湖南桂陽植煙土壤養(yǎng)分適宜性評價及其分區(qū)管理

曹建昌　農(nóng)加元　王昕

摘要[目的] 為優(yōu)化桂陽煙區(qū)土壤施肥方案。[方法] 按照優(yōu)質(zhì)特色煙葉生產(chǎn)對土壤養(yǎng)分的要求，選取土壤養(yǎng)分相關(guān)指標(biāo)，運用土壤肥力適宜性指數(shù)（SFI 值），對桂陽縣烤煙土壤肥力適宜性進行綜合評價。[結(jié)果] 桂陽煙區(qū)土壤有機質(zhì)、有效硼、pH、有效鋅和堿解氮含量適宜，有效鉬、全氮和全鉀含量偏高，速效鉀和全磷含量偏低；桂陽煙區(qū)大部分土壤處于高度適宜和中度適宜水平，土壤肥力適宜性指數(shù)平均值為0.827 2，植煙土壤肥力狀況良好。[結(jié)論] 根據(jù)適宜性指數(shù)把桂陽植煙土壤分為4個區(qū)，并提出4套分區(qū)管理方案。

關(guān)鍵詞桂陽；植煙土壤；適宜性；分區(qū)管理

中圖分類號S158.3文獻標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2015）28-098-04

Suitability Evaluation and Partitioned Management of Tobaccoplanting Soil Nutrition in Guiyang， Hunan

CAO Jianchang1，2， NONG Jiayuan2，WANG Xin3（1.Tobacco Research Institute of Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128；2.Guangnan County of Wenshan City Company，Yunnan Province Tobacco Company，Wenshan，Yunnan 663000； 3.China Tobacco Zhejiang Industrial Co. Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310009）

Abstract [Objective] The research aimed to optimize the fertilization scheme in Guiyang tobaccoplanting soil. [Method] According to the demand of high quality and characteristic tobacco production for the soil nutrition， related indicators of soil nutrition were selected， and soil fertility suitability index was applied to evaluate comprehensively the soil fertility suitability in tobacco soil， Guiyang County. [Result] Organic matter， available boron， pH， available zinc and alkalihydrolyzable nitrogen were suitable in Guiyang tobaccogrowing area， available molybdenum， total nitrogen and total potassium were high， and rapidly available potassium and total phosphorus were low. Most of Guiyang tobaccogrowing area was in a high and moderate suitable level. The average of soil fertility suitability index was 0.827 2. The condition of tobacco soil was good. [Conclusion] Guiyang tobaccogrowing soil was divided into four types according to suitability index， and four kinds of management plans were given.

Key words Guiyang； Tobaccoplanting soil； Suitability； Partitioned management

作為作物生長的媒介，土壤是作物生長發(fā)育所需的礦質(zhì)養(yǎng)分的主要來源。協(xié)調(diào)的土壤養(yǎng)分是優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)的基礎(chǔ)[1-3]。土壤肥力是各種土壤養(yǎng)分因素綜合協(xié)調(diào)程度的綜合體現(xiàn)，受自然、社會和經(jīng)濟等多種因素影響，因此，土壤肥力特性的研究引起人們的關(guān)注[4-5]。植煙土壤肥力適宜性評價是指通過對某一植煙區(qū)域內(nèi)土壤肥力因素的綜合評價來確定其對烤煙種植的適宜程度。植煙土壤肥力適宜性評價對于指導(dǎo)植煙農(nóng)田施肥實踐，穩(wěn)定煙葉品質(zhì)，促進植煙土壤資源的可持續(xù)利用具有重要意義[6-7]。近年來，眾多學(xué)者運用GIS技術(shù)對植煙土壤養(yǎng)分的空間變異特征及土壤適宜性評價進行大量研究。張春華等[8]對平頂山植煙土壤微量元素空間變異特征進行研究。汪旋[9]進行烤煙生態(tài)適宜性評價。李強等[10]對曲靖植煙土壤土壤肥力適宜性評價進行研究。但是，對植煙土壤肥力水平及其與土壤質(zhì)地的關(guān)系的研究報道較少。以湖南省桂陽縣植煙土壤為研究對象，筆者利用模糊數(shù)學(xué)理論，并結(jié)合地統(tǒng)計學(xué)和GIS技術(shù)的方法，對該煙區(qū)2012年土壤養(yǎng)分狀況、肥力適宜性進行評價，同時對空間變異進行分析，旨在為桂陽縣植煙土壤的分區(qū)管理以及優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

桂陽煙區(qū)地處湖南省中部稍偏西南，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，氣候溫和，四季分明，雨量集中，前濕后干，且南北差異較大，年日平均氣溫11～17 ℃，年平均無霜期281.2 d，年平均降水量1 427.5 mm。桂陽烤煙種植面積達1.33萬hm2以上，年收購量為3.5萬t以上，是湖南重要的濃香型產(chǎn)區(qū)之一。土壤類型主要有紅壤、黃壤和水稻土，土壤質(zhì)地主要有壤土、黏土和緊砂土。

