貴州植煙土壤氮?磷?鉀豐缺指標(biāo)的研究

李想 李光雷 王定斌 李彩斌 張龍 柳強(qiáng) 楊靜 蔣衛(wèi) 沈子霞 芶劍渝 朱經(jīng)偉 劉艷霞 劉海偉 孫光軍

摘要 為建立貴州植煙土壤的氮、磷、鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，根據(jù)在貴州遵義、畢節(jié)和黔東南開展的煙草肥料試驗(yàn)，分析土壤有效氮、磷、鉀養(yǎng)分含量與煙葉相對(duì)產(chǎn)量之間的相關(guān)性，以缺素區(qū)與全量施肥區(qū)煙葉相對(duì)產(chǎn)量≥95%、85%～<95%、65%～<85%、50%～<65%和＜50%為標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)應(yīng)的土壤速效養(yǎng)分分別劃分為極高、高、中、低和極低5個(gè)等級(jí)。結(jié)果顯示，貴州各試驗(yàn)點(diǎn)植煙土壤堿解氮、有效磷和速效鉀平均值分別為122.66、32.52和347.25 mg/kg，而缺氮、缺磷、缺鉀處理煙葉相對(duì)產(chǎn)量平均值分別為84.00%、91.97%和101.00%。經(jīng)過(guò)關(guān)系方程推算得出，貴州植煙土壤極高、高、中、低和極低肥力等級(jí)堿解氮指標(biāo)分別為≥134.9、123.8～<134.9、101.5～<123.8、84.8～<101.5和<84.8 mg/kg，有效磷指標(biāo)分別為≥34.5、28.0～<34.5、14.9～<28.0、5.1～<14.9和<5.1 mg/kg，速效鉀指標(biāo)分別為≥324.0、285.3～<324.0、207.8～<285.3、149.6～<207.8和<149.6 mg/kg，可為貴州煙草產(chǎn)區(qū)合理施肥提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 烤煙；豐缺指標(biāo)；相對(duì)產(chǎn)量；肥力評(píng)價(jià)；貴州

中圖分類號(hào) S158? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2024）06-0155-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.06.034

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Study on the Abundance-deficiency Indices of Soil Nitrogen，Phosphorus，Potassium for Tobacco Planting Soils in Guizhou

LI Xiang1， LI Guang-lei1， WANG Ding-bin2 et al

（1.Guizhou Tobacco Company， China National Tobacco Corporation， Guiyang， Guizhou 550004; 2. Qiandongnan Branch of Guizhou Tobacco Company， Kaili， Guizhou 556099）

Abstract In order to establish the abundance-deficiency indices of soil nitrogen，phosphorus，potassium for tobacco planting soils in Guizhou Province， the correlation between the content of available nitrogen， phosphorus， and potassium nutrients in soil and the relative yield of tobacco leaves was analyzed based on fertilizing experiments we performed in Zunyi， Bijie and Qiandongnan. Based on the criteria that the relative yield of tobacco leaves was ≥95%， 85%-<95%， 65%-<85%， 50%-<65%， and <50% in the nutrient deficient plots， the corresponding soil available nutrients were divided into five grades， namely， extremely high， high， medium， low， and extremely low. The results showed that the average values of available nitrogen， available phosphorus， and available potassium were 122.66， 32.52， and 347.25 mg/kg， respectively. The average relative yields of tobacco leaves under nitrogen， phosphorus， and potassium deficiency treatments were 84.00%， 91.97%， and 101.00%， respectively. According to the calculation of the relationship equation， the indexes of alkali-hydrolyzable nitrogen in the extremely high， high， medium， low， and very low fertility grades of tobacco planting soils in Guizhou are≥134.9， 123.8-<134.9， 101.5-<123.8，84.8-<101.5， and<84.8 mg/kg， the indexes of available phosphorus are≥34.5， 28.0-<34.5， 14.9-<28.0， 5.1-<14.9， and <5.1 mg/kg， and the indexes of available potassium are≥324.0， 285.3-<324.0， 207.8-<285.3， 149.6-<207.8， and<149.6 mg/kg， respectively. It would provide reference and guidance for rational fertilization in Guizhou tobacco planting areas.

