湖南省邵阳烟区土壤有效锌含量时空特征及其影响因素

李永富，邓小华，宾波，张光利，邹凯，于庆涛，戴勇强

1中国烟草中南农业试验站，长沙 410128;

2邵阳市烟草专卖局,湖南邵阳422000；

3湖南农业大学，长沙 410128

湖南省邵阳烟区土壤有效锌含量时空特征及其影响因素

李永富1,2，邓小华1,3，宾波2，张光利2，邹凯2，于庆涛2，戴勇强2

1中国烟草中南农业试验站，长沙 410128;

2邵阳市烟草专卖局,湖南邵阳422000；

3湖南农业大学，长沙 410128

为了解邵阳烟区植烟土壤有效锌含量分布状况，测试了邵阳烟区1790个土壤样品的有效锌含量，采用传统统计学和地统计学方法分析了邵阳烟区植烟土壤有效锌含量丰缺状况、空间分布、演变趋势及pH值、有机质组的影响。结果表明：①邵阳烟区植烟土壤有效锌含量总体上丰富，平均值为3.15mg/kg，变异系数为73.18%，处于适宜范围内的样本占92.57%。②邵阳县和新宁县植烟土壤有效锌含量极显著高于隆回县。③植烟土壤有效锌含量呈斑块状分布，总体上具有从中部分别向西南部和北部递减的分布趋势。④植烟土壤有效锌含量年度变化呈上升趋势。⑤植烟土壤有效锌含量有随pH值升高而降低的趋势。⑥植烟土壤有效锌含量有随有机质提高而增加的趋势。

植烟土壤；有效锌；空间分布；演变趋势；邵阳烟区

锌是烟草生长发育必需的微量元素，对烟草质量和产量及工业可用性具有重要的影响[1]。当植烟土壤有效锌含量缺乏时，烟株生长缓慢、叶片小、节间短、顶叶簇生，下部叶还会出现大量坏死斑；只有植烟土壤有效锌含量适宜时，才能对烤烟光合产物的合成、代谢和运转起调节和促进作用，烟株健壮,烟叶分层落黄好，易烘烤，烟叶的香气质、香气量、杂气和余味能够明显改善[2-3]。陈江华等[4]对全国主要烟区植烟土壤有效锌含量状况、李振华等[5]对河南省不同烟区土壤有效锌的分布特点、常青等[6]对重庆市郊土壤中锌的调查、许自成等[7]对湖南烟区土壤有效锌的分布特点、郭燕等[8]对恩施烟区土壤有效锌与烤烟锌含量的关系、黎娟等[9]对湘西植烟土壤有效锌含量及其变化规律、谢鹏飞等[10]对宁乡县植烟土壤有效锌丰缺状况进行了研究，但系统分析邵阳市植烟土壤有效锌含量分布特征，特别是空间分布特征和演变趋势的研究还未见报道[11-14]。邵阳市位于湖南省中部略偏西南，地处北纬25°58′～27°40′，东经109°49′～112°05′，属典型的中亚热带湿润季风气候，常年产烟1.5×104t左右，是湖南省浓香型烤烟的重要产区[15-16]。鉴于此，本研究以邵阳烟区植烟土壤为材料，研究其有效锌含量分布状况、空间分布特征、演变趋势及影响因素，以期为邵阳烟区植烟土壤改良和平衡施肥以及特色优质烟叶开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

2012年在邵阳市的隆回县、邵阳县和新宁县等3个植烟县的27个乡镇，采集具有代表性的耕作层土样1790个。统一采集时间选在12份完成。土钻取耕层土样深度为20 cm。每一地块取小土样10-15个点，制成0.5 kg左右的混合土样。土样田间登记编号，用GPS采集取样点地理坐标（包括经度和纬度）。土样经过预处理后（风干、混匀、磨细、过筛等）装瓶备测。2002年土壤数据来源于第2次植烟土壤普查，其样品数量分别为：隆回县85个、邵阳县56个、新宁县52个。

