土壤容重是土壤的基本物理性质，能表征土壤的紧实度、松紧度及孔隙度，反映土壤的透水性、通气性及植物根系生长的阻力环境^[1-2]，因而会显著影响作物根系的生长发育和分布，进而影响作物产质量^[3]。

近年来有不少关于植烟土壤质地、容重和通气孔隙等方面的研究。如，宋莹丽等^[4]通过对全国8个省份植烟土壤质地与烟叶品质的调查，发现适宜的高砂粒和低黏粒含量土壤有利于烟叶优良品质形成。胡伟^[5]发现，土壤容重的增加会影响烟株的生长，导致根系向下伸展的能力减弱，烟草适宜生长的土壤容重介于1.12 ~ 1.27 g/cm³。郝葳和田孝华^[6]研究结果表明，优质烟区适宜的土壤质地为砂壤土至中壤土，其中以砂砾质壤土最好，而质地黏重的烟田烤烟生长发育会受到一定程度抑制，并影响其烟叶产质量。王树会和李天福^[7]研究发现，在一定范围内，土壤黏重，容重增大，烟株生长发育延迟，株高和叶面积生长受到抑制。为使土壤容重达到适宜烟草生长条件，祖朝龙等^[8]在皖南烟区水稻土利用稻壳掺播方法，改变土壤质地，降低土壤容重，使烟株农艺性状得到显著提升。李云飞等^[9]对陕西宝鸡黏土烟区进行掺砂试验发现，黏土适当掺砂(30%)，可改善土壤物理特性，提高烟株根系活力，改善烟叶氮、钾营养，有利于光合作用，提高烟叶产量。孙益权等^[10]在贵州毕节质地黏重植烟黄壤上添加7.5%、15.0% 和22.5% 的多孔改良剂进行试验，发现土壤通气孔隙度分别增加了2.7%、8.6% 和10.6%，多孔改良剂的体积比每增加1%，土壤通气孔隙将增加0.5%。钱壮壮等^[11]在黔西南的试验表明，多孔改良剂用量为75 kg/667m²时，可以提高烤烟均价及中上等烟比率。这些结果表明，降低土壤容重，增加土壤通气透水能力，对于烤烟生长有着重要的促进作用。

毕节是贵州和我国重要的烤烟生产基地^[12]，烤烟种植面积为3.73万hm²，烤烟风格隶属西南高原生态区清甜香型和黔桂山地生态区蜜甜香型^[13]。研究毕节植烟土壤特性，尤其是土壤容重的空间分布特征，可为毕节烟区植烟土壤的改良及烤烟优质高产提供决策依据。然而，目前尚缺乏这些方面的系统数据。因此，本研究通过毕节市典型植烟土壤的系统采样，分析土壤容重、颗粒组成及有机质含量，以了解烟区土壤容重的空间分布特征及影响因素，以为植烟土壤规划、决策、利用提供依据。

1 材料与方法 1.1 研究区概况

毕节市位于川、滇、黔三省交界处，范围为103°36′ ~ 106°43′E和26°21′ ~ 27°46′N，属于典型喀斯特岩溶地貌。植烟土壤类型以黄壤为主，其次是石灰土、红壤和黄棕壤等^[14]。毕节市地形地貌东西区别显著，其地势西高东低，东部地区以金沙为例，水网发达、地表分割破碎、山地和丘陵地貌显著，适宜发展农业。西部威宁县等地山高坡陡、地势起伏大，是典型的山原山地地貌，林牧业发展潜力大，但水土流失严重。植烟土壤耕作方式主要以烤烟连作或烤烟与小麦、玉米、土豆、油菜等不定期轮作为主^[15]。

1.2 土样采集

2018—2019年，依据空间均匀取样的原则并结合烟草种植情况，如图 1所示，在毕节市共布设653个代表性烟田样点，并利用GPS定位仪记录点位的位置。在每个代表性样点，用100 cm³的环刀采集3组耕层0 ~ 20 cm土壤，编号后用封口袋封装，然后再用塑料带包裹保存，同步采集分析用样品，送回实验室分析。

