前茬作物对富源县植烟土壤养分的影响

黄 婷, 唐 弢， 周冀衡, 仲晓君, 王育军

(1.湖南农业大学生物科学技术学院，2.湖南农业大学烟草研究院，湖南 长沙 410128；3.永州市烟草公司江华县分公司， 湖南 永州 425000)

前茬作物对富源县植烟土壤养分的影响

黄 婷1,2, 唐 弢3， 周冀衡1,2, 仲晓君1,2, 王育军1,2

(1.湖南农业大学生物科学技术学院，2.湖南农业大学烟草研究院，湖南 长沙 410128；3.永州市烟草公司江华县分公司， 湖南 永州 425000)

对富源县低、中、高海拔烟区植烟土壤养分测定表明，各海拔段烟区植烟土壤全钾和全磷含量较低，均处于中等偏下水平。在各海拔段植烟土壤种植不同前茬作物，并测定前茬作物对植烟土壤综合肥力的影响。结果表明，低海拔(< 1700 m)烟区前茬为豌豆时,土壤肥力最高，但应补充氮素；中海拔(1700 - 2000 m)烟区前茬为空闲时,土壤肥力最高，但应控制水溶性氯含量；高海拔(> 2000 m)烟区前茬为油菜时,土壤肥力最高，但应控制土壤中有效硫和水溶性氯的含量。

富源烟区; 海拔高度; 前茬作物; 土壤养分; 主成分分析

曲靖市富源县位于云南省东部，处于云贵高原中部。该地区以高原山地为主，海拔差异大，植烟土壤分布于1400-2300 m海拔段，土壤类型丰富。目前富源县烤烟种植通常采用轮作制，前茬作物种类较多。合理的轮作可改善土壤理化性状，提高土壤肥力和肥效[1]。由于不同种类的前茬作物在生长过程中农艺栽培措施和根系微生物种群、根系分泌物等的差异，使其对土壤理化性状的影响也各不相同。不同海拔高度植烟土壤由于生态因子、微地形等差异导致各烟区水、肥、气、热等状况有所差异，也造成不同烟区土壤肥力的差异。因此，可通过研究各海拔段不同前茬作物对植烟土壤养分肥力的影响，针对不同海拔高度烟区进一步合理规划农业种植搭配模式，从而改善烤烟种植制度，提高烤烟品质和经济效益。

王子芳等[2]研究表明，烟稻轮作结合配施有机肥，可使土壤肥力得到显著提高。陈江华等[3]研究表明，绿肥掩青能增加土壤中的有机质，改善土壤理化性质，平衡土壤养分含量，减少土壤障碍因子。相关研究表明,合理的轮作能显著改善烟叶的产质量，使经济效益得到明显提升[4-7]。本研究对富源县不同海拔烟区植烟土壤养分指标进行测定，以期通过较大规模的取样，建立当地烟区不同茬口土壤养分数据库，为选择合适的烤烟种植前茬作物及烟区的土壤改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

将富源县烟区植烟土壤按每个梯度300 m划分为低海拔段(<1700 m)、中海拔段(1700-2000 m)和高海拔段(>2000 m),低、中、高海拔地区分别在海拔高度1400、1800、2200 m红壤处取样。各海拔段不同前作及其取样点数见表1。土样采集时间为烟田尚未施底肥和烟叶移栽前，取样期前一周无雨，采集代表性烟田耕作层(0-20 cm)土样。每个代表性烟田随机选8-10个点进行取样，混匀后采用四分法取约1.5 kg左右的混合土样，登记编号后带回实验室，经过风干、去杂、磨细、过筛、混匀、装瓶后备用测定。

表1 富源县不同海拔烟区不同前作的试验点数

1.2 土壤养分指标测定方法

测定土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效铜、有效硼、有效锰、有效硫和水溶性氯等指标。各指标的测定方法参见文献[8-11]。

1.3 土壤养分等级划分标准

根据对植烟土壤已有的相关研究结果[12-14]，结合富源县的实际情况，对当地植烟土壤养分划分等级见表2。

表2 富源烟区植烟土壤养分划分标准

1.4 数据处理

数据处理采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0软件。

2 结果与分析

2.1 前茬作物对植烟土壤pH的影响

不同前茬作物条件下富源县各海拔段植烟土壤pH值见图1。从图1可看出，在低海拔烟区，前茬作物为玉米与油菜时植烟土壤pH值显著高于前茬为空闲与豌豆的土壤pH；在中海拔烟区，前茬作物为豌豆时土壤pH值显著高于前茬为空闲与玉米时的土壤pH；在高海拔烟区，各前茬作物对土壤pH的影响不显著。 已有研究表明，pH 5.0-7.0适宜烟草生长，5.5-6.5最适宜烟草生长[12-14]。因此，在低海拔烟区，前茬作物为空闲与小麦时，土壤pH最适宜烟草生长，而前茬作物为玉米时，土壤pH值偏碱性，不适宜烟草生长；在中海拔烟区，前茬作物为空闲、小麦、玉米和油菜时，土壤pH最适宜烟草生长，而前茬作物为豌豆时土壤pH偏碱性，则不适宜烟草生长；在高海拔烟区，前茬作物为空闲、小麦、玉米、油菜和豌豆时均最适宜烟草生长。

