瀘州煙區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間變異特征及其影響因素

肖 怡, 李 珊, 李啟權(quán)*, 王昌全,李 斌 ，余亮志

(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，四川 成都 611130；2. 四川省煙草公司，四川 成都 610041)

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瀘州煙區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間變異特征及其影響因素

肖 怡1, 李 珊1, 李啟權(quán)1*, 王昌全1,李 斌2，余亮志1

(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，四川 成都 611130；2. 四川省煙草公司，四川 成都 610041)

根據(jù)瀘州煙區(qū)199個(gè)土壤采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)和回歸分析方法對(duì)其植煙土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間變異特征及其影響因素進(jìn)行分析，為區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量范圍分別為5.00～81.50 和0.45～3.61 g·kg-1，變異系數(shù)分別為43.31 %和31.98 %，均屬于中等強(qiáng)度的空間變異性。半方差分析表明，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的塊金系數(shù)分別為0.402和0.385，說(shuō)明兩個(gè)指標(biāo)具有中等強(qiáng)度的空間自相關(guān)性，其空間變異受結(jié)構(gòu)因素和隨機(jī)因素共同影響。空間插值結(jié)果得出，研究區(qū)南部土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量總體高于北部。成土母質(zhì)、土壤類(lèi)型、海拔和熟制對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量變異的獨(dú)立解釋能力分別為4.6 %、0.3 %、32.0 %和3.0 %，對(duì)土壤全氮含量變異的獨(dú)立解釋能力分別為5.5 %、2.5 %、35.4 %和13.2 %；海拔因素是影響有機(jī)質(zhì)和全氮含量變異的主控因素。研究區(qū)應(yīng)根據(jù)不同影響因素下的養(yǎng)分狀況，合理調(diào)控有機(jī)肥和氮肥的施用。

有機(jī)質(zhì)；全氮；空間變異；地統(tǒng)計(jì)學(xué)；影響因素

土壤是影響煙葉品質(zhì)的重要生態(tài)條件之一，選擇適宜種煙并具有良好結(jié)構(gòu)和肥力狀況的土壤是提高煙葉品質(zhì)的關(guān)鍵。已有研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量與煙葉品質(zhì)密切相關(guān)，有機(jī)質(zhì)和全氮含量的高低對(duì)煙葉生產(chǎn)具有重要意義[1]。土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一[2]，不僅能促使土壤結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理、化學(xué)性質(zhì)，提高土壤的吸收性能和緩沖性能，同時(shí)它本身又含有煙葉所需要的各種養(yǎng)分[3-4]。而土壤全氮是土壤養(yǎng)分的重要組成部分，也是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的必須要素，直接制約著煙株形態(tài)、生長(zhǎng)速度、葉片大小及煙葉產(chǎn)量與品質(zhì)[5-6]。

受各種因素共同影響，不同區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量存在明顯的空間異質(zhì)性。這種異質(zhì)性不僅是農(nóng)田精確施肥的基礎(chǔ)，還是引起區(qū)域有機(jī)質(zhì)和全氮遷移轉(zhuǎn)化不確定性的一個(gè)重要因素。因此準(zhǔn)確掌握區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異特征及其影響因素，對(duì)煙區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的科學(xué)調(diào)控具有指導(dǎo)性作用。隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已有許多學(xué)者運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)不同區(qū)域內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異性開(kāi)展了大量研究，揭示了各種環(huán)境背景下土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異特征。如丘陵區(qū)[7-8]﹑平原區(qū)[9-10]﹑山地[11-12]﹑盆地[13]以及森林區(qū)[14]內(nèi)，由于影響因素的差異，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮表現(xiàn)出明顯不同的空間變異特征，因此掌握土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異特征，對(duì)指導(dǎo)不同區(qū)域烤煙種植具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

