西南典型烟区水稳性团聚体组成对土壤理化特征的影响

徐艳丽 段焰 刘芮 程昌新 王冠 刘浩 何晓健 胡志明 王松峰 丛萍

摘要：为探究西南典型植烟区水稳性团聚体和土壤机械组成对土壤理化特征的影响，在我国云南保山5个片区采集耕层土壤样品，测定其水稳性团聚体组成与机械组成，分析其与土壤物理性状及养分特征的关系及影响效应。结果表明，该地区土壤水稳性团聚体含量以》5mm粒径的最高，0.50.25mm粒径的最低;而土壤机械组成则以粉砂粗含量最高，中砂含量最低不同地区土壤机械组成差异显著，主要表现在粗砂、细砂、粉粒细及黏粒间。另外，5个典型植烟区的土壤物理及养分特性亦有显著差异，其中腾冲地区兼具较优的土壤物理以及养分特性。相关分析及冗余分析表明，土壤水稳性团聚体组成对土壤养分特征影响显著，其中《0.25mm粒径团聚体（F-5.4，p0.03）是引起不同地区养分分异的关键因子;土壤机械组成则对土壤物理特征影响显著，其中粉砂（F-28.9，=0.006）与中砂（F12.5，p-0.048）是引起不同地区土壤物理性状分异的关键因子。综上，《0.25mm粒径团聚体以及粉砂、中砂粒在调控我国西南典型植烟区土壤物理及养分特征中具有重要作用。

关键词：植烟土壤;水稳性团聚体;土壤机械组成;土壤物理;土壤养分

土壤颗粒的排列与组合形式构成了土壤结构，土壤结构与土壤的通气、保水及保肥能力密切相关，对于营造良好土壤生态环境具有重要意义。土壤团聚体结构组成与土壤机械组成是衡量土壤结构的重要指标。土壤团聚体作为土壤结构的重要组成部分和土壤肥力的中心调节器，影响土壤的孔隙性、持水性、通透性和抗蚀性，其中水稳性团聚体具有特殊的水力抗性，且是土壤养分的重要周转空间故而在土壤结构的表征中受到高度重视。前人研究表明，》0.25mm水稳性团聚体是土壤有机质的主要载体，其数量的增加有利于土壤腐殖质数量和质量的提高，有机质的提高则会进一步提高土壤稳定性。土壤机械组成也是造成养分差异的重要因素。前人研究表明4，土壤砂粒越多，有效养分含量越低，壤黏粒越多，有效养分含量越高，但对土壤微量元素影响不显著。

我国西南地区是清甜香型烤烟的重要产区，由于其多分布于高原山地，须以手扶旋耕机实施耕作，加之长期大量施用化肥，土壤板结、犁底层上移等土壤结构性问题突显，这不可避免地会导致土壤团聚体组成以及土壤机械组成发生改变，最终影响土壤表观物理性状以及养分特征。因此，本文在我国西南典型烤烟产区云南保山的5个县区开展研究，调查植烟土壤水稳性团聚体组成以及土壤机械组成的现状，并分析其与土壤表观物理性状以及养分特征的相互关系，明确土壤结构中影响土壤物理性状以及养分特征的关键因子，为植烟土壤结构的下一步改良提供理论依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

保山市位于云南省西南部，地处北纬2408～25°51，东经9825～10002包括隆阳区、腾冲县、龙陵县、昌宁县、施甸县共一区四县。其地势北高南低，自西北向东南延伸倾斜，海拔535～3781m，平均约1800m。保山市为低纬度高原季风气候区，具有冬干夏雨、年温差小、日温差大的特点，年平均气温14～17℃，年降水量7002100mm。全市有红壤、石灰性土、紫色土、黄棕壤、水稻土等土壤类型。

2土壤样品采集

在保山市一区四县5个烤烟产区分别采集24个样本，运用土钻随机多点采集耕层（0～20cm）土壤样品，各点土样充分混匀，以四分法留取2kg土壤作为待样品。

1.3样品的处理与测定

土壤样品经过风干、研磨和过筛处理，测定有机质、全氮、铵态氮、全磷、全钾、水分、pH、容重、孔隙度、毛管持水量、最大持水量以及水稳性团聚体组成和土壤机械组成。测定方法：采用重铬酸钾外加热法测定土壤有机质含量;半微量开氏法测定全氮含量;2mol/LKcl浸提-靛酚蓝比色法测定铵态氮;NAHCO浸提钼锑抗吸光度法测定全磷含量;NH4Ac浸提-火焰光度法测定全钾含量;烘干法测定土壤水分H计法（FE38-Five Easyplustm，Mettler-Toledo，瑞士）以水土比2.5：1的质量比测定土壤pHI：环刀法测定土壤容重、孔隙度和持水量;用湿筛法测定土壤水稳性团聚体组成，比重计法测定土壤机械组成。

