王小东 ,田晓莉 ,许自成 ,解 燕 ,孙建峰

(1.中国农业大学农学与生物技术学院,北京 100094;2.河南科技大学农学院,河南洛阳 471003;3.河南农业大学烟草学院,河南郑州 450002;4.云南省烟草公司曲靖市公司,云南曲靖 655000)

0 前言

滇东烟区位于滇东高原,包括以曲靖市所辖的宣威、陆良、罗平、师宗、马龙、寻甸、富源以及昆明市所辖的嵩明县等,烤烟分布在海拔 1 482.7～2 380.0 m,光、温、水、湿条件均能较好满足烤烟生长发育需要,植烟土壤多为红壤、黄壤、紫色土和水稻土,有机质少,肥力一般,多为微酸性。

硫被认为是继氮、磷、钾之后的烤烟第 4大营养元素,我国北方烟区土壤有效硫含量偏低,而南方烟区土壤有效硫含量一般较高[1]。中国目前是局部地区缺硫,施用硫肥尚不普遍,加之南方高温多雨,土壤有效硫容易淋湿[2]。缺硫或者硫营养过剩都会对烟株生长发育和品质形成产生不利影响,王国平等研究表明:少施硫处理和不施硫处理的烟叶产量和产值都较高,但不施硫处理的烟叶品质差,施硫量过大时烟叶产量和质量都较差[3];据报道,烟株吸收硫超过 0.6%时,烟叶中的蛋白质会提高,抽吸时产生臭皮蛋的异味且燃烧性差[4]。邹加明等通过构建植烟土壤肥力指标数据库,运用年际比较法对大理州植烟土壤肥力状况和演变趋势进行了分析和评价,表明土壤有效硫含量较高,平均含量为40.1 mg/kg,属较高水平[5]。

滇东烟区地形地貌多样,植烟土壤形成的基础复杂,从而导致其土壤肥力差异较大,往往人们对常量元素研究较多,而对硫等中微量元素研究较少。丰缺评价是植物营养常用的评价方法,针对滇东烟区植烟土壤的硫营养状况进行不同层次和角度的综合评价,以期为该区烟草平衡施肥和有针对性地施用硫肥提供依据。

1 材料和方法

1.1 土样采集

以植烟村委会为单元,在植烟村委会内确定土壤取样点。在确定的取样区域内选取有代表性的某一农户的地块作为土样取样点,用 GPS进行定位,记录经纬度,在定位的田块上采用梅花形或蛇形方式布点取样,把各点采的土壤混合,采用四分法收集 2.0 kg的混合样品。土壤类型按红壤、黄壤、紫色土、水稻土、冲积土等来划分。土壤有效硫含量、有机质含量、pH值等指标测定工作由中国农科院青州烟草研究所和云南省农科院农业环境资源所完成。

1.2 测定方法

土壤有效硫含量采用硫酸钡比浊法测定,土壤 pH值采用酸度计法测定,土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定[6-10]。

1.3 数据分析与处理

采用SPSS17.0和Excel统计软件对试验数据进行聚类分析、频数分布和描述统计分析等。

2 结果与分析

2.1 滇东烟区植烟土壤有效硫含量总体分布

滇东烟区土壤有效硫含量见表1。滇东烟区土壤有效硫平均含量为45.73mg/kg,变化范围为1.56～734.83mg/kg,变异系数高达 164.00%,土壤有效硫含量极不稳定;峰度系数为 40.25,为尖峭峰,偏度系数为5.89,属左偏型。

表1 滇东烟区植烟土壤有效硫含量描述统计

滇东烟区土壤有效硫含量分布和累积频数分布分别见表2和图1,大多数土壤样本(≥3 000个)有效硫含量都集中在1.0～100.0 mg/kg。由表2可知:滇东烟区植烟土壤有效硫含量≤10.0 mg/kg的样本数仅占总样本数的2.31%,有13.65%的样本有效硫含量为10.0～16.0 mg/kg,累积有15.96%的土壤样本有效硫含量偏低,63.86%的土壤样本有效硫含量较充足,含量为 16.0～50.0 mg/kg,有超过20%的土壤样本有效硫含量超过50.0 mg/kg,比较富余。

