云南宜良煙區(qū)土壤肥力適宜性評價

王育軍，魯鑫浪,2，陳麗鵑，周冀衡*，王超，楊家明

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院；b.煙草研究院，湖南 長沙 410128；2.湖南株洲市煙草公司茶陵縣分公司，湖南 茶陵 412400；3.紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司，云南 昆明 650202；4.昆明市煙草公司宜良縣分公司，云南 宜良 652100)

云南宜良煙區(qū)土壤肥力適宜性評價

王育軍1a,1b，魯鑫浪1a,1b,2，陳麗鵑1b，周冀衡1a,1b*，王超3，楊家明4

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院；b.煙草研究院，湖南 長沙 410128；2.湖南株洲市煙草公司茶陵縣分公司，湖南 茶陵 412400；3.紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司，云南 昆明 650202；4.昆明市煙草公司宜良縣分公司，云南 宜良 652100)

于2010—2013年對云南宜良煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量狀況進(jìn)行普查，運用土壤肥力適宜性指數(shù)(SFI值)，對煙區(qū)土壤肥力適宜性進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明：① 宜良煙區(qū)土壤pH值和有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效硼含量適宜，速效磷、有效鎂、有效鋅和水溶性氯含量偏高，有效磷和水溶性氯含量的變異較大；② 宜良煙區(qū)土壤肥力適宜性指數(shù)為Ⅰ~Ⅴ級的比例分別為20%、47.7%、29.3%、1.5%和1.5%，肥力適宜性指數(shù)平均值為0.61；③ 2010 至2013年，煙區(qū)土壤pH和有效鎂含量逐年降低，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效硼和水溶性氯含量有所增高。

植煙土壤；肥力；綜合評價；云南宜良

同一烤煙品種在不同生態(tài)環(huán)境下的形態(tài)特征和農(nóng)藝性狀各異，化學(xué)品質(zhì)和香氣風(fēng)格也會有所不同[1–2]。生態(tài)環(huán)境包括氣象因子和土壤條件。土壤條件是影響煙葉品質(zhì)的主要生態(tài)學(xué)內(nèi)因。適宜的土壤條件是煙草優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的基礎(chǔ)[3]。李強(qiáng)等[4–5]利用經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)、地統(tǒng)計學(xué)和模糊數(shù)學(xué)方法對云南曲靖煙區(qū)土壤肥力適宜性和空間變異情況進(jìn)行了分析，并基于地統(tǒng)計學(xué)對土壤主要養(yǎng)分狀況進(jìn)行了豐缺評價；王宏偉等[6]、譚智勇等[7]對云南保山煙區(qū)土壤肥力狀況進(jìn)行了綜合評價；李忠環(huán)等[8]對昆明植煙土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了分區(qū)評價。這些研究多集中在土壤營養(yǎng)元素的豐缺診斷或年度評價等方面。云南省宜良縣位于云南省中部，海拔高度1 500~1 800 m，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，屬于典型的熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16.3 ℃，日照2 177.3 h，降水量912.2 mm，相對濕度75%，全年無霜期260 d左右。土壤類型主要是紅壤、沙土和膠泥土，宜于優(yōu)質(zhì)烤煙的生產(chǎn)，常年植煙面積在6.0×103hm2以上。筆者基于模糊數(shù)學(xué)理論，對云南省宜良縣植煙土壤的肥力適宜性進(jìn)行了分區(qū)評價，并對煙區(qū)2010—2013年的土壤養(yǎng)分含量的變化情況進(jìn)行了研究，旨在為當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)和合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2010—2013年，于烤煙移栽前，由宜良縣煙草公司專職人員采用GPS定位技術(shù)，在全縣7個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)(耿家營、狗街、古城、九鄉(xiāng)、馬街、湯池和竹山)按照5點取樣規(guī)則采集0~20 cm耕作層土壤。每年采集土樣260個。每個樣品4 kg。不同年份樣品采集點基本保持一致。樣品用四分法取約1 kg，經(jīng)風(fēng)干、研磨、過篩和混勻后裝瓶備用。

