紅河煙區(qū)土壤主要養(yǎng)分含量及肥力適宜性評(píng)價(jià)

梁 兵，黃 坤，邵小東，李宏光，闕勁松，陸慶華，王 熾，胡承孝

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070; 2.云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652300; 3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650000)

紅河煙區(qū)土壤主要養(yǎng)分含量及肥力適宜性評(píng)價(jià)

梁 兵1,2，黃 坤2，邵小東2，李宏光2，闕勁松2，陸慶華2，王 熾3，胡承孝1*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070; 2.云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652300; 3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650000)

【目的】為了研究紅河煙區(qū)土壤主要養(yǎng)分含量狀況及植煙土壤適宜性?！痉椒ā坎捎肎PS技術(shù)在紅河煙區(qū)取土壤樣品299個(gè)，測(cè)定土壤主要養(yǎng)分含量，采用ArcGIS 9.2 軟件、地統(tǒng)計(jì)學(xué)和土壤肥力指標(biāo)法(soil fertility index，SFI)對(duì)植煙土壤養(yǎng)分狀況和肥力適宜性進(jìn)行分析?！窘Y(jié)果】紅河州植煙土壤大部分酸堿度在5.5～7.5，適宜烤煙種植；土壤有機(jī)質(zhì)含量適中，分布呈山區(qū)高、壩區(qū)低的趨勢(shì)；水解性氮在植煙縣市分布不均，整體呈現(xiàn)四周高、中間低趨勢(shì)，52.33 %的植煙土壤含量豐富，49.5 %的土壤有效磷偏低；土壤有效磷分布呈西北高、東南低的趨勢(shì)，含量中等及以上占50.5 %；土壤速效鉀空間分布不規(guī)則，平均含量為197.24 mg/kg，整體處于中等水平；96.65 %的土壤水溶性氯含量小于30 mg/kg?！窘Y(jié)論】全州大部分植煙土壤養(yǎng)分適宜性等級(jí)屬于I、II、III級(jí)，分別占總植煙土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，適宜性稍差的 IV級(jí)土壤占12.77 %。

烤煙；土壤養(yǎng)分；地理信息系統(tǒng)；肥力；適宜性

【研究意義】土壤是煙葉生產(chǎn)的基礎(chǔ)，植煙土壤養(yǎng)分狀況是影響煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素之一[1-4]。不同生態(tài)條件[5]，土壤類型[6]、栽培制度[7]、施肥管理水平[8]致使不同生態(tài)煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況及空間分布存在較大差異。了解土壤養(yǎng)分的豐缺狀況及空間分布規(guī)律對(duì)植煙土壤的合理利用、改良、精準(zhǔn)施肥具有重要意義[9]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】地理信息系統(tǒng)(Geographic formation system, GIS)具有管理空間不均勻分布資源的能力，能把大區(qū)域范圍內(nèi)測(cè)定點(diǎn)的屬性數(shù)據(jù)同地理數(shù)據(jù)結(jié)合起來[10]。近年來，GIS技術(shù)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合廣泛應(yīng)用于區(qū)域土壤養(yǎng)分變異特征研究[11-15]。陳海生等運(yùn)用mapGIS地理信息系統(tǒng)軟件作為空間數(shù)據(jù)管理，采用層次分析法，對(duì)河南省煙草土壤肥力適宜性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16]。謝東華等根據(jù)煙葉生長生物學(xué)特性結(jié)合區(qū)域氣候指標(biāo)，在GIS平臺(tái)下采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)重慶黔江烤煙種植氣候適宜性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[17]。石媛媛等分析歷年氣象數(shù)據(jù)和烤煙品質(zhì)指標(biāo)選出影響品質(zhì)的氣候因子，利用ArcGIS軟件的空間分析功能與指數(shù)和評(píng)價(jià)法，對(duì)百色市烤煙種植區(qū)劃分為種植適宜區(qū)、較適宜區(qū)和不適宜區(qū)[18]。評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇，指標(biāo)值的量化和各個(gè)指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)當(dāng)中的權(quán)重容易產(chǎn)生主觀偏差?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】針對(duì)植煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量及肥力適宜性評(píng)價(jià)的研究較多，但主要體現(xiàn)在農(nóng)田土壤肥力與土體結(jié)構(gòu)關(guān)系及基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)的植煙土壤主要養(yǎng)分豐缺等方面的研究[19-20]?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究基于現(xiàn)有的植煙土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，采用GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)紅河煙區(qū)土壤主要養(yǎng)分的豐缺狀況及對(duì)烤煙的適宜性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為紅河煙區(qū)土壤管理和合理施肥及品質(zhì)提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