Key words Flue-cured tobacco;Abundance-deficiency indices;Relative yields;Fertility evaluation;Guizhou

土壤是農(nóng)作物生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分含量是煙草合理施肥的重要依據(jù)和作物產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)。近年肥料的過(guò)量施用逐漸成為全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題，因此合理的土壤肥力評(píng)價(jià)有助于生產(chǎn)者或管理者科學(xué)調(diào)整肥料施用方法，減少生產(chǎn)資源浪費(fèi)，提高土壤生產(chǎn)力，并保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。此前我國(guó)植煙土壤肥力評(píng)價(jià)已有不少報(bào)道［1-3］。

然而，目前土壤肥力評(píng)價(jià)應(yīng)用的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)大多數(shù)還是以20世紀(jì)80年代開展的第二次土壤普查結(jié)果為基準(zhǔn)，隨著數(shù)十年土壤肥力的變化，其對(duì)目前施肥的指導(dǎo)意義已經(jīng)大幅減弱。因此，近年研究者們對(duì)不同作物建立了土壤大量養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)，如孫洪仁等［4-6］建立了中國(guó)小麥、馬鈴薯、紫花苜蓿等作物土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)。由于我國(guó)各區(qū)域間土壤類型多變，養(yǎng)分供應(yīng)狀況不同，因此針對(duì)不同區(qū)域，也建立了土壤養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)，如李云祥等［7］研究了甘肅中部灌區(qū)春小麥土壤氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，陳華等［8］建立了云南旱地小麥養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，賈良良等［9］建立了河北平原夏玉米農(nóng)田土壤磷、鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，張輝等［10］提出了長(zhǎng)江中下游甘薯土壤氮磷鉀養(yǎng)分區(qū)域豐缺指標(biāo)。

煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在全國(guó)十幾個(gè)省份廣泛種植。然而，針對(duì)植煙土壤豐缺指標(biāo)的研究相對(duì)缺乏。貴州屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，年均氣溫15 ℃左右，年降雨量1 000～1 400 mm，年無(wú)霜期250～300 d。貴州氣候適宜，是我國(guó)煙草種植大省，也是各個(gè)工業(yè)優(yōu)質(zhì)煙葉原料的生產(chǎn)基地。因此，該研究以前期在貴州煙區(qū)實(shí)施的44個(gè)氮、磷、鉀肥料田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立了貴州植煙土壤大量養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，為指導(dǎo)貴州蜜甜香煙葉產(chǎn)區(qū)的科學(xué)施肥提供重要理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在貴州省遵義播州區(qū)、黔東南州黃平縣、畢節(jié)市大方縣和黔西縣，其中播州、大方和黔西各設(shè)10個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，黃平縣設(shè)14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，共44個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。試驗(yàn)地選擇肥力均勻、平坦，具有代表性的高、中、低不同肥力水平的田塊。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)全量施肥對(duì)照、缺氮、缺磷、缺鉀共4個(gè)處理，施肥方案由區(qū)縣煙草公司提供。氮肥采用硝酸銨鈣（含N 15.5%），磷肥采用鈣鎂磷肥（含P2O5 12%），鉀肥采用硫酸鉀（含K2O 50%），于起壟前作為基肥施入，施肥量統(tǒng)計(jì)情況見表1。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每小區(qū)面積約為60 m2（5 m×12 m）。煙草品種采用當(dāng)?shù)刂髟云贩N，田間管理措施均參照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)方案執(zhí)行。每小區(qū)在采烤結(jié)束后，對(duì)煙葉產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.3 樣品采集與檢測(cè)

于煙田起壟施肥前在每個(gè)試驗(yàn)地塊按“S”形或“梅花”形取樣法取耕層土壤樣品，取樣深度0～20 cm，均勻混合成一個(gè)基礎(chǔ)農(nóng)化土樣，經(jīng)分揀雜物、自然風(fēng)干、研磨后過(guò)20目篩備用。土壤指標(biāo)檢測(cè)均采用標(biāo)準(zhǔn)方法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法（LY/T 1228—2015），有效磷采用連續(xù)流動(dòng)法（NY/T 1121.25—2012），速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法（NY/T 889—2004）?；A(chǔ)土樣速效養(yǎng)分檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用相對(duì)產(chǎn)量法確定土壤肥力分級(jí)。

相對(duì)產(chǎn)量=Xi/Xt×100%

式中：Xi是缺i元素時(shí)煙葉產(chǎn)量（kg/hm2），i為氮、磷、鉀；Xt為全量施肥時(shí)煙葉產(chǎn)量（kg/hm2）。相對(duì)產(chǎn)量≥95%的土壤此元素肥力等級(jí)為極高，85%～<95%為高，65%～<85%為中，50%～<65%為低，<50%為極低。

應(yīng)用IBM SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Ducan法（P＜0.05）方差分析。Microsoft Excel 2010和IBM SPSS 19.0繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉產(chǎn)量情況