1.2 評價指標(biāo)的選擇與評價方法

1.2.1 評價指標(biāo)的選擇

根據(jù)文獻(xiàn)[9]并結(jié)合專家建議，依據(jù)獨立性、系統(tǒng)性和空間變異性等原則[10–12]，選取土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鎂、有效硼、有效鋅和水溶性氯共9個指標(biāo)作為評價植煙土壤肥力的指標(biāo)。指標(biāo)的測定均按照文獻(xiàn)[13]方法進(jìn)行。

1.2.2 評價方法

采用模糊數(shù)學(xué)和主成分分析方法，分別計算出土壤養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度和權(quán)重系數(shù)，再求出土壤肥力適宜性指數(shù)(SFI)，對植煙土壤的肥力狀況進(jìn)行評價，并將土壤肥力適宜性劃分為5個等級[14]，其中SFI＞0.7，Ⅰ級；0.55＜SFI＜0.7，Ⅱ級；0.4＜SFI ＜0.55，Ⅲ級，0.25＜SFI＜0.4；Ⅳ級；SFI＜0.25，Ⅳ級。

式中：Nij和Wij分別表示第i個樣品的第j個土壤養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度值和對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。

根據(jù)隸屬函數(shù)公式(2)和(3)，可以將各土壤養(yǎng)分指標(biāo)的原始數(shù)值轉(zhuǎn)化為0~1分布的、無量綱差異的隸屬度值。土壤樣品各養(yǎng)分指標(biāo)的權(quán)重值則采用主成分分析方法求得。

“S”型：

拋物線型：

式中：x4和x1表示各指標(biāo)的上、下臨界值；x3和x2為各指標(biāo)的上、下限最優(yōu)值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19和Excel 2003等統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 宜良植煙土壤養(yǎng)分含量狀況

由表1可知，宜良各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤酸堿度和有機(jī)質(zhì)含量適宜，堿解氮、速效磷和速效鉀含量差異顯著，其中狗街、竹山的堿解氮和速效磷含量超出了適宜范圍[6–7]，湯池的有效鎂、狗街的有效硼以及馬街、竹山的水溶性氯含量整體偏高。全縣植煙土壤有效鋅含量較高，尤以馬街最高。綜合分析認(rèn)為，宜良縣植煙土壤pH和有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀以及有效硼含量適宜，速效磷、有效鎂、有效鋅和水溶性氯含量偏高。

表1 2010—2013年宜良植煙土壤養(yǎng)分含量Table 1 Contents of soil nutrients of Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.2 土壤養(yǎng)分指標(biāo)的權(quán)重及其隸屬函數(shù)類型和曲線拐點值

根據(jù)專家建議和以往研究[6–7]，確定各植煙土壤養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類型和閾值，并利用主成分分析方法求出宜良煙區(qū)各土壤養(yǎng)分指標(biāo)的權(quán)重值(表2)。由表2可知，水溶性氯含量的權(quán)重較大，速效磷含量的權(quán)重較小。

表2 土壤養(yǎng)分指標(biāo)權(quán)重及隸屬函數(shù)的類型和閾值Table 2 Weight value of soil nutrient index and the type and threshold of its function

2.3 宜良植煙土壤肥力適宜性評價

統(tǒng)計結(jié)果表明，全縣植煙土壤肥力適宜性等級中的Ⅰ~Ⅲ級累積占比為97%，Ⅳ、Ⅴ級占比僅為3%，肥力適宜性指數(shù)平均值為0.61，變異系數(shù)為0.19%，植煙區(qū)土壤肥力狀況良好。在7個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，竹山的肥力適宜性指數(shù)處在Ⅰ級的比例最大(33.33%)(表3)，湯池的最小(3.23%)。除馬街有5%的土壤處在Ⅴ級外，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)的肥力適宜性指數(shù)均為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級，肥力適宜性指數(shù)由大到小依次為耿家營、狗街、竹山、九鄉(xiāng)、湯池、古城、馬街。

