楚雄州不同海拔高度植烟土壤养分特征分析

杨 策，杨文松，陆瀛龙，潘义宏，马爱国，张筱蕾，张晓龙，周芳芳

（1. 云南省烟草公司楚雄州公司，云南 楚雄 675000；2. 云南五佳生物科技有限公司，云南 昆明 650106；3. 华环国际烟草有限公司，安徽 滁州 233121）

土壤是农业生产最基本的生产资料，其养分状况受诸多因子的影响，如地形、气候、成土母质、土壤类型等自然因素以及施肥、耕作、种植制度等人为活动[1]。土壤养分是土壤的重要属性，提供植物生长发育所必需的营养元素。蓟红霞[2]、唐先干等[3]研究表明，烟叶产量和品质是由遗传因子和环境因素共同决定的，其中土壤条件是影响烟叶产质量的主要环境因素，且不同类型土壤种植的烟叶品质不同，以紫色土种植的烤烟品质最好，沙泥田种植的烟叶品质最差[4]。作为烤烟生产最基本、最重要的生产资料，烟草科研工作者针对植烟土壤养分开展了较多研究，例如不同前作对植烟土壤养分的影响[5]、连作条件下植烟土壤养分的变化[6]、土壤养分空间变异及随海拔梯度的分布规律[7]等。然而，不同地方的土壤养分随海拔变化的研究结果存在明显的分歧。例如：对黄土高原小流域[8]、江淮丘陵地区的研究表明，海拔与有机质、氮磷钾含量呈负相关[9]；而李超等[10]在研究海拔跨度3 000 m 的高原耕地土壤养分随海拔的变化规律时发现，pH 值、有机质、有效氮磷钾含量与海拔呈正相关；王云全等[11]对昌宁县海拔跨度2 200 m 的植烟土壤的研究结论与李超等的研究结果相似。

楚雄市（为楚雄彝族自治州的首府）于1935 年在子午镇试种烤烟成功后，种植面积逐年增加，从2000 年的0.83 万hm2增加到现在的4 万hm2左右，是云南重要的植烟区之一。楚雄市植烟区的海拔跨度在1 400～1 710 m 之间[12]，关于其植烟土壤养分随海拔高度的变化情况尚未见详细报道。基于此，笔者以楚雄植烟区为研究区域，以不同海拔土壤养分特征为变量，分析楚雄州不同海拔高度下植烟土壤养分的变化情况，以期为不同植烟区烤烟种植营养管理提供技术指导和依据。

1 样品采集与项目测定

1.1 研究区域概况

楚雄市地处云南中部，位于东经100°35′～101°45′，北纬24°30′～25°14′，总面积4 404 km2，属北亚热带气候区，年均气温16.0℃，最热月平均气温21.4℃，最冷月平均气温8.7℃，年降水量862.7 mm，全年无霜期248.4 d，烤烟大田生长季内，4—9 月平均气温20.0℃，降水量711.0 mm。

1.2 样品采集

采样点分布在云南省楚雄彝族自治州主要植烟市县区，于2015—2018 年连续在7 个市县、20 个乡镇，64 个村委会选择连片烟田采集10～20 cm 根层土壤，共采集250 个植烟土壤样品，分布海拔范围1 170～2 320 m，具体取样情况见表1。

表1 楚雄州植烟土壤取样情况

1.3 测定项目及方法

土壤样品经风干后，测定pH 值及有机质、全氮、水解性氮、速效磷、速效钾含量。其中pH 值参照NY/T 1121.2—2006 采用pH 计法（水土质量比2.5 ∶1）测定，有机质含量参照NY/T 1121.6—2006 采用重铬酸钾滴定法测定，水解性氮含量参照LY/T 1229—1999 采用碱解扩散法测定，速效磷含量参照NY/T 1121.7—2006 采用氟化铵-钼锑抗比色法测定，速效钾含量参照NY/T 889—2004 采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定，全氮含量参照NY/T 1121.24—2012 采用凯氏定氮仪法测定。

1.4 土壤养分分级评价

参考全国第二次土壤普查养分分级标准对土壤进行分级（表2）。级别越高，代表该元素含量越丰富。对于pH 值来说，1～5 级分别代表碱性、中性、偏酸性、酸性和强酸性；对于除pH 值外的其他指标来说，1～6级分别代表含量很丰富、丰富、中等、缺乏、很缺乏和极缺乏。

表2 土壤养分分级指标及标准

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2010 进行数据处理，采用SPSS 21.0进行统计分析、方差分析和制图。