瀘州煙區(qū)位于四川省東南部，是四川省烤煙的重要產(chǎn)區(qū)之一。近年來(lái)，已有學(xué)者圍繞瀘州煙區(qū)土壤性質(zhì)等方面展開(kāi)了研究工作，如宋文峰等[15]研究了瀘州煙區(qū)pH分布特點(diǎn)及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系，謝強(qiáng)等[16]研究了瀘州植煙土壤中的微量元素含量，但目前很少有涉及瀘州植煙區(qū)縣土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間變異特征及其影響因素的研究報(bào)道。為此，本研究以瀘州市2個(gè)植煙縣(古藺和敘永)為研究區(qū)，通過(guò)實(shí)地采集的199個(gè)土壤采樣點(diǎn)，在GIS軟件的支持下，結(jié)合地形、成土母質(zhì)﹑土壤類(lèi)型和熟制等因素，采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)和回歸分析等方法對(duì)瀘州煙區(qū)植煙土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異特征及其影響因素進(jìn)行研究，以期為該區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的科學(xué)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

瀘州煙區(qū)位于四川省東南部(27°44′～28°30′N(xiāo),105°16′～106°17′E)，包含古藺和敘永2縣，區(qū)域總面積為6162 km2。研究區(qū)總體地勢(shì)南高北低，海拔范圍為265～1892 m，地形以山地，中山和丘陵為主。區(qū)內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫17.5～18.0 ℃，年平均降水量748～1155 mm，年均無(wú)霜期在300 d以上，年平均日照時(shí)數(shù)1200～1400 h，具有光熱資源豐富，雨量充沛，四季分明的特點(diǎn)，是四川優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)區(qū)域之一[17-18]。研究區(qū)成土母質(zhì)主要以風(fēng)化物和殘積物為主。土壤類(lèi)型主要有水稻土、紫色土、黃壤和新積土4個(gè)土類(lèi)，含9個(gè)亞類(lèi)和29個(gè)土屬。土地利用以農(nóng)地利用方式為主，典型種植制度包括水田一年一熟、旱地一年一熟和其他2種作物輪作3種方式。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用GPS定位技術(shù)，取樣點(diǎn)在遵循均勻性、代表性原則下，兼顧區(qū)域成土母質(zhì)、土壤類(lèi)型、海拔等因素。田間取樣時(shí)，用手持GPS定位，在半徑10 m的圓形區(qū)域內(nèi)多點(diǎn)混合均勻取樣，取樣深度0～20 cm，在瀘州煙區(qū)2個(gè)植煙主產(chǎn)縣共采集土壤樣品199個(gè)(圖1)，其中古藺縣99個(gè)，敘永縣100個(gè)。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的測(cè)定分別采用重鉻酸鉀-硫酸氧化外加熱法測(cè)定和凱氏法測(cè)定[19]。

圖1 研究區(qū)位置及土壤采樣點(diǎn)分布Fig.1 Location of the study area and spatial distribution of soil samples

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析方法

1.3.1 地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 半方差函數(shù)是地統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論基礎(chǔ)，地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的關(guān)鍵是擬合出精度較高的半方差函數(shù)模型[20]。在模型擬合時(shí)可根據(jù)擬合結(jié)果的決定系數(shù)(R2)和殘差(RSS)的大小來(lái)確定最優(yōu)的半方差模型。半方差擬合結(jié)果的參數(shù)中，變程(A)可以反映空間變量自相關(guān)范圍的大小，塊金值和基臺(tái)值之比[C0/(C0+C)]則可以揭示土壤屬性的空間自相關(guān)程度。一般認(rèn)為，塊金值與基臺(tái)值的比值<25 %時(shí)，空間變量具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性，該變量主要受結(jié)構(gòu)性因素的影響；若比值在25 %～75 %，表明該變量具有中等程度的空間自相關(guān)性，受結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素共同作用；若比值>75 %，說(shuō)明該變量的空間自相關(guān)性很弱，主要受隨機(jī)性因素控制。其中，結(jié)構(gòu)性因素主要是指土壤在形成過(guò)程中的成土母質(zhì)﹑地形因子﹑及土壤形成后的土壤類(lèi)型等，隨機(jī)性因素則是指施肥﹑耕作措施﹑種植制度等各種人為活動(dòng)因素；結(jié)構(gòu)因素使得土壤屬性具有空間自相關(guān)性，而隨機(jī)因素則減弱土壤屬性的空間自相關(guān)性，增大其異質(zhì)性。半方差函數(shù)計(jì)算公式如下：