表3 宜良植煙土壤肥力適宜性Table 3 Result of fertility suitability evaluation on tobacco-growing soil of Yiliang

2.4 宜良植煙土壤肥力指標(biāo)的年度變化

2.4.1 土壤pH 的變化

由表4可知，2010—2013年，宜良植煙土壤pH平均值為5.85~6.35，變異系數(shù)為14.0%~16.4%，說明近4年植煙土壤酸堿度均在適宜范圍[6–7]內(nèi)。pH值有逐年降低的趨勢，表明土壤有酸化趨勢。2010年，28.4%的植煙土壤pH高于7.5，而到2013年僅有1.2%的植煙土壤pH高于7.5。pH低于5.5的土壤比例逐年上升，2013年，38.2%的土壤屬于過酸范圍，比2012、2011和2010年分別增加了2.8%、4.9%和8.8%。

表4 2010—2013年宜良植煙土壤pH及其分級比例Table 4 Changes of pH value and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.4.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化

由表5可知，2010—2013年，宜良植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值為23.19~25.94 g/kg，變異系數(shù)為31.9%~43.8%，有機(jī)質(zhì)含量均在15.0~25.0 g/kg的適宜范圍[6–7]內(nèi)。土壤有機(jī)質(zhì)整體呈增高的趨勢。含量大于30 g/kg的土壤比例逐年增加，2010年僅為17.5%， 2013年達(dá)到37%，增加了19.5%，適宜含量和含量低于20 g/kg的土壤比例從2010年的46.7%和35.7下降到2013年的42.7%和21.3%。有近40%的樣品有機(jī)質(zhì)含量偏高，超過20%的樣品有機(jī)質(zhì)含量偏低，適宜比例不到50%。

表5 2010—2013年宜良植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量及其分級比例Table 5 Changes of organic matter content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.4.3 土壤堿解氮含量的變化

由表6可知，2010—2013年，宜良植煙土壤堿解氮含量平均值為84.33~118.63 mg/kg，變異系數(shù)為29.2%~41.4%，有機(jī)質(zhì)含量均在60~120 mg/kg的適宜范圍[6–7]內(nèi)。2012—2013年與2010—2011年相比，堿解氮含量高于120 mg/kg的土壤比例出現(xiàn)了較大幅度的提高，而堿解氮含量低于60 mg/kg的土壤比例卻有所降低。

表6 2010—2013年宜良植煙土壤堿解氮含量及其分級比例Table 6 Changes of hydrolytic N content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.4.4 土壤速效磷含量的變化

由表7可知，2010—2013年，宜良植煙土壤速效磷含量平均值為25.99~40.01 mg/kg，基本在10~40 mg/kg的適宜范圍[6–7]內(nèi)。變異系數(shù)為77.3%~119.0%。速效磷含量平均值逐年增高，同時，速效磷含量超過40 mg/kg的土壤比例也不斷增高，含量在10~40 mg/kg適宜范圍和含量低于10 mg/kg的土壤比例卻不斷降低。約40%土壤供磷過高，12.3%的土壤低于10 mg/kg，處于缺磷狀態(tài)。

表7 2010—2013年宜良植煙土壤速效磷含量及其分級比例Table 7 Changes of rapidly available P content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.4.5 土壤速效鉀含量的變化

由表8可知，2010—2013年，宜良植煙土壤速效鉀含量平均值為177.39~269.49 mg/kg，變異系數(shù)為55.9%~82.3%，速效鉀處在適宜的范圍[6–7]內(nèi)。土壤速效鉀含量逐年增高，2013年速效鉀含量比往年提高。相對缺鉀或嚴(yán)重缺鉀的土壤比例較2010年降低了21.1%，但整個植煙區(qū)仍有近1/4的土壤速效鉀含量處在低于150 mg/kg的臨界水平。