1.4数据处理

运用MicrosoftExcel2016软件进行数据整理

与分析。采用SPSS2.0统计软件进行方差分析与

相关分析，处理间差异采用Duncan多重比较方法，差异显著性水平为0.05。运用Canoco5.0进行冗余分析，表征不同粒径土壤团聚体分布特征以及土壤机械组成中影响土壤物理性状和土壤养分的关键因子。

2结果

2.1植烟土壤水稳性团聚体的组成与分布

从表1中可以看出，保山地区的水稳性团聚体组成中，以》5.00mm粒径的水稳性团聚体含量最高0.50-0.25mm粒径的水稳性团聚体含量最低。然而，不同地区同一粒径团聚体均有差异，5.00～2.00mm和《0.25mm的水稳性团聚体在5个植烟区差异极显著，其中施甸地区的5.00～2.00mm的水稳性团聚体含量最高，昌宁地区《0.25mm团聚体含量最高，这可能与施甸地区多为黏土，易促进大团聚体形成，而昌宁地区多为砂壤土，以微团聚体为主有关。

2.2植烟土壤机械组成

由表2可见，土壤机械组成在不同地区有显著差异，粉粒粗是5地区机械组成的主要粒级。昌宁地区粗砂含量最高，显著高于腾沖、施甸和隆陽，龙陵地区的粗砂含量次之，显著高于隆阳。龙陵与腾冲的中砂含量较高，显著高于昌宁、施甸和隆阳。细砂在5个地区分布均有显著差异，表现为龙陵腾沖》昌宁》施甸》隆阳。粉砂含量以腾冲最高，显著高于施甸与隆阳，龙陵与昌宁次之，仅与隆阳有显著差异。龙陵的粉粒粗显著低于其他4区，而粉粒细含量在5个地区表现为隆阳》施甸》腾冲、昌宁〉与龙陵。黏粒含量则表现为昌宁》施甸、龙陵与腾冲》隆阳。由此可见，隆阳与施甸地区机械组成以粉粒为主，而昌宁与龙陵则以砂粒为主，腾冲则介于二者之间。

2.3植烟土壤物理性状

由表3可见，5个地区的土壤水分含量、土壤容重、土壤孔隙度、毛管持水量和最大持水量均有不同程度差异。其中，土壤水分含量以腾沖、龙陵较高，且显著高于其他3地;土壤容重以腾冲、昌宁较低，且显著低于其他3地壤孔隙度以腾冲、昌宁以及龙陵较高，且显著高于其他2地除施甸外，其他4地的土壤毛管持水量均较高且显著高于施甸;而最大持水量则以腾冲、昌宁较高。总体评价发现，腾冲地区各物理性状均居于较优水平。

2.4植烟土壤养分特征

由表4可见，土壤有机质含量以腾冲地区最高，且显著高于其他4地;除龙陵外，其他4地全氮含量均居于较高水平;土壤铵态氮含量则以昌宁、施甸以及隆阳的较高然而5地间全磷含量无显著性差异;与隆阳相比，其他4地的全钾含量均居于较高水平。5个区域中差异较大的是有机质含量和铵态氮含量，最大差异分别达到2.71百分点与3.68mgkg，全氮含量次之，全磷和全钾含量差异不显著。龙陵地区各化学成分含量均居于较低水平。

2.5水稳性团聚体分布与土壤理化性状的关系

水稳性团聚体与土壤理化性状的相关性分析表5表明，土壤有机质、全氮、全磷含量，土壤孔隙度，毛管持水量以及最大持水量均与2～1mm、1～0.5mm粒径团聚体含量呈显著正相关性，与》5mm粒径团聚体含量呈显著负相关性，全钾则与上述理化指标相反壤铵态氮与《0.25mm粒径壤团聚体含量呈极显著正相关关系，与》5mm的呈显著负相关关系;土壤pH与5～2mm粒径团聚体含量呈极显著正相关关系，与1～0.5mm粒径团聚体呈显著负相关关系;土壤水分含量与0.50.25mm以及《0.25mm粒徑团聚体含量呈极显著负相关关系壤容重则与5～2mm、2～1mm以及1～0.5mm粒径团聚体含量极显著负相关，与《0.25mm粒径团聚体含量极显著正相关。

2.5.2不同粒径土壤团聚体分布与土壤理化性状的余分析图1（a）表明，冗余分析结果中的两个排序轴解释了总変异的97.35%，可反映土壤团聚体粒径分布对土壤物理性状影响的绝大部分信息，其中5～2mm、0.5～0.25mm与《0.25mm粒径团聚体的向量具有较高矢量值，但均未达到显著水平。图1（b）表明，对于土壤养分特征而言，两个排序轴解释了总变异的97.90%，可反映土壤团聚体粒径分布对土壤养分指标影响的绝大部分信息，其中《0.25mm粒径团聚体是引起5种养分分异的关键因子（F=54，p=0.03）。

2.6土壤机械组成与土壤理化性状的关系

2.6.1土壤机械组成与土壤理化性状的相关性分析表6表明，有机质、全氮以及全磷均与中砂粒呈显著正相关性，与黏粒呈极显著负相关性;土壤铵态氮则与中砂、细砂极显著负相关;土壤全钾与粉粒细极显著负相关，与粗砂、细砂均显著正相关土壤pH除与粉粒粗、粉粒细极显著正相关外，与其他颗粒组成均极显著负相关土壤水分、孔隙度、毛管持水量以及最大持水量均与细砂以及粉砂呈显著的相关性，与粉粒呈显著的负相关性。