1.2 土壤有效锌、pH值、有机质测定

按照标准LY/T 1261—1999，采用原子吸收分光光度法测定植烟土壤有效锌含量。土壤pH值按照标准NY/T 1121.2—2006，采用pH计法(水土比为1.0：2.5)测定；有机质含量按照标准NY/T 1121.6—2006，采用重铬酸钾滴定法测定。

1.3 统计分析

1.3.1 植烟土壤有效锌含量丰缺诊断分级

参照以往研究[4,9-14,17]，将植烟土壤有效锌含量分为缺乏（＜0.50mg/kg）、偏低（0.50～1.00mg/kg）、适中（1.01～2.00mg/kg）、丰富（2.01～4.00mg/kg）、极丰富（＞4.00mg/kg）等5级，根据各级样品数分布频率进行比较。

1.3.2 植烟土壤有效锌含量空间分布图绘制

数据处理分析采用SPSS17.0软件进行。首先用探索分析法（Explore）剔除有效锌含量异常离群数据；K-S法检测其数据是否符合正态分布，如果不符合正态分布，对数据进行对数转换；然后用ArcGIS 9软件中的地统计学模块的Kriging插值方法绘制植烟土壤有效锌含量的空间分布图[18]。

2 结果与分析

2.1 土壤有效锌含量丰缺状况

由表1可知，邵阳烟区植烟土壤有效锌含量总体上处于丰富水平，平均值为3.15mg/kg，变幅为0.32～14.30mg/kg，变异系数为73.18%，属强变异。植烟土壤有效锌处于适中范围内的样品占30.06%，“缺乏”的植烟土壤样品为0.06%，“偏低”的植烟土壤样品分别为7.37%，“丰富”的植烟土壤样品为38.77%，而“极丰富”的植烟土壤样品仅只有23.74%。由此可见，邵阳烟区植烟土壤有效锌含量丰富，大部分植烟土壤可满足烤烟正常生长发育对锌的需求（缺锌土壤样品比例仅为7.43%）。

2.2 土壤有效锌含量县域间差异

由表1可知，3个主产烟县植烟土壤有效锌含量平均在2.16～3.71mg/kg，按从高到低依次为：邵阳县＞新宁县＞隆回县；其中，邵阳县和新宁县植烟土壤有效锌含量高于整个烟区平均值。方差分析结果表明，不同县之间的植烟土壤有效锌含量差异达极显著水平(F=103.621；sig.=0.000)，经Duncan多重比较，邵阳县和新宁县植烟土壤有效锌含量极显著高于隆回县，而新宁县和邵阳县植烟土壤有效锌含量差异不显著。3个县植烟土壤有效锌含量的变异系数为60.06～75.00%，各县植烟土壤有效锌含量的变异系数为强变异，从大到小排序为：隆回县＞邵阳县＞新宁县。3个县植烟土壤有效锌含量适宜的土壤样品（为适中、丰富和极丰富样品之和）排序为：邵阳县＞新宁县＞隆回县，其中隆回县植烟土壤有效锌适宜样本低于整个烟区的平均值。

表1 植烟土壤有效锌含量及分布Tab.1 Distribution and content of available zinc in tobacco-growing soil

2.3 土壤有效锌含量乡镇间差异

由表2可知，邵阳烟区植烟土壤有效锌含量均值排名前5名的乡镇为邵阳县小溪市乡、邵阳县霞塘云乡、邵阳县河伯乡、新宁县巡田乡、新宁县一渡水镇，有效锌含量均值排名最后5名的乡镇为隆回县西洋江镇、隆回县横板桥镇、隆回县石门乡、隆回县荷香桥镇、邵阳县黄塘乡。