式中，h為2個(gè)樣本間的分隔距離，也稱(chēng)步長(zhǎng)；r(h)是樣本距為h的半方差；Z(xi)和Z(xi+h)分別是變量Z在空間位置xi和xi+h上的取值；N(h)指樣本距為h時(shí)的樣點(diǎn)對(duì)數(shù)。對(duì)半方差函數(shù)進(jìn)行擬合最常用的理論模型有線(xiàn)性模型、指數(shù)模型、球狀模型和高斯模型。

如果半方差函數(shù)結(jié)果表明研究對(duì)象的空間相關(guān)性存在，則可以利用普通克里格進(jìn)行空間插值[21]。計(jì)算公式如下：

式中，Z*(x0)是待估點(diǎn)x0處的估計(jì)值，Z(xi)是實(shí)測(cè)值，λi分配給每個(gè)實(shí)測(cè)值的權(quán)重且∑λi=1。n是參與點(diǎn)估值的實(shí)測(cè)值的數(shù)目。

1.3.2 回歸分析法 運(yùn)用回歸分析法分析研究區(qū)域成土母質(zhì)﹑土壤類(lèi)型﹑海拔和熟制對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的影響，回歸方程中的校正決定系數(shù)反映各影響因素對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量變化的獨(dú)立解釋能力并以此確定有機(jī)質(zhì)和全氮含量變異的主控因素。

1.3.3 軟件平臺(tái) 用SPSS19.0進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析﹑相關(guān)性分析；GS+7.0進(jìn)行半方差函數(shù)分析；數(shù)字化地圖及Ordinary Kriging插值在ArcGIS9.3中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量總體特征

統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)表明，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)平均值為29.71 g·kg-1；土壤全氮平均值為1.72 g·kg-1。根據(jù)全國(guó)煙葉種植區(qū)域報(bào)告中對(duì)植煙土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的等級(jí)劃分[22]，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量處于中等偏上水平的樣點(diǎn)分別占77.89 %和92.47 %，只有6.03 %的樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量低于20 g·kg-1，2.51 %的樣點(diǎn)全氮含量低于1.0 g·kg-1。有機(jī)質(zhì)和全氮的變異系數(shù)分別為43.31 %和31.98 %，均屬于中等強(qiáng)度變異，說(shuō)明兩者的空間分布并不均勻，且有機(jī)質(zhì)變異程度大于全氮。K-S檢驗(yàn)結(jié)果表明，研究區(qū)域內(nèi)有機(jī)質(zhì)和全氮含量均符合正態(tài)分布。

從不同縣域來(lái)看，古藺縣和敘永縣有機(jī)質(zhì)和全氮含量差異明顯。其中，古藺縣有機(jī)質(zhì)平均值含量較高達(dá)30.70 g·kg-1，敘永縣有機(jī)質(zhì)含量均值最低為28.74 g·kg-1。2縣均有70 %以上的樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏上水平，而敘永縣有29 %的樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量處于缺乏水平，這些樣點(diǎn)所在區(qū)域應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充有機(jī)肥料。古藺縣全氮平均值含量最大達(dá)1.92 g·kg-1，敘永縣最小為1.51 g·kg-1。古藺﹑敘永全氮含量均有90 %左右的樣點(diǎn)處于中等偏上水平，這些樣點(diǎn)所在區(qū)域應(yīng)適當(dāng)減少氮素的施用量。

表1 研究區(qū)植煙土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量統(tǒng)計(jì)特征

注：OM，有機(jī)質(zhì)；TN,全氮。下同。

Note： OM, organic matter; TN, total nitrogen. The same as below.

表2 土壤有機(jī)質(zhì)和全氮半方差函數(shù)理論模型及有關(guān)參數(shù)

