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适宜的土壤环境条件是优质烟叶赖以生存的物质基础，对烤烟生长发育、风格特色彰显和品质形成起着至关重要的作用[1-2].近年来，关于我国不同烟区土壤养分状况的报道较多[3-7].云南省作为全国烤烟第一大省，对于植烟土壤的研究方面颇多，王树会等[8-9]和刘江[10]研究了2004年到2005年云南省植烟土壤的养分状况及生产对策；宋淑芳等[11]、李强等[12]、邱学礼等[13]分别对大理、曲靖和昆明等州(市)的植烟土壤养分状况进行了适宜性分析，这些研究主要集中在土壤养分状况方面，而对云南省及其不同州(市)的植烟土壤物理性粘粒质量分数和养分质量分数分布特征及其相互关系的研究较少.因此，本文以2014年到2015年云南省12个州(市)植烟土壤为研究对象，分析了土壤物理性粘粒质量分数和养分状况，并进行了相关分析，旨在系统了解云南省植烟土壤理化状况，以期为科学合理的土壤改良、制定施肥策略和优质烟叶生产提供理论基础.
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根据样品能代表当地烟叶生产水平及典型生态条件的原则，2014年至2015年分别在云南省的昆明、曲靖、红河、保山、文山、楚雄、大理、德宏、临沧、普洱、玉溪和昭通等12个州(市)共95个植烟县选择代表性田块进行取样，共采集土壤样品2 127份，土壤类型主要有红壤、黄壤、水稻土和紫色土，具体土样采集点见表 1.在烤烟移栽前尚未施用底肥时，选取0~20 cm的耕层土壤，采用“s”形取样法采集5个点土壤，剔除根系等杂物后混匀，按照四分法制成1 kg的混合土样，装袋、编号、记录，然后风干、研磨、过筛，供土壤质地和养分测定备用.
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土壤的物理性粘粒质量分数采用比重计法测定，pH值采用电位测定法(水土比2.5:1)；有机质、速效氮、有效磷、速效钾、水溶性氯和有效硼分别采用重铬酸钾外加热法、碱解扩散法、碳酸氢钠浸提钼蓝比色法、醋酸铵浸提—火焰光度法、硝酸银滴定法和甲亚胺比色法测定；测定方法均参照《土壤农化分析》[14].
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应用卡庆斯基土壤质地基本分类标准，并参考适宜优质烤烟生产的土壤质地为砂壤土至中壤土[15]，对云南省植烟土壤＜0.01 mm物理性粘粒质量分数进行分级评价；土壤养分参照全国第二次土壤普查分级标准、中国植烟土壤养分评价标准[16-17]和云南烟草栽培学的烟草生长土壤需求[18]对各项指标进行适宜性评价，分级标准见表 2(取值范围包括后值).
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采用描述性统计法和回归法分析土壤理化性状，应用SPSS 18.0和Excel 2010对数据进行处理.
1.1. 土样采集
1.2. 土样测定
1.3. 土壤理化性状分级标准
1.4. 数据处理
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由表 3可知，云南省植烟土壤的物理性粘粒质量分数平均值为50.91%.其中，粘粒质量分数在适中范围内(10%~45%)的样品占32.35%，粘粒质量分数高的样品占45.70%，粘粒质量分数很高的样品占21.95%.可见，全省近22%植烟土壤粘粒质量分数很高，应注意调节土壤通透性. 12个州(市)间植烟土壤物理性粘粒质量分数差异有统计学意义，红河和文山极显著较高，德宏极显著低于其他州(市).从样品分布看，德宏、楚雄、普洱和临沧的植烟土壤物理性粘粒质量分数以适中比例最高；昆明、曲靖、保山、大理、玉溪和昭通6个州(市)的粘粒质量分数在高范围内占比最大；而文山和红河的粘粒质量分数在很高范围内占比最大，分别达到43.08%和52.34%.
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云南省植烟土壤pH平均值为6.08.其中，pH值在适中范围内的样品占比最多，为39.02%；在低和很低范围的样品占36.38%，在高和很高范围的样品占24.60%，表明全省36.38%偏酸和24.60%偏碱的植烟土壤需要采取相应的改土措施进行调节. 12个州(市)间植烟土壤pH值差异有统计学意义，大理和文山的植烟土壤pH值最高，普洱、德宏和临沧的植烟土壤pH值最低.从样品分布看，昆明、曲靖、红河、文山、楚雄、大理和昭通7个州(市)的植烟土壤pH值在适中范围内样品占比最多，达到39.34%~54.17%；保山、德宏、临沧、普洱和玉溪的植烟土壤pH在低范围内样品占比最多(表 4).
