云南西盟蔗区土壤大量元素养分状况分析与评价

陆永武，曹 敏，余 静，尚文洪，王开友，岩 白，李绍伟

(1云南英茂农化科技有限公司，云南昆明 650228；
2孟连昌裕糖业有限责任公司，云南孟连 665000；
3云南英茂糖业(集团)有限公司，云南昆明 650228)

西盟县位于云南省普洱市西部，属亚热带海洋性季风气候，年平均气温19.6℃，年平均降水量1840.6 mm，年平均日照达2082.6 h，全年无霜，光、热、水和土壤资源条件适宜甘蔗生长。该县现有日处理甘蔗能力为1500 t的西盟昌裕糖业有限公司，2018年全县甘蔗种植面积达3040 hm2，产量18.54万t，与5263户22811位蔗农建立起紧密稳定的订单联结关系[1]。甘蔗已成为西盟县经济发展的5大主导产业之一，巩固和拓展地处边境一线的少数民族自治县脱贫攻坚成果，推进乡村振兴发挥了重要作用。土壤是甘蔗生长的基础，其pH值、有机质和大量元素养分含量影响甘蔗产量和糖分[2]。黄忠兴等[3]认为土壤因素成为云南蔗区继干旱之后制约高优质蔗园建设发展的又一重要因素。笔者已经对云南孟连蔗区进行了土壤大量元素养分状况研究分析[4]，为配合甘蔗轻简栽培技术及测土配方施肥技术在云南蔗区全面推广，需及时掌握蔗区土壤养分状况，为合理施肥提供科学指导依据。

1.1 土壤样品的采集

使用GPS对取样点进行定位，记录各取样点坐标及海拔，采样点分布图见图1。2020年11月在3400 hm2蔗区中选择采集有代表性的土壤类型、海拔梯度、品种、新植和宿根甘蔗的土壤混合样品104份。土壤样品的采集时间选在施肥后的4～6个月，此期间肥料已完全释放，避免残留肥料对土壤养分检测的干扰。采样地点分布于西盟县中课镇、勐梭镇、勐卡镇、新厂乡、翁嘎科乡、力所乡和澜沧县拉巴乡、竹塘乡等8个乡镇。采用“S”形随机取样，采集5个土壤点组成一个土壤混合样，由于甘蔗种植普遍采用机械开沟，植蔗沟深不低于0.3～0.4 m，植蔗沟底宽保持在0.2 m左右，确定蔗区土壤取样深度为30 cm，采用四分法留土壤样品1～2 kg，充 分混匀后填写编号装袋作为分析样品。土样经过风干、磨细、过筛、混匀后用于相关测定分析。

图1 西盟蔗区土壤采样点分布图

1.2 分析标准

有机质采用NY/T 1121.6-2006[5]中的方法测定，pH采用NY/T 1377-2007[6]方法测定，碱解氮采用LY/T 1228-2015[7]方法测定，有效磷采用NY/T 1121.7-2014[8]方法测定，速效钾参照 NY/T 889-2004[9]方法测定。

1.3 评价标准

采用全国第2次土壤普查标准进行土壤养分分级方法，见表1、表2。

表1 蔗区土壤pH分级标准

表2 土壤养分分级标准

1.4 蔗区采样点分布图及土壤养分数据统计软件

数据统计采用Excel 2016和SPSS 24.0软件；
聚类分析采用SPSS 24.0软件；
蔗区分布图绘制采用Arcgis 10.0软件。

2.1 西盟蔗区土壤的pH值分析

2.1.1 西盟蔗区土壤pH值状况

蔗区主要以弱酸性和酸性土壤为主，pH值变化范围为4.3～7.1，平均值为5.4。蔗区pH＜4.5的强酸性土壤样本数为4个，占总样本数3.8%；
pH值为4.5～5.5的酸性土壤样本数为62个，占总样本数59.6%；
pH值为5.5～6.5的微酸性土壤样本数为34个，占32.7%；
pH值为6.5～7.5的中性土壤样本数为4个，占总样本数3.8%。

2.1.2 西盟蔗区土壤pH值区域分布

西盟蔗区土壤pH值分布详见图2。勐卡镇的大马散、永来土、永不老、永萊、永给片区，中课镇 的永古、南卡老寨、窝阿、鲁美、打勒、翁品、崩产、石岗散片区，力所乡茨卡珠，翁嘎科乡的永口片区，勐梭镇的博夺、王崩、该山、南梭、哈贺、博夺片区，澜沧县拉巴乡与竹塘乡交界片区为微酸性，其余土壤为酸性。

