湘西典型植烟土壤酸碱缓冲特性及影响因素*

李源环, 邓小华**, 张仲文, 周米良, 江智敏, 田 峰, 张明发, 石 楠



湘西典型植烟土壤酸碱缓冲特性及影响因素*

李源环1, 邓小华1**, 张仲文2, 周米良3, 江智敏2, 田 峰3, 张明发3, 石 楠1

(1. 湖南农业大学农学院 长沙 410128; 2. 浙江中烟工业有限责任公司 杭州 310008; 3. 湖南省烟草公司湘西州公司 吉首 416000)

为探明山地植烟土壤酸碱缓冲特性, 采集了湘西山区烤烟典型生产区的28个土壤样本, 采用酸碱滴定法和灰色关联法分析了湘西山地植烟土壤酸碱缓冲特性以及土壤缓冲容量与各影响因素之间的量化关系。结果表明: 湘西山地植烟土壤酸碱缓冲量为11.35~43.29 mmol∙kg-1, 平均为17.26 mmol∙kg-1, 黄棕壤的酸碱缓冲量(11.35~43.29 mmol∙kg-1)显著高于黄壤(11.79~20.70 mmol∙kg-1)。有78.57%的样本对酸碱敏感, 黄壤土是否对酸敏感由有机质含量决定, 黄棕壤土是否对酸敏感与pH和有机质含量密切相关。对于同一土壤类型, 有机质和黏粒含量与酸碱缓冲容量显著正相关; 对于黄棕壤, 酸碱缓冲容量还与pH和阳离子交换量呈显著正相关, 与交换性酸和交换性铝呈显著负相关。主要土壤类型之间缓冲性能存在较大差异, 黄壤土酸碱缓冲性能主要受土壤有机质、阳离子交换量和黏粒含量的影响; 黄棕壤土酸碱缓冲性能主要受pH、阳离子交换量和有机质的影响。在生产中应采用合理施用化肥、增施有机肥、调节土壤酸性等措施提高植烟土壤酸碱缓冲性能, 为优质烟叶生产创造良好的生态环境。

湘西山地; 植烟土壤; pH缓冲容量; 土壤缓冲性能; 酸敏感性; 土壤理化性状

土壤酸碱缓冲性能是土壤质量评价体系中的重要因子[1-2], 以土壤酸碱缓冲容量作为度量指标。土壤缓冲容量越大, 就越能稳定土壤酸碱环境, 有利于土壤生态功能的维持, 为植物生长创造稳定的土壤生态条件[3]。土壤酸碱缓冲特性是土壤形成过程中受成土母质、气候、生物、人为因素等综合作用所产生, 相关研究可为预防、控制和恢复酸化土壤, 以及评价酸沉降、施肥和栽培措施对土壤酸化的影响提供理论依据[4]。优质烤烟生产需要土壤pH为5.5~7.0[5]。湘西山地烟区土壤pH呈弱酸性至中性, 满足优质烟叶的生产要求, 但仍有20.77%的地区土壤为强酸性土壤[6]。烤烟生产长期轻施有机肥和重施化肥, 尤其是过量施用化学氮肥和生理酸性肥料(如硫酸钾), 加速了烟区土壤的酸化过程[6], 导致植烟土壤潜在酸化状态, 土壤质量降低, 严重影响烤烟生产。土壤酸碱缓冲性能一直是研究的热点, 如杨杉等[1]、王文婧等[2]、黄平等[3]、井玉丹等[7]分别报道了三峡库区、安徽省、黄淮海平原、海南省的典型土壤酸碱缓冲性能及其影响因素; 胡波等[8]研究认为重庆酸雨区同一森林土壤在不同pH阶段其酸缓冲能力相差很大; 苏有健等[9]认为随着植茶年限的增加, 茶园土壤缓冲容量呈下降趋势。土壤缓冲性能影响因素研究表明, 作物根茬加入土壤后影响土壤缓冲性能[10], 氮沉降会降低森林土壤酸缓冲能力[11], 不同土壤类型的酸碱缓冲性能不同[12-13]。但对植烟土壤酸碱缓冲特性的研究报道较少。湘西山地植烟区是我国山地烤烟典型生态区域之一, 本研究分析了该区域多年植烟土壤的酸碱缓冲特性及其影响因素, 以期为山地植烟土壤保育及制定土壤酸碱度调控和保护策略提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

