豫西旱作烟区植烟土壤盐分及其肥力特征分析

李媛媛，张 芊，陈炬廷，马君红，张 振，叶协锋*，刘晓晖*

（1.河南农业大学 烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室，河南 郑州 450002；2.洛阳市烟草公司，河南 洛阳 471000；3.深圳烟草工业有限责任公司，广东 深圳 518000）

盐渍土是土壤中存在较高浓度的可溶性盐分离子，是对土壤物理、化学、生物学等特性及植物生长造成不利影响的各种土壤的统称［1］。可溶性盐分在土壤中堆积汇聚，导致土壤基本特性恶化和质量下降的过程被称为土壤盐渍化［2］。土壤盐分中阳离子主要包括K+、Na+、Ca2+和Mg2+，阴离子主要包括Cl-、SO42-、CO32-和HCO3-［3］。土壤盐分过高不仅会降低土壤渗透势，增加植物吸收水分的阻力，导致植物生理干旱，造成离子毒害，对植物生理代谢产生影响［4］，同时会导致土壤质量下降，影响养分供应及离子之间吸收的平衡，使土壤养分有效性大大降低［5］。烤烟对低浓度盐有一定的适应能力［6］，但随着盐浓度的升高，烟草细胞会受到损伤，渗透调节能力和抗氧化能力会随之下降［7］。

叶协锋［8］研究表明，河南省12个地市的植烟土壤均有不同程度的盐渍化，个别地区甚至达到中度盐渍化水平。目前关于洛阳地区植烟土壤盐分的研究［9-13］大多都是通过向土壤中施加物料来降低土壤盐分，提高土壤肥力，也有基于全盐量水平对土壤盐分进行相关分析。然而不同地区的气候条件、成土母质以及栽培管理措施的差异致使土壤盐渍化的成因不同，其盐分组成与离子比例呈现区域性特征［14］。因此在研究洛阳植烟土壤盐分时，全盐量不足以反映土壤盐分整体状况，为此本研究对河南洛阳烟区土壤盐分和土壤养分状况进行综合分析，旨在探究洛阳植烟土壤肥力状况，为豫西干旱烟区优质烟叶生产提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

洛阳烟区位于河南省西部，黄河中下游，属温带季风气候，春季干旱较多，夏季炎热雨水集中，平均气温14.8 ℃，年均降水量578.2 mm，年均蒸发量1200 mm，年均日照时数为2291.6 h，日照率为52%，无霜期218 d［7］。

1.2 样品采集

2019年，在洛阳市洛宁（LN）、宜阳（YY）、汝阳（RY）、嵩县（SX）、伊川（YC）、新安（XA）、孟津（MJ）和栾川（LC）布点采集土壤样品。根据种植规模及土壤类型，在移栽施肥前选择当地具有代表性的烟田，采集5个点的0~20 cm土壤，将每个采集点所取样品混匀后放在自封袋中带回实验室，共取样品191个（洛宁72个、宜阳63个、汝阳26个、嵩县9个、伊川13个、新安8个、孟津9个、栾川4个），将带回的土壤样品在阴凉处风干后，去除杂质、磨碎、过20目（0.84 mm）筛后待测。

1.3 测定方法

土壤盐分测定方法分别为［15］：Ca2+、Mg2+、SO42-含量采用EDTA滴定法，HCO3-含量采用双指示剂中和滴定法，Cl-含量采用硝酸银滴定法，Na+和K+含量采用火焰分光光度计法。土壤养分指标测定方法分别为［8］：速效氮（AN）含量采用碱解扩散法，速效磷（AP）含量采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗显色分光光度法，速效钾（AK）含量采用醋酸铵提取—火焰光度法。全盐量为各盐分离子含量之和。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2016 软件制作表格，用Graphpad Prism 7.0和Origin 2021软件绘图，采用 SPSS 21.0软件进行数据分析，采用CANOCO软件进行冗余分析（RDA）。

