?寧鄉(xiāng)植煙土壤主要養(yǎng)分時(shí)空分布研究?

摘 要：為了探明寧鄉(xiāng)煙區(qū)主要養(yǎng)分時(shí)空變異特征，為植煙土壤養(yǎng)分管理提供參考，以寧鄉(xiāng)市2000年和2014年耕地土壤主要養(yǎng)分為研究對(duì)象，利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和地統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法，對(duì)縣域土壤主要養(yǎng)分變異變化和時(shí)空分布進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，15 a土壤全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀和速效鉀的含量分別增加了0.13 g/kg、17.25 mg/kg、0.02 g/kg、19.37 mg/kg、1.27 g/kg和78.98 mg/kg，增幅分別為6.63%、11.03%、3.39%、167.71%、7.98%和87.69%;從空間分布來看，全氮適宜的面積有明顯減少，而全氮“高”等級(jí)的面積大幅上升。土壤堿解氮適宜的面積小幅減少，堿解氮含量“高”等級(jí)的面積大幅增加。全磷“極低”“低”的面積基本相同，2個(gè)年度均以“低”“極低”的分布面積最大。有效磷含量“低”的面積大幅減少，“高”“極高”的面積大幅增加，全鉀含量“極低”等級(jí)的面積有大幅下降，其他等級(jí)的面積變化不大;土壤速效鉀含量“適宜”等級(jí)的面積從零大幅增加，“低”“極低”等級(jí)的面積有減少趨勢(shì)，且“高”等級(jí)面積有所增加。

關(guān)鍵詞：煙區(qū);土壤;pH值;有機(jī)質(zhì);時(shí)空變異

中圖分類號(hào)：S158; S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2018）02-0058-05

Study on the Spatial and Temporal Distribution of Main Nutrients in Tobacco Planting Soil in Ningxiang

LIU Yong-jun1，LI Juan3，TANG Chun-gui4，DUAN Shu-hui1，PENG Shu-guang2，LI Fan4，LI Qiang2

（1. Hunan Tobacco Science Institute， Changsha 410007， PRC;2. Hunan Provincial Tobacco Company， Changsha 410007， PRC; 3. Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC; 4. Changsha Tobacco Company of Hunan Province， Changsha 410007， PRC）

Abstract：In order to study the main nutrient variation of Ningxiang tobacco area characteristics， and provide reference for planting tobacco soil nutrient management， the main soil nutrients in 2000 and 2014 of cultivated land in Ningxiang city as the research object， using the classical statistics method and geo statistics method on Soil Nutrient Variation and the temporal and spatial distribution are studied. The results show that the content of 15 a soil total nitrogen， available nitrogen， total phosphorus， available phosphorus， total potassium and available potassium were increased by 0.13 g/kg， 17.25 mg/kg， 0.02 g/kg， 19.37 mg/kg， 1.27 g/kg and 78.98 mg/kg， an increase of 6.63%， 11.03%， 3.39%， 167.71%， 7.98% and 87.69%; in terms of spatial distribution， the suitable area of total nitrogen was significantly reduced， while the area of the “high” level of total nitrogen increased significantly. The suitable area of available nitrogen in soil decreased slightly， and the area of “high” level of available nitrogen increased greatly. The area of “extremely low” and “l(fā)ow” of total

phosphorus is generally similar， and the area of “l(fā)ow” and “extremely low” is the largest in the 2 years. The content of available phosphorus

in “l(fā)ow” area is significantly reduced， “high” and “extremely high” area increased significantly， the total potassium content of “extremely low” level area has dropped significantly， and the area of other grades changed unobviously. The area of the “suitable” level of soil available potassium increased significantly from zero， and the area of “l(fā)ow” and “extremely low” decreased， and the area of “high” increased.

Key words：tobacco area; soil; pH value; organic matter; spatiotemporal variation

土壤是一個(gè)時(shí)空連續(xù)的變異體，成土過程受到成土母質(zhì)、生物活動(dòng)、氣候條件以及地形地貌等因素的影響，因此土壤具有高度的空間異質(zhì)性[1-2]。隨著生產(chǎn)力水平的提高以及不同土壤管理制度的約束，植煙土壤養(yǎng)分狀況在人為因素影響下發(fā)生了巨大的改變，在不明確土壤養(yǎng)分的情況下進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅不能順利的進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，還可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的負(fù)面影響[3-4]。因此，確定土壤養(yǎng)分在時(shí)空上的變異及分布特征是進(jìn)行土壤養(yǎng)分科學(xué)管理的前提和基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求[5]。近年來，許多學(xué)者利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和克里格插值法對(duì)土壤中養(yǎng)分的空間變異及其原因開展了大量研究，并取得了豐富的成果[6-9]。但是有關(guān)寧鄉(xiāng)植煙土壤主要養(yǎng)分時(shí)空的變異情況的系統(tǒng)研究鮮有報(bào)道，因此，筆者以2000年和2014年2個(gè)時(shí)期在寧鄉(xiāng)烤煙主產(chǎn)區(qū)采集的土壤樣本為研究對(duì)象，運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和克里格插值法側(cè)重分析15 a時(shí)空上的變異情況，為實(shí)現(xiàn)寧鄉(xiāng)土壤養(yǎng)分的科學(xué)管理及煙葉優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)提供理論依據(jù)[10]。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域自然概況