湘西山地是我国烤烟醇甜香型生态区[14]。本研究选择其典型生态区——湘西自治州的龙山县、永顺县、凤凰县、花垣县、保靖县、古丈县等6县作为取样烟区, 该地区以山地为主, 山地和山原约占81.5%, 丘陵占10.3%, 平原占4.1%; 年均气温15.8~16.9 ℃, 年均降水量1 300~1 500 mm, 无霜期250~280 d, 属中亚热带山区季风湿润气候区[15]; 烤烟()种植有60余年历史, 主要是一年1熟, 与玉米()、甘薯()等作物轮作。

1.2 土样采集与分析

依据湖南省烟草公司第2次土壤普查资料, 结合湘西州烤烟种植区划, 按地形地貌、成土母质、土壤条件的空间差异, 在具有20年以上的植烟片区确定28块能代表当地生态条件和烟叶质量风格特征的典型烟田。在2016年烤烟拔秆后, 在典型烟田按S形取样法取10个点, 采集0~20 cm耕层混合土样, 带回实验室自然风干、研磨, 过孔径1 mm土壤筛备用。

采用电位法测定土壤pH[16]; 氯化钾-中和滴定法测定交换性酸、交换性氢、交换性铝[16]; 醋酸铵法测定土壤阳离子交换量(cation exchange capacity)、交换性盐基总量(exchangeable base cations)并计算盐基饱和度[BS(%)=EB/CEC×100%][16]; 重铬酸钾容量法测定土壤有机质(soil organic matter)[16]; 采用吸管法测定土壤机械组成, 计算黏粒含量百分比(直径<0.002 mm)[16]。土壤基本理化性质见表1。

1.3 土壤酸碱缓冲容量测定及酸敏感性划分

称取3.00 g过筛后的风干土于玻璃烧杯中, 加入一定量的去离子水到土样刚好湿润为止, 然后分别加入已标定的0.01 mol∙L-1HCl 或0.01 mol∙L-1NaOH 溶液0 mL、3.0 mL、5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL, 加入去离子水使外加溶液的总体积为15 mL(水土比为5∶1), 最后密闭好玻璃烧杯放入摇床, 摇匀, 所有处理均重复5次。放置72 h后, 土壤悬液在25 ℃(30 r∙min-1)下每日间歇摇动3~4次, 每次往复摇匀3 min。恒温25 ℃培养7 d, 最后一次摇动静止2 h后, 用复合电极(Sartorius PB-10)测定土壤pH。土壤酸碱缓冲容量是指土壤溶液改变1个pH单位所需酸或碱的量, 是加入一定量的酸或碱后, 土壤溶液pH变化的幅度, 以每千克干土加入的酸或碱的毫摩尔[mmol∙kg-1(土)]表示。参照成杰民等[17]的方法, 以pH为纵坐标, 加入酸碱的量为横坐标作图, 绘制土壤滴定曲线。土壤酸碱缓冲容量是指单位质量的土壤pH降低或增加1个单位所需酸或碱的量, 在线性条件成立的情况下, 即为滴定曲线的斜率绝对值的倒数[11]。通过绘制的土壤酸碱滴定曲线, 进行线性拟合, 并建立线性方程式。按以下公式计算土壤酸碱缓冲容量(HBC):

表1 取样点信息及土壤基本理化性质

HBC=1/|| (1)

