赵爽，许自成，解燕，卢秀萍，刘加红，邓建华

1 河南农业大学烟草学院，郑州 450002；2 云南省烟草公司曲靖市公司，曲靖 655000；3 云南省烟草农业科学研究院，玉溪 653100

锌是烟草生长发育和高产优质的重要微量元素，直接参与能量代谢和氧化还原过程，促进植株生长并能延缓衰老[1-2]。土壤中含量适宜的锌有助于光合产物的合成、代谢和运转，并能促使烟叶适时成熟，增加易烤性，提高香气质和香气量，并明显改善杂气和余味[3-4]。Zn虽然是烟草生长的必需元素，但过量的锌会损伤烟草的根系，从而导致生长受阻[5]。近年来，关于土壤锌的研究主要集中在锌的分布规律、迁移转化和富集污染等方面[6-8]，关于烤烟叶片锌含量和土壤锌含量关系的研究也有报道[9-10]。本文以曲靖烟区为基础，侧重分析了土壤有效锌含量的分布特点，探讨了不同土壤 pH、有机质含量、土壤机械组成和海拔下的土壤有效锌含量变异情况，以期为合理调控土壤锌平衡提供依据。

1 材料与方法

1.1 土样采集

2009年在云南曲靖的主产烟区开展土壤样品采集工作，同时进行了相关土壤资料的收集，共收集到代表性土壤肥力样品3714个，土壤物理特性样品3221个，包括了曲靖境内的所有市、县、区，在烟草尚未施用底肥和移栽以前进行土壤样品采集，以反映采样地块养分和供肥能力的本底状况，同时避开雨季。采集工作使用GPS定位技术，取耕层土壤20 cm深度的土样，按“S”型取样。在同一采样单元内每8～10个点的土样构成一个1.5 kg左右的混合土样。从田间采来的土样经登记编号后进行预处理，经过风干、磨细、过筛、混匀、装瓶后备测定分析之用。

1.2 土壤样品分析

土壤养分测定项目包括土壤pH值、有机质含量和有效锌含量，前两者采用玻璃电极法（NY/T1121.2-2006）和重铬酸钾氧化法（NY/T1121.6-2006）30-33进行分析测定[11]。土壤有效锌采用0.1 mol/L盐酸浸提，原子吸收分光光度法（NY/T890-2004）132-135进行测定分析[11]。土壤机械组成采用比重计法（NY/T1121.3-2006）进行分析测定。

1.3 数据分析

数据处理采用SPSS 17.0软件完成。

2 结果与讨论

2.1 曲靖烟区植烟土壤有效锌含量的总体分布特征

曲靖市植烟土壤有效锌含量整体较为丰富，土壤有效锌含量变异大，变幅介于0.05～194.19 mg/kg之间，变异系数为193.09%。土壤有效锌平均含量为4.37±8.45 mg/kg，高于当地土壤有效锌的临界值1.00 mg/kg。根据中科院微量元素评价标准[12]，把土壤中的有效锌含量分成5个等级：第1类严重缺锌，＜0.50 mg/kg，占1.40% ；第2类缺锌0.50～1.00 mg/kg，占3.43%；第3类含锌量适宜，1.00～2.00 mg/kg，占24.64%；第4类含锌量较丰富，2.00～5.00 mg/kg，占46.41%；第5类含锌量丰富，＞5.00 mg/kg，占24.12%，其中第3和第4类能够较好地满足烟株生长的需求。曲靖市71.05%的植烟土壤有效锌含量较为适宜，可见曲靖植烟土壤有效锌含量状况总体符合优质烟叶的生产要求。

2.2 土壤有效锌含量在不同地区间的差异比较

宣威市和会泽县植烟土壤有效锌含量丰富，分别为7.28 mg/kg 和 7.04 mg/kg，其余县区土壤有效锌含量均介于2.0～5.0 mg/kg间，含量水平较适宜（表1）；由图1可知，陆良和师宗有效锌分布比例最符合适宜要求，且变异系数小，全县分布较为平均，可定义为有效Zn含量分布的最优区域；其次，马龙和沾益土壤有效锌含量虽略高于最适范围，但由于锌含量分布比例适宜，且变异系数相对较小，属于土壤有效锌状况的次优区。各县区土壤有效锌含量变异系数均较大，其中以会泽土壤有效锌变异程度最大，变异程度高达（307.58 %），富源次之（83.97 %），沾益变异系数最小为47.31 %。可见各县区有效锌含量均值虽超出临界范围，但分布并不均匀，存在一定面积的锌缺乏区，因此在这些地区可以根据测土施肥适当的施用硫酸锌以增加土壤有效锌含量。