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云南省植烟土壤有机质质量分数平均值为2.83%.其中，有机质质量分数在适中范围内的样品占31.74%，小于2.0%的样品占28.82%，3.0%~4.0%的样品占22.80%，大于4.0%的样品达到16.64%.可见，全省近40%的植烟土壤有机质质量分数较丰富，生产上应主要控制氮肥施用，防止氮素供应过量，影响烟叶正常落黄. 12个州(市)的植烟土壤有机质质量分数差异有统计学意义，大理、保山和曲靖的土壤有机质质量分数极显著高于其他州(市)，普洱极显著最低，其他州(市)间差异无统计学意义.从样品分布看，昆明、红河、文山和昭通4个州(市)的植烟土壤有机质质量分数在适中范围的样品占比较高；曲靖、保山、楚雄和大理4个州(市)的植烟土壤有机质质量分数在高和很高范围内的样品占比较多；而德宏、临沧、普洱和玉溪4个州(市)的植烟土壤有机质质量分数在低和很低范围内的样品占比较多，其中普洱达到56.37%(表 5).
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云南省植烟土壤速效氮质量分数平均值为126.69 mg/kg.其中，速效氮质量分数在适中范围内的样品占37.56%，在低和很低范围内的样品占32.82%，在高和很高范围内的样品占29.62%.可见，全省部分植烟土壤速效氮质量分数偏低或偏高，生产中需要根据土壤速效氮质量分数增施或调控氮肥的施用. 12个州(市)植烟土壤速效氮质量分数差异有统计学意义，大理和保山的植烟土壤速效氮质量分数极显著高于其他州(市)，普洱最低.从样品分布看，昆明、曲靖、红河、保山、文山、楚雄、临沧、玉溪和昭通9个州(市)的植烟土壤速效氮质量分数在适中范围内的样品占比最高；但是在9个州(市)中，红河、文山、临沧和玉溪在速效氮质量分数低和很低范围内样品合计占到37.39%~47.66%；而曲靖和保山在高和很高范围内，样品比例较高，分别为40.10%和43.15%.大理的植烟土壤速效氮质量分数在高范围内的样品占比最高.德宏和普洱的植烟土壤速效氮质量分数在低和很低范围内的样品占比较大，分别为41.67%和58.40%(表 6).
云南省植烟土壤速效磷质量分数平均值为31.39 mg/kg.其中，速效磷质量分数在适中范围内的样品占21.58%，在低和很低范围内的样品占20.78%，在高和很高范围内的样品占57.64%，表明全省超过一半的植烟土壤速效磷质量分数较丰富，而近21%的植烟土壤速效磷缺乏，需要增施磷肥. 12个州(市)的植烟土壤速效磷质量分数差异有统计学意义，玉溪的植烟土壤速效磷质量分数最高，普洱最低.从样品分布看，普洱、临沧和红河的植烟土壤速效磷质量分数在低和很低范围内的样品占比相对较高，分别为41.61%，33.91%和30.34%，处于速效磷质量分数缺乏状态(表 7).
云南省植烟土壤速效钾质量分数平均值为181.28 mg/kg，其中，速效钾质量分数在适中范围内的样品占21.58%，在高和很高范围内的样品占32.86%，在低范围内的样品占30.75%，在很低范围内的样品占14.81%，表明全省45.56%的植烟土壤需增施钾肥. 12个州(市)的植烟土壤速效钾质量分数差异有统计学意义；红河、曲靖、昭通和玉溪的土壤速效钾质量分数极显著高于临沧、普洱和德宏，后三者间差异无统计学意义.从样品分布看，12个州(市)的植烟土壤速效钾质量分数在低和很低范围内(小于150 mg/kg)的样品占比相对较高，主要是昆明、楚雄、德宏、临沧和普洱为53.91%~66.67%，保山、文山和大理为40.14%~47.95%，以及曲靖、红河、玉溪和昭通35.41%~39.51%，其植烟土壤速效钾质量分数缺乏(表 8).