式中:HBC为酸碱缓冲容量,为方程的斜率。

根据土壤酸碱缓冲容量大小可对土壤的酸敏感性进行分级。具体为:Ⅰ级, 缓冲容量<10 mmol∙kg-1, 对酸最敏感, 极易受酸害; Ⅱ级, 缓冲容量10~20 mmol∙kg-1, 对酸敏感, 易受酸害; Ⅲ级, 缓冲容量20~40 mmol∙kg-1, 对酸稍敏感, 稍易受酸害; Ⅳ级, 缓冲容量>40 mmol∙kg-1, 对酸不敏感, 不易受酸害[18]。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010及SPSS 20.0等软件进行统计分析, 采用DPS 15.10进行灰色关联分析。

2 结果与分析

2.1 植烟土壤酸碱缓冲特性

由表2可知, 供试土壤的酸碱缓冲量在11.35~43.29 mmol∙kg-1, 平均17.26 mmol∙kg-1。从不同土壤类型看, 黄棕壤的缓冲量在11.35~43.29 mmol∙kg-1, 平均为20.38 mmol∙kg-1; 黄壤的缓冲量在11.79~20.70 mmol∙kg-1, 平均为13.66 mmol∙kg-1; 黄棕壤的缓冲量显著高于黄壤(<0.05)。从敏感性分级看, 对酸碱不敏感的土壤样本为2个, 占7.14%; 稍敏感的样本有4个, 占14.29%; 敏感的样本有22个, 占78.57%。

表2 不同植烟土壤酸碱缓冲曲线和缓冲容量及敏感性

2.2 植烟土壤性质对酸碱缓冲容量的影响

2.2.1 土壤pH对酸碱缓冲容量的影响

将土壤pH与酸碱缓冲容量进行简单相关分析, 其相关系数=0.726。将土壤pH与酸碱缓冲容量作图(图1a), 当土壤pH<6.50时, 土壤酸碱缓冲容量变化不大; 当土壤pH>6.50时, 土壤酸碱缓冲容量随土壤pH升高而大幅度升高。按土壤类型分析pH对酸碱缓冲容量的影响, 黄壤土的pH与缓冲容量正相关, 但不显著(图1b); 黄棕壤土的pH与缓冲容量显著正相关(图1c)。表明两种类型土壤酸碱缓冲容量随pH升高而升高。不同土壤类型酸碱缓冲容量变化趋势存在明显差异, 黄棕壤缓冲容量的大小及其对pH变化的敏感性高于黄壤。

图1 不同植烟土壤类型pH与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: pH与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: pH与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: pH与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between pH and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between pH and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between pH and pH buffer capacity of yellow brown soil.

2.2.2 土壤黏粒含量对酸碱缓冲容量的影响

土壤黏粒含量与酸碱缓冲容量的相关系数=0.422*。土壤黏粒含量与酸碱缓冲容量的线性方程的拟合度低, 散点图呈倒伏的“V”型(图2a), 说明不同土壤类型酸碱缓冲容量与黏粒含量的关系不同, 不能简单合并分析。不同土壤类型的黏粒含量对酸碱缓冲容量相关分析表明, 黄壤土和黄棕壤土的黏粒含量与酸碱缓冲容量均显著正相关(图2b, c)。表明试验区两种土壤的酸碱缓冲容量均随土壤黏粒含量而增加。不同土壤类型酸碱缓冲容量变化以黄棕壤受到黏粒影响较大。

图2 不同植烟土壤类型黏粒与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: 黏粒与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: 黏粒与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: 黏粒与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between clay content and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between clay content and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between clay content and pH buffer capacity of yellow brown soil.

