高 琳，林昌華，陳曉遠，王 衛(wèi)

（韶關學院英東農業(yè)科學與工程學院/韶關學院粵北土壤土地研究中心，廣東 韶關 512005）

【研究意義】煙草是一種適應性廣的作物，也是一種對生態(tài)條件十分敏感的經濟作物，生態(tài)條件的差異會影響煙葉產量、質量和煙葉香型的風格，所以適宜的生態(tài)條件是生產優(yōu)質煙葉的前提［1］。土壤作為煙草生長發(fā)育必需的生態(tài)條件之一，適宜的土壤肥力是煙草優(yōu)質、適產不可或缺的因子。而土壤養(yǎng)分狀況是土壤肥力的基礎，其豐缺狀況和供應強度與煙草的產量、品質及風味有著密切關系［2］。因此明確植煙區(qū)土壤的養(yǎng)分分布和豐缺情況，對因地制宜改善栽培技術和施肥方法［3］，促進不同香型特色優(yōu)質煙葉的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

【前人研究進展】廣東南雄市已有300多年的種煙歷史，是全國煙葉生產基地之一，素有“中國黃煙之鄉(xiāng)”的美稱［4］，種植面積、產量和收購量常年居廣東之首。南雄煙葉香氣質較好，香氣量足，濃度、勁頭適中，有成熟的焦甜香韻，具明顯濃香型風格［4］，是我國濃香型煙葉產區(qū)的代表之一［5］。作為世界煙草第一大國，多年來國內學者對全國不同省市煙區(qū)的土壤都做了大量研究，并在煙草的品種、施肥、栽培、灌溉、土壤培肥以及作物營養(yǎng)等方面形成了較為成熟的理論與技術體系。也有部分學者對南雄煙區(qū)濃香型煙區(qū)的土壤肥力、生態(tài)條件、種植布局等方面進行研究并發(fā)表相關文獻?！颈狙芯壳腥朦c】南雄煙區(qū)作為濃香型煙葉代表，在煙葉的香氣香型［6］及不同類型煙區(qū)的土壤養(yǎng)分差異等方面鮮有報道。隨著全國測土配方施肥項目的開展，大量的農田土壤被送進化驗室進行分析，獲取了大批的土壤養(yǎng)分普查數(shù)據(jù)。【擬解決的關鍵問題】根據(jù)實地調查及2015、2016年測土配方施肥項目獲取的土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)，抽樣分析不同類型植煙區(qū)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀，了解不同煙區(qū)土壤養(yǎng)分豐缺程度，并運用層次分析法評價不同香型煙區(qū)的養(yǎng)分狀況，以期為南雄市煙區(qū)的科學施肥、優(yōu)質煙葉開發(fā)及生態(tài)適宜區(qū)劃分提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于廣東省北部的南雄市，位于大庾嶺南麓，地處 113°55′30″～114°44′38″E、24°56′59″～25°25′20″N，全市面積 2 316.4 km2。研究區(qū)地勢為西北高，東南低，境內四周群山環(huán)抱，中部為狹長丘陵和平原區(qū)，自東北向西南沿湞江兩岸伸展，海拔區(qū)間68～1 394 m。氣候屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫19.60 ℃，年日照時數(shù)1 852.4 h，年平均總降雨量 1 530.6 mm，年平均積溫7 186.0℃，≥10 ℃年有效積溫6 369.1 ℃，無霜期293 d［7］。由于市境內地形復雜，地勢高低差異，山地氣溫比平原要低4 ℃左右，雨量約多10%。成土母質主要以花崗巖和紫色頁巖為主，南雄煙區(qū)土壤類型豐富，其中紫色土、牛肝土和沙泥土等占南雄植煙土壤的90%以上［8］。其中南雄盆地中部的紫色土壤，富含磷、鉀，具備發(fā)展優(yōu)質煙葉生產得天獨厚的條件。土地利用方式以旱田和水田為主，主要是煙草-水稻等輪作。