土壤樣品取樣于2015年9月，根據(jù)煙田分布及海拔、土壤類型等因素，采集土壤樣本299份，具體采樣數(shù)量及分布區(qū)域見表1，每份土壤樣品采用“S”形取樣法，取8～10個(gè)點(diǎn)的土樣混勻，用四分法選取1 kg土樣，研磨過60目篩，供土壤指標(biāo)測(cè)定，并記錄每個(gè)樣點(diǎn)的海拔、地形等環(huán)境信息，運(yùn)用ArsGIS 9.2進(jìn)行采樣點(diǎn)分布標(biāo)記。各植煙區(qū)地形圖采樣點(diǎn)分布見圖1。

1.2 土壤樣品的測(cè)定分析

土壤樣品分析項(xiàng)目包括pH值、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀，土壤pH采用NY/T 1377-2007，有機(jī)質(zhì)采用Y/T 1121.6-2006，水解性氮采用LY/T 1229-1999，有效磷采用NY/T 149-1990，速效鉀采用NY/T 889-2004，水溶性氯采用NY/T1378-2007[21]。

1.3 土壤養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)指標(biāo)

參照中國植煙土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)研究[22-23]，確定土壤養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)體系(表2～3)。

1.4 土壤養(yǎng)分空間分布分析

運(yùn)用ArcGIS 9.2 軟件進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，運(yùn)用反距離權(quán)重法進(jìn)行差值運(yùn)算[24-25]，得到紅河州土壤養(yǎng)分空間分布圖。

1.5 土壤養(yǎng)分指標(biāo)權(quán)重的確定

采用土壤肥力指標(biāo)法(Soil fertility index，SFI)，對(duì)紅河州植煙土壤主要養(yǎng)分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[22-23]，選取植煙土壤的 pH、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀、水溶性氯共6項(xiàng)指標(biāo)作為紅河州植煙土壤肥力評(píng)價(jià)因子。利用隸屬函數(shù)公式計(jì)算各參評(píng)指標(biāo)的隸屬度值，土壤pH、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、水溶性氯用拋物線型隸屬度函數(shù)，土壤有效磷、速效鉀用S型隸屬度函數(shù)[12]，函數(shù)表達(dá)式如下。

圖1 植煙區(qū)地形及采樣分布點(diǎn)Fig.1 Tobacco growing topographic and samples distribution

縣(市)Counties海拔(m)Altitude樣本數(shù)Samples烤煙大田期(5-8月)均溫(℃)Temperatureequilibrium日照(h)Sunshineduration降雨(mm)Rainfall彌勒1206～21548621.5626.3579.1瀘西1491～20717619.5607.5653.3建水1150～20563922.3622.7573.6石屏1328～21474221.3627.4577.2個(gè)舊1486～19551022.1596.5710.4開遠(yuǎn)1413～19271922.9625.4575.9蒙自1520～20072321.2597.5734.7屏邊1595～1751421.3579.8989.0

表2 植煙土壤pH值分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 植煙土壤主要養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 植煙土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)總體特征