2.2.3 土壤有机质含量对酸碱缓冲容量的影响

土壤有机质与酸碱缓冲容量的相关系数=0.804*。将土壤有机质与酸碱缓冲容量作图(图3a), 当土壤有机质小于35 g∙kg-1时, 土壤酸碱缓冲容量变化不大; 当土壤有机质大于35 g∙kg-1时, 土壤酸碱缓冲容量随土壤有机质升高而大幅度升高。不同土壤类型的有机质含量对酸碱缓冲容量相关分析表明, 黄壤和黄棕壤土的有机质含量均与酸碱缓冲容量显著正相关(图2b, c)。表明随土壤有机质含量增加, 土壤酸碱缓冲容量增加, 且黄棕壤受有机质含量的影响较大。

2.2.4 土壤交换性酸对酸碱缓冲容量的影响

土壤交换性酸与缓冲容量的相关系数=-0.292。将土壤交换性酸与缓冲容量作图(图4a), 其散点图呈“L”型, 当交换性酸小于0.5cmol∙kg-1时酸碱缓冲容量较高且变化较大(在10~50 mmol∙kg-1); 当土壤交换性酸大于0.5 cmol∙kg-1时, 土壤酸碱缓冲容量变化较小(在10~15 mmol∙kg-1)。按土壤类型分析, 对黄壤土来说, 交换性酸与缓冲容量呈负相关, 但差异不显著(图4b); 对黄棕壤土来说, 交换性酸与缓冲容量显著负相关(图4c)。表明随交换性酸含量增加, 土壤酸碱缓冲容量减少; 交换性酸对黄壤酸碱缓冲容量变化的影响较小, 对黄棕壤酸碱缓冲容量变化影响较大。

图3 不同植烟土壤类型有机质与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: 有机质与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: 有机质与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: 有机质与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between soil organic matter content and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between soil organic matter content and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between soil organic matter content and pH buffer capacity of yellow brown soil.

图4 不同植烟土壤类型交换性酸与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: 交换性酸与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: 交换性酸与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: 交换性酸与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between exchangeable acid and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between exchangeable acid and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between exchangeable acid and pH buffer capacity of yellow brown soil.

2.2.5 土壤交换性氢对酸碱缓冲容量的影响

土壤交换性氢与缓冲容量的相关系数=-0.234。将土壤交换性氢与缓冲容量作图并做趋势分析(图5a), 其拟合方程的拟合度较小(只有5.49%), 说明交换性氢对酸碱缓冲容量的影响不明显。按土壤类型分析, 对黄壤土来说, 交换性氢与缓冲容量呈负相关, 但差异不显著(图5b); 对黄棕壤土来说, 交换性氢与缓冲容量负相关, 差异也不显著(图5c)。显然, 土壤交换性氢对酸碱缓冲容量的影响较小; 在交换性氢含量相同条件下, 部分黄棕壤土缓冲容量明显高于黄壤。

图5 不同植烟土壤类型交换性氢与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: 交换性氢与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: 交换性氢与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: 交换性氢与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between exchangeable hydrogen and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between exchangeable hydrogen and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between exchangeable hydrogen and pH buffer capacity of yellow brown soil.

2.2.6 土壤交换性铝对酸碱缓冲容量的影响

土壤交换性铝与酸碱缓冲容量的相关系数=-0.290。从土壤交换性铝与缓冲容量的关系图(图6a)看, 其散点图呈“L”型, 当土壤交换性铝小于0.5 cmol∙kg-1时, 土壤酸碱缓冲容量较高且变化较大(在10~50 mmol∙kg-1); 当土壤交换性铝大于0.5 cmol∙kg-1时, 土壤酸碱缓冲容量变化较小(在10~15 mmol∙kg-1)。按土壤类型分析, 对黄壤土来说, 交换性铝与缓冲容量呈负相关, 但差异不显著(图6b); 对黄棕壤土来说, 交换性铝与缓冲容量显著负相关(图6c)。表明随交换性铝含量增加, 土壤酸碱缓冲容量减少; 交换性铝对黄壤酸碱缓冲容量变化的影响较小, 对黄棕壤酸碱缓冲容量变化影响较大。

图6 不同植烟土壤类型交换性铝与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: 交换性铝与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: 交换性铝与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: 交换性铝与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between exchangeable aluminum and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between exchangeable aluminum and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between exchangeable aluminum and pH buffer capacity of yellow brown soil.