南雄市煙葉以濃香型為主，占全市煙葉總面積的65%以上，主要分布在南雄盆地中部；清香型煙葉占全市煙葉總面積的20%，主要分布在丘陵盆地周圍。其中烏逕鎮(zhèn)、黃坑鎮(zhèn)、鄧坊鎮(zhèn)、南畝鎮(zhèn)、湖口鎮(zhèn)、古市鎮(zhèn)等為主要煙草種植區(qū)。根據(jù)南雄各地煙區(qū)的地勢、土質、氣候特點及煙葉類型、種植習慣等因素綜合分析考慮，將南雄市種煙區(qū)域主要分為3種類型：平原濃香型烤煙區(qū)、半山清香型烤煙區(qū)、平原曬黃煙區(qū)［9］。我們選取以濃香型為主的黃坑鎮(zhèn)、湖口鎮(zhèn)、古市鎮(zhèn)，以清香型為主的鄧坊鎮(zhèn)、南畝鎮(zhèn)和以黃煙為主的烏逕鎮(zhèn)進行研究。

1.2 樣品采集與測定

2015—2016年參照測土配方施肥技術規(guī)程，南雄市國家級測土配方施肥補貼項目采集了大量土壤樣品，帶回實驗室自然風干后，研磨過1 mm和0.25 mm網篩，備用。本研究利用2015、2016年所采集的植煙土壤樣品，在綜合考慮煙葉面積、土壤類型、地形等因素基礎上，在平原濃香型煙區(qū)抽取60份土樣，在半山清香型煙區(qū)抽取40份土樣，在平原黃煙區(qū)抽取30份土樣，共計130份樣品 。

根據(jù)《土壤農業(yè)化學分析方法》對樣品進行常規(guī)測定，在測試方法上，土壤pH采用水浸提法（水土比為2.5∶1）測定，土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨-火焰光度計法進行測定［10］。利用SPSS19.0對土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀的養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。并參考中國農業(yè)科學院煙草研究所等制定的煙區(qū)土壤養(yǎng)分分級標準［11-12］，對土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀進行分級，并分析不同香型煙區(qū)的土壤養(yǎng)分肥力狀況。

1.3 研究方法

1.3.1 建立層次結構模型 將土壤養(yǎng)分肥力質量作為層次分析的目標層（A），把評價因子（有機質、有效氮、有效磷和速效鉀）作為層次分析的準則層（B），把土壤養(yǎng)分元素級別作為層次分析的方案層（C），由這3個層次建立了土壤養(yǎng)分肥力質量評價的層次結構模型（圖1）。

圖1 土壤養(yǎng)分肥力質量評價模型Fig.1 Soil nutrient fertility quality evaluation model

1.3.2 構造判斷矩陣 在土壤養(yǎng)分肥力質量這一目標（A）下，構造各準則層（B）的相對重要性的兩兩比較判斷矩陣（A-B），并求出特征根及特征向量。本研究選用土壤養(yǎng)分元素的臨界含量作為基準，計算各評價因子與基準值的比值，由此計算出各樣本的特征向量及最大特征根，具體構建的各個因素的相對重要判斷矩陣（A-B）。對于土壤養(yǎng)分肥力評價的各個因子（B），以評價因子的實測值與其相對應的各個土壤養(yǎng)分質量級別的標準值之差的絕對值的倒數(shù)作為標度來構建各個土壤養(yǎng)分質量級別（C）的相對重要兩兩判斷矩陣（Bi-C）。根據(jù)矩陣計算各層次及指標的權向量和特征值，并對特征值進行一致性檢驗，檢驗公式為CR=CI/RI，若CR＜0.1，則認為判斷矩陣是可接受的，說明各個判斷矩陣滿足一致性。否則需要調整判斷矩陣。

1.3.3 層次排序 單排序根據(jù)計算出的評價因素的權重結果確定評價因素在該層次的重要性，總排序是確定評價因素在總目標中的重要程度。

2 結果與分析

2.1 不同類型煙區(qū)土壤養(yǎng)分特征

表1 不同煙區(qū)土壤pH值分布情況Table 1 Distribution of soil pH in different tobacco growing areas

