靖西市植烟区土壤交换性钙、镁含量特征及与土壤酸碱的相关性分析

贾海江　范晓苏　郭霜　韦建玉　罗源群　黄崇峻　周权能　韦更容　沈方科

摘要 為了明确靖西市植烟区土壤交换性钙、镁含量及其比值的特征，阐明其与土壤酸碱的相关性，以靖西市主要植烟区土壤为研究对象，2022年6月采集植烟区具有代表性的土壤，测定土壤交换性钙、镁含量及计算其钙镁比值，并分析其与土壤酸碱的相关性。结果表明，靖西市主要植烟区土壤交换性钙、镁含量丰富，平均值分别为5 114.59、268.57 mg/kg，土壤交换性钙镁比值大于10，占71.01%。钙镁比值表现为强变异，且交换性钙的变异性大于交换性镁。植烟区土壤pH普遍偏高，pH与土壤交换性钙含量呈极显著正相关，与交换镁含量呈显著负相关，pH对交换性钙含量的影响大于交换性镁，植烟土壤为微碱性时，交换性钙含量处于高及以上水平的占比达100%。综上所述，靖西市主要植烟区土壤交换性钙、镁含量总体处于偏高水平，钙镁比变异强度大，易出现钙、镁平衡失调。因此，今后在生产中需注意酸碱性钙镁肥料的使用以调节土壤酸碱性，并适时培肥土壤，调节土壤钙、镁平衡，提高烤烟产量及品质。

关键词 靖西市；植烟土壤；交换性钙；交换性镁；钙镁比；土壤酸碱

中图分类号 S572   文献标识号 A

文章编号 1007-7731（2023）08-0151-06

Characteristics of Exchangeable Calcium and Magnesium Content in Soil and Its Correlation

with Soil Acidity and Alkalinity in Tobacco Planting Areas of Jingxi City

JIA Haijiang1   FAN Xiaosu2，3*   GUO Shuang4   WEI Jianyu1   LUO Yuanqun2   HUANG Chongjun1

ZHOU Quanneng4   WEI Gengrong4   SHEN Fangke2，3

（1China Tobacco Guangxi Industrial Co.， Ltd.， Nanning Guangxi 530001;

2Guangxi University， Nanning Guangxi 530004;

3National Experimental Teaching Demonstration Center of Plant Science （Guangxi University）， Nanning Guangxi 530004;

4Guangxi Xida Testing Co.， Ltd.， Nanning Guangxi 530007）

Abstract In order to clarify the characteristics of exchangeable calcium and magnesium content and its ratio in the soil of tobacco planting areas in Jingxi City， clarify the correlation between exchangeable calcium and magnesium content with soil acidity and alkalinity， the representative soil of tobacco planting areas in Jingxi City was collected in June 2022， and the exchangeable calcium and magnesium content in the soil were measured and their ratio was calculated， and the correlation between exchangeable calcium and magnesium content and soil acidity and alkalinity was analyzed.The results showed that the content of exchangeable calcium and magnesium in the soil of the main tobacco planting areas in Jingxi City was rich， with the average values of 5 114.59 and 268.57 mg/kg， respectively. The ratio of exchangeable calcium and magnesium in the soil was more than 10， accounting for 71.01%. The calcium magnesium ratio shows strong variability， and the variability of exchangeable calcium is greater than that of exchangeable magnesium. The calcium magnesium ratio shows strong variability， and the variability of exchangeable calcium is greater than that of exchangeable magnesium. The soil pH in tobacco planting areas is generally high. The pH and soil exchangeable calcium content are highly significant positive correlation， while the pH and exchangeable magnesium content are significantly negative correlation. The effect of pH on exchangeable calcium content is greater than exchangeable magnesium content. When the tobacco planting soil is slightly alkaline， the exchangeable calcium content is at a high or higher level， accounting for 100%. To sum up， the exchangeable calcium and magnesium content in the soil of the main tobacco planting areas in Jingxi City is generally at a high level， with a large variation intensity of calcium and magnesium ratio， which is prone to imbalance of calcium and magnesium balance. In production， attention should be paid to the use of acid and alkaline calcium and magnesium fertilizers to adjust the soil acidity， and timely fertilize the soil， adjust the soil calcium and magnesium balance， and improve the yield and quality of flue-cured tobacco.

Keywords Jingxi City; tobacco-growing soil; exchangeable calcium; exchangeable magnesium; exchangeable calcium-magnesium ratio; soil pH

鈣和镁是烟草生长发育所必需的中量元素，土壤中的交换性钙、镁的含量对矿质养分及酸碱性的平衡会造成一定的影响[1]。钙是构成植物细胞壁的主要成分，促进烟株根茎的生长发育和调节细胞代谢。镁是叶绿素形成和维持其结构的关键元素，可调控烟叶的光合作用，加速叶片的碳氮代谢进程[2-4]。适宜的钙、镁元素的供应对烤烟品质的提升有着重要意义。植物吸收钙、镁主要来源于土壤中的交换性钙和交换性镁，且钙、镁元素主要以离子形式被植物所吸收，植烟土壤中钙、镁元素的吸收代谢失衡易导致烤烟生理性功能障碍，进而发生烤烟抗病能力下降、烤烟的产量及品质降低等现象[5]，而钙镁比值可以直观地反映出钙、镁元素的有效性、平衡性以及动态变化特性等[6]。