图1 曲靖烟区各县市植烟土壤有效锌含量的分布比例

表1 曲靖烟区各县区植烟土壤有效锌含量的分布情况

曲靖地形多由山地、丘陵和盆地组成，全市海拔平均值为1934.31 m，属于高海拔地区，但不同植烟县区之间也存在较大的海拔差异，跨度为852～2901 m。海拔变异为8.46 %，弱变异性说明曲靖烟区虽存在低海拔地区，但主要以高海拔为主，偏度系数为-0.47，属于负偏峰，峰度系数为1.497，属于尖峭峰，数据比较集中。已有研究表明，海拔不仅会影响太阳辐射量、昼夜温差、有效积温、空气湿度和降雨量等生态因素[13-14]，随海拔的升高，氮等土壤养分[15]、Fe等微量元素[16]也随之增加。

依据曲靖烟区的海拔实际，把曲靖烟区划分为低海拔 (h＜1700 米 )、中海拔 (1700 米 ≤h＜1900米)、高海拔(h≥1900米)3大类，发现随海拔的升高，土壤有效锌含量逐渐增大（表2）。97个乡镇中以达到2089.15米高海拔的会泽县者海镇土壤有效锌含量最大，为70.79 mg/kg。从空间分异程度来看，土壤有效锌含量表现为高海拔变异系数最大（63.75%），而中、低海拔依次减小，分别为58.11%和32.98%，曲靖高海拔地区不仅土壤有效锌含量丰富，且在地点间差异较大。随海拔升高，红壤在植烟土壤中所占比例逐渐增大，红壤富含铁铝氧化物，使土壤呈酸性[17]，并对有机质含量具有稳定保持的作用。有效锌含量随海拔的升高而增加可能是有机质自身分解和对锌的固定积累以及酸性土壤活化锌共同作用的结果。

表2 曲靖市不同海拔分布及有效锌的变异分析

2.3 曲靖烟区不同土壤类型有效锌含量状况

曲靖市地域广阔，地形地貌复杂，其中分布广泛、植烟面积较大的土壤类型主要有红壤、黄壤、紫色土、新积土、水稻土和石灰（岩）土六类（表3）。红壤不仅是曲靖烟区植烟面积最大的土壤类型，有效锌含量亦是最高。

表3 曲靖市不同土壤类型及其有效锌含量分布状况

对曲靖烟区土壤有效锌含量高于20 mg/kg的取样点进行调查，共计46个，其中红壤所占比例最大，达到71.74 %，红壤有效锌平均含量为64.66 mg/kg，是所有类型土壤中含量最高的。紫色土和新积土所占比例均为10.87 %，水稻土为6.52 %，有效锌含量均值依次为53.21 mg/kg，50.05 mg/kg，43.77 mg/kg。

土壤锌含量很大程度上取决于成土母质的锌含量[18]，土壤含锌量因成土母质的类型和性质的不同有明显差异，红壤其成土母质为第三纪末第四纪初的深厚古红色风化壳；紫色土成土母质为紫砂岩、紫页岩和紫泥岩；新积土成土母质为多种冲击母质；水稻土成土母质较为复杂，各种成土母质经长期水耕熟化后都可以发育为水稻土。云南地区的红壤与砖红壤其成土风化壳类型主要为富铝风化壳[19]，在红色风化壳的富铝化过程中，锌、铜、钴、镍等微量元素随土壤矿物的强烈分解而积聚[20]。可见，红壤土壤有效锌含量远高于其余土壤类型，这与其成土母质不无相关。

2.4 土壤有效锌含量与土壤质地和机械组成的关系

曲靖烟区植烟土壤主要为壤土，占植烟面积的66.94 %，其次为粘土，所占比例为32.26 %。壤土与粘土分别以重壤土和轻粘土为主，分别占44.02 %和34.28 %（表4）。植烟土壤有效锌含量在轻壤土至中壤土质地范围，随粘粒含量增加而上升；在重壤土到中粘土质地范围，有效锌含量总体上则呈现下降趋势（图2）。

表4 曲靖植烟土壤机械组成的描述统计

图2 土壤质地与有效锌含量的关系

相关分析（表5）表明，土壤物理性粘粒（＜0.01 mm）含量与有效锌含量相关系数为-0.458**，达到极显著水平。土壤有效Zn与土壤砂粒、粉粒含量分别呈极显著和显著正相关，相关系数分别为0.617**和0.241*；土壤有效Zn与粘粒含量则呈现极显著负相关（-0.560**）。