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間結(jié)構(gòu)特征

常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析只能得出研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量變化的全貌，其空間分布的隨機(jī)性﹑結(jié)構(gòu)性﹑獨(dú)立性和相關(guān)性得不到反映。因此需進(jìn)一步采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)其空間結(jié)構(gòu)和分布特征進(jìn)行分析。從半方差擬合結(jié)果來(lái)看，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮均符合球狀模型，2個(gè)模型的擬合決定系數(shù)R2均在0.88以上(表2和圖2)，擬合程度較高，可以用來(lái)反映研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異結(jié)構(gòu)特征。從擬合模型的參數(shù)來(lái)看，有機(jī)質(zhì)和全氮的變程分別為45.80和69.50 km，表明有機(jī)質(zhì)和全氮空間自相關(guān)的范圍較大，其中全氮空間自相關(guān)的范圍大于有機(jī)質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的塊金系數(shù)分別為0.402和0.385，說(shuō)明兩者均具有中等的空間相關(guān)性，其變異受結(jié)構(gòu)因素和隨機(jī)因素的共同影響。從有機(jī)質(zhì)和全氮的塊金系數(shù)來(lái)看，有機(jī)質(zhì)受隨機(jī)性因素的影響程度略高于全氮。

2.3 土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間分布特征

根據(jù)半方差函數(shù)模型，利用ArcGIS中的地統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮進(jìn)行克里格插值，得到研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的空間分布圖(圖3)。由圖3可知，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量在空間分布上有較明顯的相似性，均具有南高北低且分布不均的特點(diǎn)。其中，有機(jī)質(zhì)含量西南部最高，包括營(yíng)山鄉(xiāng)和麻城鄉(xiāng)﹑摩尼鎮(zhèn)等部分區(qū)域，達(dá)到40.00 g·kg-1以上，這些區(qū)域應(yīng)該減少有機(jī)肥的施用，控制有機(jī)質(zhì)含量；北部最低，不足值6.00 g·kg-1；全氮含量最高值則出現(xiàn)在研究區(qū)西南部、南部和東南部，達(dá)2.00 g·kg-1以上，最低值出現(xiàn)在研究區(qū)北部，不足值0.50 g·kg-1。 結(jié)合全國(guó)煙葉種植區(qū)域規(guī)劃中有機(jī)質(zhì)﹑全氮的分級(jí)和插值圖得出，研究區(qū)有機(jī)質(zhì)和全氮含量絕大部分處于中等偏上水平，兩者含量分別以30～40 g·kg-1(較豐富)和1.50～2.00 g·kg-1(較豐富)的范圍分布最廣；北部大部分區(qū)域全氮含量< 1.00 g·kg-1，處于缺乏水平，所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)適當(dāng)加大氮肥的施用量，提高全氮含量。

2.4 影響因素

2.4.1 成土母質(zhì) 成土母質(zhì)是土壤形成的基礎(chǔ)，不同成土母質(zhì)下發(fā)育的土壤有機(jī)質(zhì)與全氮含量存在明顯差異，是影響其含量變化的重要因素。方差分析得出，研究區(qū)不同成土母質(zhì)發(fā)育的土壤有機(jī)質(zhì)(P<0.05)和全氮(P<0.05)含量均存在顯著差異。其中，石灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r風(fēng)化物發(fā)育土壤的有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于泥頁(yè)巖風(fēng)化物；灰?guī)r風(fēng)化物發(fā)育土壤的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于砂巖風(fēng)化物。石灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r風(fēng)化物發(fā)育土壤的全氮均顯著高于泥頁(yè)巖風(fēng)化物，但這三種母質(zhì)之間差異并不顯著。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(表3)，砂巖﹑泥頁(yè)巖風(fēng)化物發(fā)育的土壤有機(jī)質(zhì)均值含量相對(duì)較低，石灰?guī)r﹑灰?guī)r風(fēng)化物發(fā)育土壤的有機(jī)質(zhì)均值含量較高，分別為34.34和37.11 g·kg-1。各類(lèi)成土母質(zhì)發(fā)育的土壤有機(jī)質(zhì)均屬中等程度變異，其中泥頁(yè)巖風(fēng)化物變異系數(shù)最高為53.87 %，灰?guī)r風(fēng)化物變異系數(shù)最低為30.67 %。除泥頁(yè)巖風(fēng)化物外，其余成土母質(zhì)發(fā)育形成的土壤均有80%以上的有機(jī)質(zhì)含量達(dá)中等偏上水平；4種成土母質(zhì)發(fā)育形成的土壤的有機(jī)質(zhì)含量低于10.00 g·kg-1的區(qū)域很少，所占比例不到整個(gè)研究區(qū)的10 %。全氮含量在各類(lèi)成土母質(zhì)發(fā)育土壤中差異也較為明顯。砂巖風(fēng)化物發(fā)育土壤的全氮平均含量最高為1.86 g·kg-1，泥頁(yè)巖最低為1.31 g·kg-1。各成土母質(zhì)發(fā)育形成的土壤全氮含量的變異程度比有機(jī)質(zhì)低，屬中等程度變異。除石灰?guī)r風(fēng)化物以外，其余成土母質(zhì)發(fā)育土壤的全氮含量均有85 %以上屬中等偏上水平；僅泥頁(yè)巖風(fēng)化物發(fā)育土壤有12.77 %的土壤全氮含量低于1.00 g·kg-1，其余成土母質(zhì)缺乏全氮含量比例較少。