同海拔不同小写字母表示差异达0.01显著水平。

2.2 前茬作物对植烟土壤有机质的影响

不同前茬作物对富源县各海拔段植烟土壤有机质的影响见图2。在低海拔烟区，前茬作物为空闲与玉米时植烟土壤有机质含量显著高于前茬为油菜与豌豆的土壤有机质含量；而在中、高海拔烟区，不同前茬作物条件下的植烟土壤有机质含量差别不显著。同时，根据表2，在低海拔烟区前茬作物为豌豆时土壤有机质含量处于中等偏下水平。

同海拔不同小写字母表示差异达0.01显著水平。

2.3 前茬作物对植烟土壤氮、磷、钾的影响

前茬作物对富源县各海拔段植烟土壤氮、磷、钾含量的影响见表3。在低海拔烟区，前茬作物对土壤中大量元素的影响主要体现在土壤全氮和碱解氮的含量上，前茬为豌豆时土壤全氮与碱解氮含量显著低于其他前茬作物条件下，同时各前茬作物条件下该海拔烟区植烟土壤全磷、全钾含量均处于中等偏下水平。

表3 前茬作物对富源县植烟土壤氮、磷、钾含量的影响1)

1)同行数字后附不同小写字母表示差异达0.01显著水平。

在中海拔烟区，前茬作物对土壤中大量元素的影响主要体现在土壤全磷和全钾含量上。其中，前茬作物为豌豆和空闲时，土壤全磷含量显著低于前茬作物为玉米时；当前茬作物为空闲和豌豆时，土壤全钾含量显著高于其他前茬作物条件下；当前茬作物为豌豆时，土壤速效钾含量显著高于其他前茬作物条件下。从表3中还可见，不同前茬作物条件下，该海拔烟区植烟土壤全钾含量均处于中等偏下水平，全磷含量在该海拔烟区除玉米外其他前茬作物条件下均处于中等偏下水平。

在高海拔烟区，前茬作物土壤对大量元素均有影响。就氮素而言，当前茬作物为油菜时，土壤全氮和碱解氮含量显著低于其他前茬作物。就磷素而言，当前茬作物为小麦时，土壤全磷含量显著高于前茬为其他作物时；当前茬作物为豌豆时，土壤中速效磷含量显著低于前茬为小麦时。就钾素而言，当前茬作物为油菜时，土壤中全钾含量显著高于其他前茬；当前茬为空闲时，土壤中速效钾含量显著高于前茬作物为小麦和玉米时。从表3还可见，不同前茬作物条件下，该海拔烟区植烟土壤全钾含量均处于中等偏下水平，全磷含量在该海拔烟区内除小麦外其他前茬作物条件下均处于中等偏下水平。

2.4 前茬作物对植烟土壤微量元素的影响

前茬作物对富源县各海拔段植烟土壤主要微量元素含量的影响见表4。从表4可看出，在低海拔烟区，前茬作物对土壤微量元素的影响主要体现在有效钙和有效镁上。当前茬作物为空闲、小麦和油菜时，植烟土壤中有效钙含量显著低于前茬为玉米与豌豆的植烟土壤；当前茬作物为豌豆时，有效镁含量显著高于前茬为其他作物的植烟土壤。

在中海拔烟区，前茬作物对土壤微量元素的影响主要体现在有效钙和水溶性氯上。其中，前茬作物为玉米和油菜时，土壤有效钙含量显著低于前茬作物为豌豆时；当前茬作物为玉米和豌豆时，土壤水溶性氯含量显著低于以空闲与油菜为前茬作物时。

在高海拔烟区，前茬作物对土壤微量元素的影响主要体现在有效镁、有效硫及水溶性氯上。当前茬作物为玉米时，土壤有效镁含量显著低于前茬作物为小麦时；当前茬作物为小麦时，土壤有效硫含量显著低于前茬作物为油菜时；当前茬作物为小麦时，土壤水溶性氯含量显著低于前茬为空闲和油菜时。

表4 前茬作物对富源县植烟土壤微量元素含量的影响1)