2.2.7 土壤阳离子交换量对酸碱缓冲容量的影响

土壤阳离子交换量与酸碱缓冲容量的相关系数=0.642*。将土壤阳离子交换量与缓冲容量作图(图7a)并做趋势分析, 其线性方程的拟合度为41.18%, 达显著水平, 但其散点图呈倒伏的“V”型, 说明不同土壤类型酸碱缓冲容量与阳离子交换量的关系不同。按土壤类型分析, 对黄壤土来说, 土壤阳离子交换量与缓冲容量正相关, 但不显著(图7b); 对黄棕壤土来说, 土壤阳离子交换量与缓冲容量显著正相关(图7c)。表明随阳离子交换量增加, 土壤酸碱缓冲容量增加; 阳离子交换量对黄壤酸碱缓冲容量变化的影响较小, 对黄棕壤酸碱缓冲容量变化影响较大。

图7 不同植烟土壤类型阳离子交换量与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: 阳离子交换量与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: 阳离子交换量与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: 阳离子交换量与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between cation exchange capacity and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between cation exchange capacity and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between cation exchange capacity and pH buffer capacity of yellow brown soil.

2.2.8 土壤盐基饱和度对酸碱缓冲容量的影响

土壤盐基饱和度与酸碱缓冲容量的相关系数=0.349。从土壤盐基饱和度与缓冲容量的关系图(图8a)看, 其散点图呈倒“L”型, 当土壤盐基饱和度小于48%时, 土壤酸碱缓冲容量变化较小(在10~15 mmol∙kg-1); 当土壤盐基饱和度大于48%时, 土壤酸碱缓冲容量较高且变化较大(在10~50 mmol∙kg-1)。按土壤类型分析, 对黄壤土来说, 土壤盐基饱和度与缓冲容量正相关, 但不显著(图8b); 对黄棕壤土来说, 土壤盐基饱和度与缓冲容量显著正相关(图8c)。表明随盐基饱和度增加, 土壤酸碱缓冲容量增加; 盐基饱和度对黄壤酸碱缓冲容量变化的影响较小, 对黄棕壤酸碱缓冲容量变化影响较大。

图8 不同植烟土壤类型盐基饱和度与土壤酸碱缓冲容量的关系

a: 盐基饱和度与两种土壤类型酸碱缓冲容量的关系; b: 盐基饱和度与黄壤酸碱缓冲容量的关系; c: 盐基饱和度与黄棕壤酸碱缓冲容量的关系。a: the relationship between base saturation and pH buffer capacities of two soil types; b: the relationship between base saturation and pH buffer capacity of yellow soil; c: the relationship between base saturation and pH buffer capacity of yellow brown soil.

2.3 植烟土壤基本理化性状与酸碱缓冲容量的关联度分析

将测定数据进行标准化处理, 设min=0、分辨系数=0.5, 土壤基本理化性质指标与酸碱缓冲容量的灰色关联系数见表3。在灰色关联度分析中, 各因子的重要性以关联度的大小表示[19], 关联度越大, 则表示该因子对土壤酸碱缓冲容量的影响越大。由表3可知, 黄壤基本理化性质指标对酸碱缓冲容量的影响大小排序为: 有机质>阳离子交换量>黏粒>pH>盐基饱和度>交换性铝>交换性氢>交换性酸, 以有机质影响最大, 其次是阳离子交换量、黏粒和pH; 黄棕壤基本理化性质指标对酸碱缓冲容量的影响大小排序为: pH>阳离子交换量>有机质>黏粒>盐基饱和度>交换性氢>交换性酸>交换性铝, 以pH影响最大, 其次是阳离子交换量、有机质和黏粒。