其中，阳县小溪市乡、邵阳县霞塘云乡、邵阳县河伯乡、新宁县巡田乡、新宁县一渡水镇、新宁县马头桥镇植烟土壤有效锌含量均值在4.0mg/kg以上，属“极丰富”档次。邵阳县九公桥镇、隆回县西洋江镇、隆回县横板桥镇、隆回县石门乡、隆回县荷香桥镇植烟土壤有效锌含量均值在1.0～2.0mg/kg范围，属“适中”档次。其他各乡镇植烟土壤有效锌含量均值在2.0～4.0mg/kg范围，属“丰富”档次。

表2 不同乡镇植烟土壤有效锌含量Tab.2 Content of available zinc in tobacco-growing soil in different towns

2.4 土壤有效锌含量空间分布

为进一步了解邵阳烟区植烟土壤有效锌含量的生态地理分布差异，采用ArcGIS9软件绘制邵阳烟区植烟土壤有效锌含量空间分布图，考虑到土壤样本的有效锌含量不为正态分布（Kolmogorov-Smirnov Z值为6.504，p=0.000＜0.05），对其数据对数转换后进行Kriging插值。由图1可知，邵阳烟区植烟土壤有效锌含量呈斑块状分布态势，总体上，有从中部分别向西南部和北部递减的分布趋势。以有效锌含量2.0～3.0mg/kg为主要分布面积；其次为有效锌含量1.0～2.0mg/kg的分布面积，有效锌含量4.0mg/kg以上的分布面积也较多，但分布较分散，以插花状出现。

图1 邵阳烟区植烟土壤有效锌含量空间分布Fig.1 Spatial distribution of available zinc content in tobaccogrowing soil in Shaoyang

2.5 土壤有效锌含量年度演变趋势

由图2可知，与2002年相比，邵阳烟区植烟土壤有效锌含量升幅为1.45mg/kg，升高了84.7%；隆回县升幅为0.55mg/mg，升高了34.3 %；邵阳县升幅为2.45mg/kg，升高了193%；新宁县升幅为1.46mg/kg，升高了65.3%。表明邵阳烟区植烟土壤有效锌含量呈上升趋势。

图2 植烟土壤有效锌演变趋势Fig.2 Changes of available zinc content in tobacco-growing soil in Shaoyang

2.6 土壤pH值对有效锌含量的影响

2.6.1 不同pH值组的土壤有效锌含量分布

将土壤样品的pH值按（4，4.5）、[4.5，5.0)、[5.0，5.5)、[5.5，6.0)、[6.0，6.5) 、[6.5，7.0)、[7.0，7.5)、[7.5，8.0)分为8组，分别统计不同pH值组的植烟土壤有效锌含量的平均值和样品分布比例，结果见表3。8个pH值组的植烟土壤有效锌含量平均值在1.61～4.32mg/kg，不同pH值组的植烟土壤有效锌含量差异达极显著水平(F=10.274；sig.=0.000)，pH值4.5～5.0组的植烟土壤有效锌含量相对较高，pH值大于7.5组的植烟土壤有效锌含量相对较低。不同pH值组之间植烟土壤有效锌含量以pH值大于7.5的组的适宜样品比例相对较低，在80%以下。

表3 不同pH值组的植烟土壤有效锌含量及分布Tab.3 Distribution of available zinc content in tobacco-growing soil in different pH groups

2.6.2 土壤pH值与有效锌含量分组回归

将分组后的土壤有效锌含量与pH值进行 直 线 回 归， 其 方 程 为= −0.555x+6.439（R2=0.677*），表明土壤有效锌含量有随pH值升高而降低的趋势。将分组后的土壤有效锌含量与pH值进行曲线拟合(图3)，其最优回归方程 为=−0.489x4+11.69x3−103.6x2+402.3x−573.6（R2=0.996**）。

图3 植烟土壤pH值与有效锌的关系Fig.3 Relationship between pH value and available zinc content in tobacco-growing soil

