重庆典型烟区土壤有机质及其活性组分的分布特征

李　玲，赵秀兰，魏世强*，蒋珍茂，万　川

（1.西南大学资源环境学院，重庆 400715；2.重庆市农业资源与环境研究重点实验室，重庆 400716）

重庆典型烟区土壤有机质及其活性组分的分布特征

李玲1，2，赵秀兰1，2，魏世强1，2*，蒋珍茂1，2，万川1，2

（1.西南大学资源环境学院，重庆 400715；2.重庆市农业资源与环境研究重点实验室，重庆 400716）

摘要：为了解重庆典型烟区土壤有机质数量和质量状况，采用现场调查与室内分析相结合的方法，对重庆彭水、丰都和巫山3个典型烟区土壤有机质及其活性组分的分布特征及相互关系进行了研究。结果表明，3个典型烟区土壤有机质（SOM）含量为3.35～53.94 g/kg，在适宜植烟范围（15～30 g/kg）内的比例呈现出丰都＞巫山＞彭水的趋势，变异系数为巫山烟区大于丰都和彭水烟区。用33、167和333 mmol/L KMnO4测得的高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）、活性有机质（LOM）占SOM的比例分别表现为巫山＞丰都＞彭水、丰都＞巫山＞彭水、丰都＞彭水＞巫山，与各烟区的SOM含量均呈极显著正相关，说明土壤活性组分不仅可以很好的反映土壤碳素动态变化，还可用作评价重庆植烟土壤肥力和土壤质量的指标之一。

关键词：典型烟区；土壤有机质；活性组分

土壤有机质（Soil Organic Matter，SOM）是土壤的重要组成部分，其不仅是植物的养分来源和土壤微生物生命活动的能量来源［1］，还是评价土壤肥力和土壤质量的一个重要指标［2］。但土壤有机质含量只是有机质积累和矿化分解平衡的结果，并不能较好地反映土壤质量的变化和定量指示土壤转化速率等［3］。于是人们对有机质分组深入研究的基础上，提出了活性有机质（Labile Organic Matter， LOM）的概念。活性有机质是指土壤中活性较高、易被土壤微生物分解利用、对植物养分供应有最直接作用的那部分有机质［4］，其在土壤有机质中所占的比重虽然很小，但与土壤性质的关系比总有机质密切，在指示土壤质量和土壤肥力的变化时比总有机质也更灵敏［5-6］。

烟草是一种经济价值较高的叶用作物，烟叶品质已成为限制烟草行业发展的瓶颈。研究表明，在众多的土壤性质中，土壤有机质是影响烟叶产量和品质的关键因子之一［7-8］。为此，研究人员对烟叶品质与土壤有机质间的关系、植烟土壤有机质特征及提升的关键技术进行了大量的研究［9-10］，但对植烟土壤有机质组分研究较少，关于活性有机质的研究更少，致使影响烟叶产量和品质的关键土壤有机质组分还不清楚。重庆是我国重要的烟叶产区之一，烟草种植面积每年在4.33～4.66万hm2，烟叶产量约占全国总产量的4%［11］。本论文采用不同浓度KMnO4氧化法，测定重庆市典型烟区土壤活性有机质含量，分析植烟土壤有机质及其不同活性组分的分布特征及二者间的相互关系，以便了解该烟区土壤有机质数量和质量状况，为该烟区土壤培肥和优质烤烟生产提供依据。

图1　重庆市彭水、丰都和巫山土壤采样点分布图Fig. 1　Sampling sites distribution maps of Pengshui，Fengdu and Wushan in Chongqing

1　材料与方法

1.1样品的采集

根据土壤类型和种植面积，选取重庆东南部、中部和东北部的彭水、丰都和巫山3个典型烟区的植烟土壤，采用GPS定位（图1），按每20 hm2左右采集1个耕层（0～20 cm）土样，共采集样本960个，其中，彭水409个、丰都151个、巫山400个。根据田块的形状按“蛇形”或“梅花形”随机布设7～10个样点，采集的土壤制成一个混合土样供分析测试。

1.2指标测定方法

土壤有机质的测定采用重铬酸钾容量法（外加热法）［12］；分别用浓度33、167和333 mmol/L的KMnO4氧化处理，测定土壤中的高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）和活性有机质（LOM）含量［13］。

1.3数据处理

采用Microsoft Excel 2007进行平均值计算及表格制作；采用SPSS 19.0软件进行频数分布图制作、（K-S）正态分布检验及相关分析，显著水平设为α=0.05。