表3 不同植烟土壤类型基本理化性质与酸碱缓冲容量的关联度

3 讨论

成土母质对土壤的理化性质有极大的影响[14,18-19]。湘西山地烟区内不同类型土壤酸碱缓冲量存在明显差异, 黄棕壤的缓冲量(11.35~43.29 mmol∙kg-1)显著高于黄壤(11.79~20.70 mmol∙kg-1), 这与彭世良[20]对张家界土壤的研究结果一致。黄壤的成土母质与黄棕壤相比, 少有含砂岩和石灰岩。石灰岩一般由方解石组成, 容易风化, 石灰岩风化物发育的土壤中钙离子含量高, CaCO3含量与土壤酸碱缓冲容量有显著的正相关性[4], 故黄棕壤土壤缓冲能力较高。同种母质的土壤, 海拔高度对土壤酸碱缓冲能力影响显著, 海拔越高, 土壤缓冲能力越强[12], 湘西山地黄壤分布海拔下限为600 m左右, 黄棕壤一般位于海拔1 000 m以上[14], 这也可能是黄棕壤酸碱缓冲容量高于黄壤的原因之一。

本研究结果表明, 土壤有机质含量的高低与黄壤、黄棕壤是否对酸敏感密切相关, 这是因为土壤有机质中的腐殖质具有较强的吸附性和阳离子交换性能, 可以增强土壤缓冲性能[21]。对于黄棕壤而言, pH也是决定其是否对酸敏感的主要因素, 这可能与部分黄棕壤烟田在烤烟收获后轮作水稻有关。同时, 湘西植烟生态区两种土壤类型的土壤性质与酸碱缓冲的相关性也存在明显差异, 黄壤、黄棕壤的酸碱缓冲容量都随土壤黏粒和有机质含量的增加而增加, 这与杨杉等[1]、王文婧等[2]、黄平等[3]、Tarkalson等[22]的报道一致; 但对黄棕壤而言, 其酸碱缓冲容量大小还与土壤pH和阳离子交换量呈显著正相关, 与交换性酸和交换性铝呈显著负相关, 这可能是由土壤类型以及土壤所处的缓冲体系不同所导致的[1,23], 相关问题将在今后的试验中进一步研究。

采用灰色关联方法研究因素间的关联程度, 可以研究对象与待识别对象各影响因素之间的贴近程度, 通过比较各关联度的大小来判断待识别对象的影响程度[24-25]。研究结果表明, 对于黄壤, 有机质对土壤酸碱缓冲容量影响最大, 其次是阳离子交换量和黏粒; 对于黄棕壤, pH对土壤酸碱缓冲容量影响最大, 其次是阳离子交换量和有机质; 蒋胜军等[24]对成都平原土壤缓冲容量研究的灰色关联分析认为, CaCO3、盐基饱和度和pH与土壤缓冲容量的关系最为密切, 与本研究结果存在差异。这进一步说明土壤类型和生态区域对土壤缓冲容量存在较大影响。

酸化速率可在一定程度上反映土壤酸缓冲容量的差异[26], 施用化肥是通过提高生态系统碳循环效应来加速农田土壤酸化进程, 而磷钾化肥配施氮肥可增加植物或土壤的氮积累速率, 从而通过降低生态系统氮循环效应来减缓农田土壤酸化进程[27]。长期施用铵态氮肥等酸性肥料会加速土壤酸化进程, 使土壤基性矿物剧烈风化, 破坏土壤养分, 降低有机质和盐基离子含量, 导致土壤pH和酸缓冲能力降低[1,8]。有机肥中碱性物质的输入可抵消被收获生物量中碱性物质的输出, 从而避免土壤碱性物质的过度消耗[27], 同时有机肥的施入可以提高土壤有机质含量, 从而增强土壤缓冲性能[21]。因此, 施肥时应将化肥进行合理配比, 避免单施一种化学肥料, 并逐步减少铵态氮肥的施用量, 采用硝态氮肥代替, 同时增加有机肥的施用量, 采用有机-无机肥结合的方式, 通过合理的水肥管理, 缓减土壤的酸化, 提高土壤酸缓冲能力。