刘杰等[1]研究表明，铜仁市植烟土壤pH对交换性钙、镁元素空间变异的影响最大，且与其呈显著性正相关。谭军等[7]对文山植烟区交换性钙、镁进行研究后发现，pH对该地区交换性钙、镁含量及其比值产生了显著性影响。毛辉等[8]研究也显示，pH对山县植烟土壤交换性钙、镁含量具有显著性影响。目前，多数学者对植烟区土壤交换性钙、镁的影响因素的研究较为普遍，但是对植烟土壤酸碱性与交换性钙镁的相关性研究较少。为此，本研究通过采集靖西市植烟区具有代表性的土壤样品，测定其交换性钙、镁含量并计算比值，分析靖西市植烟区土壤交换性钙、镁含量的分布特征，分析土壤酸碱性与交换性钙镁间的相互关系，为靖西市植烟区烤烟生产中科学施肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

靖西市位于105°56′～106°48′E、22°51′～23°34′N，属于亚热带季风气候，以溶蚀高原地貌为主，年均气温19.1 ℃左右，土壤主要为黄红壤。靖西植烟区占广西植烟面积的52.81%，是广西重要的产烟区[9]。

1.2 植烟土壤采集与检测方法

1.2.1 土壤采集。2022年6月，利用GPS定位技术在广西靖西主要植烟区域（新靖镇、同德乡、化峒镇、岳圩镇）进行土壤样品采集，共采集土壤样品69个。取样遵循均匀性、代表性的原则，采用“S”形5点采样法采集0～20 cm耕层土壤，每个取样点取8～10个小样，混合制成1个混合样，四分法混匀取样后风干、磨细、过筛制成待测土样。

1.2.2 土壤检测。土壤的检测指标为pH、有机质、交换性钙、交换性镁。检测方法：pH采用电极法测定；有机质采用重铬酸钾氧化外加热法测定；交换性钙镁含量测定采用醋酸铵浸提，原子吸收分光光度法测定[10]。

1.3 数据处理

参照《全国第二次土壤普查土壤养分划分指标》和中国植烟土壤养分丰缺指标[11-12]，将土壤交换性钙镁含量等级划分为5个等级，分别为很低、低、中等、高、很高，各等级划分指标见表1。应用Excel 2019、SPSS 18.0、GIS 10.8等统计分析软件，对植烟土壤数据进行相关性分析和方差分析。

2 结果与分析

2.1 靖西市植烟土壤酸碱性，交换性钙、镁含量及其比值统计描述

靖西植烟土壤酸碱性分布情况如表2所示，由表2可知，微碱性土壤的占比最高，为68.12%；其次为中性状态的土壤，占比为18.84%。说明靖西市植烟土壤大多数呈中性至偏碱性。

由表3可知，靖西植烟土壤交换性钙的平均含量为5 114.59 mg/kg，变异系数为52.81%，属于中等变异强度，其中91.31%土壤样品的交换性钙含量处于中等及以上水平，有8.70%的交换性钙处于低及很低水平。交换性镁的平均含量为268.57 mg/kg，变异系数为22.40%，为低变异强度，其中92.75%交换性镁含量处于高水平，7.25%交换性镁含量处于低水平。土壤交换性钙和交换性镁的变幅较大，二者含量整体处于高水平的状况。植烟区土壤钙、镁比值平均值为23.38，变异系数94.53%，表现为强变异，处于适宜范围的仅为10.14%，大部分处于较高及以上水平，说明靖西市植烟区土壤钙镁比失调比较严重。

2.2 靖西市植烟土壤交换性钙、镁与土壤pH、有机质相关性分析

由表4可知，pH与土壤交换性钙含量呈极显著正相关，而与交换性镁含量呈显著负相关，与交换性钙镁比值呈极显著正相关。植烟土壤有机质与交换性钙呈极显著的正相关，与交换性镁呈显著正相关，与钙、镁比相关性不大。

2.3 植烟土壤酸碱性与交换性钙、镁的相关性分析

由表5和表6可知，土壤为酸性至中性时，土壤交换性钙含量为高及以上的占比为42.86%～50.00%，而植烟区土壤为微碱性的交换性钙含量为高及以上水平的占比为100%；植烟区不同酸碱性的土壤交换性镁含量大多数都处于高水平，占比为80.36%以上。表明土壤pH值越高，交换性钙含量占比越大。

由表7可知，当土壤pH为酸性、微酸性以及中性时，土壤交换性钙镁比值处于中等及以下的占比分别为100.00%、100.00%和84.62%，处于适宜范围的分布频率分别为50.00%、42.86%以及30.77%；当土壤pH处于微碱性状态时，土壤交换性钙镁比值为较高及以上水平的占比为100%，钙镁比值≥20的占比为91.49%。表明随着土壤pH的提高土壤钙镁比值越高且占比随之提高，即随着土壤碱性的增强，土壤交换性钙镁比值处于较高及以上水平的占比越高。