2.1.1 土壤pH值 土壤pH影響土壤元素的有效性和作物的吸收性，進而影響煙草的產量和品質。從表1可以看出，全市煙區(qū)土壤pH值變幅在3.76～8.45之間，平均值為5.53， 其中平原濃香型煙區(qū)土壤pH值變幅在4.35～8.45之間，平均值為6.08，高于全市平均水平，變異系數(shù)為22.40%，半山清香型煙區(qū)土壤pH值變幅在3.76～5.82之間，平均值為4.73，低于全市平均水平，變異系數(shù)為8.44%，平原曬黃煙區(qū)土壤pH值變幅在4.19～7.99之間，平均值為5.46，接近于全市平均水平，變異系數(shù)為24.76%。而根據(jù)前人研究，煙區(qū)土壤pH值適宜范圍為5.5～6.5［13］，從平均水平來看，平原濃香型煙區(qū)土壤和黃煙區(qū)土壤pH值更適宜，而半山清香型煙區(qū)土壤pH值稍偏酸。平原濃香型煙區(qū)19%土壤pH值處于最適宜類型范圍內，32%土壤pH≤5，另有32%土壤pH≥7，不適宜煙葉正常生長，半山清香型煙區(qū)3%土壤pH值處于最適宜類型范圍內，80%土壤pH≤5不適宜煙葉正常生長，平原黃煙區(qū)83%土壤pH≤5或≥7，不適宜煙葉正常生長。總體上看，不同煙區(qū)土壤pH值差異顯著，全市主煙區(qū)土壤pH值適宜范圍比例偏低、僅10%，在后續(xù)煙葉種植和管理中，要進行適當?shù)恼{節(jié)土壤酸堿性，以便煙葉更好地生長發(fā)育。

2.1.2 土壤有機質 土壤有機質是衡量土壤肥力高低的重要指標之一，從表2可以看出，全市主產區(qū)土壤有機質含量變幅為3.55～33.07 g/kg，平均值為13.77 g/kg，變異系數(shù)為47.72%。從不同煙區(qū)來看，平原濃香型煙區(qū)土壤有機質含量變幅為3.55～29.5 g/kg，平均值為12.78 g/kg，變異系數(shù)為47.68%；半山清香型煙區(qū)土壤有機質含量變幅為4.98～33.07 g/kg，平均值為13.40 g/kg，變異系數(shù)為42.24%；平原曬黃煙區(qū)土壤有機質含量變幅為6.37～31.19 g/kg，平均值為17.82 g/kg，變異系數(shù)為24.76%。從土壤有機質含量分布來看，平原濃香型煙區(qū)樣點中75%土壤有機質含量低于15 g/kg，19% 在 15～25 g/kg，7% 在 25～35 g/kg，半山清香型煙區(qū)73%土壤有機質含量低于15 g/kg，23% 在 15～25 g/kg，5% 在 25～35 g/kg，平原黃煙區(qū)39%土壤有機質含量低于15 g/kg，44% 在 15～25 g/kg，17% 在 25～35 g/kg。 總 體上看，平原黃煙區(qū)土壤有機質含量與濃香型和清香型煙區(qū)差異顯著，而濃香型和清香型煙區(qū)土壤有機質含量差異不顯著。

表2 不同煙區(qū)土壤有機質含量分布情況Table 2 Distribution of soil organic matter content in different tobacco growing areas

2.1.3 土壤堿解氮 土壤堿解氮是衡量氮素水平高低的一個重要指標，能夠較靈敏地反映土壤氮素動態(tài)變化和供氮水平［13］。由表3可知，全市主產區(qū)土壤堿解氮含量變幅為21.00～501.67 mg/kg，平均值為103.07 mg/kg，變異系數(shù)為76.26%。從不同煙區(qū)來看，平原濃香型煙區(qū)土壤堿解氮含量變幅在26.25～232.75 mg/kg之間，平均值為80.49 mg/kg，變異系數(shù)為55.84%；半山清香型煙區(qū)土壤堿解氮含量變幅在21.00～501.67 mg/kg之間，平均值為114.60 mg/kg，變異系數(shù)為85.03%；平原黃煙區(qū)土壤堿解氮含量變幅在45.50～455.00 mg/kg之間，平均值為151.47 mg/kg，變異系數(shù)為62.35%。不同煙區(qū)間土壤堿解氮含量存在差異， 表現(xiàn)為平原黃煙區(qū)＞半山清香型煙區(qū)＞ 平原濃香型煙區(qū)。從土壤堿解氮含量分布來看，平原濃香型煙區(qū)樣點中51%土壤堿解氮含量低于65 mg/kg，25%在65～100 mg/kg，半山清香型煙區(qū)25%土壤堿解氮含量低于65 mg/kg，43%在65～100 mg/kg，平原黃煙區(qū)22%土壤堿解氮含量低于65 mg/kg，6%在65～100 mg/kg?？傮w上看，平原黃煙區(qū)土壤堿解氮含量高于100 mg/kg的比例較大，在后續(xù)土壤管理中需控制氮肥施用量和基追肥分配比例。