4 结论

黄棕壤的酸碱缓冲容量显著高于黄壤。供试样本土壤大部分属于敏感性土壤, 黄壤土是否对酸敏感由有机质含量决定, 黄棕壤土是否对酸敏感与pH和有机质含量密切相关。对于同一土壤类型, 有机质和黏粒含量与酸碱缓冲容量显著正相关; 对于黄棕壤, 酸碱缓冲容量还与pH和阳离子交换量呈显著正相关, 与交换性酸和交换性铝呈显著负相关。主要土壤类型之间缓冲性能存在较大差异, 黄壤土酸碱缓冲性能主要受土壤有机质、阳离子交换量和黏粒含量的影响; 黄棕壤土酸碱缓冲性能主要受pH、阳离子交换量和有机质的影响。应采用合理方式调节湘西山地植烟土壤酸性, 提高土壤缓冲容量, 为优质烟叶生产创造良好的土壤环境。

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Characteristics and driving factors of acid-base buffer of typical tobacco-planting soils in western Hunan Province*

LI Yuanhuan1, DENG Xiaohua1**, ZHANG Zhongwen2, ZHOU Miliang3, JIANG Zhimin2, TIAN Feng3, ZHANG Mingfa3, SHI Nan1

(1. College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2. China Tobacco Zhejiang Industrial Co, Ltd, Hangzhou 310008, China; 3. Xiangxi Autonomous Prefecture Tobacco Company of Hunan Province, Jishou 416000, China)

To determine the characteristics of pH buffer of soils cultivated with tobacco in the mountain regions that are under long-term fertilizer application, a total of 28 soil samples were collected in areas of typical flue-cured tobacco cultivation in mountain regions in western Hunan Province. The pH buffer characteristics of collected soils were analyzed using both titration curve and gray correlation methods. Then quantitative relationships and the driving factors of soil acid-base buffer characteristics were also investigated. The results showed that the range of pH buffer of soils cultivated with tobacco in western Hunan Province was 11.35–43.29 mmol∙kg-1and the average was 17.26 mmol∙kg-1. Acid-base buffer of yellow brown soil (11.35-43.29 mmol∙kg-1) was significantly higher than that of yellow soil (11.79-20.70 mmol∙kg-1). While the sensitivity of yellow soil to acid was determined by the content of soil organic matter, that of yellow brown soil to acid was closely related to pH and organic matter content. Also while 78.57% of the samples were sensitive to both acid and base, soil type, organic matter contents, and clay content were positively correlated with pH buffer capacity. For yellow brown soil, pH buffer capacity was also positively correlated with pH and cation exchange capacity. However, it was negatively correlated with exchangeable acid and aluminum.The performances of pH buffer of two soil types were quite different. pH buffer capacity of yellow soil was mainly affected by soil organic matter content, cation exchange capacity, and clay content. Then pH buffer capacity of yellow brown soil was mainly affected by pH, cation exchange capacity, and organic matter content. For production, it was necessary to use chemical fertilizers properly, to add organic fertilizer, to adjust soil acidity and to take other measures to improve pH buffer capacity of soil cultivated with tobacco. This will create a good ecological environment for the production of high quality tobacco leaves.

Mountain region in western Hunan Province; Tobacco cultivated soil; pH buffer capacity; Soil buffer performance; Acid sensitivity; Soil physicochemical property

, E-mail: yzdxh@163.com

Jul. 8, 2018;

Sep. 21, 2018

S153

A

2096-6237(2019)01-0109-10

10.13930/j.cnki.cjea.180643

李源环, 邓小华, 张仲文, 周米良, 江智敏, 田峰, 张明发, 石楠. 湘西典型植烟土壤酸碱缓冲特性及影响因素[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(1): 109-118

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* 湖南省烟草专卖局科技项目(xx15-18Aa01)资助

邓小华, 主要从事烟草科学与工程技术研究。E-mail: yzdxh@163.com

李源环, 主要研究方向为烟草栽培生理。E-mail: 404844559@qq.com

2018-07-08

2018-09-21

* This research was supported by the Science and Technology Project of Hunan Tobacco Monopoly Bureau (xx15-18Aa01).