遵义烟田土壤pH的空间分布与演变特征

彭玉龙　郑梅迎　刘明宏　芶剑渝　郭先锋　刘跃东　孟源　王林　王先勃　张继光

摘  要：为了解遵义烟区土壤pH的空间分布及演变特征，2016—2017年在遵义11个植烟县区采集4816个土壤样本进行pH测定，并与第二次土壤普查数据及2000—2005年调研取样数据进行对比分析。结果表明：（1）2016—2017年遵义全市烟区土壤pH变幅为4.4～8.8，平均值为6.6，变异系数为14.72%，适宜植烟pH的土壤样本占比62.5%，偏碱范围的土壤样本占比20.5%，偏酸范围的占比17.0%;（2）11个植烟县区的烟田土壤pH均值介于6.2～7.4之间，不同县区烟田土壤 pH间存在显著差异（<0.05）且各等级分布频率差异明显，总体呈现南酸北碱的空间分布格局;（3）自第二次土壤普查以来，遵义烟区在最适宜pH区间的土壤比例不断减少;在较适宜区间的土壤比例也呈现波动下降趋势;而偏碱区间的土壤比例不断增加;在偏酸区的土壤比例整体呈波动式上升趋势。总体来看，遵义烟田土壤pH具有明显的时空异质性，后续要进一步开展其演变成因与调控对策研究。

关键词：遵义烟田;土壤pH;时空分布;演变特征

中图分类号：S572.01          文章编号：1007-5119（2019）03-0047-08      DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.03.007

In order to understand the spatial distribution and evolution characteristics of soil pH in Zunyi tobacco-growing areas， 4816 soil samples were collected from 11 tobacco-growing counties in Zunyi for pH measurement in 2016-2017， and compared with the second soil survey data and the 2000-2005 survey data. The results showed that： （1） Soil pH in Zunyi tobacco areas varied from 4.4 to 8.8 in 2016-2017， with an average value of 6.6 and a coefficient of variation of 14.72%. The soil samples suitable for tobacco-growing accounted for 62.5%， and the alkaline soil samples for tobacco-growing accounted for 20.5%， the proportion of acid soil samples was 17.0%; （2） The average soil pH values of 11 tobacco-growing counties ranged from 6.2 to 7.4. There were significant differences of soil pH among these counties （<0.05） and the frequency of distribution of different soil pH grades was significantly different. The spatial distribution of soil pH showed a regional character with soils from Southern parts being acidic and from Northern parts being alkaline; （3） Since the second soil survey， the soil pH in Zunyi tobacco areas showed a decrease in the proportion of the most suitable soil pH for tobacco-growing; the proportion of suitable soil pH also showed a downward trend， while the proportion of soil in the alkaline range increased continuously and the proportion of the acid-biased soil in Zunyi tobacco areas generally increased volatility. As a whole the soil pH of Zunyi tobacco field has obvious spatial-temporal heterogeneity， and further research on its evolution causes and control strategies should be carried out in the future.

tobacco fields in Zunyi; soil pH; time and space distribution; evolution characteristics

土壤是優质烤烟生产的基础，国内外各优质烟草产区在植烟土壤的选择上，历来都十分重视土壤pH。土壤酸碱度是土壤基础的理化性质之一，主导着土壤中的诸多化学反应，对烟草生长发育及烟叶的产量、品质有着直接影响。土壤pH的形成是自然环境和人为因素综合作用的结果。自然状态中的土壤pH变化过程极为缓慢，pH每降低一个单位需数百年的时间。但随着社会经济的发展，高强度的人类活动使农田土壤酸化进程加快，特别是化肥过量施用和大气酸沉降等导致的土壤酸化问题加剧，对整个农业生产过程和生态环境造成了严重危害。我国的热带和亚热带地区主要分布着酸性土壤，这些地区也是烟草的主产区，伴随着南方农田土壤酸化问题的日益凸现，已严重制约了土壤及烟叶生产潜力的发挥。

遵义烟区是全国优质烟叶主产区之一，具有丰富的自然资源和良好的生态环境，为遵义烟草农业的发展提供了广阔的空间。因受生态环境变化、种植区域调整及栽培技术改进等多种因素的影响，遵义烟区土壤的酸碱性已发生变化，但土壤pH分布演变规律不清，土壤酸化预测研究不足，难以做到烟田酸化防控工作有的放矢。因而，明确当前遵义煙田土壤pH的空间分布及演变特征，不仅为遵义烟田土壤的合理利用和针对性改良提供参考依据，而且对烟区现代烟草农业的可持续发展和乡村振兴战略实施具有重要指导意义。