表3 不同煙區(qū)土壤堿解氮含量分布情況Table 3 Distribution of soil available nitrogen cotent in different tobacco growing areas

2.1.4 土壤有效磷 由表4可知，全市主產區(qū)土壤有效磷含量變幅為0.13～121.25 mg/kg，平均值為23.92 mg/kg，變異系數(shù)為115.46%，屬強度變異范疇。從不同煙區(qū)來看，平原濃香型煙區(qū)土壤有效磷含量變幅在0.13～121.25 mg/kg之間，平均值為24.53 mg/kg，變異系數(shù)為122.93%；半山清香型煙區(qū)土壤有效磷含量變幅在1.59～113.97 mg/kg之間，平均值為24.85 mg/kg，變異系數(shù)為112.09%；平原黃煙區(qū)土壤有效磷含量變幅在2.54～64.91 mg/kg之間，平均值為19.83 mg/kg，變異系數(shù)為87.34%。從土壤有效磷含量分布來看，平原濃香型煙區(qū)樣點中67%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，處于有效磷缺乏狀態(tài)，12%在20～40 mg/kg，14%在40～80 mg/kg，7%高于80 mg/kg；半山清香型煙區(qū)58%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，處于有效磷缺乏狀態(tài)，20%在20～04 mg/kg，18%在40～80 mg/kg，5%高于80 mg/kg；平原黃煙區(qū)72%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，處于有效磷缺乏狀態(tài)，17%在20～40 mg/kg，11%在40～80 mg/kg?？傮w上看，主產區(qū)土壤有效磷處于缺乏狀態(tài)比例較高。

表4 不同煙區(qū)土壤有效磷含量分布情況Table 4 Distribution of soil available phosphorus in different tobacco growing areas

2.1.5 土壤速效鉀 煙草屬于喜鉀作物，是煙草生長和品質的重要營養(yǎng)元素［12］。從表5可以看出，全市主煙區(qū)土壤速效鉀含量變幅為17.62～506.39 mg/kg，平均值為122.93 mg/kg，變異系數(shù)為68.86%。從平均水平來看，不同煙區(qū)間土壤速效鉀含量差異不大，其中半山清香型煙區(qū)速效鉀含量稍低于平原濃香型煙區(qū)和平原黃煙區(qū)。從不同煙區(qū)來看，平原濃香型煙區(qū)76%土壤速效鉀含量處于150 mg/kg的臨界水平以下，12%處于150～220 mg/kg，10% 處 于 220～350 mg/kg。 半 山清香型煙區(qū)73%土壤速效鉀含量處于150 mg/kg的臨界水平以下，23%處于150～220 mg/kg，5%處于220～350 mg/kg。平原黃煙區(qū)77%土壤速效鉀含量處于150 mg/kg的臨界水平以下，22%處于220～350 mg/kg。總體上看，全市主煙區(qū)樣點中75%的土壤速效鉀處于臨界水平，而煙草作為喜鉀作物，在科學種植過程中，要注重鉀肥的調節(jié)和施用。

表5 不同煙區(qū)土壤速效鉀含量分布情況Table 5 Distribution of soil AK in different TGAs

2.2 不同類型煙區(qū)土壤養(yǎng)分肥力評價

運用層次分析法構建三大煙區(qū)土壤肥力的層次模型，構造判斷矩陣并進行排序權向量及一致性檢驗，結果各個判斷矩陣的一致性比率CR都小于0.1，說明各個判斷矩陣滿足一致性。

從表6可以看出，平原濃香型煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況處于缺乏水平，權重為0.549，其中有機質含量處于適宜水平，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均在缺乏水平；從表7可以看出，半山清香型煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況處于缺乏水平，權重為0.455，其中有機質和堿解氮含量處于適宜水平，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均在缺乏水平；從表8可以看出，平原黃煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況處于適宜水平，權重為0.395，其中有機質含量處于適宜水平，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均處于缺乏水平，堿解氮含量處于豐富水平。

表6 平原濃香型煙區(qū)土壤養(yǎng)分層次總排序Table 6 Total hierarchical order of soil nutrient content in plain-based highly flavored tobacco growing areas

表7 半山清香型煙區(qū)土壤養(yǎng)分層次總排序Table 7 Total hierarchical order of soil nutrient content in hillside-based slightly flavored tobacco growing areas

表8 平原黃煙區(qū)土壤養(yǎng)分層次總排序Table 8 Total hierarchical order of soil nutrient content in plain-based yellow tobacco growing areas