表5 土壤机械组成与土壤有效锌含量的回归分析

2.5 土壤有效锌含量与土壤pH的关系

土壤酸碱度是土壤的一个基本性质，也是影响土壤理化性质的一个重要化学指标。土壤酸碱度与土壤—植物系统中的化学元素密切相关，它直接影响着土壤中各种元素的存在形态、有效性及迁移转化[21-22]。曲靖市植烟土壤pH平均值为6.27±0.87，最适宜烤烟生长pH在5.5～6.5之间的样本占37.35 %（表6），适宜烤烟生长的pH在5.0～7.0间的样本比例为68.34 %。影响烤烟生长的土壤pH≤5.0和pH＞7.0的样本分别占7.54 %，24.12 %。其中pH＜4.5的强酸性土壤仅占0.73 %，pH＞8.5的强碱性土壤在曲靖市植烟土壤中未出现。可见曲靖市植烟土壤以微酸性和中性土壤为主，土壤酸碱性适宜烤烟种植。

表6 曲靖市植烟土壤pH的分布状况

以0.22为组距，将土壤pH值划分为21组，计算出各组pH及对应土壤有效锌含量的平均值。通过回归分析建立土壤pH与有效锌含量间的回归方程yˆ=-0.198x2+2.66x-4.776，R2=0.457，方程经 F 测验达到极显著水平。由图3可知，随pH的升高有效锌含量表现出先上升后下降的趋势，这与前人研究结论一致[23]。由图可知pH处于5.5～7.5时，土壤锌有效性较高且稳定。其中，pH处于5.5～7.0的样本量占总数的55.24%，此时不仅土壤酸碱性适合烤烟生长，土壤有效锌含量亦可满足烟叶生长的需要。

图3 土壤pH与有效锌含量的曲线拟合

2.6 土壤有效锌含量与土壤有机质含量的关系

土壤有机质含量是土壤肥力的一个重要指标。有机质不仅决定土壤的营养状况，而且通过与土壤中重金属元素形成络合物来影响重金属的移动性及其生物有效性[24]。曲靖市植烟土壤有机质含量范围为0.20～69.45 %，变异系数为52.96 %，有机质含量低于1.5 %的低肥力水平比例为5.44 %；处于中等肥力水平1.5 %～2.5 %的比例为16.74 %；有机质含量在2.5 %～3.5 %的植烟土壤占25.94 %；有机质含量高于3.5 %的植烟土壤比例为51.88 %，有机质含量总体偏高。

将土壤有机质含量按照＜1.50 %，1.5～2.5 %，2.5%～3.5 %，＞3.5 %划分为4组，由图4可得，随土壤有机质含量的升高土壤中的有效锌也随之增加，其中有机质含量最低（＜1.5 %）的土壤中有效锌含量为1.83 mg/kg，最适宜烟叶的生长，其余有效锌含量水平均偏高。这是因为有机质具有的大量官能团能大量吸附重金属形成络（鳌）合物，所以有机质含量高的土壤对重金属的吸附量也大。应用方差分析方法比较了不同土壤有机质组间的有效锌含量差异。结果表明，土壤有效锌含量在不同的有机质含量组间差异达到1 %的显著水平。多重比较结果如图3所示，除有机质含量1.5～2.5和2.5～3.5 %组间差异不显著，其余组间差异均达到5 %显著水平。

图4 不同有机质水平下的土壤有效锌含量

3 讨论

曲靖烟区土壤有效锌含量存在广泛的变异，变异程度以会泽（307.58%）最大，麒麟(97.29%)次之，沾益最小为47.31%。曲靖烟区9个县区土壤有效锌含量的高低顺序为：宣威＞会泽＞罗平＞麒麟＞沾益＞马龙＞富源＞陆良＞师宗，其中有25.52 %的植烟土壤表现出有效锌含量极低或者过高的现象。