寧鄉(xiāng)是湖南省主要植煙地區(qū)之一。寧鄉(xiāng)地勢(shì)呈現(xiàn)為東北高，西南低，地形為平原、丘陵、山區(qū)交錯(cuò)分布，國(guó)土面積2 906 km2，耕地面積92 510.5 hm2。寧鄉(xiāng)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，水熱充足且同步，光照較足。春季溫和，夏季晴熱高溫，秋季涼而不寒，冬季寒冷。年均溫度17.5℃，年均降雨量1 562.5 mm。土壤類型有紅壤、黃壤、水稻土、黃棕壤及沖積土等。

1.2 樣品采集和分析

研究共收集2個(gè)時(shí)期耕地土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)。第1期源于2000年長(zhǎng)沙市第一次植煙土壤普查資料;第2期數(shù)據(jù)源于2014年11～12月采集土壤樣品分析。2014年在土壤冬翻前，選取667 m2以上的田塊進(jìn)行取樣，用手持式GPS定位，記錄田塊中心的經(jīng)緯度和海拔，根據(jù)采樣田塊的形狀，采取五點(diǎn)取樣法或“W”形取樣法，用土鉆采集耕作層土壤（0～20 cm），每個(gè)田塊確保采集5點(diǎn)以上，并用四分法取大約500 g土樣帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干、過篩備用。土樣核對(duì)編號(hào)后，經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過篩后制成待測(cè)樣品，進(jìn)行土壤養(yǎng)分含量測(cè)定，具體測(cè)定方法參照魯如坤的方法[11]。2000年土壤有機(jī)質(zhì)含量有效數(shù)據(jù)為223個(gè)，2014年有效數(shù)據(jù)為190個(gè)。

1.3 土壤主要養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參照前人的研究結(jié)果[12-13]，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際制定了寧鄉(xiāng)煙區(qū)養(yǎng)分指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 植煙土壤氮素時(shí)空變異

土壤全氮含量主要反映土壤的供氮潛力，并不能完全代表土壤氮素營(yíng)養(yǎng)水平，而烤煙能夠吸收利用的速效（堿解）氮是判斷土壤氮素營(yíng)養(yǎng)豐缺的重要指標(biāo)，也是確定烤煙施氮量的主要依據(jù)。寧鄉(xiāng)的植煙土壤全氮含量變化范圍在0.78～2.96 g/kg之間，平均含量為1.74 g/kg（見表2和圖1）。從2個(gè)年份比較結(jié)果來看，植煙土壤氮素養(yǎng)分有不同程度的變化，其中2014年的全氮增加了0.13 g/kg，堿解氮增加了17.25 mg/kg，仍處于適宜范圍;從全氮豐缺狀況來看，與2000年相比，2014年土壤全氮適宜的面積有明顯減少，而全氮“高”等級(jí)的面積大幅上升。2個(gè)年份的總體格局差異較大。從堿解氮豐缺狀況來看，與2000年相比，2014年土壤堿解氮“適宜”的面積小幅減少，堿解氮含量“高”等級(jí)的面積大幅增加，從2000年以“適宜”面積為主變?yōu)?014年以“適宜”“高”等級(jí)的面積為主。

2.2 植煙土壤磷素時(shí)空變異

寧鄉(xiāng)植煙土壤全磷含量變化幅度在0.32～1.71 g/kg

之間，平均值為0.64 g/kg。從2個(gè)年份比較來看（見表3和圖2），植煙土壤磷素有一定變化變化，2014年的土壤全磷變化較小，增加了0.02 g/kg，仍然處于“低”等級(jí)，有效磷增加了19.37 mg/kg，由原來的“適宜”等級(jí)，變?yōu)?014年的“很高”。從全磷豐缺狀況來看，與2000年相比，2014年土壤全磷“極低”“低”等級(jí)的面積基本相同，2個(gè)年度均以“低”“極低”的分布面積最大。從有效磷豐缺狀況來看，與2000年相比，2014年土壤有效磷含量“低”等級(jí)的面積大幅減少，“高”“極高”的面積大幅增加，從2000以“低”“適宜”為主要分布面積，變?yōu)橐浴斑m宜”“高”“很高”為主要分布面積。