2 结果与分析

2.1 土壤养分箱图分析

对250 个植烟土壤样品的6 个土壤理化指标分别进行箱线图分析，根据四分法剔除各指标的极大和极小异常值，使数据具有统计学意义，结果如图1 所示。

2.2 不同海拔区间植烟土壤养分基本统计特征

云南地处低纬高原，自南向北海拔高差悬殊，生态环境多样，立体气候明显，1 200～2 100 m 海拔范围是烤烟主要栽种区域[13]。研究取样海拔跨度为1 170～2 320 m，按照200 m 的海拔梯度设计为5 个海拔区间，其中低于1 400 m 占比为2.92%，1 400～1 600 m 占比为3.51%，1 600～2 000 m 占比为85.38%，大于2 000 m占比为8.19%。根据不同海拔烤烟种植分布情况，重新将海拔划分为Ⅰ区较低-低海拔（＜1 600 m）、Ⅱ区中海拔（1 600～1 800 m）、Ⅲ区高海拔（1 800～2 000 m）、Ⅳ区较高海拔（＞2 000 m）来分析不同海拔区域植烟土壤养分变化规律。

结合箱线图（图1）剔除异常值后，具有统计学意义的取样点171 个，其中有机质、水解性氮、全氮、速效钾检测有缺失，故总样品数不足171 个，统计分析按实际样品数量进行分析。由表3 可知，Ⅰ区植烟土壤pH 值分布范围在4.86～8.23 之间，有机质含量为10.31～69.78 g/kg，有效磷含量为2.20～62.70 mg/kg，水解性氮含量为59.38～227.05 mg/kg，全氮含量为1.27～2.43 g/kg，速效钾含量为46.81～456.00 mg/kg，该海拔区域土壤pH 值适宜烤烟种植，有机质丰富，有效磷中等，水解性氮和速效钾很丰富，全氮含量丰富。Ⅱ区植烟土壤pH 值分布范围在4.81～7.62 之间，有机质含量为17.40～73.91 g/kg，有效磷含量为2.20～143.98 mg/kg，水解性氮含量为83.25～260.00 mg/kg，全氮含量为1.10～3.50 g/kg，速效钾含量为64.39～617.67 mg/kg，该海拔区域土壤pH 值适宜烤烟种植，有机质很丰富，有效磷、水解性氮、速效钾、全氮均处于中等以上水平。Ⅲ区植烟土壤pH 值分布范围在4.69～8.14 之间，有机质含量为17.40～73.91 g/kg，有效磷含量为1.01～108.44 mg/kg，水解性氮含量为30.46～250.49 mg/kg，全氮含量为0.58～3.56 g/kg，速效钾含量为24.38～579.13 mg/kg，该海拔区域植烟土壤pH 值适宜，有机质丰富，有机磷丰富但标准误差大，区域内土壤磷含量离散程度大，水解性氮丰富，全氮、速效钾很丰富。Ⅳ区植烟土壤pH 值分布范围在4.89～7.39 之间，有机质丰富，有效磷丰富，水解性氮中等，变异性大，分布不均匀，全氮含量丰富，速效钾含量很丰富。

表3 不同海拔区域土壤养分基本特征

图1 土壤养分异常值剔除

综合4 个海拔区域植烟土壤养分情况可知，楚雄烟区植烟土壤pH 值整体上较为适宜，有机质含量丰富，有效磷中等-丰富，水解性氮丰富，全氮丰富-很丰富，速效钾丰富。由此可见，楚雄烟区植烟土壤整体上养分含量较为丰富，但养分分布不均匀，采用统一规范的施肥操作可能会导致肥料利用率低，不能满足不同烟区烤烟的需求，从而不利于优质烟叶生产。因此，需要对不同海拔区域植烟土壤养分进行分级分析，为楚雄烤烟因地制宜，因土施肥提供参考和指导。

2.3 不同海拔区间植烟土壤养分分级情况分析

为明确楚雄烟区不同海拔区域植烟土壤养分分布情况，对4 个海拔区域土壤养分进行分级分析。优质烟叶生产一般土壤pH 值为5.8～6.5，有机质含量在10～40 g/kg[13]。由表4 可知，Ⅰ区植烟土壤pH 值适宜烟叶生产的比例为54.54%，适宜优质烟叶生产的比例为27.27%；适宜优质烟叶生产的有机质比例为63.64%；有效磷含量中等-丰富的比例为81.82%，水解性氮含量丰富-很丰富的比例为70%，全氮含量很丰富-丰富的比例为80%，速效钾含量中等-很丰富的比例为80%。Ⅰ区大部分植烟土壤氮、磷、钾含量处于中等以上水平，约有1/3 土壤有机质含量过高，超出优质烟叶生产范围，1/2 的土壤pH 值不适宜优质烟叶生产。因此，对于海拔低于1 600 m 的植烟区，在烤烟生产过程中应关注土壤的酸碱度，合理施用氮磷钾肥，以免降低养分利用率。

表4 不同海拔区间土壤养分分级情况

Ⅱ区植烟土壤适宜烤烟种植的pH 值比例为66.04%，适宜优质烟叶生产的比例28%，适宜优质烟叶生产的有机质比例为70%，有效磷、全氮、速效钾含量中等-很丰富比例均在92%以上，该植烟区土壤中有效磷含量中等-很丰富的比例为86.80%。因此，对于海拔在1 600～1 800 m 的植烟区，在烤烟生产过程中应关注土壤pH 值变化，控施有机肥和氮磷钾肥，选择适宜的肥料，避免酸性肥料的施入，逐步改善土壤pH 值。