1  材料与方法

1.1  遵义市植烟土壤概况

遵义市地处云贵高原向湘西丘陵和四川盆地过渡的斜坡地带，位于贵州省东北部，东经105°36′至108°13′，北纬27°08′至29°12′之间，属亚热带季风性湿润气候区，年平均气温12.6～13.1 ℃，年均降雨量1000～1300 mm。遵义市种植烟草已有70余年历史，现有基本烟田约15万hm，占农作物播种面积的5.05%，产值占农业产值的8.42%，贫困乡镇最高可占35.86%。烤烟种植已成为遵义各县市的重要支柱产业和农民致富的主要经济来源。

1.2  土壤样品采集与处理

根据烟叶生产情况，2016—2017年分别在遵义市11个植烟县（遵义县、桐梓县、绥阳县、正安县、道真县、湄潭县、凤冈县、余庆县、务川县、仁怀市、习水县）采集耕作层烟田土壤样品4816个，并在取样同时记录每个样点的经纬度和海拔等地理信息。2017年同时选取6个典型植烟县（正安县、道真县、湄潭县、汇川县、凤冈县、务川县）对当地烟田土壤进行了剖面取样，取样个数115个，取样深度0～100 cm，每间隔20 cm取一个样品。所有土样取回后立即风干磨碎，过2 mm筛测土壤pH。

2000—2005年遵义烟田土壤pH数据查自《贵州省遵义市烤烟种植区划》。

第二次土壤普查数据（1978—1984年）查自全国土壤普查办公室主编的《中国土壤》。

1.3  土壤pH检测

土壤pH采用电位法测定（土液比为1：2.5）。具体操作依据“NY/T 1121.2—2006 土壤检测 第2部分 植烟土壤pH的测定”方法对各土壤样品pH进行检测。

1.4  数据处理

数据处理统计采用EXCEL 2010和SPASS 27。烟田土壤pH空间分布图采用Arc GIS 9.4软件地统计学模块中的IDW插值法绘制。

1.5  土壤pH分级标准

依据烟草生长发育对土壤pH适宜性以及《中国植烟土壤及烟草养分综合管理》等资料，将遵义烟田土壤pH划分为4个不同等级（表1）。

2  结  果

2.1  遵义烟田土壤pH总体状况

2.1.1  全市烟田土壤pH描述性统计  对全市4816个烟田土壤样本pH进行统计分析，结果见表2。2017年遵义烟田土壤pH值变幅为4.4～8.8，平均6.6，变异系数14.72%，变异系数相对较低;上下四分位Q1和Q2的值表明，遵义烟田土壤样品中有50%的样品pH值分布在5.8～7.4之间;偏度系数为−0.036，峰度系数为−0.97，表明烟田土壤样品pH值低于平均数的样品较多，大致符合正态分布。

2.1.2  全市烟田土壤pH各级分布比例  由表3知，全市烟田土壤pH在适宜范围内的样本占比为62.5%，处于偏碱范围的土壤样本占比为20.5%，处于偏酸范围的占17.0%。整体上，遵义烟田土壤pH较适宜烤烟生产，但仍有部分烟田土壤偏酸和偏碱，需要针对性改良并做好防控措施。

2.2  遵义各县区烟田土壤pH状况

2.2.1  各县区烟田土壤pH描述性统计  遵义各县区烟田土壤pH分布状况如表4所示，11个县区的烟田土壤pH平均分布在6.2～7.4，道真县烟田土壤pH平均值最低，湄潭县最高;从变异系数来看，凤冈县土壤pH变异系数最大为14.72%，仁怀县土壤pH变异系数最小为12.02%;各县区烟田土壤pH之间存在显著性差异（<0.05），且各等级分布频率差异较明显。由偏度和峰度系数可知，各县区烟田土壤pH基本符合正态分布要求;道真县、绥阳县、桐梓县为左偏态分布，其余县为右偏态分布，其中湄潭县土壤pH数据偏离中心最远，仁怀县偏离中心最近;各县区峰度系数绝对值均小于1，表明各县pH数据较为分散。