2.7 土壤有机质对有效锌含量的影响

2.7.1 不同有机质组的土壤有效锌含量分布

将土壤样品的有机质含量按（10，15）、[15，20)、[20，25)、[25，30)、[30，35) 、[35，40)、[40，45)、[45，50) 、[50，55)、[55，60)、[60，70)分为11组，分别统计不同有机质含量组的植烟土壤有效锌含量的平均值和样品分布比例，结果见表4。11个有机质含量组的植烟土壤有效锌含量平均值在1.77～4.64mg/kg，不同有机质含量组的植烟土壤有效锌含量差异极显著(F=12.039；sig.=0.000)，50～55 g/kg、45～50 g/kg、40～45 g/kg有机质含量组的植烟土壤有效锌含量相对较高，＜15 g/kg和15～20 g/kg有机质含量组的植烟土壤有效锌含量相对较低。不同有机质含量组之间植烟土壤有效锌含量以＜15 g/kg组的适宜样品比例相对较低，在80%以下。

表4 不同有机质组的植烟土壤有效锌含量及分布Tab.4 Distribution of available zinc content in tobacco-growing soil in different organic matter groups

2.7.2 土壤有机质与有效锌含量分组回归

将分组后的有机质与土壤有效锌含量进行直线 回 归， 其 方 程 为= 0.036x+2.028（R2=0.582*），表明土壤有效锌含量有随有机质提高而增加的趋势。将分组后的有机质与土壤有效锌含量进行曲线拟合（图4），其最优回归方程为=−0.001x2+0.163x+0.048（R2=0.816**）。

图4 植烟土壤有机质与有效锌的关系Fig.4 Relationship between organic matters and available zinc content in tobacco-growing soil

3 结论与讨论

邵阳烟区植烟土壤有效锌含量丰富，平均值为3.15mg/kg，变异系数为73.18%；可能出现缺锌症状土壤样本占7.43%。不同县植烟土壤有效锌含量高低表现为：邵阳县＞新宁县＞隆回县，差异达极显著水平。由此可见，邵阳烟区植烟土壤有效锌含量丰富，单从邵阳烟区及各县、各乡镇植烟土壤有效锌含量平均值看并不缺乏，但有7.43%的植烟土壤有效锌含量偏低，在烟叶生产过程中须采用增施有机肥改善土壤理化性状促进有效锌的释放，或者采用叶面喷施的方法直接增加锌。

邵阳烟区植烟土壤有效锌含量Kriging插值图显示，土壤有效锌含量呈斑块状分布态势，总体上具有从中部分别向西南部和北部递减的分布趋势。以有效锌含量2.0～3.0mg/kg为主要分布面积；其次为有效锌含量1.0～2.0mg/kg的分布面积，有效锌含量4.0mg/kg以上的分布面积也较多，但分布较分散，以插花状出现。采用Kriging插值绘制邵阳烟区植烟土壤有效锌含量空间分布图，不仅对无采样点的土壤有效锌含量可进行估值，而且可直观地描述植烟土壤有效锌含量的分布格局，对邵阳烟区的烟田分区管理和因地施肥具有重要的指导意义。

邵阳烟区植烟土壤有效锌含量演变表明呈上升趋势，其主要有以下原因，①近几年邵阳烟草生产提倡补施锌肥增加了土壤有效锌含量；②烟区土壤改良重视有机肥施用，提高了土壤有效锌含量，也增加了锌在土壤中的有效性[19]；③近年来烟区施用石灰改良土壤的习惯较少坚持，土壤碳酸钙含量降低，提高了锌在土壤中的有效性[20]；④2012年的土壤样本数量增多，加之锌含量增加，使土壤有效锌含量增幅较大。