結(jié)合植煙土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2～3)及紅河土壤養(yǎng)分含量的統(tǒng)計(jì)特征(表4)可以看出，紅河州植煙土壤pH、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀平均含量適中，水溶性氯含量則很低。從變異系數(shù)來看，水溶性氯的變異系數(shù)為107.45。變異極明顯，可見，紅河烤煙種植應(yīng)注重對(duì)土壤氯元素的分析和調(diào)整，以保證該元素的穩(wěn)定性。而其余養(yǎng)分指標(biāo)亦呈現(xiàn)不同程度的變異，變異區(qū)間為16.85 %～94.77 %，呈現(xiàn)中等強(qiáng)度變異。

表4 紅河州植煙土壤主要養(yǎng)分含量的描述性統(tǒng)計(jì)分析

2.2 紅河州植煙土壤肥力綜合評(píng)價(jià)

2.2.1 綜合肥力指標(biāo)情況 采用土壤肥力指標(biāo)法對(duì)紅河州植煙土壤主要養(yǎng)分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，按照紅河州植煙土壤養(yǎng)分豐缺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表2～3)，確定各土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類型和閾值(表5)，將土壤樣品各項(xiàng)實(shí)測(cè)值帶入相應(yīng)公式，計(jì)算各參評(píng)指標(biāo)的隸屬度，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度值進(jìn)行主成分分析，由主成分分析結(jié)果(表6)可知，以特征值大于0.9，共提取了4個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.40 %(>85 %)，說明前4個(gè)主成分基本包含了全部變量的主要信息。根據(jù)主成分分析結(jié)果，求出紅河州植煙土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)的權(quán)重(表7)。

依據(jù)表7中的各指標(biāo)權(quán)重值計(jì)算紅河州植煙土壤養(yǎng)分進(jìn)行適宜性(表8，圖2)，全州大部分植煙土壤養(yǎng)分適宜性等級(jí)屬于I級(jí)、II級(jí)、III級(jí)，分別占總植煙土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，而IV級(jí)土壤占12.77 %。各縣分布差異較大，彌勒、石屏和個(gè)舊I級(jí)、II級(jí)土壤占比較多，瀘西、開遠(yuǎn)I級(jí)、II級(jí)、III級(jí)土壤占比較多，建水、蒙自II級(jí)、III級(jí)土壤占比較多。紅河州植煙土壤養(yǎng)分適宜性依次為個(gè)舊、瀘西、石屏、彌勒、建水、蒙自、屏邊、開遠(yuǎn)?？傮w而言，紅河州植煙土壤養(yǎng)分適宜性屬中上等水平，較適宜烤煙種植。

表5 植煙土壤適宜性評(píng)價(jià)隸屬度函數(shù)類型

表6 主成分特征值

表7 紅河州植煙土壤主要指標(biāo)適宜性權(quán)重

表8 紅河州各縣(市)植煙土壤主要養(yǎng)分適宜性評(píng)價(jià)

從圖2可以看出，在紅河州植煙區(qū)，個(gè)舊植煙區(qū)域土壤綜合肥力比例較高達(dá)到I級(jí)，全州大部分植煙土壤綜合肥力都處于II級(jí)水平，在整個(gè)植煙區(qū)土壤綜合肥力達(dá)到I、II級(jí)水平占整個(gè)植煙區(qū)比例的64.20 %，III級(jí)水平占整個(gè)植煙區(qū)比例的23.04 %，IV級(jí)含量比例較低，零星分布在整個(gè)植煙區(qū)，占12.77 %。