2　结　果

2.1重庆植烟土壤有机质含量的分布特征

对重庆3个典型烟区土壤有机质（SOM）含量进行统计，其频数分布直方图见图2，计算出的平均值、众数、变异系数及K-S正态检验结果见表1。3个典型烟区SOM含量为3.35～53.94 g/kg，其中集中分布在15～30 g/kg的比例呈现出丰都＞巫山＞彭水的趋势。3个典型烟区SOM含量的平均值、众数均表现为彭水烟区显著高于丰都和巫山两个烟区，其K-S值均大于0.05，表明3个典型烟区的SOM含量均服从正态分布，但变异系数则以丰都烟区最小，巫山烟区最大。根据变异系数（CV）大小，将变异程度分为弱变异（CV＞10%）、中等变异（10%≤CV≤30%）和强变异（CV＞30%）3级［14］。可见，彭水和丰都均属于中等变异，巫山则属于强变异，这可能与巫山烟区的地形更为复杂，土壤类型、施肥模式、耕作管理及气候条件差异大有关。

图2　重庆市烟区土壤有机质含量频数分布Fig. 2　Frequency distribution of soil organic matter content in Chongqing typical tobacco-growing areas

2.2重庆植烟土壤活性有机质含量的分布特征

对重庆3个典型烟区土壤高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）和活性有机质（LOM）含量进行统计，其频数分布直方图见图3，计算出的平均值、变异系数和K-S正态检验结果见表2。 3个典型烟区HLOM、MLOM和LOM含量分别为0.10～8.55、0.60～16.58和1.82～23.42 g/kg，集中分布的范围分别在2～6、5～10和10～15 g/kg，分布比例均表现为丰都＞巫山＞彭水。3个典型烟区HLOM含量的平均值表现为彭水和巫山烟区显著高于丰都烟区，MLOM和LOM含量的平均值则表现为彭水和丰都烟区显著高于巫山烟区，其K-S值也均大于0.05，表明3个典型烟区的3种活性有机质含量均服从正态分布，但变异系数在3个典型烟区均表现为HLOM＞MLOM＞LOM，其中HLOM和MLOM均属于强变异，LOM属于中等变异。

表1　重庆市典型烟区土壤有机质含量统计Table 1　Soil organic matter contents of Chongqing tobacco-growing areas

2.3活性有机质与土壤有机质的关系

重庆3个典型烟区HLOM、MLOM和LOM占SOM的比例分别在13.59%～15.41%、26.84%～31.34%和48.90%～55.52%，其中，巫山烟区的HLOM占SOM的比例显著高于彭水和丰都烟区，丰都烟区的MLOM和LOM占SOM的比例均显著高于彭水和巫山烟区。在活性有机质中，HLOM和MLOM占LOM的比例分别在25.7%～31.6%和53.85%～56.44%，其中，巫山烟区的HLOM占LOM的比例显著高于彭水和丰都烟区，丰都和巫山烟区的MLOM占LOM的比例显著高于彭水烟区。

表3表明，重庆3个典型烟区的HLOM、MLOM、LOM含量与SOM含量之间的相关性均达到极显著水平（p＜0.01），但SOM含量与HLOM占SOM的比例在彭水烟区呈极显著正相关，在丰都烟区不相关，在巫山烟区呈极显著负相关；与MLOM占SOM的比例和LOM占SOM的比例在3个典型烟区均呈极显著负相关，说明活性有机质含量不是随有机质含量成比例的增加。

图3　重庆市典型烟区土壤活性有机质含量的频率分布Fig. 3　Frequency distribution of labile organic matter contents in Chongqing typical tobacco-growing areas

表2　重庆市典型烟区土壤活性有机质含量统计　g/kgTable 2　Labile organic matter contents of Chongqing tobacco-growing areas　g/kg

表3　活性有机质含量和活性有机质占有机质的比例与土壤有机质含量的相关系数Table 3　The correlation coefficient between LOM content， LOM/SOM ratio and SOM content

3　讨　论

土壤有机质通过影响土壤的理化性质，尤其是土壤的供氮能力来改变烟叶的品质，因而是影响烟叶产量和品质的一个关键因素［15］。本研究结果表明，重庆典型烟区SOM含量高于黄淮烟区和中南烟区，但低于东北烟区和两湖烟区［16］。SOM含量过高或过低，都不利于烤烟的正常生长发育。研究表明，南方烟区适宜的SOM含量以15～30 g/kg为宜，大于45 g/kg不宜种植烤烟［17］。重庆典型烟区SOM含量在适宜范围内的比例为70.31%，高于贵州烟区SOM含量（48.4%）［18］，表明重庆大部分植烟土壤适合生产烤烟。