3 討論

土壤肥力是影響農作物生長發(fā)育和產量最為重要的因素之一，而土壤養(yǎng)分的含量分布及形態(tài)特征是土壤肥力的重要標志［14］，煙草的種植適應性雖廣，但對生態(tài)條件極為敏感，而土壤作為煙草生長所必需的生態(tài)條件之一，影響著煙草的生長和發(fā)育。同時由于煙區(qū)生態(tài)條件的差異，以及歷史原因和人文因素的影響，不同煙區(qū)形成了不同的香味風格［15］，南雄市雖主要以濃香型煙葉為主，受地形和栽培管理等因素的影響，還有清香型煙葉和黃煙葉。本研究選取南雄濃香型、清香型和黃煙區(qū)3個不同類型煙區(qū)研究不同煙區(qū)的土壤養(yǎng)分特征，結果表明不同煙區(qū)pH、有機質和堿解氮差異顯著，而土壤有效磷和速效鉀差異不顯著。

從不同煙區(qū)的土壤養(yǎng)分含量來看，土壤有機質含量依次為平原黃煙區(qū)（17.82 g/kg）＞半山清香型（13.40 g/kg）＞ 平原濃香型（12.78 g/kg），土壤堿解氮含量適宜性依次為平原黃煙區(qū)（151.47 mg/kg）＞半山清香型煙區(qū)（114.6 mg/kg）＞平原濃香型煙區(qū)（80.49 mg/kg），說明該土壤養(yǎng)分指標可能對煙葉香型形成有一定的影響。但是土壤土壤有效磷和速效鉀差異不大，平原濃香型煙區(qū)樣點中67%土壤有效磷含量低于20 mg/kg， 76%土壤速效鉀含量低于150 mg/kg的臨界水平；半山清香型煙區(qū)樣點中58%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，73%土壤速效鉀含量低于150 mg/kg的臨界水平；平原黃煙區(qū)樣點中72%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，77%土壤速效鉀含量低于150 mg/kg的臨界水平?？傮w上看土壤有效磷含量普遍偏低，這與前人研究結果有差異，在王怡等［3］的研究中，南雄產區(qū)土壤有效磷含量較豐富，雖然目前較多的研究證明農田土壤耕層有效磷含量水平大幅提高［16］，但是在本研究測定中，全市煙葉主產區(qū)65%土壤有效磷含量低于20 mg/kg，處于缺乏狀態(tài)，這可能是由于農戶普遍少施磷肥的原因。而速效鉀含量普遍偏低的結果與前人研究結果一致，土壤鉀元素對煙草的品質有重要影響，這可能是因為煙區(qū)農民在保證產量的前提下往往不重視鉀肥的施用，沒有針對煙草的實際作物需求進行科學施肥。在本研究中，不同煙區(qū)土壤養(yǎng)分肥力水平存在一定的差異，平原濃香型煙區(qū)和半山清香型煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況均處于缺乏水平，平原黃煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況處于適宜水平。前人研究南雄煙區(qū)土壤綜合肥力處于“中等”偏上肥力水平，與本研究結果有一定差異，這主要是由于選取的指標類型和數(shù)量不同?？傮w來看，本研究主要選取典型煙區(qū)部分指標，在后續(xù)研究中，要綜合其他養(yǎng)分指標，進一步研究南雄不同煙區(qū)的土壤養(yǎng)分空間變異特征，以便清楚知道煙區(qū)任一點的養(yǎng)分含量，在此基礎上可進一步研究空間和時間上的差異性信息，進而能采取技術上可行、經濟上有效的合理的精準施肥調控措施。

4 結論

本研究結果表明，不同煙區(qū)土壤pH、有機質和堿解氮含量差異顯著，而土壤有效磷和速效鉀含量差異不顯著。平原濃香型煙區(qū)樣點中94%土壤有機質含量和76%土壤堿解氮含量處于適宜水平，半山清香型煙區(qū)樣點中96%土壤有機質含量和68%土壤堿解氮含量處于適宜水平，平原黃煙區(qū)樣點中72%土壤有機質含量和28%土壤堿解氮含量處于適宜水平，而不同煙區(qū)土壤有效磷和速效鉀含量低于臨界水平比例較大。總體上看，平原濃香型和半山清香型煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況屬于缺乏狀態(tài)，平原黃煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況處于適宜水平。