全量施肥、缺氮、缺磷、缺鉀各處理下44個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)煙葉產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)情況見表2。全量施肥對(duì)照處理，所有試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量平均值為2 035.48 kg/hm2，4個(gè)縣區(qū)大方（2 108.89 kg/hm2）＞黔西（2 046.16 kg/hm2）＞播州（2 025.22 kg/hm2）＞黃平（1 982.76 kg/hm2）。缺氮處理，所有試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量平均值為1 707.32 kg/hm2，4個(gè)縣區(qū)大方（2 157.44 kg/hm2）＞播州（1 632.31 kg/hm2）＞黔西（1 619.63 kg/hm2）＞黃平（1 502.03 kg/hm2）。缺磷處理，所有試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量平均值為1 873.76 kg/hm2，4個(gè)縣區(qū)大方（2 231.77 kg/hm2）＞黔西（2 028.24 kg/hm2）＞黃平（1 673.39 kg/hm2）＞播州（1 641.77 kg/hm2）。缺鉀處理，所有試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量平均值為2 044.22 kg/hm2，4個(gè)縣區(qū)大方（2 169.70 kg/hm2）＞黃平（2 073.92 kg/hm2）＞黔西（2 033.74 kg/hm2）＞播州（1 887.61 kg/hm2）。從變異系數(shù)看出，缺氮、缺磷、缺鉀處理的數(shù)據(jù)波動(dòng)高于全量施肥對(duì)照處理。

2.2 相對(duì)產(chǎn)量

通過(guò)缺素處理產(chǎn)量與全量施肥對(duì)照處理的比值可計(jì)算各處理相對(duì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)，缺氮處理全部試驗(yàn)點(diǎn)和各縣區(qū)點(diǎn)位箱式圖見圖1。播州、黔西、大方、黃平煙葉相對(duì)產(chǎn)量平均值分別為79.28%、81.06%、103.24%、75.74%，全部樣點(diǎn)平均值為84.00%。方差分析表明，缺氮處理大方煙葉相對(duì)產(chǎn)量顯著高于其他縣區(qū)，說(shuō)明大方產(chǎn)區(qū)土壤氮養(yǎng)分供應(yīng)量較其他產(chǎn)區(qū)高。

缺磷處理全部試驗(yàn)點(diǎn)和各縣區(qū)點(diǎn)位箱式圖見圖2，播州、黔西、大方、黃平煙葉相對(duì)產(chǎn)量平均值分別為80.77%、98.97%、106.23%、84.78%，全部樣點(diǎn)平均值為91.97%。方差分析表明，缺磷處理大方煙葉相對(duì)產(chǎn)量顯著高于播州和黃平，黔西煙葉相對(duì)產(chǎn)量顯著高于播州，說(shuō)明大方和黔西產(chǎn)區(qū)土壤磷養(yǎng)分供應(yīng)量高于播州和黃平。

缺鉀處理全部試驗(yàn)點(diǎn)和各縣區(qū)點(diǎn)位箱式圖見圖3，播州、黔西、大方、黃平煙葉相對(duì)產(chǎn)量平均值分別為93.13%、100.16%、104.09%、85.03%，全部樣點(diǎn)平均值為101.00%。方差分析表明，缺鉀處理4個(gè)縣區(qū)煙葉相對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著差異。

2.3 土壤肥力

按照缺素處理煙葉相對(duì)產(chǎn)量與土壤肥力對(duì)應(yīng)關(guān)系，可計(jì)算各試驗(yàn)點(diǎn)氮、磷、鉀3種元素的肥力水平，見表3。所有樣點(diǎn)中，土壤氮極高肥力占29.55%，中等肥力占50.00%，低與極低肥力占近16.00%；土壤磷極高肥力占50.00%以上，中、高肥力各占18.18%，低與極低肥力共占11.37%；土壤鉀極高肥力樣點(diǎn)占近60.00%，低肥力及以下占比不足7.00%。在這一定程度反映出貴州植煙土壤的綜合肥力水平，總體上磷、鉀肥力較高，而氮肥力中高。

2.4 養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的確定

通過(guò)建立各試驗(yàn)點(diǎn)土壤速效養(yǎng)分與此養(yǎng)分缺素處理時(shí)煙葉相對(duì)產(chǎn)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，嘗試推算各個(gè)土壤養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)，見圖4～6。將相應(yīng)缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量節(jié)點(diǎn)（50%、65%、85%和95%）代入對(duì)應(yīng)線性方程，得到貴州植煙土壤堿解氮、有效磷和速效鉀豐缺指標(biāo)建議值（表3）。

