吴佳蓉，冉 茂，周鑫斌*

(1.西南大学 资源环境学院，重庆 400715；2.重庆烟草科学研究所，重庆 400715)

土壤生态环境条件是决定烟叶质量的最基本因素，是其优良品质和风格形成的基础和前提，土壤养分丰缺状况和供应强度直接决定着烟叶产质量。因此，对植烟土壤养分含量的综合分析已成为调节植烟地块生产机能的重要手段。重庆酉阳县烟区土壤大都连作25年以上，所有烟田施用的复合肥种类和用量长期相同，不同地块没有根据实际地力状况进行配方施肥，导致长期连作的烟田土壤pH下降、速效钾和有机质含量不同程度地增加，对烤烟的生长发育和产质量有明显负效应。只有土壤养分含量处于适宜烟草生长的区间范围内，且配比合理，烟叶的质量才会得到显著提升。单一养分过多或过少都会对产量造成影响，如氮素过多会导致烟叶生长受到抑制、贪青晚熟，直接影响到烟叶品质。酉阳烟区长期连作及不合理的施肥管理措施加剧了植烟区土壤养分失调。

酉阳县位于重庆市东南部，该县烟田面积大，烟叶种植历史长，是重庆市第二大产烟区，烟叶以醇香型为主。目前酉阳县烟叶品质属于“武陵秦巴生态区—醇甜型”，整体质量较好，但也存在烟叶香气质差、上部叶身份厚、烟碱含量高；下部叶身份薄、油分不足，内含物不充实等问题，可见酉阳县烟叶在工业可利用性方面有待提高。以往对植烟区土壤的养分综合评价主要专注研究某一年份的土壤数据，缺少多年养分数据的纵向比较，不利于烟田养分管理。本研究通过对2021年酉阳植烟区代表性烟田土壤养分状况进行分析，并与2002、2012和2017年的烟田土壤养分状况进行纵向对比分析，总结土壤养分演变规律，旨为酉阳县植烟区土壤养分科学管理和实现烟叶优质适产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集与制备

重庆酉阳县公司于2021年对酉阳县4个主要烟叶基地单元，苍岭、桃花源、李溪和龚滩进行采样，根据现代烟草农业规划，每个种植单元采集一个土样(为与其他年份进行纵向对比，不同年份间基本按照同一种植单元采集一个样品的原则)，选取该基地单元中能代表该区域主要土壤类型、地形、地貌和生产水平，且集中连片的区域进行采样。按照“S”形采样法，每个土样设置10个分样点，每次采样均安排在当年12月烟田翻整后进行，共提供土壤样品371个(图1)。各采集土壤应满足土体均匀、深浅一致原则，取样后采用四分法将多余的土壤弃去，剔除杂物后保留2 kg，并带回实验室保存。测定前对土样进行风干、研磨、过筛、分类和装瓶，之后进行各项指标测定分析，测定结果与该县2002、2012和2017年间的数据进行纵向分析比较。

图1 酉阳县植烟区土壤样品分布图Fig.1 Distribution of soil sampling sites in Youyang

1.2 测定项目及分析方法

采用土壤农化分析的常规方法分析土样。土壤pH采用pH计测定，土水比为1∶2.5；土壤有机质采用重铬酸钾容量法中的外加热法；土壤全氮采用凯氏消化法前处理，半微量凯氏定氮法测定；土壤碱解氮采用扩散法测定；土壤有效磷采用Olsen法前处理，钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用NHAc前处理，火焰光度计法测定；交换性钙镁采用NHCl～NHAc法。

1.3 土壤养分的等级划分标准

土壤养分含量分级标准是以全国第二次土壤普查资料为基础，参考近年来酉阳县植烟区实际生产情况及相关的植烟区土壤养分研究，充分结合当地烟叶种植技术与土壤生态环境等多方面综合制定的，详见表1。

表1 酉阳县植烟区土壤pH与养分含量分级标准Tab.1 Classification standard of soil pH and nutrient content in tobacco-growing areas of Youyang