图2 西盟蔗区土壤酸碱度分布图

2.2 西盟蔗区土壤有机质分析

2.2.1 西盟蔗区土壤有机质状况

蔗区土壤有机质水平介于0.83%～6.56%之间，其中西盟县翁嘎科乡班弄村0.83%，西盟县中课镇中课村丁格列组6.56%，平均值为3.16%。土壤有机质处于低肥力水平(0.6%～1%)的样本数为1个，占总样本数的1.0%；
处于稍低肥力水平(1%～2%)的样本数为17个，占总样本数的16.3%；
处于一般肥力水平(2%～3%)的样本数为35个，占总样本数的33.7%；
处于较高肥力水平(3%～4%)的样本数为23个，占总样本数的22.1%；
处于高肥力水平(＞4%)的样本数为26个，占总样本数的25.0%。

2.2.2 西盟蔗区土壤有机质的区域分布

西盟蔗区土壤有机质的区域分布见图3。有机质处于稍低水平(1%～2%)的区域包括新厂乡的永东、永龙、永土等片区，中课镇的窝笼、解放寨、拉布老等片区，勐梭镇的秧里、富母乃、该山等片区，翁嘎科乡的中寨、英腊、老地谷等片区，澜沧拉巴乡与孟连景信乡交界片区；
处于较高水平(3%～4%)为中课乡永吉、永萊、打勒等片区，澜沧县拉巴乡与竹塘乡交界片区，力所乡帕柯、王雅村、王亢等片区，勐梭镇博夺、王崩、哈贺等片区，翁嘎科乡小该山、南幕、锅斗等片区；
处于高水平(＞4%)的土壤地区呈点状分布，中课乡的窝阿、细节、打勒等片区，力所乡的南锡、班同老寨等片区，翁嘎科乡的那丙、班寒等片区。

图3 西盟蔗区土壤有机质分布图

2.3 西盟蔗区土壤的碱解氮分析

2.3.1 西盟蔗区土壤的碱解氮状况

蔗区土壤碱解氮含量变化幅度在53.8～227.6 mg/kg之间，平均值为128.3 mg/kg，其中澜沧县拉巴乡南列村53.8 mg/kg，西盟县中课镇窝笼村永农13组227.6 mg/kg。土壤碱解氮处于低水平(30～60 mg/kg)的样本数为4个，占总样本数的3.8%；
处于稍低水平(60～90 mg/kg)的样本数为17个，占总样本数的16.3%；
处于一般水平(90～120 mg/kg)的样本数为24个，占总样本数的23.1%；
处于较高水平(120～150 mg/kg)的样本数为29个，占总样本数的27.9%；
处于高水平(＞150 mg/kg)的样本数为30个，占总样本数的28.8%。

2.3.2 西盟蔗区土壤的碱解氮的区域分布

蔗区土壤碱解氮的区域分布见图4，大部地区处于60～150 mg/kg的较高水平；
含量处于60～90 mg/kg稍低水平呈点状分布，为中课乡的达迭、嘎娄村、窝阿等片区，细节、起碟、打勒等片区，勐梭镇的哈贺，力所乡的帕柯、南锡、班同老寨等片区；
处于90～120 mg/kg的一般水平为新厂乡的小来劳、永东、翁浓等片区；
处于120～150 mg/kg的较高水平为澜沧竹塘乡、拉巴乡与竹塘乡交界片区，勐卡镇的大马散、来土、南亢等片区，勐梭镇的秧窝、秧里、糯扩老寨等片区，翁嘎科乡的小该山、锅斗、英乐等片区；
＞150 mg/kg的为翁嘎科乡的那丙、锅斗、班寒等片区。

图4 西盟蔗区土壤碱解氮分布图

2.4 西盟蔗区土壤的有效磷分析

2.4.1 西盟蔗区土壤的有效磷状况

蔗区土壤有效磷含量变化幅度为1.5～266.8 mg/kg，平均值为13.92 mg/kg，其中澜沧县拉巴乡南列村1.5 mg/kg，西盟县中课镇中课村丁格列组(266.8 mg/kg)。处于极低水平(＜3 mg/kg)的样本数为7个，占总样本数的6.7%；
处于低水平(3～5 mg/kg)的样本数为21个，占样本数的20.2%；
处于稍低水平(5～10 mg/kg)的样本数为30个，占总样本数的28.8%；
处于一般水平(10～20 mg/kg)的样本数为28个，占总样本数的26.9%；
处于较高水平(20～40 mg/kg)的样本数为17个，占总样本数的16.3%；
处于高水平(＞40 mg/kg)的样本数为1个，占总样本数的1.0%。