全国第2次土壤普查养分等级标准中将SOM含量＞25 g/kg划为丰富和很丰富，将SOM含量＜15 g/kg划为缺乏和很缺乏［19］。重庆典型烟区SOM含量丰富和很丰富的比例表现为彭水＞巫山＞丰都，缺乏和很缺乏的比例则表现为巫山＞丰都＞彭水，表明彭水的SOM含量处于丰富和很丰富的比例较大，而巫山的SOM含量处于缺乏和很缺乏的比例较大。因此，彭水县应适当限制有机肥的施用量，巫山县应适当增施优质有机肥，如油菜饼粑等［20］。

土壤活性有机质并不是一种单一的化合物，它是SOM中具有较高活性的那部分有机质，其含量和动态变化可以反映土壤有效养分库的大小及其在土壤中的转化［21］。已有研究报道，红壤HLOM、MLOM和LOM含量分别为1.21、1.98和2.74 g/kg［22］，紫色土分别为3.91、4.62和5.26 g/kg［23］，黑土分别为2.55、9.26和9.40 g/kg［24］。与上述结果相比，重庆植烟土壤的HLOM和MLOM含量均处于中等水平，LOM含量则明显高于上述土壤。从变异程度看，活性有机质的变异程度大于总有机质，这与活性有机质比总有机质更易受多种因素如土壤类型、施肥和耕作年限等的影响有关。任春雪等［25］、倪进治等［26］研究认为，有机—无机肥配施可使HLOM和LOM的含量最佳；而徐明岗等［27］研究发现，施用有机—无机肥耕作10年，垆土和潮土MLOM比原始土壤增加6%左右，灰漠土增加9.2%。

土壤活性有机质只是土壤有机质中很小的一部分，但它与土壤生产力密切相关。研究表明［27］，HLOM和MLOM占LOM的比例在红壤中分别为44%和28%，垆土中分别为48%和43%，灰漠土中分别为34.5%和49%，潮土中分别为35%和52%，红壤和垆土活性有机质以HLOM为主，潮土和灰漠土以MLOM为主，而重庆3个典型烟区土壤活性有机质均以MLOM为主，且其比例与潮土的相近。徐明岗等［22］研究表明，土壤活性有机质与总有机质关系密切，与本研究结果一致。因此，土壤活性有机质可作为评价土壤肥力、土壤质量的指标之一。但是，作为土壤有机质的活性组分，其对施肥、烟草栽培管理措施的响应与烟叶产量及品质的关联规律有待进一步研究，为提升植烟土壤有机质品质和提高烟叶产量及品质提供科学依据。

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中图分类号：S572.06

文章编号：1007-5119（2015）03-0051-06

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2015.03.010

基金项目：中国烟草总公司重庆市公司科技项目“重庆市植烟土壤有机质质量及评价”（NY201303010700017）

作者简介：李玲（1989-），女，硕士研究生，主要研究方向为环境污染化学。E-mail：739252949@qq.com。*通信作者，E-mail：sqwei@swu.edu.cn

收稿日期：2014-10-07修回日期：2015-05-20

Distribution Characteristics of Soil Organic Matter and its Active Ingredients in the Typical Tobacco-growing Regions in Chongqing

LI Ling1，2， ZHAO Xiulan1，2， WEI Shiqiang1，2*， JIANG Zhenmao1，2， WAN Chuan1，2
（1. College of Resources and Environment， Southwest University， Ministry of Education， Chongqing 400715， China； 2. Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment of Chongqing， Chongqing 400716， China）

Abstract:To understand the quantity and quality situation of soil organic matter in the typical tobacco-growing regions， soil samples were collected in tobacco growing regions of three prefectures in Chongqing including Pengshui， Fengdu and Wushan. The contents of soil organic matter and its active ingredients were determined. The results showed that the contents of soil organic matter （SOM）ranged from 3.35 to 53.94 g/kg. The percentages of soil samples with SOM contents in the appropriate range （15-30 g/kg） for tobacco growing followed the order of Fengdu＞ Wushan＞ Pengshui， while the CV for Wushan was higher than those of Fengdu and Pengshui. As the SOM was divided into high labile organic matter （HLOM）， mid-labile organic matter （MLOM） and labile organic matter （LOM）with 33，167 and 333 mmol/L KMnO4， respectively， their percentages in the SOM followed the order of Wushan＞Fengdu＞Pengshui，Fengdu＞Wushan＞Pengshui and Fengdu＞Pengshui＞Wushan， respectively. The content of HLOM， MLOM， LOM were significantly and positively correlated with the content of SOM， indicating that the active ingredient of soil organic matter may well reflect the dynamic changes of soil carbon， and therefore can be used as a indicator for the evaluation of soil fertility and soil quality.

Keywords:typical tobacco-growing area； soil organic matter； active ingredients