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云南省植烟土壤水溶性氯质量分数平均值为15.67 mg/kg，小于临界水平30 mg/kg.其中，水溶性氯质量分数在适中范围内的样品占32.68%，在低和很低范围内的样品占56.23%，大于30 mg/kg即在高和很高范围内的样品占11.09%.表明全省11.09%的植烟土壤需严格控制含氯肥料的施用. 12个州(市)的植烟土壤氯质量分数差异有统计学意义，大理、曲靖和昭通的植烟土壤中水溶性氯质量分数极显著高于其他州(市)，而文山最低.从样品分布看，12个州(市)的植烟土壤水溶性氯质量分数在很低到适中范围内的样品占比相对较高，主要表现为大理69.59%，曲靖79.20%，昭通83.34%和其他9个州(市)在90.73%~99.27%之间.但是，大理30.41%，曲靖20.80%和昭通16.66%的植烟土壤水溶性氯质量分数大于30 mg/kg，属于高和很高状态，生产上应控制含氯肥料的施用，以免影响烟叶阴燃性(表 9).
云南省植烟土壤有效硼质量分数平均值为1.01 mg/kg.其中，有效硼质量分数在适中范围内的样品占37.09%，在低和很低范围内的样品占23.42%，在高和很高范围内的样品占39.49%，表明全省23.42%植烟土壤有效硼质量分数较缺乏需补施硼肥. 12个州(市)的植烟土壤有效硼质量分数差异有统计学意义，楚雄的植烟土壤有效硼质量分数极显著高于其他州(市)，红河最低.从样品分布看，昆明、曲靖、保山、文山、德宏和普洱的植烟土壤有效硼质量分数在适中范围内的样品比例较高，在36.49%~50.75%之间；楚雄、大理、临沧、玉溪和昭通的土壤有效硼质量分数在高范围内的样品比例较多，达到38.26%~56.14%；红河土壤有效硼质量分数在低和很低范围内的样品占到49.99%，表明红河州近50%的植烟土壤缺硼(表 10).
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分别统计不同的植烟土壤物理性粘粒质量分数对应的养分质量分数平均值，从而采用回归分析方法探索土壤物理性粘粒质量分数与养分的关系.由图 1至图 6可知，植烟土壤有机质、速效氮、速效钾和有效硼质量分数与物理性粘粒质量分数的R2值较高，表明彼此拟合关系较好；而速效磷和水溶性氯质量分数与物理性粘粒质量分数的R2值较低.其中，植烟土壤有机质和速效氮质量分数呈随土壤物理性粘粒质量分数升高而先升高，当粘粒质量分数达到56%时再降低的趋势；植烟土壤速效钾质量分数呈随土壤物理性粘粒质量分数升高而升高的趋势；植烟土壤有效硼质量分数呈随土壤物理性粘粒质量分数升高而先升高，当粘粒质量分数达到40%时再降低的趋势.
2.1. 物理性粘粒质量分数分析
2.2. 土壤养分分析
2.2.1. pH值
2.2.2. 有机质
2.2.3. 速效氮、速效磷和速效钾
2.2.4. 水溶性氯和有效硼
2.3. 物理性粘粒与养分质量分数回归分析
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根据卡庆斯基土壤质地分类标准(取值范围包括后值)，红壤＜0.01 mm的物理性粘粒质量分数在10%~20%为砂壤土，20%~30%为轻壤土，30%~45%为中壤土，45%~60%为重壤土，＞60%为粘土.本研究发现云南省植烟土壤的物理性粘粒质量分数在10%~45%的样品占32.35%，45%~60%占45.70%，＞60%占21.95%，可见全省植烟土壤质地以壤土为主，略偏重壤土，且有近22%的粘土.罗华元等研究报道云南省16个基地单元的土壤质地均以壤土为主，其中60%基地单元偏中壤土，40%偏重壤土[19]. 12个州(市)中德宏、楚雄、普洱和临沧的植烟土壤质地以砂壤土到中壤土为主；昆明、曲靖、保山、大理、玉溪和昭通的土壤质地以重壤土为主，这与李肃对曲靖614个土样的研究结果相似[20]；而文山和红河的土壤质地偏粘土.因此，文山和红河分别43.08%和52.34%的物理性粘粒质量分数较高的植烟土壤，需在烤烟生产中通过翻耕松土或增施有机肥等改善土壤结构，注意调节土壤的通透性.