2.2.2  各县区烟田土壤pH各级分布比例  从各县烟田土壤pH分布频率来看（表5），务川县烟田土壤pH整体最优，有74%的烟田土壤pH在适宜范围内，其中33%的土壤pH处在最适宜范围。其次是道真、仁怀、绥阳及正安等县，分别有66.6%、70.4%、66.7%和63.8%的烟田土壤pH处于适宜范围，但这4个县处于偏酸范围的比例也较高，达25%左右;湄潭、习水、余庆等县烟田土壤处于偏碱范围内的比例较高，分别为53.1%、47.4%和47.2%，表明这3个县烟田土壤以中性及偏碱性为主。

2.3  遵义市烟田土壤pH空间分布特征

由遵义烟田土壤的pH空间分布图可知（图1），2017年遵义烟田土壤pH大多位于5.5～7.5的范围内，分布区域主要集中在遵义的北部和中部，偏酸和偏碱的区域则相对较为分散：在道真、桐梓、正安、凤冈和绥阳等县有相对集中的偏酸区域;而在湄潭、习水和余庆县有相对集中的偏碱区域，这与遵义土壤pH分布状况的统计结果相一致（表5）。同时从图2可看出，烟田偏碱区域集中在遵义南部（赤水市等非植烟区除外），而偏酸区域相对集中在北部，有南碱北酸的分布趋势，这与遵义烟区的气候条件、土壤水文及地形地貌等具有一定关系。

2.4  遵义烟田土壤pH演变特征

2.4.1  全市烟田土壤pH演变特征  由表6和图2可见，从全国第二次土壤普查开始，遵义烟区土壤pH整体表现出最适宜区的土壤占比不断减少;较适宜区的土壤比例则整体表现波动式下降趋势。偏碱区的土壤比例不断增加;而偏酸区的土壤比例从全国第二次普查到2005年增加了13.9%，从2005年到2017年又降低了4.3%，但整体来看，从全国第二次土壤普查至2017年，偏酸地区的土壤比例有所增加，土壤酸化的问题依然需要高度关注。

2.4.2  各县区烟田土壤pH演变特征  对遵义市各县区2000—2005年与2016—2017年烟田土壤pH进行统计（表7）。与2000—2005年数据相比，余庆、湄潭、绥阳和桐梓等县烟田土壤pH在适宜范围内的比例分别下降了33.4%、20.1%、13.5%、7.7%，而正安、遵义、仁怀、务川及凤冈县烟田土壤pH适宜比例有所提高，分别提高了18%、16.1%、13.6%、4.3%及1.6%，道真县适宜比例基本不变;桐梓、绥阳、道真及务川县等产区偏酸区间比例均有一定程度增加，增加值分别是13.3%、8.2%、5.1%及2.9%;同时余庆、湄潭、正安、凤冈及绥阳县等产区偏碱区間比例也有一定程度增加，增加值分别是36.4%、26.9%、10.3%、6%和5.3%。

2.5  土壤剖面pH特征

从6个主产区的烟田土壤剖面pH特征可以看出（图3），烟田土壤总体上呈现出随着土层深度增加土壤pH上升的趋势，这与田丽燕等对土壤剖面的研究结果类似。凤冈县土壤pH值随土壤深度的变化幅度最大，在60～100 cm土层时pH值出现大幅度提升，这可能与其施肥状况、成土母岩及土壤类型有关。湄潭、道真及正安县土壤pH随深度变化较小，其中正安县在0～60 cm土层时pH表现出随着土层深度的增加而降低，60～100 cm土层则表现出随着土壤深度的增加而升高;而湄潭县在0～40 cm土层时土壤pH表现出随土壤深度的加深而降低，40～100 cm时表现出随着土壤深度的加深而升高，务川县土壤pH则表现出随土层深度增加而增加的趋势。

3  讨  论

从遵义烟田土壤pH分布及演变中发现，自全国第二次土壤普查开始，适宜优质烤烟生产的土壤pH比例逐渐下降，偏酸区间的土壤比例波动式上升，偏碱区间的土壤比例不断增加。结合前人研究与遵义市的实际情况，造成土壤pH在适宜区间的比例不断减少及偏酸区间的土壤比例波动式上升，其原因可能与化肥的大量不合理施用及酸沉降有关。有研究表明，在自然状态下N循环一般不对总H产生贡献，而人为因素特别是大量施用氮肥对N循环的扰动加速了土壤酸化。长期偏施氮肥造成土壤养分失调，使土壤胶粒中的钙、镁等盐基离子很容易被H置换，从而使土壤pH下降。遵义市人均耕地面积从解放初的0.143 hm减少到0.054 hm，耕地面积大幅度缩减，但复种指数及劳动成本的提高促使农田氮肥施用量日益增加。遵义烟田施氮量大多在100～150 kg/hm，不同烟区因气候、土壤肥力等因素施氮量有所差异， 但综合前人关于施氮量与烤烟生长发育的关系研究发现，遵义烟区整体施氮量较高，氮肥的过量施用会严重影响土壤的pH及烤烟的生长发育状况。沈月等在对棕壤酸化定位研究发现，连续施用尿素27年，土壤pH下降1.31。同时，在烟叶采收及秸秆普遍移出烟田的条件下，土壤中的钙、镁、钾等盐基离子也被大量带出土壤，如果没有及时得到有效补充，也会使烟田土壤向酸化方向发展。