作者进一步分析，曲靖土壤有效锌含量高于20 mg/kg的取样点共计46个，主要分布于会泽、宣威和富源三地，其中会泽占46个取样点的47.83%，有效锌平均含量为87.91 mg/kg；宣威占30.43%，有效锌平均含量为32.39 mg/kg；而富源仅为10.87 %，有效锌平均含量为54.01 mg/kg。刘铮等人研究表明，红壤锌含量受成土母质影响显著，有效态锌含量丰富[23,25]。会泽和宣威两地红壤所占比例分别为86.36 %和57.14 %，以红壤为主的植烟土壤可能是导致两地出现较高有效锌含量的重要影响因素。富源植烟区域高锌土壤类型主要为酸性紫色土，这与酸性紫色土有效锌含量在各土壤类型中最低（表3）存在出入，但由于富源高锌地区取样点较少，无法判断高含量有效锌（表1）是特定环境下成土母质的影响还是归咎于取样误差，这有待进一步研究。会泽县储有丰富的锌矿，少数靠近矿区的取样点，直接导致土壤有效锌含量变异范围增大。故应减少在毗邻矿区、锌含量较高的的田块种植烟草，以减少过量Zn对烤烟的毒害，提高烟叶品质与安全性。而对曲靖地区不同海拔高度植烟土壤有效Zn的研究表明：随海拔升高，土壤有效锌含量呈现出升高趋势，这与前人的研究是一致的[26]；且有效锌含量变异系数随海拔的升高而增加，不同海拔下有效锌变异系数的差异可能与地理方位、土壤质地和物理、化学结构等因素差异有关。

土壤质地、机械组成与有效锌含量的相关分析表明，土壤物理性粘粒（＜0.01 mm）与粘粒含量均与有效锌含量表现为负相关，相关系数分别为-0.458**、-0.560**，可见粘粒对有效锌的吸附能力强。而土壤砂粒、粉粒含量与土壤有效Zn含量为正相关，相关系数分别为0.617**和0.241*。这是因为质地较轻的土壤，粘粒和有机质含量低，土壤颗粒表面积小，吸附作用弱而解吸附作用强。故在轻壤土至中壤土的质地范围，有效锌含量随粘粒含量的增加而上升，而在重壤土到中粘土的质地范围时，过高的粘粒含量反而对锌起固定作用，从而使锌的有效性下降。

曲靖烟区土壤pH值变化范围为4.16～8.50，其中68.34 %的土壤酸碱性适宜烤烟生长。回归分析与变量分组研究均表明，土壤有效锌含量随pH的升高表现出先升高后下降的趋势。Zn具有两性属性，不仅能溶于酸，而且能溶解在强碱中形成锌酸盐[27]。曲靖植烟土壤中并未有强碱性土壤出现，仅有0.73%的强酸性土壤。对于偏酸的植烟土壤应适量施用石灰、白云石、钙镁磷肥等碱性肥料，以降低土壤中的有效锌含量，为生产优质烟叶提供良好的土壤环境。

通过对土壤有机质与有效锌含量的分析，发现有效锌含量随有机质的增加而增加，这与前人的研究是一致的[2,8]。关于土壤有机质对有效锌含量的影响，目前有两种说法：一是土壤有机质可以活化锌，提高其有效性；另一方面，锌可能同有机质络合而被固定成植物不能利用的形态[28]。本文分析表明，当土壤有机质含量小于1.5 %时，测得土壤有效锌含量为1.83 mg/kg，此时有效锌含量处于最适范围，有利于烟叶生长，但1.5%的低土壤肥力会抑制烟株的生长、成熟等产质量形成过程。故生产实践中不能顾此失彼，可通过调节土壤酸碱性等来降低土壤中的锌含量，同时保证烟叶的高产优质。

锌是植物生长的必需微量元素，饼肥中Zn平均含量高达106.13 mg/kg，占肥料总输入量的47.07 %，其次是烟草专用肥和磷肥，占肥料总输入量的30 %左右[29]。有研究表明，随着施入锌浓度的提高，镉在烟叶中的积累量也明显上升，锌和镉之间表现出协同作用[30]。因此，植烟土壤中锌含量过高的现象应引起人们的足够重视，应避免大量施用有机肥，控制氮肥的施用量，以降低过量锌对烟株的危害，保证优质烟叶的可持续生产。

4 结论

曲靖烟区土壤有效锌含量存在广泛的变异，其中有25.52 %的植烟土壤表现出有效锌含量极低或者过高的现象，相对过低现象，锌含量过高更应引起人们的足够重视。

为减少过量Zn对烤烟的毒害，提高烟叶品质与安全性，应避免大量施用有机肥，控制氮肥的施用量，应减少在锌含量过高的田块种植烟草。

在高有效锌、低肥力土壤中，可通过调节土壤酸碱性等来降低土壤中的锌含量，同时保证烟叶的高产优质。对于偏酸的植烟土壤应适量施用石灰、白云石、钙镁磷肥等碱性肥料。

[l]胡国松，郑伟，王震东，等.烤烟营养原理[M]. 北京：科学出版社，2000∶ 198-209.