2.6.2土壤机械组成与土壤理化性状的冗余分析图2（a）表明，对于物理性状的影响，两个排序轴解释了总变异的97.35%，可反映土壤机械组成对土壤物理性状影响的绝大部分信息，其中细砂、中砂、粉砂、粉粒粗与粉粒细的向量具有较高矢量值，且粉砂对土壤物理性状的影响达到极显著水平（F=28.9，=0.0060），中砂达到显著水平（F=12.5，p=0048），二者均是引起土壤物理性状分异的关键因子。图2（b）表明，对于土壤养分特征的影响，两个排序轴解释了总变异的97.90%，可反映土壤机械组成对土壤养分特征影响的绝大部分信息，虽然中砂、粉砂与粉粒粗对土壤养分分异的影响权重较大，但尚未达到显著水平。

3讨论

保山植烟区主要为岩类风化形成的山地丘陵区，该地5个区、县土壤水稳性团聚体中含量最高的组分均为》5mm的团聚体，最低的均为0.5～0.25mm粒径团聚体，而5～2mm和《0.25mm的土壤团聚体在5个地区间分异最显著。5地区土壤机械组成中以粉砂粗占比较高，占比最低的均为中砂，而黏粒与粉粒居中，表明当地土壤通气透水性较好又具有一定的保肥能力，适宜于烤烟生长。本研究中土壤有机质和铵态氮在不同地区间差异显著，这方面是因为不同地区土壤由不同成土母质发育而来，土壤肥力本身有差异，另ー方面也受不同地域的降水以及海拔等环境因素的影，造成有机质累积-矿化以及铵态氮挥发-固定-转化过程发生差异。综合看来，腾冲地区的土壤物理性状及养分特征均居于较高水平，更适宜于烤烟生长。土壤水稳性团聚体组成和机械组成与土壤物理及养分特征均有密不可分的关系叫。本文结果表明，土壤养分指标多与》5mm粒径团聚体含量负相关，而与2～1mm以及1～-0.5mm的显著正相关，土壤物理指标则与各粒级团聚体均具有明显相关性。这是因为在较大粒径团聚体（》5mm）中土壤机械组成多以石砾、砂粒为主，对养分的固持能力低，极易造成养分大量流失;另外，由于大量有机碳分布在2～0.25mm粒径团聚体中，在该粒径团聚体中的有机质氧化稳定性较高，养分较稳定，不易分解，存留时间长。石岩松等叫研究也发现土壤有机质、全、全磷含量与2～1mm、1-0.5mm粒径团聚体含量具有正相关关系，这与本文的研究结果相似，说明有机碳和氮素、磷素在团聚体中的分布具有一致性。然而，朱静华等研究则表明物理性砂粒（1～0.01mm）除与磷素呈正相关外，其余全部为负相关，土壤物理性砂粒越多有效养分含量越低，而其余4个粒级组除与磷素呈现负相关外，与其他元素的有效养分含量均呈正相关，即土壤物理性黏粒越多有效养分含量越高。这与本研究中黏粒含量与养分含量负相关的结果相悖，这可能与气候条件以及成土母质有关。进一步运用余分析解析不同地区引起土壤物理及养分性状分异的主导土壤粒径因子，发现《0.25mm粒径团聚体是引起5种养分差异的关键因子（F=5.4，p=0.03）这是因为土壤团聚体粒径越小，比表面积越大，对有机碳的吸附能力就越强，在这种固持作用下有机无机胶体紧密结合，不易被微生物分解释放;而在土壤机械组成中，粉砂（F=28.9，p=0.006）与中砂（F=12.5，p=0.048）是引起土壤物理性状分异的关键因子。综上可见，土壤团聚体和土壤机械组成对土壤养分和表观物理性状都有显著的影响，在今后的研究中更应注重植烟土壤结构的改良，从而保障其良好的供肥能力。

4结论

云南保山5个植烟区的土壤水稳性团聚体均以》5mm粒径的含量最高，以0.5～0.25mm粒径的最低，而土壤机械组成则以粉砂粗比例最高，以中砂最低。另外，在5个典型植烟区中，腾冲地区的土壤物理性状明显优于其他4区，且各养分含量较高，更适宜于烤烟生长。相关及冗余分析表明，土壤水稳性团聚体组成对土壤养分特征影响显著，其中《0.25mm粒径团聚体（F=5.4，p=0.03）是引起不同地区养分分异的关键因子;土壤机械组成则对土壤物理特征影响显著，其中粉砂（F-289，p=0.006）与中砂（F=12.5，p=0.048）是引起不同地区土壤物理性状分异的关键因子。可见，土壤结构与土壤肥力因子关系密切，植烟土壤结构改良将成为下ー步的研究重点。

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