鎂含量與pH呈顯著負(fù)相關(guān)，這與鄧小華等[21]研究得出的土壤pH與交換性鈣含量為正相關(guān)及與交換性鎂含量為負(fù)相關(guān)關(guān)系的結(jié)論一致；而土壤的酸堿性與有效性鈣的關(guān)系比有效性鎂更為密切，這與前人的研究結(jié)果一致[22-25]。本研究表明，靖西市植煙土壤中隨著交換性鈣含量提高時(shí)，土壤pH也隨之升高，這與黃云志等[5]、余小芬等[6]的研究結(jié)果一致。當(dāng)植煙土壤為微堿性時(shí)，交換性鈣、鎂的含量處于高水平狀態(tài)的現(xiàn)象較為普遍，交換性鈣含量為高及以上水平為100%，交換性鎂含量為高及以上水平為80.36%，這與陳永安等[2]、唐韻等[17]的研究結(jié)果一致。本研究中，當(dāng)植煙區(qū)土壤處于酸性、微酸性及中性條件下時(shí)，土壤交換性鈣、鎂比值為低水平的占比較高，而處于適宜范圍的占比隨著土壤酸度的提高而下降，這可能與當(dāng)土壤pH小于6時(shí)，土壤中鎂的可交換性強(qiáng)，而當(dāng)pH大于6.5時(shí)，可交換性鎂水平降低的原因有關(guān)[26]。土壤鈣、鎂含量和酸堿性受到自然環(huán)境條件、耕作制度、施肥措施等多種因素的影響。因此，在調(diào)控植煙區(qū)土壤鈣鎂含量比值時(shí)應(yīng)考慮多方面的因素，以制定出鈣、鎂平衡的施肥方案，而靖西市植煙區(qū)鈣、鎂平衡施肥時(shí)也應(yīng)注意減少堿性鈣、鎂肥料的使用。

4 結(jié)論

靖西市植煙區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量豐富，其平均值分別為5 114.59、268.57 mg/kg，總體處于高水平狀態(tài)，鈣、鎂比值屬于強(qiáng)變異，處于高水平狀態(tài)，土壤交換性鈣變異性大于交換性鎂鈣鎂比值大于10的占71.01%，靖西主要烤煙種植區(qū)土壤鈣鎂比例失調(diào)較為嚴(yán)重。靖西植煙土壤大多數(shù)偏堿性，植煙土壤pH與交換性鈣呈極顯著正相關(guān)，與交換性鎂呈顯著負(fù)相關(guān)，土壤交換性鈣對(duì)土壤pH的影響比交換性鎂的更大。靖西市植煙區(qū)土壤pH普遍處于偏高水平，土壤為微堿性至堿性的占比為68.12%，土壤為微堿性pH處于7.5～8.5時(shí)，土壤交換性鈣含量處于高及以上水平等級(jí)的占比100%，土壤交換性鈣鎂含量比值為較高及以上水平的占比也是100%，表明靖西市植煙區(qū)堿性土壤與土壤交換性鈣具有強(qiáng)相關(guān)性。

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（責(zé)編：張宏民）

基金項(xiàng)目 廣西中煙工業(yè)有限公司科技項(xiàng)目“廣西K326植煙區(qū)土壤肥力分析與調(diào)控技術(shù)研究及應(yīng)用”。

作者簡(jiǎn)介 賈海江（1978—），男，河南濮陽(yáng)人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事煙葉生產(chǎn)研究工作。

收稿日期 2022-12-07