1.4 数据分析

采用IBM Statistics SPSS 25.0和Excel 2016进行原始数据处理及分析，采用Mapgis 67和Section 2016进行制图及空间叠加分析。

2 结果与分析

2.1 土壤pH状况

研究表明，最适宜烟叶生长的pH值在5.5～6.5之间。由表2可知，2021年全县pH<5.5的酸性烟田占比为26.4%，苍岭、桃花源、李溪、龚滩基地单元分别为52.6%、28.7%、25.6%和37.2%。图2为酉阳县植烟地块pH分布图，可直观地看出该县植烟地块pH分布情况。从pH值年际变化来看，土壤pH均值较为稳定(图3)，但是酉阳县植烟土壤酸化面积大，需特别引起注意，并尽快对这部分烟田进行改良。

表2 2021年酉阳县植烟区土壤pH分布频率Tab.2 Frequency distribution of soil pH in tobacco-growing areas of Youyang in 2021

图2 2021年酉阳县植烟区土壤pH空间分布状况Fig.2 Distribution of soil pH in tobacco-growing areas of Youyang

图3 不同年限酉阳县植烟区土壤pH的变化Fig.3 Changes of soil pH in tobacco-growing areas of Youyang in different years

2.2 土壤有机质含量状况

由表3可知，2021年酉阳县有机质平均含量为22.6 g/kg。超过半数植烟区的有机质含量大于20 g/kg，34.2%的烟区土壤有机质较低。有57.2%的土壤有机质含量在20～30 g/kg之间，整体较适宜，但34.2%的土壤有机质含量小于20 g/kg，其中李溪基地单元高达47.7%，苍岭、桃花源、龚滩分别也达到了17.2%、40.3%和33.3%，说明仍有较大部分烟田土壤有机质含量较为贫乏，建议在该区域适当增施有机肥。从图4可以看出，酉阳县土壤有机质分布不均一，存在集中性现象，说明该县在不同植烟地块的施肥管理措施上存在差异。2002-2017年间烟田有机质含量呈缓慢增加趋势，但2017-2021年，烟田土壤有机质含量呈下降趋势，降幅为19.3%(图5)。

图4 2021年酉阳县植烟区土壤有机质空间分布状况Fig.4 Distribution of soil organic matter in tobacco-growing areas of Youyang

图5 不同年限酉阳县植烟区土壤有机质含量的变化Fig.5 Changes of soil organic matter content in tobacco-growing areas of Youyang in different years

表3 2021年酉阳县植烟区土壤有机质含量分布频率Tab.3 Frequency distribution of soil organic matter content in tobacco-growing areas of Youyang in 2021

2.3 土壤碱解氮含量状况

2021年全县碱解氮平均含量为133.98 mg/kg，小于100 mg/kg的土壤占14.9%，此范围内的烟田需要增施氮肥；大于180 mg/kg的土壤占8.0%；全县烟田的碱解氮含量大部分集中在适宜范围(100～180 mg/kg)(表4)。2002-2012年，土壤碱解氮含量呈显著上升趋势，2012-2021年酉阳县植烟区土壤碱解氮含量变化不大，土壤氮素含量较为稳定(图6)。

表4 2021年酉阳县植烟区土壤碱解氮含量分布频率Tab.4 Distribution frequency of soil alkali-hydrolyzed nitrogen content in tobacco-growing areas of Youyang in 2021

图6 不同年限酉阳县植烟区土壤碱解氮含量的变化Fig.6 Changes of soil alkali～hydrolyzed nitrogen content in tobacco-growing areas of Youyang in different years

2.4 土壤有效磷含量状况

2021年土壤有效磷平均含量为41.42 mg/kg，小于15 mg/kg的仅有10.0%，其在李溪基地单元的占比为18.6%，在苍岭、桃花源、龚滩的占比分别为5.3%、12.6%和4.8%。酉阳县植烟区土壤有效磷含量大多在适宜和偏高水平，表明土壤有效磷含量相对丰富(表5)。2002至2012年土壤有效磷含量增幅达到95.1%，2017年土壤有效磷平均含量比2012年提高了104.0%，而2021年比2017年的仅增加了2.0%，说明自2002年来酉阳县植烟区土壤有效磷含量有显著提高(图7)。