根据研究结果，云南省植烟土壤pH值平均为6.08，在5.5~7.0占39.02%，呈微酸性至中性，适宜优质烤烟生长；但有36.38%的样本pH值小于5.5，其中德宏、临沧和普洱的土壤样本高达60%以上小于5.5，在烤烟生产中可通过增施石灰、有机肥或选用碱性肥料等措施减轻酸性土壤对烤烟的影响[21].不同研究者由于采样地点和时间等原因所得的结果也不完全一致，常乃杰分析2011年云南全省植烟土壤pH值平均为6.34，16.8%偏酸[22]；胡玲等研究报道云南全省植烟土壤pH值平均为6.20，19%左右偏酸[23]；李天福等[24]对普洱，杨美仙等[25]对临沧的植烟土壤pH研究结果与本文较一致.普洱、德宏和临沧植烟土壤pH偏低可能是当地多雨的原因，全省各州(市)年降雨量平均1 104.8 mm，最多的是普洱1 588.3 mm，其次德宏1 514.9 mm，临沧1 300 mm [26].降雨易造成土壤溶液中的盐基离子在淋溶作用下随水分下移，土壤中易溶盐减少引起土壤酸化[27]，具体影响因素需进一步验证分析.
从平均值来看，云南省植烟土壤的有机质、速效氮、速效钾和水溶性氯质量分数在适宜范围内，速效磷和有效硼质量分数较丰富.但从样品分布看，云南省和12个州(市)的植烟土壤样本存在肥力差异显著的情况，植烟土壤有机质质量分数缺乏的样本以德宏、临沧、普洱和玉溪较高，为36.52%~56.37%；速效氮质量分数缺乏的样本以德宏和普洱较高，分别为41.67%和58.40%；速效磷质量分数缺乏的样本以普洱、临沧和红河较高，达到30.34%~41.61%；12个州(市)的植烟土壤速效钾质量分数缺乏的样本占到35.41%~66.67%；大理30.41%，曲靖20.80%和昭通16.66%的植烟土壤水溶性氯质量分数大于30 mg/kg，这可能与烟农施肥、轮作制度等栽培措施有关，如应用农家肥、有机肥或其他化肥等原因也可能带入氯元素，需进一步调研分析；有效硼质量分数表现为，楚雄、大理、临沧、玉溪和昭通的植烟土壤样本38.26%~56.14%硼质量分数较丰富，这与前人研究结果有出入[13, 25]；研究报道当土壤中的有效硼质量分数高于1.0 mg/kg时，下部叶的边缘会出现轻微的毒害[28]，在植烟土壤有效硼丰富的烟区需控制硼肥的施用；而红河近50%的植烟土壤缺硼需增施硼肥.因此，根据云南省的植烟土壤养分质量分数分布特征，全省近40%有机质和近30%速效氮质量分数丰富的植烟土壤，需调控氮肥的施用量，以免氮素供应过量，影响烟叶正常落黄；而近21%的速效磷，45.56%的速效钾和23.42%的有效硼质量分数缺乏，需分别增施磷肥、钾肥和硼肥等，因地制宜选择适合当地烤烟生产需要的施肥方法，指导烤烟生产工作.
关于土壤＜0.01 mm物理性粘粒质量分数与养分的关系以往多采用简单相关分析进行研究，未能真实反映两个相关变量间的量化关系.本研究结果中采用回归方法分析揭示了土壤物理性粘粒质量分数与养分间的量化关系，其中有机质和速效氮质量分数呈现随土壤物理性粘粒质量分数升高而先升高，当粘粒质量分数达到56%时再降低趋势；有效硼质量分数呈现随土壤物理性粘粒质量分数升高而先升高，当粘粒质量分数达到40%时再降低趋势.回归分析结果解释了文山和红河的植烟土壤物理性粘粒质量分数较高，而有机质、速效氮和有效硼质量分数不一定最高的原因.这与曲靖市植烟土壤物理性粘粒质量分数与养分的线性关系研究结果较一致[29]，即有机质和速效氮随土壤物理性粘粒质量分数上升而先上升后增加，在粘土范围内，质量分数逐渐减少.而李井军等对湖南嘉禾烟区的研究发现植烟土壤的物理性粘粒质量分数与养分相关性不显著[30].李晓婷等对豫中烟区的研究报道植烟土壤的物理性粘粒与速效钾质量分数呈极显著的正相关[31].曾强等研究发现土壤有机质、速效氮和速效钾总体随物理性粘粒质量分数上升呈不同幅度的上升趋势[32].因此，云南省各州(市)需结合当地植烟土壤的物理性状和养分特性，制订合理的烤烟生产施肥方案，提高烟叶品质，满足工业企业需求.