2.4.2 西盟蔗区土壤的有效磷的区域分布

蔗区土壤有效磷的区域分布见图5，蔗区土壤有效磷处于3～5 mg/kg低水平，呈点状分布于勐梭镇浓亮、哈贺、富母乃、王得片区；
处于5～10 mg/kg稍低水平为勐卡镇大部，澜沧县竹塘乡大部，力所乡的帕柯、茨卡珠、南岳等片区，勐梭镇的浓亮、南扩、南规等片区，翁嘎科乡的锅斗、中寨片区；
处于10～20 mg/kg一般水平为新厂乡的永东、永土、永盆等片区，中课乡的细节、起碟、孔朗等片区，澜沧县拉巴乡与竹塘乡交界片区，翁嘎科乡那丙、南幕、老地谷等片区；
处于20～40 mg/kg较高水平为新厂乡小来劳、永广、代格拉村等片区，中课乡的鲁美、打勒、永板片区，翁嘎科乡的英腊、龙朗、永口片区；
处于高水平(＞40 mg/kg)有中课乡的永吉、窝阿、永龙、达迭、南卡老寨片区。

2.5 西盟蔗区土壤的速效钾分析

2.5.1 西盟蔗区土壤的速效钾状况

蔗区土壤速效钾含量变化幅度为27～563 mg/kg，平均值为134.5 mg/kg，其中澜沧县拉巴乡南列村土壤速效钾含量为27 mg/kg，西盟县勐梭镇去邦母村7寨为563 mg/kg。处于极低水平(＜30 mg/kg)的样本数为2个，占总样本数的1.9%；
处于稍低水平(50～100 mg/kg)的样本数为43个，占总样本数的41.3%；
处于一般水平(100～150 mg/kg)的样本数为31个，占总样本数的29.8%；
处于较高水平(150～200 mg/kg)的样本数为15个，占总样本数的14.4%；
处于高水平(＞200 mg/kg)的样本数为13个，占总样本数的12.5%。

2.5.2 西盟蔗区土壤速效钾的区域分布

蔗区土壤速效钾的区域分布见图6，处于50～100 mg/kg稍低水平的为勐卡镇的永给、永勒片区，中课乡的窝笼片区，翁嘎科乡的南幕、班寒片区，澜沧县拉巴乡与孟连县景信乡交界片区；
处于100～150 mg/kg一般水平的为翁嘎科乡大部，澜沧县竹塘乡，澜沧县拉巴乡与竹塘乡交界片区，中课乡大部，新厂乡，勐梭镇的王莫村、富母乃、王得片区；
处于150～200 mg/kg较高水平的为力所乡大部，勐梭镇大部，中课乡的窝阿片区；
＞200 mg/kg高水平的为力所乡茨来珠、王亢片区，中课乡的翁品、崩产片区，勐梭镇的该山、南梭片区。

图6 西盟蔗区土壤速效钾分布图

2.6 西盟蔗区土壤养分的聚类分析

对西盟蔗区各个乡镇以有机质、碱解氮、有效磷和速效钾等4种元素为变量，进行聚类分析，见图7。结果表明勐卡镇、新厂镇、力所乡和澜沧县竹塘乡的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等性质具有相似性；
勐梭镇、翁嘎科乡、中课镇和澜沧县拉巴乡土壤性质具有相似性。

图7 西盟蔗区土壤养分聚类分析谱系图

3.1 西盟蔗区土壤的酸碱性

土壤酸碱性对土壤肥力影响表现在土壤养分的有效性方面，大多数养分在接近中性的环境中活动 最旺盛，养分有效性最大[10-11]。西盟蔗区地处横断山系纵谷区南段，气候温暖而潮湿，主要类型为红壤、砖红壤、黄壤，山地土壤淋溶作用较强，蔗区土壤pH平均值为5.4，表明蔗区土壤普遍呈酸性。吴莆成[12]等研究认为土壤酸化加剧了土壤盐基离子如K+、Ca2+、Mg2+等的淋溶，加剧了P的固定，加速了Al、Mn等元素的释放，对作物生长产生了极为不利的影响。虽然甘蔗在广西、云南等酸性蔗区都能生长，但孙秀琴[13]认为酸性土壤中肥料的利用率低，而pH值如果超过7.5，会使氮挥发，磷钾被固定，最适宜甘蔗生长的土壤pH值为6.0～7.5。建议在新植甘蔗采用机械开沟、深沟板土种植时，通过深耕晒垡并配施糖厂有机肥，以此逐步提升蔗区土壤pH值，改善甘蔗生长环境，促进甘蔗对土壤养分的吸收。

3.2 西盟蔗区的土壤有机质

土壤有机质对于维持土壤生产力具有重要作用，是土壤质量和健康的重要指标[14]。有机质中含有甘蔗生长所需的氮、磷、钾等营养元素，还能促进土壤团粒结构形成，有效增强土壤保水保肥能力。卢国培[15]等认为土壤有机质含量低，土壤微生物的活动受阻，影响土壤有效营养的代谢和肥效释放等功能，最终影响到种植农作物的产量和质量。西盟蔗区土壤有机质平均值为3.16%，但从稍低水平到高水平均有分布，因此，推测蔗区的垂直地带性立体气候、水热条件差异大可能是造成土壤有机质含量差异较大的主要原因。甘蔗原料种植提倡和鼓励增施糖厂有机肥，合理配施氮、磷、钾肥，可有效保证土壤养分平衡供给，促进甘蔗生长，提高甘蔗产量和糖分[16-17]。另外研究表明，轮作在甘蔗提质增效中发挥着积极作用，可能是由于轮作后蔗田土壤的pH值、微生物总量和土壤酶活性的改善促进了土壤营养成分的加速释放，提高了土壤养分的利用率，并最终实现甘蔗产量和品质的提高[18]。因此，结合西盟蔗区传统种植习惯，合理轮作玉米、荞等作物将有利于土壤状况的改善，促进甘蔗生长。