圖2 植煙土壤有機(jī)質(zhì)和全氮半方差函數(shù)Fig.2 Semi-variograms of organic matter and total nitrogen in tobacco growing soil

圖3 植煙土壤有機(jī)質(zhì)和全氮空間插值Fig.3 Interpolation of the concentrations of organic matter and total nitrogen in tobacco growing soil

2.4.2 土壤類(lèi)型 不同土壤類(lèi)型具有不同的成土過(guò)程 、發(fā)育程度及耕作管理措施，因此造成在不同土壤類(lèi)型間土壤特性存在差異。方差分析表明，研究區(qū)不同土壤類(lèi)型的有機(jī)質(zhì)(P<0.05)和全氮(P<0.05)含量均存在顯著差異。其中，黃壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于紫色土，略高于水稻土但兩者差異并不顯著；水稻土與紫色土有機(jī)質(zhì)含量差異也不顯著。黃壤全氮含量顯著高于紫色土和水稻土，后兩者差異不明顯。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(表4)，黃壤有機(jī)質(zhì)和全氮的均值含量最高，分別為31.84和1.85 g·kg-1，這與黃壤一般處于雨水較多的地帶，生物積累作用較強(qiáng)而有機(jī)質(zhì)較高密切相關(guān)[23]。紫色土有機(jī)質(zhì)和全氮均值含量最低，分別為23.73和1.53 g·kg-1，與前人研究結(jié)果大體一致[7]。各土類(lèi)有機(jī)質(zhì)和全氮均屬于中等變異，有機(jī)質(zhì)變異程度大于全氮。其中，水稻土有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)最大為47.73 %，紫色土全氮變異系數(shù)最大為37.91 %。黃壤，水稻土均有70 %以上的有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到中等偏上，紫色土有40 %以上的有機(jī)質(zhì)含量低于20 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量偏低，部分區(qū)域暫不宜種植烤煙。黃壤和水稻土均有90 %以上全氮含量處于中等偏上水平，紫色土相對(duì)較低只有85 %左右。

表3 不同成土母質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量統(tǒng)計(jì)特征

注:同列不同小字母表示差異顯著 (P≤0.05)，下同。

Notes: In table, different small letters following data represent significance at 0.05 level. The same as below.

表4 不同土壤類(lèi)型土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量統(tǒng)計(jì)特征

2.4.3 海拔 海拔高度的不同會(huì)影響區(qū)域溫度、水分狀況等的差異，因而影響土壤養(yǎng)分含量的變化。方差分析表明，研究區(qū)內(nèi)不同海拔分段的土壤有機(jī)質(zhì)(P<0.05)和全氮(P<0.05)含量均存在顯著差異。其中，海拔在1200～1500 m之間的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于0～600、600～900和900～1200 m；海拔900～1200 m的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于0～600和600～900 m；海拔600～900 m的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于0～600 m。海拔1200～1500和900～1200 m的土壤全氮含量均顯著高于0～600和600～900 m，而前兩者差異不顯著；海拔600～900 m的土壤全氮含量顯著高于0～600 m。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(表5)，海拔1200～1500 m土壤有機(jī)質(zhì)和全氮均值含量最高，分別為40.34和2.05 g·kg-1；0～600 m土壤有機(jī)質(zhì)和全氮均值含量最低，分別為19.86和1.20 g·kg-1。研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)﹑全氮含量與海拔高度呈正相關(guān)，即有機(jī)質(zhì)和全氮含量隨著海拔的升高而增大,與前期研究結(jié)論相一致[8]。產(chǎn)生這樣的原因是瀘州煙區(qū)以山地﹑中山和丘陵為主，隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低，有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化慢，所以土壤有機(jī)質(zhì)含量隨海拔升高而增大；土壤氮素來(lái)源于有機(jī)質(zhì)，全氮隨有機(jī)質(zhì)的增大而增大。不同海拔分段下土壤有機(jī)質(zhì)變異程度均大于全氮，其中，海拔900～1200 m土壤有機(jī)質(zhì)變異強(qiáng)度最大，為39.91 %；海拔600～900 m土壤全氮變異強(qiáng)度最大，為28.14 %。從不同海拔分段來(lái)看，海拔1200～1500 m土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量均處于中等偏上水平的比例最大，達(dá)到100 %；海拔0～600 m土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量均達(dá)到中等偏上的比例最小，分別為49.09 %和83.64 %。