表2 滇东烟区植烟土壤有效硫含量分布

2.2 滇东烟区不同pH值条件下植烟土壤供硫状态

图1 土壤有效硫含量累积频数分布

采用K-均值快速聚类法将滇东烟区土壤pH值聚为3类,分别为酸性(pH值平均为5.25)、弱酸性(pH值平均为6.26)和弱碱性(pH值平均为7.28)共3个类群。滇东烟区土壤pH值区间划分和不同pH值范围下植烟土壤有效硫含量及分布频率见表3,不同 pH值条件下的土壤有效硫含量表现为弱碱性＞酸性＞弱酸性,且3个pH值类群间土壤有效硫含量差异显著(P＜0.05),不同pH值区间内的土壤有效硫含量变异幅度均较大。刘崇群等认为中国南方土壤有效硫含量的临界值为16.0mg/kg[2]。随着土壤pH值的升高,土壤有效硫含量≤10.0%的样本比例递增,pH值为中性-碱性的土壤有效硫含量≤16.0%的样本比例均达到20.0%以上,3个pH值区间土壤有效硫含量在16.0～50.0mg/kg范围内样本数占60.0%以上,酸性土壤的有效硫含量富足,约30.0%的酸性土壤样本有效硫含量超过50.0 mg/kg。

2.3 滇东烟区不同有机质水平下植烟土壤供硫状态

采用 K-均值快速聚类法将滇东烟区土壤有机质含量聚为 3类,分别为高有机质(有机质含量均值为7.67%)、中等有机质(有机质含量均值为4.53%)和低有机质(有机质含量均值为2.52%)。滇东烟区土壤有机质含量区间划分和不同有机质水平下植烟土壤有效硫含量及分布频率见表4,随着土壤有机质含量的升高,土壤有效硫含量递增,表现为高有机质 ＞中等有机质 ＞低有机质,其中高有机质含量组土壤和低有机质含量组土壤的有效硫含量差异显著(P＜0.05),3个有机质群组的土壤有效硫含量变异幅度均较大,土壤有效硫含量≤10.0mg/kg所占比例均在5.0%以下,中低有机质水平下土壤有效硫含量≤16.0mg/kg所占均达到了15.0%以上,3个群组内土壤有效硫含量在16.0～50.0mg/kg之间的样本比例也均达到了60.0%以上,高、中、低有机质组内土壤有效硫含量＞50.0mg/kg的样本所占比例分别为26.53%、17.63%和21.81%。

表3 滇东烟区不同pH值范围下植烟土壤有效硫含量及分布

表4 滇东烟区不同有机质水平下植烟土壤有效硫含量及分布

2.4 滇东烟区不同地点间植烟土壤有效硫含量分布特点

滇东烟区不同地点间植烟土壤有效硫含量及分布频率见表5。滇东烟区植烟土壤有效硫含量在 9个县区间存在差异,以宣威最高,达76.61mg/kg,且其变异系数最大,麒麟和陆良次之,师宗最低,其土壤有效硫含量为25.36mg/kg;在地点间,宣威、麒麟、沾益分别与富源、会泽、罗平和师宗间差异显著(P＜0.05),而富源、会泽、罗平和师宗之间差异不显著,马龙和师宗之间差异亦不显著;罗平有 15.41%的土壤样本有效硫含量≤10.0 mg/kg,其余县区有零星样本或者无样本有效硫含量≤10.0 mg/kg,罗平、会泽和师宗3县植烟土壤有效硫含量≤16.0 mg/kg的样本比例分别达到了38.11%、28.07%和27.68%,其余各县均有零星土壤样本有效硫含量低于16.0mg/kg,9个县区均有至少50.0%的土壤样本有效硫含量在16.0～50.0mg/kg之间,麒麟、陆良和马龙土壤有效硫含量超过50.0 mg/kg的样本比例分别达到了39.79%、36.07%和35.05%。

表5 滇东烟区不同地点间植烟土壤有效硫含量及分布

2.5 滇东烟区不同类型土壤有效硫含量分布特点

滇东烟区不同类型土壤有效硫含量及分布频率见表6。滇东烟区不同类型植烟土壤有效硫含量表现差异,潜育型和潴育型土壤平均有效硫含量最高,红壤和水稻土次之,黄壤最小且变幅最大,不同土壤类型间有效硫含量差异不显著;有1/3的黄壤和石灰岩土有效硫含量低于 16.0 mg/kg,紫色土、新积土和淹育型土壤有效硫含量也不到16.0 mg/kg,潴育型(样本较少)、潜育型和水稻土有效硫含量超过30.0mg/kg的样本比例均较高,达 50.0%以上,硫含量较为富余,尤其潴育型和水稻土有效硫含量超过50.0mg/kg的样本比例分别达到47.01%和29.56%,不同土壤类型硫营养丰缺差异明显。