表8 2010—2013年宜良植煙土壤速效鉀含量及其分級比例Table 8 Changes of rapidly available K content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.4.6 土壤有效鎂含量的變化

由表9可知，2010—2013年，宜良植煙土壤有效鎂含量平均值為263.74~295.08 mg/kg，變異系數(shù)為52.7%~74.5%，有效鎂含量較高[6–7]。含量高于400 mg/kg(富鎂水平)的土壤比例逐年降低，而含量在200~400 mg/kg的土壤比例則同有效鎂含量平均值一樣表現(xiàn)出逐年升高的趨勢。全縣超過60%的土壤鎂含量過高或極高，8%左右的土壤鎂含量稍低或較低。

表9 2010—2013年宜良植煙土壤有效鎂含量及其分級比例Table 9 Changes of available Mg content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.4.7 土壤有效鋅和有效硼含量的變化

由表10、11可知，2010—2013年，宜良植煙土壤有效鋅含量平均值為1.86~5.53 mg/kg，2010— 2012年有效鋅含量適宜[6–7]。2013年開始，有效鋅含量高于5 mg/kg的高鋅土壤比例急劇增高，缺鋅和鋅含量適宜的土壤比例有較大幅度的降低。有效硼含量平均值為0.44~0.85 mg/kg，前3年土壤硼含量較低，但2013年開始，硼含量恢復(fù)到適宜范圍，且硼含量平均值和含量在0.5~1.0 mg/kg適宜范圍的土壤比例呈現(xiàn)出逐年增高的趨勢。全縣硼含量平均值為0.85 mg/kg，仍有近20%土壤缺硼，20%土壤硼含量過高。

表10 2010—2013年宜良植煙土壤有效鋅含量及其分級比例Table 10 Changes of available Zn content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

表11 2010—2013年宜良植煙土壤有效硼含量及其分級比例Table 11 Changes of available B content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

2.4.8 土壤水溶性氯含量的變化

由表12可知，2010—2013年，宜良植煙土壤水溶性氯含量除2010年偏高外，其余年份都在適宜范圍[6–7]內(nèi)。2011年，高氯土壤比例較2010年出現(xiàn)了較大幅度的下降，氯含量在5~25 mg/kg 適宜烤煙生長的土壤比例大幅增加。但2011年后，氯含量平均值以及高氯土壤比例逐年增高，含氯量5~25 mg/kg的土壤比例從2011年的69.6%下降到2013年的45.2%，而含量在25~40 mg/kg和含量超過40 mg/kg的土壤比例則分別增加了9.9%和8.4%。

表12 2010—2013年宜良植煙土壤水溶性氯含量及其分級比例Table 12 Changes of water-soluable Cl–content and the percentages of the differently graded soils in Yiliang tobacco-growing area from 2010 to 2013

3 討 論

對2010—2013年宜良縣植煙土壤養(yǎng)分測定并進(jìn)行綜合評價，結(jié)果表明，宜良縣植煙土壤pH和有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效硼含量適宜，速效磷、有效鎂、有效鋅和水溶性氯含量偏高。7個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，針對狗街植煙土壤的堿解氮、速效磷、有效鋅和有效硼以及竹山的堿解氮、速效磷、有效鋅和水溶性氯含量偏高，湯池的有效鎂、馬街的有效鋅和水溶性氯含量超過適宜范圍的土壤肥力狀況，應(yīng)采取嚴(yán)格控制相應(yīng)肥料的施用量的栽培管理措施。

宜良植煙區(qū)土壤肥力適宜性Ⅰ級比例為20%，Ⅱ級比例為47.7%，Ⅲ級比例為29.3%，Ⅳ級比例為1.5%，Ⅴ級比例為1.5%；土壤肥力適宜性指數(shù)平均值為0.61，處在Ⅱ級范圍內(nèi)，變異系數(shù)為0.19%，植煙土壤肥力狀況良好。耿家營、狗街和竹山的肥力適宜性指數(shù)較高，肥力狀況良好，而馬街和古城的肥力適宜性指數(shù)偏低，土壤肥力有待進(jìn)一步提高。