1)同行数字后附不同小写字母者表示差异达0.01显著水平。

2.5 前茬作物对植烟土壤肥力的影响

2.5.1 土壤肥力评价指标体系与评价方法的确定 本研究中各养分指标的隶属度和权重系数分别根据多元统计分析原理以及模糊数学计算得出，然后通过乘法原则得出综合养分指标值(integrated nutrient index,IFI)，进而完成各土壤的肥力评价。其中，综合肥力指标值的取值范围为0-1,当土壤养分质量越好时,该值则越高。其计算公式为:

(1)

式中，Wi为第i种养分指标的权重系数，Bi表示第i种养分指标的隶属度值。

本研究对原始数据进行隶属度的处理。常用的隶属函数有S型和抛物线型两种类型,其中S型隶属函数的函数形式见公式(2)，抛物线型隶属函数的函数形式见公式(3)。

(2)

(3)

2.5.2 土壤养分指标的权重及其隶属函数类型和曲线拐点值 根据已有研究结果[15-16],确定了各植烟土壤养分指标的隶属度函数类型和阈值(表5)，并通过主成分分析法求出不同海拔烟区的各项土壤养分指标值的权重(表6)。由表5可知，各海拔烟区植烟土壤pH权重较大，全钾含量权重较小。

2.5.3 植烟土壤肥力的综合评价 不同前茬作物植烟土壤综合肥力表现见表7。将土壤综合肥力指标(IFI)划分为5个等级，即高(IFI≥0.75)、较高(0.65

表5 土壤养分指标隶属函数的类型及其阈值

表6 土壤养分指标值的权重

表7 前茬作物对富源县植烟土壤综合肥力的影响

3 小结与讨论

本试验测定了不同前茬作物对富源县植烟土壤养分的影响。研究表明，不同前茬作物对同一海拔烟区植烟土壤养分的影响不相同，同一前茬作物对不同海拔烟区植烟土壤养分的影响也有所差异。富源县各海拔烟区植烟土壤全钾和全磷含量较低，均处于中等偏下水平。该烟区在实际生产过程中应注意增加钾肥和磷肥的施用，同时还可结合秸秆还田，改善土壤结构、促进烟株根系发育来提高土壤钾素的利用率，避免烟株出现缺素症状。

(1)富源县低海拔烟区以前茬为豌豆时土壤肥力指标最高，但此时应注意氮素的补充。当前茬为空闲时，土壤pH最适宜于烤烟的生长，且有机质含量较高，但土壤内有效钙含量较低，此时应控制氮肥的用量，以保证烟叶生长后期的脱氮，避免烟叶贪青晚熟、烟碱含量过高等；当前作为小麦时，土壤pH最适宜烤烟的生长；当前作为玉米时，土壤pH偏碱性，不适宜烤烟生长，土壤有机质与有效钙含量较高，此时可选择施用FeSO4等酸性肥料，或用其他的土壤改良技术调节土壤pH，同时注意减少氮肥的施用；当前作为油菜时，土壤有机质与有效钙含量较低；当前作为豌豆时，土壤有机质、氮素及有效钙含量较低，有效镁含量较高，可通过增施有机肥以及秸秆还田等措施提高土壤中有机质及氮素的含量。

(2)富源县中海拔烟区以前茬为空闲时土壤肥力指标最高，但此时应注意控制土壤中水溶性氯的含量。当前作为小麦时，土壤中全钾、速效钾含量较低，此时应增加钾肥的施用，同时还可结合秸秆还田，改善土壤结构，避免烟株出现缺钾症状；当前作为玉米时，土壤全磷含量较高，而土壤全钾、速效钾、有效钙、水溶性氯含量较低；当前作为油菜时，土壤有效钙含量较低，水溶性氯含量较高；当前作为豌豆时，土壤pH处于不适宜烤烟生长的范围，土壤中全磷含量较低，土壤全钾、速效钾和有效钙含量较高。

(3)富源县高海拔烟区前茬为油菜时土壤肥力指标最高，但此时应注意控制土壤中有效硫和水溶性氯的含量。当前作为空闲时，土壤全钾含量较高；当前作为小麦时，土壤全磷、有效镁含量较高，而土壤全钾、有效硫、水溶性氯含量较低；当前作为玉米时，土壤全钾、有效镁含量较低；当前作为豌豆时，土壤全磷含量较低。