3 讨论

本研究表明，靖西市土壤交换性钙含量大多数样点处于高及以上水平，只有少部分（占比8.70%）处于低及以下水平，而交换性镁含量绝大多数样点处于高及以上水平，少数样点（占比7.25%）处于低及以下水平。有研究表明[8，13]，土壤钙镁比值为5～10范围内时，烤烟的品质良好且有利于烟草的生长发育；当钙镁比值小于5时，烟株易出现生理性缺钙症状，而比值大于10时则易出现生理性缺镁。本研究中，靖西植烟区土壤钙镁含量比值大于10的占71.01%，表明靖西植烟区土壤有效性钙镁比例失衡较为严重，与李晓婷等[14]的研究结果相似。土壤中交换性钙含量受成土母质影响较大，而交换性镁含量受施肥的影响较大[6，15-16]。靖西市植烟土壤交换性钙、镁高含量和地域分布不均衡性，除了受以上因素影响外，还可能与当地气候生态条件以及海拔有关，在降雨量大的季节，处于海拔较高的地区其土壤的交换性钙、镁受到雨水的强烈冲刷而富集到海拔较低或者地势较为平缓的区域[8，17]。为此，在生产中应注重测土配方施肥，在钙镁比偏高或偏低的地区需注重钙、镁肥料的配施比例，做到科学合理施肥。

土壤的酸碱性与土壤中交换性钙、镁含量关系密切，同时土壤的酸碱性对土壤中Ca2+和Mg2+的有效性有着重要的影响。交换性钙、镁为植烟区土壤重要的碱金属离子，水解后可产生氢氧根离子，从而影响土壤的酸碱性[18]。现有研究[5，19-20]证实，随着土壤pH的升高，钙、镁离子的形态会发生变化，土壤胶体吸附的Ca2+、Mg2+的溶解度随之降低，导致钙、镁离子在土壤中的流失减少，从而不断进行富集导致钙、镁离子含量升高，而pH降低时，则是导致钙、镁离子的加速迁移流失。本研究中，靖西市植烟土壤大多数呈中性至微碱性，且植烟土壤交换性钙与土壤pH呈极显著正相关，土壤交换性镁含量与pH呈显著负相关，这与邓小华等[21]研究得出的土壤pH与交换性钙含量为正相关及与交换性镁含量为负相关关系的结论一致；而土壤的酸碱性与有效性钙的关系比有效性镁更为密切，这与前人的研究结果一致[22-25]。本研究表明，靖西市植烟土壤中随着交换性钙含量提高时，土壤pH也随之升高，这与黄云志等[5]、余小芬等[6]的研究结果一致。当植烟土壤为微碱性时，交换性钙、镁的含量处于高水平状态的现象较为普遍，交换性钙含量为高及以上水平为100%，交换性镁含量为高及以上水平为80.36%，这与陈永安等[2]、唐韵等[17]的研究结果一致。本研究中，当植烟区土壤处于酸性、微酸性及中性条件下时，土壤交换性钙、镁比值为低水平的占比较高，而处于适宜范围的占比随着土壤酸度的提高而下降，这可能与当土壤pH小于6时，土壤中镁的可交换性强，而当pH大于6.5时，可交换性镁水平降低的原因有关[26]。土壤钙、镁含量和酸碱性受到自然环境条件、耕作制度、施肥措施等多种因素的影响。因此，在调控植烟区土壤钙镁含量比值时应考虑多方面的因素，以制定出钙、镁平衡的施肥方案，而靖西市植烟区钙、镁平衡施肥时也应注意减少碱性钙、镁肥料的使用。

4 结论

靖西市植烟区土壤交换性钙、镁含量丰富，其平均值分别为5 114.59、268.57 mg/kg，总体处于高水平状态，钙、镁比值属于强变异，处于高水平状态，土壤交换性钙变异性大于交换性镁钙镁比值大于10的占71.01%，靖西主要烤烟种植区土壤钙镁比例失调较为严重。靖西植烟土壤大多数偏碱性，植烟土壤pH与交换性钙呈极显著正相关，与交换性镁呈显著负相关，土壤交换性钙对土壤pH的影响比交换性镁的更大。靖西市植烟区土壤pH普遍处于偏高水平，土壤为微碱性至碱性的占比为68.12%，土壤为微碱性pH处于7.5～8.5时，土壤交换性钙含量处于高及以上水平等级的占比100%，土壤交换性钙镁含量比值为较高及以上水平的占比也是100%，表明靖西市植烟区碱性土壤与土壤交换性钙具有强相关性。

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（责编：张宏民）

基金项目 广西中烟工业有限公司科技项目“广西K326植烟区土壤肥力分析与调控技术研究及应用”。

作者简介 贾海江（1978—），男，河南濮阳人，高级农艺师，从事烟叶生产研究工作。

收稿日期 2022-12-07