1.3 土样分析测定

土壤容重测定采用环刀法；粒径分析采用吸管法；有机质测定采用重铬酸钾氧化法^[15]。

1.4 数据处理与分析方法

试验数据用IBM Statistics SPSS 22.0软件进行正态分布检验和描述性统计分析，用ArcGIS 10.2中高斯普通克里格法及半方差函数对土壤容重进行空间分布分析^[16]，并利用Origin 8.0绘制土壤容重频数分布图^[17]。

2 结果与分析 2.1 植烟土壤容重统计特征

根据统计数据(表 1)，毕节市植烟土壤耕层容重平均为1.20 g/cm³，最小为0.82 g/cm³，最大为1.74 g/cm³，变异系数为12.8%，为中等程度变异。将数据整理成频次图(图 2)后，可以更清楚地看到，毕节市植烟区耕层土壤容重以1.10 ~ 1.20 g/cm³的样点数最多，其次是容重1.00 ~ 1.10 g/cm³与1.20 ~ 1.30 g/cm³两组样点数。从容重指标频次分布形态看，毕节市植烟土壤容重数据整体符合正态分布(通过K-S检验)。

由表 1数据还可知，不同植烟区县以威宁县的土壤容重最大，平均为1.25 g /cm³，显著高于其他区县；其他区县的土壤容重为1.14 ~ 1.17 g /cm³，组间没有显著差异。从变异系数来看，以威宁县的13.8% 为最高，七星关区11.3% 次之，金沙县6.10% 最小，说明不同区县土壤容重在空间的不均匀分布。

2.2 植烟土壤容重的空间特征

从毕节市植烟土壤容重的空间分布来看(图 3)，土壤容重最高位于威宁县西部，其次是赫章县西部及七星关区大部，而七星关区与大方县交界处土壤容重相对较低。

利用半方差函数进行分析，可以获得土壤容重的空间变异尺度和程度。由图 4可知，土壤容重的空间变异半方差函数(Gaussian模型最优)块金值(C₀)为1.32×10^-3，基台值(C)为3.45×10^–3，变程为36 234 m；其中块金效应值(C₀/C₀+C)为61.7%，表明土壤容重空间相关性中等，受到空间的随机因素和结构因素共同影响；相对而言，随机因素对土壤容重的空间分异影响更大，包括耕作、施肥、种植等人为活动因素。

2.3 植烟土壤容重的影响因素

影响土壤容重的自然因素有土壤母质、类型、海拔、降水、光照等。本次采样所涉及的母质类型主要包括：碳酸盐岩、砂页岩、紫色岩、红色风化壳、基性岩、泥质岩、石英岩、新冲积物及粗晶岩类等，其中以碳酸盐岩、砂页岩、紫色岩3类母质为主，占有效样点总数的85.4%(表 2)。土壤容重以红色风化壳及砂页岩类发育土壤为最高，平均为1.25 ~ 1.27 g/cm³，主要分布于威宁与赫章县；粗晶岩发育土壤容重最小，但样点数少。

从土壤类型看，所采样点基本覆盖了毕节市主要土壤类型，包括黄壤、黄棕壤、棕壤、紫色土、石灰土、水稻土及粗骨土等土类(表 3)，其中土壤容重以大紫泥土(紫色土)最高，为1.32 g/cm³，主要分布于威宁及赫章县；烂肉泥(水稻土)较低为1.10 g/cm³，样点数较少，主要分布于纳雍与黔西县。可见，不同土壤类型的土壤容重是存在显著差异的。

土壤有机质是影响土壤容重的重要因素之一。从土壤容重与土壤有机质含量的关系可见(图 5)，两者呈显著负相关关系(r= –0.498 7，P < 0.01)，说明土壤有机质含量的提高有助于降低土壤容重，这是土壤容重改良的一个重要途径。

3 讨论

土壤容重是土壤改良的重要指标，了解土壤容重的分布及影响因素是改良的重要基础。本研究空间分析结果发现，毕节植烟土壤容重空间相关性中等，受到空间的随机因素和结构因素共同影响。邱倩倩等^[18]对锡林郭勒草原土壤容重的空间变异性进行调查分析，结果发现其呈现中等空间变异性。李晓晓等^[19]对西北干旱区县域农田表层土壤容重进行调查，发现属于弱变异性，但在空间上呈现由西向东逐渐减小的南北走向条带状分布格局，本研究结果与之一致。