1.2樣品采集

采用GPS定位技術(shù)，于2012年選取桂陽縣10個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本煙田進行定位取樣。在研究區(qū)內(nèi)，共布置488個取樣點。 取樣點遵循均勻性、代表性的原則，根據(jù)基本煙田分布情況進行布置。在田間取樣時，用手持式GPS定位，記錄采樣點的經(jīng)緯度和高程，以定位點為中心，在半徑10 m的圓形區(qū)域內(nèi)多點（10個點）混合取樣，取樣深度0～20 cm，用四分法取約1 kg土樣帶回實驗室。土樣登記編碼后，經(jīng)風(fēng)干研磨、過篩，測定土壤養(yǎng)分含量。

1.3測定項目與方法

土壤樣品檢測指標(biāo)包括 pH、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效鎂和有效硼，測定方法詳見參考文獻[11]。

養(yǎng)分變異系數(shù)= （標(biāo)準差/平均值）×100%

按<10%、10%～100%和>100%將變異系數(shù)分為弱變異、中等變異和強變異[12]。

1.4植煙土壤養(yǎng)分含量適宜性評價方法

參照中國植煙土壤養(yǎng)分豐缺評價標(biāo)準（表1）[13]和相關(guān)文獻[14-15]，制定土壤養(yǎng)分豐缺評價指標(biāo)體系，對10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分狀況進行適宜性評價。

1.5土壤肥力適宜性指數(shù)（Soil fertility index， SFI）計算方法根據(jù)隸屬度函數(shù)模型指數(shù)和方法確定，計算公式為：

SFI=mj=1Nij·Wij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）

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)（0

根據(jù)主成分分析方法，確定各土壤肥力指標(biāo)的權(quán)重。采用Excel2007和SPSS 19.0等統(tǒng)計學(xué)軟件進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

2結(jié)果與分析

2.1桂陽植煙土壤養(yǎng)分含量的總體特征

由表2可知，桂陽煙區(qū)土壤有機質(zhì)、有效硼、pH、有效鋅和堿解氮含量適宜，適宜比例分別為50.77%、99.15%、69.68%、90.16%和77.40%；有效鉬、全氮和全鉀含量偏高，偏高比例分別為98.26%、91.69%和96.16%；速效鉀和全磷含量偏低，偏低比例達到96.69%和100.00%。從變異系數(shù)來看，各養(yǎng)分指標(biāo)的變異系數(shù)均為2.60%～29.86%，為弱變異和中等強度變異，有效硼的變異程度最小，速效鉀的變異程度最大。

2.2桂陽植煙土壤養(yǎng)分含量的區(qū)域特征

由表3可知，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的有機質(zhì)、有效硼、有效鋅和堿解氮均處于適宜范圍內(nèi)，有機質(zhì)以板橋鄉(xiāng)的含量最高，仁義鎮(zhèn)最低，且二者之間達顯著差異（P<0.05）；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)有效硼含量間相差很小，在0.387～0.397 mg/kg間；有效鋅以華泉鄉(xiāng)最高，雷坪鄉(xiāng)次之，流峰鎮(zhèn)最低，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間差異不顯著；堿解氮含量以十字鄉(xiāng)最高，飛仙鎮(zhèn)最低，且二者間差異顯著（P<0.05）；除橋市鄉(xiāng)略偏低外，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)pH都處于適宜范圍內(nèi)，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間達到顯著差異（P<0.05），其中流峰鎮(zhèn)的pH顯著高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（P<0.05）；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的有效鉬、全氮和全鉀含量偏高，其中有效鉬含量在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間差異很小，均為0.21～0.22 mg/kg；全氮和全鉀含量在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間達顯著差異，全氮以十字鄉(xiāng)的最高，板橋鄉(xiāng)和六橋市鄉(xiāng)次之，三者含量間差異不顯著，四里鄉(xiāng)最低，全鉀含量以橋市鄉(xiāng)最高，其次是蓮塘鎮(zhèn)，最低的是四里鄉(xiāng)；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)速效鉀含量均偏低，以雷坪鄉(xiāng)含量最高，最低的是蓮塘鎮(zhèn)，僅為79.02 mg/kg。

2.3桂陽土壤肥力適宜性評價

根據(jù)文獻[15-16]的方法，選取對土壤肥力影響較大的有機質(zhì)、速效鉀、有效硼、有效鉬、pH、有效鋅、堿解氮、全氮、全鉀和全磷共10項指標(biāo)作為評價桂陽縣煙區(qū)土壤肥力的因子。有機質(zhì)、pH、堿解氮和全氮的函數(shù)類型均為拋物線型，函數(shù)表達式為：

f（x）=0.1，x≤x1，x≥x4

0.9×（x-x1）/（x2-x1）+0.1，x1

1.0，x2≤x≤x3

1.0-0.9×（x-x3）/（x4-x3），x3

土壤速效鉀、有效硼、有效鉬、有效鋅、全鉀和全磷的函數(shù)類型均為“S”型，函數(shù)表達式為：

f（x）=1.0，x≥x4

0.9×（x-x1）/（x4-x1）+0.1，x1

1.0，x≤x1（1）

式中，x為各土壤肥力指標(biāo)的實際測量值；x4和x1分別為各指標(biāo)的上、下臨界值；x3和x2分別為各指標(biāo)的上、下限最優(yōu)值。參照文獻[7-14]，確定各土壤肥力指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類型和閾值，對基于轉(zhuǎn)化后的隸屬度值進行主成分分析，求出土壤肥力指標(biāo)的權(quán)重值（表4）。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2015年

