曹建昌，農(nóng)加元，王 昕 (1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南長(zhǎng)沙41018;.云南省煙草公司文山州公司廣南縣分公司，云南文山66000;.浙江中煙工業(yè)有限公司，浙江杭州10009)

作為作物生長(zhǎng)的媒介，土壤是作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的礦質(zhì)養(yǎng)分的主要來(lái)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(huì)和經(jīng)濟(jì)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(píng)價(jià)是指通過(guò)對(duì)某一植煙區(qū)域內(nèi)土壤肥力因素的綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定其對(duì)烤煙種植的適宜程度。植煙土壤肥力適宜性評(píng)價(jià)對(duì)于指導(dǎo)植煙農(nóng)田施肥實(shí)踐，穩(wěn)定煙葉品質(zhì)，促進(jìn)植煙土壤資源的可持續(xù)利用具有重要意義［6－7］。近年來(lái)，眾多學(xué)者運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)植煙土壤養(yǎng)分的空間變異特征及土壤適宜性評(píng)價(jià)進(jìn)行大量研究。張春華等［8］對(duì)平頂山植煙土壤微量元素空間變異特征進(jìn)行研究。汪旋［9］進(jìn)行烤煙生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)。李強(qiáng)等［10］對(duì)曲靖植煙土壤土壤肥力適宜性評(píng)價(jià)進(jìn)行研究。但是，對(duì)植煙土壤肥力水平及其與土壤質(zhì)地的關(guān)系的研究報(bào)道較少。以湖南省桂陽(yáng)縣植煙土壤為研究對(duì)象，筆者利用模糊數(shù)學(xué)理論，并結(jié)合地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS技術(shù)的方法，對(duì)該煙區(qū)2012年土壤養(yǎng)分狀況、肥力適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)空間變異進(jìn)行分析，旨在為桂陽(yáng)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(yáng)煙區(qū)地處湖南省中部稍偏西南，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)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(wú)霜期281.2 d，年平均降水量1 427.5 mm。桂陽(yáng)烤煙種植面積達(dá)1.33萬(wàn)hm2以上，年收購(gòu)量為3.5萬(wàn)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(yáng)縣10個(gè)植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本煙田進(jìn)行定位取樣。在研究區(qū)內(nèi)，共布置488個(gè)取樣點(diǎn)。取樣點(diǎn)遵循均勻性、代表性的原則，根據(jù)基本煙田分布情況進(jìn)行布置。在田間取樣時(shí)，用手持式GPS定位，記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程，以定位點(diǎn)為中心，在半徑10 m的圓形區(qū)域內(nèi)多點(diǎn)(10個(gè)點(diǎn))混合取樣，取樣深度0～20 cm，用四分法取約1 kg土樣帶回實(shí)驗(yàn)室。土樣登記編碼后，經(jīng)風(fēng)干研磨、過(guò)篩，測(cè)定土壤養(yǎng)分含量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 土壤樣品檢測(cè)指標(biāo)包括 pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效鎂和有效硼，測(cè)定方法詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)［11］。

養(yǎng)分變異系數(shù)=(標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)變異［12］。

1.4 植煙土壤養(yǎng)分含量適宜性評(píng)價(jià)方法 參照中國(guó)植煙土壤養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表 1)［13］和相關(guān)文獻(xiàn)［14－15］，制定土壤養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。

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

式中，Nij和Wij分別表示第i個(gè)樣品的第j個(gè)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度值和對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)(0 ＜Nij≤1，0≤Wij≤1)。

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(jì)學(xué)軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

表1 植煙土壤養(yǎng)分含量豐缺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 桂陽(yáng)植煙土壤養(yǎng)分含量的總體特征 由表2可知，桂陽(yáng)煙區(qū)土壤有機(jī)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(dá)到96.69%和100.00%。從變異系數(shù)來(lái)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(qiáng)度變異，有效硼的變異程度最小，速效鉀的變異程度最大。

表2 2012年桂陽(yáng)縣植煙土壤養(yǎng)分含量的描述性分析

2.2 桂陽(yáng)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(jī)質(zhì)、有效硼、有效鋅和堿解氮均處于適宜范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)以板橋鄉(xiāng)的含量最高，仁義鎮(zhèn)最低，且二者之間達(dá)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(dá)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(dá)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(yáng)土壤肥力適宜性評(píng)價(jià) 根據(jù)文獻(xiàn)［15－16］的方法，選取對(duì)土壤肥力影響較大的有機(jī)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(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)桂陽(yáng)縣煙區(qū)土壤肥力的因子。有機(jī)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(dá)式為:

表3 桂陽(yáng)縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)植煙土壤養(yǎng)分含量

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(dá)式為:

式中，x為各土壤肥力指標(biāo)的實(shí)際測(cè)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(xiàn)［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(duì)基于轉(zhuǎn)化后的隸屬度值進(jìn)行主成分分析，求出土壤肥力指標(biāo)的權(quán)重值(表4)。

表4 土壤養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬函數(shù)類型、閾值及權(quán)重

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

對(duì)植煙土壤肥力適宜性進(jìn)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(gè)區(qū)。由表6可知，10個(gè)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(qiáng)度中等，整個(gè)桂陽(yáng)植煙區(qū)土壤肥力狀況良好。在10個(gè)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0.8837，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)。

表5 因子分析的總方差解釋

表6 桂陽(yáng)縣植煙土壤肥力適宜性評(píng)價(jià)

2.4 桂陽(yáng)植煙土壤分區(qū)及管理 根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)指數(shù)，把 桂陽(yáng)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(gè)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(jí)植煙土壤，有機(jī)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(jī)質(zhì)、pH、堿解氮、全氮、全磷、速效鉀含量過(guò)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(jī)肥、堿解氮、全氮、全磷、速效鉀肥料的施用量，同時(shí)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(shí)，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(jī)肥以及微量元素硼和鉬的施用量。

表7 不同肥力等級(jí)土壤養(yǎng)分含量單因素方差分析

3 討論

對(duì)2012年桂陽(yáng)縣植煙土壤養(yǎng)分測(cè)定，并且進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)桂陽(yáng)煙區(qū)土壤有機(jī)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(yáng)10個(gè)植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，雷坪鄉(xiāng)、板橋鄉(xiāng)的有機(jī)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(yáng)植煙土壤高度適宜、中度適宜、低度適宜和不適宜4個(gè)等級(jí)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(gè)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(duì)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(yáng)煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉產(chǎn)量的重要方法。

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