2.3 植煙土壤鉀素時(shí)空變異

寧鄉(xiāng)植煙土壤全鉀含量變化幅度在1.46～45.00 g/kg之間，平均含量為17.18 g/kg;速效鉀含量變化幅度為34.60～441.70 mg/kg，平均含量為169.05 mg/kg（見表4和圖3）。從2個(gè)年份比較來看，植煙土壤鉀素有較大的變化，2014年的全鉀增加了1.27 g/kg，仍為“適宜”等級(jí)，速效鉀含量增加了78.98 mg/kg，由2000年的“低”等級(jí)，變成了2014年的“適宜”等級(jí)。從全鉀豐缺狀況來看，2個(gè)年度植煙土壤全鉀分布格局相似，均為西高東低的格局，與2000年相比，2014年土壤全鉀含量“極低”等級(jí)的面積有大幅下降，其他等級(jí)的面積變化不大。從速效鉀豐缺狀況來看，與2000年相比，2014年土壤速效鉀含量“適宜”等級(jí)的面積從零大幅增加，“低”等級(jí)的面積有減少趨勢(shì)，“極低”等級(jí)的面積大幅減少到零，且“高”等級(jí)面積有所增加。

3 結(jié) 論

筆者研究了寧鄉(xiāng)植煙土壤中氮素、磷素和鉀素的時(shí)空變異特征，主要得到以下結(jié)論：

（1）15 a間寧鄉(xiāng)植煙土壤全氮含量由1.96 g/kg增加到2.09 g/kg，增幅達(dá)6.63%;堿解氮平均含量由156.38 mg/kg上升到173.63 mg/kg，增幅達(dá)11.03%，一直處于“適宜”水平，但變異性增強(qiáng);從空間分布來看，與2000年相比，2014年土壤全氮“適宜”的面積有明顯減少，而全氮“高”等級(jí)的面積大幅上升。從堿解氮豐缺狀況來看，與2000年相比，2014年土壤堿解氮“適宜”的面積小幅減少，堿解氮含量“高”的面積大幅增加。

（2）15 a間寧鄉(xiāng)植煙土壤全磷含量由0.59 g/kg增加到0.61 g/kg，增幅為3.39%，同時(shí)變異性增強(qiáng);有效磷平均含量由11.55 mg/kg上升到30.92 mg/kg，增幅達(dá)167.71%，由“低”水平變?yōu)椤斑m宜”水平，變異性增強(qiáng);從空間分布來看，與2000年相比，2014年土壤全磷“極低”“低”的面積基本相同，2個(gè)年度均以“低”“極低”的分布面積最大。從堿解氮空間分布來看，與2000年相比，2014年土壤有效磷含量“低”的面積大幅減少，“高”“極高”的面積大幅增加。

（3）15 a間寧鄉(xiāng)植煙土壤全鉀含量由15.91 g/kg增加到17.18 g/kg，增幅為7.98%，仍為適宜水平，但變異性變小;速效鉀平均含量由90.07 mg/kg上升到169.05 mg/kg，增幅達(dá)87.69 %，由“低”水平變?yōu)椤斑m宜”水平，同時(shí)變異性增強(qiáng);從空間分布來看，2000年相比，2014年土壤全鉀含量“極低”等級(jí)的面積有大幅下降，其他等級(jí)的面積變化不大;與2000年相比，2014年土壤速效鉀含量“適宜”等級(jí)的面積從零大幅增加，“低”“極低”等級(jí)的面積有減少趨勢(shì)，且“高”等級(jí)面積有所增加。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂真真，劉廣明，楊勁松，等. 環(huán)渤海沿海區(qū)域土壤養(yǎng)分空間變異及分布格局[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2014，51（5）：944-952.

[2] 李 強(qiáng)，周冀衡，楊榮生，等. 馬龍縣植煙土壤養(yǎng)分空間變異特征及適宜性評(píng)價(jià)[J]. 土壤，2011，43（6）：897-902.

[3] 李江舟，婁翼來，張立猛，等. 不同生物炭添加量下植煙土壤養(yǎng)分的淋失[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（4）：1075-1080.

[4] 武德傳，王維潔，施寒豐，等. 喀斯特山地植煙土壤養(yǎng)分空間變異及分區(qū)研究[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2016，30（8）：1625-1632.

[5] 史利江. 基于GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的土壤養(yǎng)分空間變異特征研究[D]. 上海：上海師范大學(xué)，2006.

[6] 張 敏，賀鵬飛，陳偉強(qiáng). 基于GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的土壤養(yǎng)分空間變異分析[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，41（3）：53-58.

[7] 賈樹海，張 琦，孟維軍，等. 基于GIS與地統(tǒng)計(jì)學(xué)土壤養(yǎng)分空間變異特征研究——以遼寧省凌源市6鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例[J]. 水土保持通報(bào)，2009，29（3）：197-201.

[8] 陳 彥，呂 新. 基于GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的土壤養(yǎng)分空間變異特征研究——以新疆農(nóng)七師125團(tuán)為例[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，（7）：389-391，405.

[9] 郭旭東，傅伯杰，馬克明，等. 基于GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的土壤養(yǎng)分空間變異特征研究——以河北省遵化市為例[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，（4）：557-563.

[10] 李迪秦，龔湛武，陳一凡，等. 不同播種移栽期對(duì)烤煙產(chǎn)量與品質(zhì)影響的多指標(biāo)模糊評(píng)價(jià)[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2017，31（11）：2258-2264.

[11] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[12] 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所. 中國(guó)煙草栽培學(xué)[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005. 319-332.

[13] 曹志洪. 優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)的土壤與施肥[M]. 南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1991.