[2]曾昭华.农业生态与土壤环境中锌元素的关系[J].吉林地质，2001, 20(3)∶ 58-63.

[3]周毓华.微肥施用对烟叶产质量的影响研究[J].中国烟草科学，2000(4)∶29-31.

[4]李明德,肖汉乾，余崇祥，等.湖南烟区土壤中、微量元素状况及施肥效应研究[J].中国烟草科学，2005(1)∶25-27.

[5]常青，殷中意，李宏，等.重庆市郊土壤中锌的调查分析[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2004,21(3)∶226-228.

[6]石中山，王春苗，特拉津·那斯尔，等. 重庆地区酸性紫色土锌有效性及其影响因素研究[J].土壤，2010,42(4)∶ 600-605.

[7]徐明岗，张青，李菊梅.土壤锌自然消减的研究进展[J].生态环境，2004, 13(2)∶ 268-270.

[8]刘合满，张兴昌，苏少华.黄土高原主要土壤锌有效性及其影响因素[J].农业环境科学学报，2008, 27(3)∶ 898-902.

[9]许自成，王林，肖汉乾.湖南烟区烤烟锌含量与土壤有效锌的分布特点和关系分析[J].生态环境，2007,16(1)∶180-185.

[10]李振华，黄元炯，许自成，等.河南省不同烟区烤烟锌含量和土壤有效锌的分布特点[J].安徽农业科学，2007,(36)3∶1093-1094.

[11]鲍士旦.土壤农化分析[M]. 3版. 北京：中国农业出版社,2005∶30-33,132-135.

[12]王德宣，富德义.吉林省西部地区土壤微量元素有效性评价 [J].土壤，2002,34(2)∶ 86-89,93.

[13]穆彪，杨健松，李明海.黔北大娄山区海拔高度与烤烟烟叶香吃味的关系研究[J].中国生态农业学报，2003,11(4)∶148-151.

[14]王世英，卢红，杨骥.不同种植海拔高度对曲靖地区烤烟主要化学成分的影响[J].西南农业学报，2007,20(1)∶45-48.

[15]庄舜尧，刘国群, 徐梦洁，等. 不同海拔高度下森林土壤中氮的矿化[J].土壤学报，2008,45(6)∶l194-1198.

[16]柏松，黄成敏，唐亚. 岷江上游干旱河谷海拔梯度上的土壤发生特征[J].土壤, 2008, 40(6)∶ 980-985.

[17]Curry K J, Bennett R H, Mayer L M, et al. Direct visualization of clay microfabric signatures driving organic matter preservation in fine-grained sediment [J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 2007,71∶1709-1720.

[18]农牧渔业部农业局. 微量元素肥料研究与应用[M]. 孝感：湖北科学技术出版社，1986：157-158.

[19]陆景冈. 土壤地质学[M]. 北京：地质出版社，1997：97-105.

[20]刘武定.微量元素营养与微肥施用[M].北京：中国农业出版社，1995：41-43.

[21]鲁如坤.土壤—植物营养学原理与施肥[M].北京∶化学工业出版社，1998.

[22]蒋定安，成杰民.近十几年来宜兴市水稻土表层土壤pH及B、Cu、Zn、Mn有效态含量的变化[J]. 南京农业大学学报 , 1997, 20(4)∶ 111-113.

[23]刘铮，蔡祖聪，等.中国土壤微量元素[M]. 北京：科学技术出版社，1996.

[24]杜彩艳，祖艳群，李元.pH和有机质对土壤中镉和锌生物有效性影响研究[J].云南农业大学学报,2005, 20(4)∶539-543.

[25]刘铮.我国土壤中锌含量的分布规律[J].中国农业科学，1994, 27(1)∶ 30-37.

[26]郭燕，毕庆文，许自成，等. 恩施烟区土壤有效锌与烤烟锌含量的关系[J].中国土壤与肥料, 2009(3)∶ 57-61.

[27]Mauricio P F F, Paulo C G. Simultaneous competitive adsorption of heavy metals by the mineral matrix of tropical soils [J]. Applied Geochemistry, 2003(18)∶ 795-804.

[28]丁疆华，温琰茂，舒强.土壤环境中镉锌形态转化的探讨[J]. 城市环境与城市生态, 2001, 4(2)∶ 47-49.

[29]张艳玲，张仕祥，杨杰，等. 施肥对植烟土壤重金属输入的影响[J].烟草科技，2010, 11∶ 51-54, 60.

[30]李素英.铅、镉、锌单元素及不同组合污染对烟草品质的影响[D].云南大学硕士论文，1988.