2.2.2 不同等級(jí)植煙土壤養(yǎng)分含量特征 通過對(duì)紅河州植煙土壤各等級(jí)養(yǎng)分的養(yǎng)分含量進(jìn)行方差分析，各等級(jí)植煙土壤的養(yǎng)分特征見表9，I級(jí)植煙土壤酸度適宜；有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量豐富，水解性氮和有效磷含量中等，水溶性氯含量適宜；II級(jí)植煙土壤酸度適宜，有機(jī)質(zhì)含量豐富，水解性氮、有效磷、速效鉀含量中等，水溶性氯含量適宜；III級(jí)植煙土壤酸度適宜，有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量中等，水解性氮、有效磷含量低，水溶性氯含量適宜；IV級(jí)植煙土壤適宜，有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量低，水解性氮含量很低，水溶性氯含量適宜。I級(jí)、II級(jí)區(qū)域應(yīng)控制當(dāng)季有機(jī)肥施用，維持現(xiàn)有的施肥水平；III級(jí)區(qū)域應(yīng)適當(dāng)增施氮肥及磷肥；IV級(jí)區(qū)域可適當(dāng)施用有機(jī)肥及增施氮磷鉀肥。

3 討 論

紅河州大部分植煙土壤酸堿性適宜烤煙種植。石屏和蒙自部分植煙土壤呈強(qiáng)酸性和極強(qiáng)酸性，彌勒、瀘西和開遠(yuǎn)等植煙土壤呈現(xiàn)明顯偏堿性，可采取1.施用腐熟有機(jī)肥料、合理輪作、種植綠肥、深耕曬垡、秸稈還田等措施均能增加土壤腐殖酸含量，有機(jī)肥分解釋放大量CO2和有機(jī)酸從而降低土壤pH值，同時(shí)也能夠提高土壤對(duì)pH變化的緩沖性能[3,28]；適當(dāng)施用少量土壤調(diào)理劑或改用生理酸性肥料如硫酸銨、硫酸鉀等，植物對(duì)銨、鉀離子的優(yōu)先吸收可以使得土壤酸根過剩，從而中和土壤堿性，降低土壤pH值。

全州植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量適中。建水壩區(qū)及開遠(yuǎn)部分植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量整體偏低，在這些地區(qū)可通過施用腐熟有機(jī)肥，來增加土壤有機(jī)質(zhì)及腐殖酸含量，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，吸附礦質(zhì)養(yǎng)分元素，提高土壤養(yǎng)分。彌勒、瀘西、蒙自及屏邊等地的部分植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，提倡將有機(jī)肥施用在前茬作物上，烤煙種植當(dāng)季少施或不施有機(jī)肥，并控制氮肥用量，適當(dāng)增加磷鉀肥用量。

圖2 土壤養(yǎng)分適宜性空間分布Fig.2 The space distribution of nutrition suitability

指標(biāo)IndexI級(jí)StageIII級(jí)StageIIIII級(jí)StageIIIIV級(jí)StageIVpH6.12±0.66.29±1.086.05±1.126.41±1.48有機(jī)質(zhì)(g/kg)29.48±5.6827.88±9.2919.91±14.0413.1±9.58水解性氮(mg/kg)129.6±23.36118.82±36.985.82±57.2958.07±35.4有效磷(mg/kg)34.46±24.335.22±30.5919.48±24.7312.63±12.62速效鉀(mg/kg)235.94±104.77205.72±95.06168.92±82.25136.57±65.48水溶性氯(mg/kg)9.19±7.958.03±9.797.87±7.038.02±11.06

紅河州植煙土壤水解性氮52.33 %的植煙土壤含量豐富。彌勒縣北部、石屏縣北部、個(gè)舊市南部、蒙自市北部、屏邊縣北部含量較高，總體上要控制氮肥用量；建水和開遠(yuǎn)部分區(qū)域含量較低，在土壤養(yǎng)分管理過程中，不僅需要在烤煙種植當(dāng)季增施氮肥補(bǔ)充氮素，更應(yīng)增施腐熟有機(jī)肥，注重水肥調(diào)節(jié)，促進(jìn)土壤氮的礦化分解速率[23]，達(dá)到土壤培肥的目的，從根本上解決氮素供應(yīng)不足的問題。