此外，酸沉降因素对耕地土壤酸化也具有重要影响，在一些区域甚至被认为高于施肥、耕作等人为因素。酸沉降主要受工业、汽车尾气等人类活动的影响，酸雨是酸沉降最直接的表现形式。遵义市位于贵州省三大煤田之一的黔北煤田区，SO排放量大，较易形成酸性降雨。随着贵州省“西电东送”工程的推进，电厂烟气脱硫改造行动的进行，基于酸沉降引起的土壤酸化现象得到一定改善，但遵义烟区土壤酸化的状况仍不容乐观。而遵义烟区偏碱区间的土壤比例不断增加的原因可能与粉煤灰的农用、土地整理活动及烟田土壤类型等因素有关。遵义市煤田区工业燃煤等产生了大量的固体废物粉煤灰，对其处理一般采用土壤处理的方式，粉煤灰呈碱性，用它作肥料添加剂会造成土地碱化等现象;其次在2000年以后，遵义烟区进行了大范围的烟田整理工作，其对耕作层的扰动和耕翻等措施会使烟田土壤pH不同程度提升。

成土母质、海拔高度及气候条件等因素也能引起土壤pH的改变。成土母岩发育为成土母质，决定土壤类型，能显著影响烟田土壤的pH。遵义市境内除局部为第四系红色粘土和零星分布有洪积、冲积母质外，主要为残积和坡积母质类型，这在一定程度上造成遵义烟田土壤的pH均值相对集中，除湄潭、习水和余庆三县外，其余县市烟田pH均值均分布在6.2～6.7间的范围内。海拔高度的变化常导致太阳辐射、空气温湿度和降雨量等气候因子发生显著变化，从而直接或间接影响土壤理化特性及烟草生长发育。有研究表明随着海拔高度增加，降雨量增大，土壤风化淋溶作用强，土壤盐基饱和度和pH呈降低趋势。遵义地处中亚热带湿润季风气候带，气候温和，雨量充沛，烤烟种植大多在800～1300 m的海拔高度，土壤风化淋溶作用较强，但遵义烟田土壤pH变化与地理环境及气候条件的具体关系还有待进一步考证。

土壤pH对烤烟产质量具有重要影响，张东等研究表明土壤pH与中部烟叶各元素含量之间存在相关性，土壤酸碱度在很大程度上会影响中部烟叶各元素的含量，进而造成中部烟叶质量的优劣。魏国胜等的研究表明土壤pH与烟株根茎部病害之间存在显著相关性。在后续的研究工作中，应针对遵义各烟区烟田的具体情况，对桐梓县、道真县、绥阳县等部分偏酸区域，以及湄潭县、余庆县等部分偏碱区域的植烟土壤进行取样验证，同时对气候、土壤、水体等生态环境指标，以及施肥、耕作及种植制度等进行系统调查，对遵义烟区植烟土壤pH演变的成因进行分析研究，并进一步研发适宜遵义烟田土壤的酸化阻控技术及相关产品，以促进遵义烟叶生产的可持续发展。

4  结  论

遵义市烟区土壤pH总体适宜烤烟生产。在时间尺度上，从第二次土壤普查到2017年，烟区烤烟生长最适宜的土壤pH比例不断下降，偏酸及偏碱区间的土壤比例不断增加，烤烟生产的酸碱适宜性不断降低。

在空间分布上，遵义烟田总体上呈现南部偏酸、北部偏碱的空间分布特征，各县区烟田土壤pH之间存在显著差异，土壤剖面pH整体上随土层深度而增加，但这种变化趋势在各县区间存在一定分异。

在后续研究中，应加强对遵义各县区烟田土壤的深入调查，进一步探讨各县区間土壤pH演变及差异产生的成因，有针对性的开展遵义烟田土壤的酸碱改良与阻控工作。

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