3.3 西盟蔗区的土壤碱解氮

土壤碱解氮在一定程度上能有效反映土壤近期氮素状况和供氮水平，与甘蔗生长成熟有密切关系。甘蔗正常生长所需的营养元素中，氮是需求量大的元素，若氮素供应不足甘蔗容易表现出植株瘦弱矮小、叶片淡黄等田间性状，造成单产低从而影响种蔗积极性；
若氮素供应过量、过晚，则表现出甘蔗在糖分积累时期长势旺盛、叶色浓绿、贪青晚熟，影响糖厂正常生产工艺。在甘蔗原料生产中应依据土壤碱解氮水平，确定氮肥的用量及覆土施用等管理措施，配合全膜覆盖轻简栽培技术，减少氮的挥发和流失，充分发挥氮素对甘蔗生长的促进作用，既满足甘蔗生产的高产要求，同时为提高甘蔗糖分奠定基础。西盟蔗区土壤碱解氮平均值为128.3 mg/kg，处于高水平状况，因此现有供氮水平是能满足甘蔗生长所需，在甘蔗专用配方肥料的设计时可以适当降低氮素含量。甘蔗属于长周期生长作物，对土壤氮的供应要兼顾及时性和缓释性，氮肥的选择建议使用同等质量下表面积小的大颗粒尿素和具有氮供应作用的磷酸二铵，陈家章[19]等认为磷酸二铵施入土壤后，主要以铵离子和磷酸根形态存在，它们都是作物的吸收形态，能被作物直接吸收利用，并且铵离子与磷酸根可以保存在土壤中，以后可继续利用，保证生育期的养分供给。

3.4 西盟蔗区的土壤有效磷

磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一，以多种方式参与植物体内各种化学过程[20]。土壤中可被植物吸收利用的磷称为有效磷。土壤磷素缺乏时，甘蔗根系伸长缓慢，蔗茎细小，叶片带紫红色。西盟蔗区土壤有效磷平均值为13.92 mg/kg，总体处于一般水平，研究表明[21]，甘蔗磷肥的吸收主要集中于生长的前中期，生长至伸长期，磷的吸收量占整个生育期的61%，因此，在甘蔗新植及宿根的中耕管理时期要施足磷肥。由于作物对磷肥的当季利用率仅为10%～20%[22]，因此建议甘蔗专用肥料配方选择水溶性磷占有效磷≥70%的磷酸二铵，同时配施糖厂有机肥，增加土壤微生物活性加速溶解磷酸盐矿物，以提高磷肥当季利用率，避免使用枸溶性高的磷肥。

3.5 西盟蔗区的土壤速效钾

速效钾是指土壤中易被作物吸收利用的钾素，表征土壤钾素供应状况的重要指标之一。钾素对甘蔗的碳水化合物代谢过程、糖分含量的提高有着重要作用，是改善甘蔗品质的主要元素[23-24]。研究表明适量施用钾肥，能显著提高甘蔗对氮磷的吸收利用率，促进氮磷钾在甘蔗体内的合理分配[25]，为甘蔗高产打下良好的基础。西盟蔗区的速效钾平均值为134.5 mg/kg，甘蔗作为喜钾作物而言，蔗区土壤速效钾含量稍显不足，根据蔗区以山区为主、土壤速效钾实际状况建议在甘蔗专用配方肥料适度增加钾肥含量。

本研究对西盟蔗区不同地点取样104个土壤样本进行分析，结果表明，蔗区土壤呈酸性，有机质和碱解氮属于较高水平，有效磷和速效钾为一般水平。聚类分析结果表明勐卡镇、新厂镇、力所乡和澜沧县竹塘乡的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等性质具有相似性；
勐梭镇、翁嘎科乡、中课镇和澜沧县拉巴乡土壤性质具有相似性。通过分析西盟蔗区土壤大量元素养分状况并按相关标准进行评价，明确蔗区土壤大量元素养分基础分布信息，提出蔗区土壤改良及养分管理建议，为蔗区甘蔗原料发展、甘蔗专用肥料生产配方、优化品种布局管理提供理论依据和技术支撑，促进云南西盟蔗区甘蔗生产可持续发展。