2010—2013年，宜良煙區(qū)土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量逐年增高，這與相關(guān)部門和煙農(nóng)對施肥的重視程度密不可分。但2013年的測土結(jié)果顯示，速效磷含量已經(jīng)超出了適宜植煙范圍，因此，在今后的生產(chǎn)中應(yīng)貫徹“控N、降P、穩(wěn)K”的指導(dǎo)思想，以防止養(yǎng)分的富集。同時，部分煙區(qū)土壤養(yǎng)分已經(jīng)出現(xiàn)了兩極發(fā)展的態(tài)勢，目前全縣植煙區(qū)域有37%的土壤有機(jī)質(zhì)含量過高，7.9%的土壤N含量過高，39.3%的土壤富磷，20.2%的土壤鉀含量過高，且富N、富P、富K的土壤比例呈上升的趨勢。在今后的生產(chǎn)中，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、各村組應(yīng)該根據(jù)各地土壤供肥能力的實際情況進(jìn)行施肥調(diào)整。整個植煙區(qū)pH值逐年降低，呈現(xiàn)出潛在的酸化勢頭，這與有效鎂含量變化趨勢一致，鎂含量的降低是否是導(dǎo)致pH降低的主要原因[15]，還須進(jìn)一步驗證。但有必要在生產(chǎn)中適當(dāng)增加堿性肥料的施用量，以防止植煙土壤的酸化。微量元素養(yǎng)分鋅肥、氯肥含量逐年升高，部分煙區(qū)已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，這些地區(qū)應(yīng)適當(dāng)減少鋅肥和氯肥的施用量。

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責(zé)任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅 維

Evaluation of soil fertility suitability of Yiliang tobacco-growing area in Yunan province

WANG Yu-jun1a,1b, LU Xin-lang1a,1b,2, CHEN Li-juan1b, ZHOU Ji-heng1a,1b*, WANG Chao3, YANG Jia-ming4
(1.a.College of Bioscience and Biotechnology; b.Institute of Tobacco, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.Chaling Tobacco Monopoly Bureau, Zhuzhou Municipal Tobacco Company, Zhuzhou, Hunan 412400, China; 3.Hongyun Honghe Tobacco(Group) Co. Ltd., Kunming 650202, China; 4.Yiliang Tobacco Corporation, Yiliang, Yunnan 652100, China)

Soil nutrient contents in Yiliang tobacco-growing area of Yunnan province were surveyed from 2010 to 2013 and integrated fertility index (SFI value) was calculated to analyze the soil fertility suitability of this area. The result indicated that ① the pH, organic matter, hydrolytic N, rapidly available K and available B content were at an appropriate level while rapidly available P, available Mg, available Zn and water-soluble Cl– content were high, the content of available P, water-soluble Cl– had great variation; ② based on SFI, soil fertility suitability of 20% of Yiliang tobacco-growing area graded I, 47.7% graded Ⅱ, 29.3% graded Ⅲ , 1.5% graded Ⅳ and 1.5% graded V and the average SFI was 0.61; ③ from 2010 to 2013, the pH value and available Mg content reduced year by year, while the content of organic matter, hydrolytic N, rapidly available P, rapidly available K, available Zn, available B and water-soluble Cl–were increased.

tobacco-growing soil; fertility; comprehensive evaluation; Yiliang of Yunnan province

S158；S572.06

A

1007?1032(2014)03?0246?07

10.13331/j.cnki.jhau.2014.03.005

投稿網(wǎng)址：http://www.hunau.net/qks

2013–12–16

紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司項目(HYHH2012YL03)；中國煙草總公司云南省公司項目(2010YN25)

王育軍(1988—)，男，湖南岳陽人，碩士研究生，主要從事煙草栽培與生理生化研究，375319438@qq.com；*通信作者，jhzhou2005@163.com