毕节市植烟区土壤容重存在显著的区域差异，影响因素较多。郑纪勇等^[1]指出，成土母质、成土过程、气候、生物作用以及耕作的影响使土壤容重具有非常大的变异。参考已有研究结果，本研究认为影响毕节市植烟土壤容重的主要因素：一是土壤母质及类型。本研究发现，成土母质为碳酸盐岩、泥质岩及石英岩类时，土壤容重较小，而成土母质为红色风化壳及砂页岩类时，则较高。类似地，曹顺爱和李军^[20]研究发现，成土母质为石英砂岩、花岗岩、砂页岩、泥质砂岩时，发育的土壤良好，容重较小，这是由于花岗岩和砂页岩发育的土壤以砂粒为主，而玄武岩发育的土壤以黏粒为主，不同母质发育土壤的砂粒和黏粒的含量存在显著差异(P < 0.05)^[21]。二是耕作方式。邓永晟等^[22]研究发现，垂直深旋耕可降低土壤容重0.11 ~ 0.12 g/cm³，提高土壤孔隙度4.66 ~ 6.81个百分点。刘棋等^[23]探究了耕作方式对山地烟田土壤容重及烤烟根系的影响，结果发现深耕、深松措施能有效改善山地烟田土壤容重和孔隙度等土壤物理性状，优化植烟土壤环境，促进烤烟根系生长发育。三是地形因素。王鑫等^[24]对毕节市植烟土壤的研究发现，耕层厚度与高程显著正相关；赵晓雪等^[25]对不同地形位置的土壤物理性质进行分析，结果发现，土壤容重为坡中最大，坡上次之，坡下最小。四是有机质含量。大量研究表明^[26-29]，土壤容重与土壤有机质含量呈现显著的负相关关系，这是由于土壤有机质对土壤团聚体和矿质结构、组成具有重要影响，从而造成了不同土壤有机质含量间土壤容重的显著差异，本研究结果与之一致。可见，植烟土壤容重是各种因素综合作用的结果，通过采用针对性的改良方法可以有效改变土壤容重。

本研究系统采样分析结果表明，毕节市植烟土壤耕层容重平均为1.20 g/cm³，比较适合作物生长；但由于存在空间变异，容重大于1.20 g/cm³的样点数为270个，占总数的43.2%；大于1.50 g/cm³的样点数为33个，占5.3%(图 2)。仅从土壤容重数据看，容重大于1.50 g/cm³的样点应着重改良。但从作物生长看，土壤容重还应结合土壤质地才能确定是否需要进行土壤改良。对于砂质土壤，土壤容重大于1.80 g/cm³时，植物根系无法穿透，相应地，砂壤为1.60 g/cm³时，壤质为1.50 g/cm³时，黏壤为1.40 g/cm³时^[30]。如果按极限容重的80% 作为合适植物生长的土壤容重，那么砂质、砂壤、壤质及黏壤对应的土壤容重分别为1.44、1.28、1.20和1.12 g/cm³，这可以作为土壤容重改良的参考。据此，本研究标记了毕节市植烟土壤容重大于该标准的区域，以示重点改良区域(图 6)，可见，威宁县及七星关区部分区域应为重点改良区(深色部分)。

土壤容重是土壤重要的物理特性，与土壤的持水性、通气性及养分固持转化有着重要关系，对作物生长起重要影响。烤烟为重要的经济作物，其经济价值与品质密不可分^[31]，良好的生长环境是其品质的保证。因此，明确植烟土壤改良区域，通过合理的改良方法改善植烟土壤，从而使之适合优质烤烟生产，这是烤烟生产中的重要内容。

4 结论

毕节市植烟土壤容重平均为1.2 g/cm³，为中等变异性，空间相关性中等，受随机因素与结构因素共同作用；其总体上呈近似由西北向东南逐渐减小的分布格局。土壤类型、有机质及母质对土壤容重影响较大，威宁县及七星关区部分区域应是土壤改良的重点。