依据pH值分组研究植烟土壤有效锌含量分布，不同pH值组的植烟土壤有效锌含量差异达极显著水平，土壤有效锌含量有随pH值升高而降低的趋势。宋文峰等[21]对泸州烟区、陈朝阳[22]对南平市植烟土壤pH值与土壤养分的关系研究认为pH值与土壤有效锌含量呈极显著负相关，与本研究结果一致。许自成等[23]对湖南烟区、梁颁捷等[24]对福建烟区的土壤pH值与土壤养分关系研究认为pH值与土壤有效锌含量呈显著正相关，与本研究结论相反，这可能与样品来源有关；如梁颁捷等[24]研究的样品主要分布在pH 5.5以下的强酸性土壤。

从植烟土壤pH值与有效锌含量的拟合曲线看，当植烟土壤pH值大于7.5时，土壤的有效锌含量较低，有26.92%的样品处于有效锌缺乏状态。对这类土壤应采取适量施用硫酸亚铁、硫磺粉等酸性肥料调节土壤酸碱度，提高土壤锌的有效性。

依据有机质分组研究植烟土壤有效锌含量分布，不同有机质含量组的植烟土壤有效锌含量差异极显著，土壤有效锌含量有随有机质提高而增加的趋势。因此，增施有机肥，不仅能增加植烟土壤有机质含量，而且还能提高土壤锌的有效性。

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Spatial-temporal characteristics of available zinc content in tobacco-growing soil in Shaoyang of Hunan province and its in fl uencing factors thereof

LI Yongfu1,2,DENG Xiaohua1,3,BIN Bo2,ZHANG Guangli2,ZOU Kai2,YU Qingtao2,DAI Yongqiang2
1 China Tobacco Mid-south Agricultural Experimental Station,Changsha 410128,China;
2 Shaoyang Municipal Tobacco Company,Shaoyang,422000，Hunan,China;
3 Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China

Abstract:Adequacy status of zinc,evolution tendency,pH value,and organic matters in 1790 soil samples were analyzed by methods of traditional statistics and geo-statistics to reveal distribution of available zinc content in tobacco-growing soil in Shaoyang.Results were as follows:(1) Available zinc content in tobacco-grown soil was abundant for tobacco cultivation,averaging 3.15mg/kg with variation coef fi cient as 73.18%.About 92.57% of soil samples had available zinc content for suitable tobacco cultivation.(2) Available zinc content in tobacco-growing soil in Shaoyang county and Χinning county was signi fi cantly higher than in Longhui county.(3) Kriging interpolation map indicated that available zinc was patchily distributed and showed declining trend from the middle region to the northern and south-western regions.(4) Compared with 2002 soil survey,available zinc content showed an upward tendency with the passage of time.(5) There is extremely signi fi cant difference among content of available zinc in different pH groups,and content of available zinc was decreasing with the rise of pH.(6) There is extremely signi fi cant difference among content of available zinc in different organic matter groups,and content of available zinc was increasing with the rise of organic matter in soil.

tobacco-growing soil; available zinc; spatial distribution; evolution tendency；Shaoyang tobacco growing areas

李永富，邓小华，宾波，等.湖南省邵阳烟区土壤有效锌含量时空特征及其影响因素[J].中国烟草学报，2015,21（1）

国家烟草专卖局的特色优质烟叶开发重大专项“浓香型特色优质烟叶开发”（ts-01）；湖南省科技厅的“湖南浓香型特色优质烟叶研究与开发”（2013NK3073）；湖南省烟草公司的“湖南浓香型特色优质烟叶开发”（11-14Aa01）和邵阳市烟草公司的“邵阳市植烟土壤养分和重金属分析与评价”（sy2013-2014ky16）

李永富（1966—），农艺师，硕士，主要从事烟叶生产技术研究与推广，Email：48685585@qq.com

邓小华（1965—），博士，教授，主要从事烟草科学与工程技术研究，Email:yzdxh@163.com

2014-01-03

:LI Yongfu,DENG Χiaohua,BIN Bo,et al.Spatial-temporal characteristics of available zinc content in tobacco-growing soil in Shaoyang of Hunan province and its in fl uencing factors thereof [J].Acta Tabacaria Sinica,2015,21(1)