表5 2021年酉阳县植烟区土壤有效磷含量分布频率Tab.5 Distribution frequency of soil available phosphorus content in tobacco-growing areas of Youyang in 2021

图7 不同年限酉阳县植烟区土壤有效磷含量的变化Fig.7 Changes of soil available phosphorus content in tobacco-growing areas of Youyang in different years

2.5 土壤速效钾含量状况

由表6可知，2021年酉阳县烟田土壤速效钾平均含量为328.52 mg/kg ，有14.3%的烟田速效钾含量<150 mg/kg，苍岭、桃花源、李溪和龚滩分别有4.3%、21.8%、7.0%和22.9%的烟田土壤速效钾含量偏低，但总体而言，该县土壤钾含量非常丰富。酉阳县烟田速效钾含量总体呈现随种植年限的增加而逐渐增加的趋势，2012年与2002年相比、2017年与2012年相比、2021年与2017年相比增幅分别为86.7%、53.4%和17.7%(图8)。

图8 不同年限酉阳县植烟区土壤速效钾含量的变化Fig.8 Changes of soil available potassium content in tobacco-growing areas of Youyang in different years

表6 2021年酉阳县植烟区土壤速效钾含量分布频率Tab.6 Distribution frequency of soil available potassium content in tobacco-growing areas of Youyang in 2021

3 结论与讨论

3.1 酉阳植烟区土壤肥力演变现状

土壤pH是土壤肥力的基本指标，影响土壤养分的微生物转化，烟草最适宜的土壤pH为5.5～6.5，土壤pH低于5.5，易造成盐基离子流失、土壤板结、病虫害加剧和烟叶品质下降，而且不利于烟田土壤微生物群落结构和功能多样性的稳定。2021年酉阳县pH均值为6.10，与之前测定的数据相比并无显著性差异，但土壤酸化比例为26.4%，说明酉阳植烟区潜在酸化问题较为严重。Zhang等得出，土壤盐基离子输入和输出不平衡是植烟土壤酸化的主要原因，以每年投入盐基阳离子量为270 kg/hm的烟田为例，地上烟草收获物从土壤中的去除量为339.23 kg/hm，是阴离子去除量的7.57倍，土壤中的盐基离子却没有及时得到有效补充，为保持电荷平衡，土壤中产生大量H(12.52 kg/hm)并吸附在土壤胶体上，从而引起烟田土壤酸化；另一方面是氮肥的施用引起土壤酸化。本课题组的研究结果表明，对于酸化的烟田土壤，需采用分类治理的方法，即针对pH<5.0的强酸性土壤，施用约1.3 t/hm的石灰并配施1 t/hm高温堆肥，来中和土壤酸度，并有效提高土壤缓冲性和微生物活性；对于pH 5.0～6.5的弱酸性土壤，施用约1 t/hm生物炭、2 t/hm高温堆肥和0.5 t/hm钙镁磷肥，实现土壤酸碱平衡，并有利于土壤的微生态恢复。因此，针对不同酸化程度的土壤应选择不同的物料及用量，使烟田土壤pH达到酸碱平衡，实现烟田的“精准降酸”。

研究结果表明，当前酉阳县植烟土壤有机质缺乏的比例占34.2%，自2017年后土壤有机质呈下降趋势，这种趋势必须引起重视，这可能与近些年有机肥料价格上涨和劳动力成本升高有关。适量的有机质可以增强烟株的抗病能力，改善烟株生长，增加烟叶中油分和还原糖含量，促进烟叶香气物质合成，提高烟叶产量和上等烟比例。本研究基于土壤养分空间分布与植烟乡镇行政区划图的叠加，能更加直观地发现不同区域土壤有机质含量丰缺状况，这为酉阳县烟草种植规划提供更为明了的依据。土壤有机质积累是一个长期的逐步积累过程，针对烟区土壤有机质含量偏低的区域，必须长期增施有机肥或秸秆还田等多种手段来改善土壤养分和微生物生物群落，以此来提高土壤肥力。烟田可以通过增加有机肥数量来实现土壤碳库的培育，特别是施用高C/N比有机肥，本课题组推荐施用牛粪堆肥(250 kg/667m)、秸秆堆肥(250 kg/667m)、绿肥还田或生物炭(150 kg/667m)等措施，以高碳有机肥为主材，实行烤烟宽窄起垄这种集种地养地一体的新型种植模式，宽垄130 cm，窄垄90 cm，宽垄内可通过增加高碳有机肥用量来增加土壤有机质，经2年实施，即可达到快速培肥的目的；同时，宽窄垄种植模式还有利于通风透光、降低病虫害和采收烟叶，来年垄沟互换位置进行种植。