2.4.4 熟制 土地利用可反映人為活動(dòng)的不同，熟制則更進(jìn)一步反映人類(lèi)耕作和施肥狀況的差異，因而更能揭示人為活動(dòng)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的影響。方差分析表明，研究區(qū)內(nèi)不同熟制下的土壤有機(jī)質(zhì)(P<0.05)和全氮(P<0.05)含量均存在顯著差異。其中，一年一熟的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量顯著高于一年兩熟，一年三熟的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量含量與前兩者的差異并不顯著。統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出(表6)，一年一熟的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮均值含量最高，分別為31.09和1.78 g·kg-1；一年兩熟的兩者均值含量最低，分別為22.32和1.33 g·kg-1。這主要是因?yàn)橐荒暌皇於喾植荚跍囟容^低的地區(qū)，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，土壤中有機(jī)質(zhì)和全氮含量高；而其余2種熟制多分布在溫度較低的地區(qū)，有機(jī)質(zhì)分解較迅速，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量較低。不同熟制下土壤有機(jī)質(zhì)和全氮均屬于中等變異強(qiáng)度，一年一熟下兩者含量變異系數(shù)最高，分別為42.97 %和31.46 %。一年三熟下土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量處于中等偏上水平的比例最大，為100 %；一年一熟下有80 %以上土壤有機(jī)質(zhì)和全氮達(dá)中等偏上；僅一年兩熟下有40 %以上土壤有機(jī)質(zhì)含量處于缺乏水平，其余熟制缺乏有機(jī)質(zhì)的比例相對(duì)較少。

表5 不同海拔分段土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量統(tǒng)計(jì)特征

表6 不同熟制下土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量統(tǒng)計(jì)特征

表7 不同影響因素下土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的回歸分析結(jié)果

2.5 主控因素

表7中各回歸方程的校正決定系數(shù)可以看出，各影響因素對(duì)研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量變異的獨(dú)立解釋能力大小均為海拔>成土母質(zhì)>熟制>土壤類(lèi)型。其中，海拔因素對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮含量變異的獨(dú)立解釋能力均最大，分別為31.3 %和37.8 %；土壤類(lèi)型對(duì)兩者含量變異的獨(dú)立解釋能力最小，分別為2.7 %和3.7 %。這主要是因?yàn)檠芯繀^(qū)從南向北地勢(shì)逐漸上升，水熱條件在水平和立體空間分布不均一且差異很大，土壤區(qū)域分布明顯。海拔較低的丘陵地區(qū)，高溫多濕，多形成貧瘠的紫色土；隨著海拔的升高，溫度降低，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，積累明顯增強(qiáng)，多形成較肥沃的黃壤或黃棕壤。成土母質(zhì)從北到南隨海拔的升高而呈條帶狀分布，因此海拔反映了水熱條件分配、成土母質(zhì)及土壤類(lèi)型的綜合影響，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量空間變異的影響最大。研究區(qū)應(yīng)根據(jù)不同影響因素下養(yǎng)分狀況和對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮含量變異的影響程度，合理規(guī)劃煙草種植區(qū)域，科學(xué)調(diào)控有機(jī)質(zhì)和全氮含量。