全州植煙土壤有效磷含量屬中等及以上占50.5 %。彌勒、瀘西和石屏的部分區(qū)域土壤有效磷偏高，可能影響煙葉香味[5,27]，因此在高磷植煙土壤上應(yīng)控制磷肥的施用量；建水、蒙自、開遠(yuǎn)和個(gè)舊的大部分區(qū)域土壤有效磷含量處于中低水平，在增施磷肥的同時(shí)應(yīng)配合施用腐熟有機(jī)肥，增加土壤微生物活性，有機(jī)肥中的腐殖酸能加速溶解難溶性磷酸鹽礦物，提高磷肥利用率。

全州植煙土壤速效鉀空間分布不規(guī)則，整體處于中等水平，有37.67 %的土壤速效鉀含量偏低，開遠(yuǎn)和蒙自的大部分植煙區(qū)域速效鉀含量較低。對(duì)土壤速效鉀含量低的區(qū)域要適當(dāng)增施鉀肥，預(yù)防鉀素水淋流失，同時(shí)葉面噴施磷酸二氫鉀促進(jìn)煙葉成熟落黃。

4 結(jié) 論

紅河州大部分植煙土壤養(yǎng)分適宜性等級(jí)屬于I、II、III級(jí)，分別占總植煙土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，適宜性稍差的 IV級(jí)土壤占12.77 %。建議應(yīng)對(duì)適宜性稍差的植煙土壤，結(jié)合煙葉品質(zhì)調(diào)整現(xiàn)有施肥方案，以達(dá)到改善土壤養(yǎng)分狀況、提高煙葉品質(zhì)的目的。

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SuitabilityEvaluationofSoilNutrientsContentandSoilFertilityinHongheTobacco-plantingArea

LIANG Bing1,2，HUANG Kun2，SHAO Xiao-dong2，LI Hong-guang2，QUE Jin-song2，LU Qing-hua2，WANG Chi3，HU Cheng-xiao1*

(1.College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Hubei Wuhan 430070, China; 2.Honghe Branch of Yunnan Provincial Tobacco Company, Yunnan Mile 652300, China; 3.Institute of Agricultural Resource & Environment, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yunnan Kunming 650000, China)

【Objective】The soil nutrients content and soil fertility suitability evaluation of Honghe tobacco-planting area was studied. 【Method】Using GPS technique, 299 samples were collected in Honghe tobacco-planting area, which were determined their nutrients contents. The soil nutrients and soil fertility suitability were analyzed by the methods of ArcGIS 9.2, graphing and soil fertility index (SFI). 【Result】The soil pH value was 5.5-7.5, which was suitable for tobacco planting. Soil organic matter content was moderate, the distribution of soil organic matter showed a trend of high in the mountainous area and low in plain area. Hydrolytic nitrogen distribution in tobacco planting area was uneven, the surrounding area was higher and the middle region was lower，52.33 % planting tobacco soil was rich in hydrolytic nitrogen, 49.5 % soil had lower available phosphorus. The distribution of soil available phosphorus was higher in the northwest, lower in the southeast, which content was moderate and above accounted for 50.5 %. Soil available potassium spatial distribution was irregular, and which average content was 197.24 mg/kg and in medium level. 96.65 % of soil water soluble chloride content was less than 30 mg/kg. 【Conclusion】Most of the tobacco planting soil nutrient suitability belonged to I, II, III grade, which was accounted for 29.81 %, 34.39 %, 23.04 % respectively, and the suitability of IV grade soil accounted for 12.77 %.

Tobacco；Soil nutrition；GIS；Fertility；Suitability

1001-4829(2017)10-2290-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.022

2016-04-10

云南省煙草公司計(jì)劃項(xiàng)目(2015YN19、2014YN25)

梁 兵(1967-)，男，云南彌勒人，學(xué)士，主要從事煙草技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)管理工作，E-mail：209332800@qq.com，E-mail：443510968@qq.com，*為通訊作者: 胡承孝，E-mail：hucx@mail.hzau.edu.cn。

S572.06

A

(責(zé)任編輯 王家銀)