同一海拔烟区内，不同前茬作物对植烟土壤养分影响不同的原因之一可能是由于不同前茬作物根际土壤微生物和残留的根系分泌物的差异而造成[8]。根际土壤微生物种群及其活动会造成土壤肥力变化，本研究中不同前茬处理间土壤肥力指标的差异也可能与此有关。不同海拔烟区植烟土壤由于生态因素、微地形等差异引起土壤水、热状况等有所差异，可能会导致同一前茬作物的根际土壤微生物种群及其活动在不同海拔段植烟土壤内发生相应的变化，从而产生同一前茬作物对不同海拔烟区植烟土壤肥力的影响不相同的现象，这一点有待深入研究。综合分析认为，在不同前茬作物条件下，应根据不同海拔烟区植烟土壤的理化性状，制定相应的施肥策略，从而保证不同前茬作物条件下各海拔烟区植烟土壤的可持续利用和烟叶品质。

[1] 中国农业科学烟草研究所.中国烟草栽培学[M].上海:上海科技出版社,1985.

[2] 王子芳,高明,秦建成,等.稻田长期水旱轮作对土壤肥力的影响研究[J].西南农业大学学报,2003,25(6):514-517.

[3] 陈江华,刘建利,李志宏.中国植烟土壤及烟草养分综合管理[M].北京:科学出版社,2008.

[4] 李文娇,杨殿林,赵建宁,等.长期连作和轮作对农田土壤生物学特性的影响研究进展[J].中国农学通报,2015,31(3):173-178.

[5] 辜尊荣,谢金水,申昌优,等.赣南单季稻区烟稻轮作的生态环境及其配套技术研究[J].中国烟草科学,2000(3):33-36.

[6] 阎克玉,袁志永,吴殿信,等.烤烟质量评价指标体系研究[J].郑州轻工业学院学报,2001,16(4):57-61.

[7] 李洪斌,张杨珠,廖超林,等.烟稻轮作下烤烟的施肥及养分吸收效应[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2012,38(6):656-661.

[8] 王瑞新.烟草化学[M].北京:中国农业出版社,2003:245-275.

[9] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2000:25-38.

[10] 张甘霖,龚子同.土壤调查实验室分析方法[M].北京:科学出版社,2012:55-113.

[11] 李酉开.土壤农业化学常规分析方法[M].北京:科学出版社,1983.

[12] 曹志洪.优质烤烟生产的土壤与施肥[M].南京:江苏科学技术出版社,1991:38-39,42-43.

[13] 范启福,曹睿玄,黎炳水,等.福建省长汀县植烟耕地土壤肥力状况[J].亚热带农业研究,2011,7(3):160-165.

[14] 唐莉娜, 熊德中.土壤酸度的调节对烤烟根系生长与烟叶化学成分含量的影响[J].中国生态农业学报,2002,10(4):65-67.

[15] 王宏伟,张留臣,普云飞,等.云南省峨山县植烟土壤肥力的综合评价及变异分析[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2012,38(5):530-534.

[16] 谭智勇,周冀衡,王超,等.云南保山市植烟土壤养分含量及肥力适宜性评价[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2013,39(3):429-434.

(责任编辑:陈幼玉)

Effect of previous crops on tobacco planting soil nutrients in Fuyuan County

HUANG Ting1,2, TANG Tao3， ZHOU Ji-heng1,2, ZHONG Xiao- jun1,2, WANG Yu-jun1,2

(1.College of Biological Science and Technology, 2.Tobacco Research Institute, Hunan Agricultural University,Changsha, Hunan 410128, China; 3.Yongzhou Tobacco Company Jianghua Branch， Yongzhou， Hunan 425000， China)

The soil nutrition and fertility have been analyzed following different preceding crops and at different altitudes in Fuyuan County. The results showed that the total contents for both potassium and phosphorus were generally low at all altitudes, below an average medium-low level. To determine the effect of previous crops on tobacco soil nutrition and fertility, various crops were grown prior to tobacco production at three altitudes (low, middle, and high). At low altitude (< 1700 m), the highest level of soil fertility was observed following a pea crop with some supplement of nitrogen. At middle altitude (1700 - 2000 m), the highest level of soil fertility was found on fallow lands with no prior crop. On these soils, there was a need to control the water-soluble chloride content. At high altitude (> 2000 m), the highest level of soil fertility was achieved on lands following a rapeseed crop; however, farmers should control the level of available sulfur and water-soluble chloride in the soil before growing tobacco plants.

Fuyuan tobacco lands; altitudes; preceding crops; soil nutrients; principal component analysis

2015-02-05

红云红河集团资助项目(HYHH2012YL03)。

黄婷(1992-)，女，硕士研究生。研究方向：烟草生理生化。Email：huangting0928@163.com。通讯作者周冀衡(1957-)，男，教授。研究方向：Email：jhzhou2005@163.com。

S158.3

A

1673-0925(2015)03-0183-07

10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2015.01.009