表6 滇东烟区不同土壤类型植烟土壤有效硫含量及分布

3 结束语

滇东烟区土壤有效硫含量平均为 45.73 mg/kg,丰缺不均,变异幅度极大,变异系数为 164.00%。有15.0%的土壤样本有效硫含量缺乏,至少20.0%的土壤样本有效硫含量丰富,超过了50.0mg/kg。

不同 pH值条件下,以中、碱性土壤缺硫比例较大,酸性土壤缺硫较少,3个类群的土壤有效硫含量间的差异显著(P＜0.05);随着土壤有机质含量的升高,土壤有效硫含量递增,其中以中低有机质含量土壤的缺硫比例较大;土壤有效硫含量可能与有机质对硫酸根所起的吸附解吸作用有关,但作用机理较为复杂,一般情况下,有机质对 S吸附起正作用,有机质的存在可能增加的吸附量[11-13],而pH值对土壤有效硫含量的影响可能与土壤酸碱性调节离子交换量和氧化还原电位有关[14-15]。会泽、罗平和师宗 3县的土壤缺硫比例较大,富源和宣威次之;黄壤、紫色土和石灰岩土壤缺硫比例较大,有至少 10.0%的红壤样本缺硫,不同类型土壤有效硫含量无显著差异。

今后该区应加强针对性的平衡施肥技术,在重点缺硫区域增施有机肥,提高土壤有机质水平,减少土壤硫素淋失,也可以通过追施硫酸钾肥来补充烟株硫素营养;对于部分高硫地块,要结合施用生石灰等改土措施,降低土壤游离态硫素浓度,使其土壤有效硫含量达到适中水平。

[1] 许自成,王林,肖汉乾,等.湖南烟区烤烟硫含量与土壤有效硫含量的分布特点[J].应用生态学报,2007,18(11): 2507-2511.

[2] 刘崇群,曹淑卿,陈国安,等.中国南方农业中的硫[J].土壤学报,1990,27(4):398-404.

[3] 王国平,向鹏华,曾惠宇,等.不同供硫水平对烟叶产、质量的影响[J].作物研究,2009,23(1):35-37.

[4] 曹志洪.优质烤烟生产的钾素与微素[M].南京:江苏科学技术出版社,1995.

[5] 邹加明,单沛祥,李文璧,等.大理州植烟土壤肥力质量现状与演变趋势[J].中国烟草学报,2002,8(4):14-20.

[6] 吴名剑,孙贤军,雷启福,等.硫酸钡溶胶比浊法测定烟草中的硫[J].烟草科技,2005(1):24-26,37.

[7] 李忠,刘思远,黄海涛,等.烟草制品中硫含量测定的研究[J].光谱实验室,2000,17(5):534-535.

[8] 李芳芳.植物体内硫含量的测定[J].沧州师范专科学校学报,2009,25(1):96-97.

[9] 鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京:中国农业出版社,2005.

[10] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,1999.

[11] 王小东,许自成,李群平,等.洛阳地区植烟土壤养分肥力测定与综合评价[J].河南科技大学学报:自然科学版, 2008,29(4):82-85.

[12] 仇荣亮,吴箐,尧文元.南方土壤硫酸根吸附解吸影响因子研究[J].中山大学学报:自然科学版,2001,40(4):88-92.

[13] 迟凤琴.利用通径分析研究土壤不同形态硫对有机质的影响[J].黑龙江农业科学,2004(5):7-8

[14] 蔡宪杰,马永,王维超,等.单质硫对碱性植烟土壤pH值及烤烟产质量影响研究[J].中国烟草学报,2008,14(1): 19-22.

[15] 胡正义,徐成凯.土壤中的硫与环境质量[M]//陈怀满.土壤中化学物质的行为与环境质量.北京:科学出版社, 2002.

[16] 盖钧益.试验统计方法[M].北京:中国农业出版社,2000.