Ⅲ区植烟土壤适宜烤烟种植的pH 值比例为60.67%，适宜优质烟叶生产的比例为29.21%；适宜优质烟叶生产的有机质比例为71.74%，有效磷含量中等以上的比例为78.49%，水解性氮、全氮、速效钾含量中等以上的比例均在88%以上。对于海拔在1 800～2 000 m 的植烟区，由于有近40%的土壤pH 值偏酸，大部分土壤中氮、磷、钾含量处于中等以上水平，因此，在烤烟生产过程中应重点关注土壤酸碱度的改良，改善土壤环境，提升优质烟叶生产比例。

Ⅳ区适宜优质烟叶生产的土壤pH 值比例为42.86%，适宜优质烟叶生产的有机质比例达76.93%，有机质含量偏低的比例仅为7.69%，有效磷含量中等以上的比例为78.57%，水解性氮和全氮含量中等以上的比例为84.62%，速效钾含量中等以上的比例71.43%、丰富-很丰富的比例为64.28%。因此，对于海拔高于2 000 m 的植烟区，在烤烟生产过程中应关注土壤pH 值的改良，注意钾肥的施入。

2.4 不同海拔区间植烟土壤养分差异分析

对4 个不同海拔区域植烟土壤养分进行差异分析，结果（表5）表明，除了有机质这一指标外，其他养分指标受海拔的影响较小，有机质以Ⅱ区植烟土壤含量最为丰富，其他3 个区域间无显著性差异。可见，楚雄烟区1 600～1 800 m 土壤有机质含量高，要重点关注其他区域有机质的施用，特别是海拔大于2 000 m 的植烟土壤，该区域有机质分布不均匀，离散程度强。

表5 不同海拔区间楚雄植烟区土壤养分平均值的差异分析

3 讨 论

将245 个植烟土壤样品所跨海拔分为＜1 600 m（Ⅰ区，较低-低海拔）、1 600～1 800 m（Ⅱ区，中海拔）、1 800～2 000 m（Ⅲ区，高海拔）、＞2 000 m（Ⅳ区，较高海拔）4 个区域，对不同海拔区域植烟土壤的养分含量分布进行分析，发现4 个区域植烟土壤存在以下共性问题。

（1）土壤pH 值适宜烟叶生产比例较高，为50%～70%，但适宜优质烟叶生产的土壤pH 值占比偏低，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区分别占比27.27%、28.00%、29.21%，Ⅳ区占比虽然高于其他3 个区域，为42.86%，但仍未超过半数。因此，4 个海拔区域均要重点关注土壤pH值的变化，土壤pH 值是评价土壤养分有效性的重要指标，pH 值过高或过低都会直接影响作物生产，主要是因为pH 值将影响土壤中元素的转化和释放[15]，在生产中对于pH 值过低的土壤主要施用生物炭或生石灰等改良剂逐步改良土壤pH 值[16]。

（2）4 个海拔区域90%以上植烟土壤有机质含量处于中等-丰富级别，适宜优质烟叶生产的有机质含量比例为60%～80%，有机质缺乏比例较低，其占比低于10%。

（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区均有80%以上植烟土壤的有效磷、水解性氮、速效钾含量处于中等以上水平，在生产中应重点关注氮磷钾合理施用，采用减氮施用和叶面喷施等方式提高肥料利用率。Ⅳ区植烟土壤氮磷含量处于中等以上水平的比例为80%，而速效钾含量处于中等以上的比例为71.43%，因此该区域应关注増施钾肥提升烟叶品质[17]。

对不同海拔区间植烟土壤养分方差分析结果表明，Ⅱ区植烟土壤的有机质含量显著高于其他海拔区域，其他海拔区域间无显著性差异，与任启文等[18]、林建平等[19]的研究结果相悖，其原因可能与海拔变幅有关，在该研究中海拔高差在400 m 左右，选择烤烟集中分布范围，而上述相关研究海拔高差在1 000 m 左右，土壤养分空间变化可能更大。同时，该研究发现在楚雄烟区海拔与其他养分指标无显著相关性，而谢红华等[20]的研究认为云南乌蒙山区土壤有机质、全氮、速效钾随海拔升高而升高，导致这样结果差异的原因可能与楚雄烟区多年采用统一标准规范的施肥方式有关，连续统一的施肥方式可能改变了土壤养分结构，使其受海拔影响降低，这也可能是楚雄烟区4个海拔区域共性问题较多的关键因素。

4 结 论

楚雄州不同海拔植烟土壤各养分指标处于中等-很丰富水平的占比达70%以上，除了较高海拔区域，其他海拔区土壤水解性氮、速效钾、速效磷含量超过中等水平占比80%以上，且楚雄烟区植烟土壤养分存在共性问题，应重点关注土壤pH 值变化，并根据土壤养分具体情况，合理施用氮磷钾肥，提高楚雄烟区肥料利用率，实现减肥增效。