3 討論

煙草吸收的養(yǎng)分主要來(lái)自土壤，其生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)都與土壤有密切的關(guān)系。對(duì)植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況進(jìn)行診斷，有助于改進(jìn)施肥技術(shù)，提高煙草肥料利用率，對(duì)維持煙區(qū)土壤養(yǎng)分平衡，保障煙區(qū)煙葉質(zhì)量穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)煙區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義［2］。貴州煙葉風(fēng)格特征鮮明，得到多家工業(yè)的認(rèn)可，在我國(guó)煙草產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)和中式卷煙發(fā)展中起到重要的作用，因此對(duì)貴州煙草產(chǎn)區(qū)土壤肥力的評(píng)價(jià)也多有研究。遵義市作為蜜甜香烤煙的主要生產(chǎn)煙區(qū)，土壤氮處于上等水平，有效磷、速效鉀處于中等水平［10-11］。畢節(jié)植煙土壤速效氮含量總體較為豐富，有效磷含量總體偏高［12］。六盤水市各植煙區(qū)土壤堿解氮含量豐富，速效磷含量偏低，速效鉀含量豐富至適宜［13］。黔南山地植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量適中，堿解氮、有效磷和速效鉀含量豐富［14］。黔東南州土壤含氮量中等，有效磷較低，鉀含量豐富［15］。而且，土壤養(yǎng)分隨時(shí)間有緩慢的變化趨勢(shì)，比如2006—2016年遵義植煙土壤速效鉀增加了57.25%，堿解氮和有效磷則有所下降［11］，畢節(jié)土壤速效鉀也有增加趨勢(shì)［16］。劉海偉等［17］研究發(fā)現(xiàn)，貴州植煙土壤養(yǎng)分存在表層聚集的現(xiàn)象，耕層土壤氮、磷速效養(yǎng)分含量較為豐富，鉀含量變異較大。所以，有必要研究和重新建立適宜貴州植煙土壤肥力評(píng)價(jià)的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。

土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的常用研究方法是采用肥料試驗(yàn)的相對(duì)產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)部《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范（2011年修訂版）》，以缺素相對(duì)產(chǎn)量≥95%、90%～<95%、75%～<90%、60%～<75%和<60%分別定為高、較高、中、較低和低5個(gè)土壤肥力等級(jí)。但在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同作物或不同產(chǎn)地區(qū)域，相對(duì)產(chǎn)量范圍和等次數(shù)量均有所調(diào)整，但一般氮、磷、鉀3個(gè)元素都采用同一套等級(jí)范圍［8］。孫洪仁等［4-5］在研究全國(guó)小麥和馬鈴薯產(chǎn)地土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)時(shí)，相對(duì)產(chǎn)量選用≥100%、90%～100%、80%～90%、70%～80%、60%～70%、50%～60%和＜50%將土壤大量養(yǎng)分肥力劃分為7個(gè)等級(jí)。李云祥等［7］研究甘肅中部灌區(qū)春小麥土壤氮、磷、鉀豐缺指標(biāo)時(shí)，選用≥90%、80%～90%、70%～80%、60%～70%、50%～60%、<50%將土壤肥力劃分為6個(gè)等級(jí)。賈良良等［9］選用相對(duì)產(chǎn)量＞95%、>85%～95%、>75%～85%、>65%～75%、≤65%將河北平原夏玉米農(nóng)田土壤劃分為5個(gè)等級(jí)。陳華等［8］選用＞90%、75%～90%、60%～75%和＜60%將云南旱地小麥土壤速效養(yǎng)分分別劃分為高、中等、低和極低4個(gè)等級(jí)。該研究也采用5個(gè)等級(jí)，選定相對(duì)產(chǎn)量范圍為≥95%、85%～<95%、65%～<85%、50%～<65%和＜50%。對(duì)比該研究豐缺指標(biāo)與此前文獻(xiàn)所用指標(biāo)［18］，發(fā)現(xiàn)堿解氮、有效磷指標(biāo)范圍趨中收縮，而速效鉀指標(biāo)低肥力限度提升。

貴州為山地高原，海拔670～2 150 m，土壤類型多，成土母質(zhì)復(fù)雜，地帶性與非地帶性土壤分布相交錯(cuò)，非地帶性土壤分布十分明顯，土壤養(yǎng)分含量變異也較為顯著［17］。從該研究結(jié)果看，畢節(jié)市的大方和黔西綜合肥力較高，因而今后還可針對(duì)不同地市對(duì)土壤養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化。

4 結(jié)論

土壤有效氮、磷、鉀養(yǎng)分含量與對(duì)應(yīng)缺素區(qū)煙葉相對(duì)產(chǎn)量建立經(jīng)過(guò)關(guān)系方程R2分別為0.600 8、0.578 8和0.530 7，從而推算出貴州植煙土壤極高、高、中等、低和極低肥力等級(jí)堿解氮指標(biāo)分別為≥134.9、123.8～<134.9、101.5～<123.8、84.8～<101.5和<84.8 mg/kg，有效磷指標(biāo)分別為≥34.5、28.0～<34.5、14.9～<28.0、5.1～<14.9和<5.1 mg/kg，速效鉀指標(biāo)分別為≥324.0、285.3～<324.0、207.8～<285.3、149.6～<207.8和<149.6 mg/kg。

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