氮、磷、钾是维持植物正常生理活动不可或缺的元素。氮素对烟叶的生长发育、质量产量有着显著影响。氮素用量适宜，烟叶生长健壮、颜色正常、致香物质丰富，品质良好。磷素是植物生长发育的必需营养元素，合理增施磷肥有利于加速烟株的生长发育，提早成熟采收，有效提高烟叶产质量。钾素是决定烟叶品质的重要元素，对烟叶的色泽、吸湿性和生理方面均有非常明显的影响。酉阳县碱解氮含量呈先上升后下降的趋势，整体上处于适宜情况，这说明近年来植烟区在烟叶种植中氮肥管理趋于合理。酉阳县有效磷和速效钾含量均呈逐年上升趋势，可见土壤有效磷和速效钾过量较为严重。同时，有效磷和速效钾空间变异系数大，区域分布不均，过量和缺乏现象并存，建议根据区域特点进行施肥区划，实现精准施肥，以提高烟叶的产质量。

3.2 酉阳植烟区施肥区划建议

配方施肥的原则是“区域大配方，地块小调整”，即通过烤烟实际的需肥规律和地块的养分供应规律等进行针对性的施肥，通过这种养分管理策略不仅能够节省肥料，增加农田收益，还可以显著地改善烟叶内在质量和外部品质。本研究基于2021年酉阳县土壤养分现状及演变趋势，根据配方施肥原则，结合做到“降酸、稳定氮素和有机质、控磷钾”的目标，通过叠加分析土壤图、土壤有机质图、土壤碱解氮含量图、土壤有效磷含量图、土壤速效钾含量图形成综合施肥区划图，并根据土壤肥力分区提出科学合理的施肥方案(图9)。为保证烟田土壤肥力合理，施用氮素时中等肥力土壤氮肥用量控制在7.0～8.0 kg/667m(高肥力6.0～7.0 kg；中肥力7.0～7.5 kg；低肥力7.5～8.0 kg)，防止控氮过度。目前酉阳县现有基肥配方(6-12-25)中磷、钾含量偏高，应适当降低磷钾比例。近10年来由于高磷钾比例专用肥的施用，土壤中有效磷和速效钾较2017年相比有明显提高，目前酉阳县大多数土壤速效钾含量都在220 mg/kg左右，含钾丰富；烤烟前期对钾的需求量低，基肥中施用过多的钾容易产生流失且导致肥料成本高，建议基肥配方中降低1～2个P、2～4个K，根据酉阳县施肥区划图进行精准施肥。

图9 酉阳县施肥区划图Fig.9 Fertiliz ation zoning map of tobacco-growing soil in Youyang

酉阳县植烟区土壤酸化面积大，与2017年相比，仍存在明显的土壤酸化趋势，此现象必须引起高度重视。酉阳县烟田有机质含量近年来呈降低趋势，其中34.2%的烟区土壤有机质含量较低。酉阳县烟田碱解氮总体适宜，土壤有效磷和速效钾较为丰富，总体把握“降酸、稳定氮素和有机质、控磷钾”的原则。针对目前酉阳县土壤养分现状及演变趋势，以土壤养分测定结果为依据，建立施肥区划图，按照“区域大配方”和“地块小调整”的原则，科学合理地提出各区域的施肥管理方案，为酉阳县烤烟优质可持续性生产提供科学支撑。