由表5可知，提取了特征值大于1的3個主成分，累積方差貢獻率為89.39%（大于85%），說明前3個公因子基本包含全部變量的主要信息。因此，選擇前3個因子為主因子，具有代表性，也說明表4中各指標(biāo)的權(quán)重值較準確，能夠反映桂陽植煙土壤的實際情況。

對植煙土壤肥力適宜性進行分區(qū)，分為高度適宜（≥0.9）、中度適宜（0.75～0.9）、低度適宜（0.60～0.75）和不適宜（≤0.6）4個區(qū)。由表6可知，10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤肥力“高度適宜”“低度適宜”“中度適宜”“不適宜”比例分別為43.67%、22.16%、26.02%、8.26%；肥力適宜性指數(shù)平均值為 0.827 2，處在“中度適宜“范圍內(nèi)，變異系數(shù)為 15.74%，變異強度中等，整個桂陽植煙區(qū)土壤肥力狀況良好。 在 10 個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，飛仙鎮(zhèn)的肥力適宜性指數(shù)處于“高度適宜”的比例、平均值最大，分別是61.63%和0.883 7，蓮塘鎮(zhèn)最小，分別為16.10%和0.741 2，肥力適宜性由大到小依次為飛仙鎮(zhèn)、華泉鄉(xiāng)、十字鄉(xiāng)、仁義鎮(zhèn)、流峰鎮(zhèn)、雷坪鄉(xiāng)、四里鄉(xiāng)、板橋鄉(xiāng)、橋市鄉(xiāng)、蓮塘鎮(zhèn)。

2.4桂陽植煙土壤分區(qū)及管理

根據(jù)適宜性評價指數(shù)，把桂陽植煙土壤分為Ⅰ區(qū)（高度適宜）、Ⅱ區(qū)（中度適宜）、Ⅲ區(qū)（低度適宜）和Ⅳ區(qū)（不適宜）四個區(qū)。由表7可知，Ⅳ區(qū)土壤養(yǎng)分中，pH、堿解氮、全氮極顯著（P<0.01）高于其他等級植煙土壤，有機質(zhì)、全磷極顯著（P<0.01）高于Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的植煙土壤，速效鉀極顯著（P<0.01）高于Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)植煙土壤，全鉀極顯著（P<0.01）高于Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)植煙土壤，表明有機質(zhì)、pH、堿解氮、全氮、全磷、速效鉀含量過高是該區(qū)土壤肥力適宜性較差的主要原因，因此在此區(qū)域應(yīng)注意控制有機肥、堿解氮、全氮、全磷、速效鉀肥料的施用量，同時澆適量硫酸亞鐵或硫酸鋁水降低土壤pH；在Ⅰ區(qū)的土壤中要控制鉀肥的施用量；同時，Ⅱ區(qū)土壤中應(yīng)該控制速效鉀和有效鉬的施入；在Ⅲ區(qū)土壤中，應(yīng)控制有機肥以及微量元素硼和鉬的施用量。

3討論

對2012年桂陽縣植煙土壤養(yǎng)分測定，并且進行綜合評價，發(fā)現(xiàn)桂陽煙區(qū)土壤有機質(zhì)、有效硼、pH、有效鋅和堿解氮含量適宜，有效鉬、全氮和全鉀含量偏高，速效鉀和全磷含量偏低；在桂陽10個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，雷坪鄉(xiāng)、板橋鄉(xiāng)的有機質(zhì)和四里鄉(xiāng)的有效鋅偏高，橋市鄉(xiāng)的pH偏低，所有植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)的速效鉀和全磷極低，有效鉬、全氮和全鉀偏高。所以，應(yīng)根據(jù)具體狀況采取相應(yīng)的施肥等栽培措施提高煙葉產(chǎn)質(zhì)。

桂陽植煙土壤高度適宜、中度適宜、低度適宜和不適宜4個等級比例分別為43.67%、26.02%、22.16%和8.26%，大部分土壤處于高度適宜和中度適宜范圍內(nèi)，且主要分布在中部和南部，肥力適宜性指數(shù)為0.827 2，處于中度適宜的水平；在10個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，飛仙鎮(zhèn)、華泉鄉(xiāng)、十字鄉(xiāng)和流峰鎮(zhèn)土壤肥力適宜性指數(shù)較高，植煙狀況較好，而蓮塘鎮(zhèn)和橋市鄉(xiāng)土壤肥力適宜性指數(shù)較低，對于優(yōu)質(zhì)煙葉而言土壤肥力需要提高。因此，“控氮，穩(wěn)鋅和硼，降鉀，降鉬，提磷”，提高土壤速效鉀含量，繼續(xù)秸稈還田，施用農(nóng)家肥是提高桂陽煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉產(chǎn)量的重要方法。

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