2 结果与分析

2.1 植烟土壤盐分含量评价

根据王遵亲等［16］土壤盐渍化的分级方法：含盐量＜1.0 g/kg的为非盐渍化土，含盐量在1.0~2.0 g/kg的为轻度盐渍化土，含盐量在2.0~4.0 g/kg的为中度盐渍化土，含盐量在4.0~6.0 g/kg为重度盐渍化土，含盐量＞6.0 g/kg的为盐土。由表1可知，采样区植烟土壤均为非盐渍化土，全盐量处于0.12~0.56 g/kg之间，平均含盐量为0.23 g/kg，变异强度中等，变异系数为31.92%。统计分析表明，SO42-的平均含量最高，为71.15 mg2/kg，Ca2+的次之，为59.42 mg/kg；Na+的最小，为7.98 mg/kg。由变异系数可知，Ca2+的变异系数为36.73%，HCO3-的变异系数为41.52%，Cl-的变异系数为49.90%，均属中等强度变异，其他离子的变异系数均大于50%，属强变异，其中K+和Mg2+的变异系数均大于100%。

表1 植烟土壤盐分离子含量及含盐量特征（n=191）

2.2 植烟土壤主要盐分离子分析

对植烟土壤中主要阴离子进行统计分析可知（表2），植烟土壤中主要包含3种阴离子，分别为HCO3-、SO42-和Cl-。其中，主要阴离子占阴离子总量百分比＞50%的样本中HCO3-为3.14%，SO42-为45.55%，而Cl-的占比均在50%以下。由此可知，该区域植烟土壤中阴离子主要为 SO42-和HCO3-，其中SO42-占阴离子总量的百分比最大。由表3可知，植烟土壤中主要含有4种阳离子，分别为K+、Na+、Ca2+和Mg2+。其中，主要阳离子占阳离子总量百分比＞50%的样本中Ca2+为86.39%，Mg2+、K+和Na+均为0.52%。由此可以看出，该区域植烟土壤中阳离子以Ca2+为主。

表2 植烟土壤中主要阴离子含量及其占阴离子总量百分比

表3 植烟土壤中主要阳离子含量及其占阳离子总量百分比

图1 植烟土壤盐分离子含量之间的相关性

2.3 植烟土壤养分含量分析

参照中国植烟土壤养分丰缺评价标准［17］和中国烟叶生产实用技术指南（2021）［18］对洛阳植烟土壤养分进行评价，土壤速效氮含量＜65 mg/kg时比较有利于氮素的调控，适宜烤烟生长的土壤速效磷含量为10~20 mg/kg，适宜烤烟生长的土壤速效钾含量为＞150 mg/kg。由表4可知，AN含量的最大值为144.37 mg/kg，最小值为3.90 mg/kg，平均值为65.27 mg/kg，标准偏差为25.41，变异系数为38.93%，属中等变异，含量水平为略低—适宜；AP含量的最大值为116.26 mg/kg，最小值为1.62 mg/kg，平均值为18.46 mg/kg，标准偏差为15.07，变异系数为81.62%，属强变异，含量水平为适宜—丰富；AK含量最大值为825.63 mg/kg，最小值为84.58 mg/kg，平均值为236.21 mg/kg，标准偏差为78.87，变异系数为33.39%，属中等变异，含量水平为丰富。

表4 河南洛阳植烟土壤养分含量（n=191）

2.4 洛阳各烟区土壤肥力分布特征

从图2来看，洛宁、宜阳、汝阳、嵩县、伊川、新安、孟津和栾川处于植烟土壤适宜速效氮范围的比例分别为54.24%、42.86%、76.92%、44.44%、38.46%、100.00%、55.56%和75.00%；处于植烟土壤适宜速效磷范围的比例分别为76.27%、77.78%、73.08%、77.78%、69.23%、50.00%、33.33%和75.00%；处于植烟土壤适宜速效钾范围的比例分别为94.92%、96.83%、88.46%、88.89%、100.00%、87.50%、77.78%和100.00%。