3 結(jié) 論

(1)研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量變化范圍為5.00～81.50 和0.45～3.61 g·kg-1，絕大部分處于中等偏上水平，最適宜烤煙種植的有機(jī)質(zhì)和全氮分別占64.82 %和51.26 %；有機(jī)質(zhì)和全氮變異系數(shù)分別為43.31 %和31.98 %，均具有中等強(qiáng)度的空間變異性，有機(jī)質(zhì)空間變異程度大于全氮。

(2)研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮塊金系數(shù)分別為0.402和0.385，說(shuō)明其變異受結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素的共同影響，但結(jié)構(gòu)性因素對(duì)全氮的影響程度大于有機(jī)質(zhì)；有機(jī)質(zhì)和全氮有效變程分別為45.80和69.50 km，表明兩者空間自相關(guān)性的范圍較大，其中全氮空間自相關(guān)的范圍大于有機(jī)質(zhì)?？臻g分布上，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮具有一定的相似性，總體上均表現(xiàn)為南部高于北部，且區(qū)域兩者含量絕大部分處于中等偏上水平。

(3)各影響因素中，海拔對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮含量空間變異的獨(dú)立解釋能力最大，其余依次是熟制、成土母質(zhì)和土壤類(lèi)型，這主要是由于海拔因素海拔反映了水熱條件分配、成土母質(zhì)及土壤類(lèi)型空間分布的綜合影響，因而對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量變異的影響最大。研究區(qū)應(yīng)綜合考慮不同因素下養(yǎng)分狀況和對(duì)有機(jī)質(zhì)和全氮含量變異的影響程度，進(jìn)行合理的種煙區(qū)域規(guī)劃，科學(xué)調(diào)控有機(jī)質(zhì)和全氮含量。

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(責(zé)任編輯 李 潔)

Spatial Variability of Soil Organic Matter and Total Nitrogen in Tobacco Production Area of Luzhou and Its Influencing Factors

XIAO Yi1, LI Shan1, LI Qi-quan1*, WANG Chang-quan1, LI Bin2,YU Liang-zhi1

(1.College of Resources, Sichuan Agricultural University, Sichuan Chengdu 611130, China; 2.Tobacco Company of Sichuan Province, Sichuan Chengdu 610041, China)

Spatial variability of soil organic matter and total nitrogen in the south part of Luzhou were analyzed using Geostatistics methods. The effects of the influencing factors were quantified by regression analysis based on 199 soil samples. This study provides a theory basis for scientific regulation of soil organic matter and total nitrogen in tobacco-growing areas of Luzhou. Results showed that the concentration of soil organic matter and total nitrogen ranged from 5.00 to 81.50 and 0.45 to 3.61 g·kg-1respectively, the variation coefficient of soil organic matter and total nitrogen were 43.31 % and 31.98 % respectively with moderate variability. The semi-variogram analysis showed that the nugget to sill ratio of soil organic matter and total nitrogen were 0.404 and 0.378 respectively, which suggested that soil organic matter and total nitrogen had moderate spatial correlation and their spatial variability were determined by structural and random factors. Kriging interpolation maps indicated that both the soil organic matter and total nitrogen showed a decreasing trend from south to north. Soil parent material, soil type, attitude and cropping system respectively contributed to 4.6 %,0.3 %,32.0 % and 3.0 % of soil organic matter variability and respectively contributed to 5.5 %,2.5 %,35.4 % and 13.2 % of total nitrogen variability. Altitude was the dominant factor that influenced the variability of soil organic matter and total nitrogen content. Scientific management should be adopted to manage organic and nitrogen fertilizer in soil according to the status of organic matter and total nitrogen content of different influencing factors.

Organic matter; Total nitrogen; Spatial variability; Geostatistics; Influencing factor

1001-4829(2016)08-1924-08

10.16213/j.cnki.scjas.2016.08.031

2015-06-05

中國(guó)煙草總公司四川省公司重點(diǎn)科技項(xiàng)目(SCYC20 1402006)

肖 怡(1993-)，女，四川宜賓人，主要從事土壤環(huán)境質(zhì)量研究，E-mail：yiguaer@sina.com, 聯(lián)系方式：18008114397，*為通訊作者。

S158

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