图2 洛阳各烟区肥力指标变化

2.5 洛阳土壤盐分离子与肥力特征分析

将Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、HCO3-和Cl-作 为环境因子，将AN、AP和AK作为研究对象，绘制线性排序图对土壤盐分离子与肥力进行综合分析（图3）。图中环境因子（土壤盐离子）用空心箭头表示，研究对象（肥力指标）用实心箭头表示，空心箭头的长度越长代表这个环境因子对研究对象影响越大；空心箭头与实心箭头之间的夹角可以表示研究对象与环境因子之间的相关性，夹角越小，相关性越大。

由图3可知，AN与HCO3-和K+的夹角较小，呈现一定的正相关性，与SO42-、Mg2+和Cl-的夹角较大，呈现一定的负相关性；AP与Ca2+、K+、Na+和SO42-的夹角较小，呈现一定的正相关性，其中AP与SO42-正相关性极强；AK与Ca2+、Na+、K+、HCO3-和SO42-的夹角较小，呈现一定的正相关性，其中AK与K+正相关性极强，与Mg2+和Cl-的夹角较大，呈现一定的负相关性。K+和SO42-的箭头在阴/阳离子中最长，说明K+和SO42-对于主要土壤肥力指标的影响程度较大。

图3 不同烟区土壤盐分离子与肥力的RDA二维排序图

3 结论与讨论

土壤全盐量和离子组成是盐渍化土壤的最基本指标，也是区域盐渍化土壤改良利用的最基本依据［19］。本研究表明，洛阳烟区植烟土壤盐分离子中以SO42-和Ca2+为主，HCO3-次之，这与马静等［20］分析的洛阳烟区土壤盐分离子结果相一致。程雪峰等［21］研究表明，洛阳烟区土壤有碱化趋势，多为石灰性土壤，因此洛阳烟区土壤盐分中阳离子以Ca2+为主；全国各烟区施用硫酸钾肥料较多［22-27］，因此洛阳烟区土壤盐分中阴离子以SO42-为主，这也可能是因为SO42-、K+和Ca2+与其他离子相关性较大。土壤中SO42-浓度过高，会对烤烟产生毒害作用［28］，烟株下部叶片发红甚至从叶柄处脱落，抑制了钙离子在烟株体内运输利用，导致植物出现缺钙现象［29］，降低烟叶燃烧性［30］。土壤中Ca2+含量丰富，对K+有一定的拮抗作用，影响烟株对K+的吸收［31］。HCO3-的质量浓度过高对植物也会有一定的毒害作用，刘晓涵等［32］研究结果表明，HCO3

-浓度过高会对烟草幼苗细胞膜、叶绿素及根系造成损伤，且作用浓度越大、时间越长则抑制效果越明显。

洛阳市烟区植烟土壤速效氮在不同采样区分布差异较大，除伊川县较低外，在其他采样区含量都较为适宜，这与董昆乐等［33］研究中伊川土壤速效氮含量较低的结果一致。土壤速效钾在各采样区含量都较为丰富，这可能是因为洛阳土壤类型以褐土为主，土壤全钾和速效钾含量较为丰富［34-35］。

本研究表明，不同盐分离子对土壤肥力指标影响不同，K+和SO42-贡献较大，这与刘晓涵等［36］的研究结果相一致，这可能与人为施用硫酸钾肥料较多有密切关系。本研究区植烟土壤未达到盐渍化水平，土壤盐分离子中主要阴离子为SO42-，主要阳离子为Ca2+。土壤速效氮、速效磷和速效钾含量大部分处于适宜烤烟生长范围。Na+、HCO3-、K+、SO42-、Ca2+和Mg2+对全盐量影响较大，K+和SO42-对土壤养分影响较大。土壤盐分离子中SO42-和Ca2+质量浓度过高，可能会破坏植烟土壤中阴阳离子平衡，从而抑制烤烟生长发育，影响烟叶品质。因此在关注土壤含盐量的同时，要密切关注植烟区土壤盐分中SO42-和Ca2+的含量，以保障优质烟叶的生产。