湘西植煙土壤交換性鎂時(shí)空變異特征研究

馬琳 向德明 田明慧 田茂成 張黎明 李強(qiáng)

摘要 基于2000和2015年湘西植煙土壤交換性鎂數(shù)據(jù)，分析其基本統(tǒng)計(jì)特征和時(shí)空分布變化。結(jié)果表明，從基本統(tǒng)計(jì)特征看，15年間湘西植煙土壤交換性鎂均值由1.39 cmol/kg上升到1.77 cmol/kg，同時(shí)其變異程度也增大。從時(shí)空變異看，15年來(lái)，植煙土壤交換性鎂“低”和“極地”等級(jí)面積增加了4.62百分點(diǎn)和1.18百分點(diǎn)，“高”和“極高”等級(jí)面積增加了9.13百分點(diǎn) 和9.80百分點(diǎn)，而“適宜”等級(jí)的面積下降了2473百分點(diǎn)?？傮w上，湘西植煙土壤交換性鎂呈增加和兩極分化的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 湘西;植煙土壤;交換性鎂;時(shí)空變異

中圖分類(lèi)號(hào) S572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）11-0150-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.043

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

（1.Hunan Provincial Tobacco Company Xiangxi Branch， Jishou， Hunan 416000;2. Institute of Tobacco， College of Agronomy， Hunan Agricultural University，? Changsha，Hunan 410128）

Key words Based on the data of exchange magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi in 2000 and 2015， the basic statistical characteristics and spatial and temporal distribution changes were analyzed. The results showed that the mean of exchange magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi increased from 1.39 cmol/kg to 1.77 cmol/kg in 15 years， and the degree of variation increased. In terms of spatial and temporal variations， over the past 15 years， the "low" and "polar" grade areas of flueplanting soil have increased by 4.62 percentage point and 1.18 percentage point， and the "high" and "very high" grade areas have increased by 9.13 percentage point and 9.80 percentage point， the area of the "suitable" level decreased by 24.73 percentage point. Overall， the trend of increasing and polarization of exchangeable magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi.

Abstract Xiangxi;Tobacco planting soil;Exchangeable magnesium;Spatiotemporal variability

基金項(xiàng)目 湖南省煙草公司項(xiàng)目（XX16-18Aa02）。

作者簡(jiǎn)介 馬琳（1972—），男， 湖南隆回人，經(jīng)濟(jì)師，在讀碩士，從事煙草經(jīng)濟(jì)研究。

*通信作者，副教授，博士，從事煙草科學(xué)與工程技術(shù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究。

收稿日期 2018-12-19

鎂的最主要功能是作為葉綠素的中心原子，位于葉綠素分子結(jié)構(gòu)卟啉環(huán)的中間，是葉綠素中唯一的金屬原子;鎂是酶的強(qiáng)激活劑，煙草中參與光合作用、糖酵解、三羧酸循環(huán)、呼吸作用、能量轉(zhuǎn)移和硫酸鹽還原等過(guò)程的酶均依靠鎂來(lái)激活;缺鎂會(huì)影響煙草發(fā)育，造成煙草產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重降低，但鎂含量過(guò)多時(shí)，根發(fā)育受阻，莖中木質(zhì)部組織不發(fā)達(dá)，葉綠組織細(xì)胞增大但數(shù)量減少[1]。就煙葉品質(zhì)而言，缺鎂時(shí)，煙葉的灰分含量增加，煙葉淀粉貯備降低。適量的鎂對(duì)保持煙葉的燃燒性十分重要，但鎂過(guò)量也同樣會(huì)降低煙葉燃燒性。在缺鎂條件下施用鎂肥可以增加水溶性碳水化合物的含量，降低蛋白質(zhì)和煙堿的含量[2]。煙株吸收的鎂元素主要來(lái)自于土壤，土壤有效態(tài)鎂含量直接影響煙株的鎂吸收[1-4]。但有關(guān)植煙土壤有效態(tài)鎂含量的研究較多[5-7]，但有關(guān)長(zhǎng)期種植烤煙后植煙土壤時(shí)空變化的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，筆者研究湘西煙區(qū)2000和2015年2個(gè)年份植煙土壤交換性鈣含量，揭示15年間湘西植煙土壤交換性鈣時(shí)空變異特征，旨在為湘西烤煙種植鈣素管理和實(shí)現(xiàn)煙葉優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

湘西土家族苗族自治州位于湖南省西北部，是湖南省烤煙主產(chǎn)區(qū)之一，位于109°10.0′～110°22.5′E、27°44.5′～29°38.0′N(xiāo)，總面積15 462 km2。湘西州西南石灰?guī)r分布極廣，巖溶發(fā)育充分，多溶洞、伏流;西北石英砂巖密布，因地殼作用形成小片峰。東西部為低山丘陵區(qū)，平均海拔200～500 m，溪河縱橫其間，兩岸多沖積平原。地貌形態(tài)的總體輪廓是一個(gè)以山原山地為主，兼有丘陵和小平原，并向北西突出的弧形山區(qū)地貌。土壤類(lèi)型有水稻土、潮土、紅壤、黃壤、黃棕壤、石灰土和紫色土等。

1.2 樣品采集和分析

在2000和2015年定位采集植煙田塊耕作層土壤（0～20 cm），在田塊冬翻前開(kāi)展采集工作，選取667 m2以上的田塊，用手持式GPS定位，記錄田塊中心的地理信息，根據(jù)采樣田塊的形狀，采取5點(diǎn)取樣法或“W”形取樣法，用4分法取約500 g土樣帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干、過(guò)篩后制成待測(cè)樣品。參照魯如坤[8]的方法測(cè)定土壤交換性鎂含量。2000年采集土壤樣品446個(gè)，2015年樣品1 242個(gè)。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì) [9]?？死锔癫逯担↘riging）、繪圖及面積統(tǒng)計(jì)采用ArcGIS 10.2.2軟件完成[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 植煙土壤交換性鎂的基本統(tǒng)計(jì)特征

湘西州植煙土壤交換性鎂含量描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2，湘西州植煙土壤交換性鎂含量均值為1.77 cmol/kg，處于高水平，變幅為0.02～753 cmol/kg，變異系數(shù)為82.77%，屬中等變異，經(jīng)檢驗(yàn)基本符合正態(tài)分布。湘西州植煙土壤交換性鎂含量適宜的樣本占18.52%，交換性鎂含量偏低的占40.50%，交換性鎂含量偏高的占40.99%。從各植煙縣情況看，7個(gè)植煙縣的土壤交換性鎂含量均為中等程度變異，交換性鎂均值在0.82～2.41 cmol/kg，其中最高的是保靖縣，最低的是古丈縣，不同縣域植煙土壤交換性鎂含量差異達(dá)極顯著水平。各縣植煙土壤交換性鎂含量適宜樣本比例差異較大，適宜比例最高的是花垣，最低的是保靖。

2.2 植煙土壤交換性鎂年代變化

不同時(shí)期湘西州植煙土壤交換性鎂狀況見(jiàn)表3。由表3可知，15年間土壤交換性鎂略有增加，2015年土壤交換性鎂均值較2000年增加0.38 cmol/kg，增幅為27.34%，從“適宜”等級(jí)變?yōu)椤案摺钡燃?jí)。交換性鎂的變異系數(shù)提高17.34%。極小值下降0.23 cmol/kg，而極大值上升3.37 cmol/kg。極差由2000年的3.91 cmol/kg上升到2015年的7.51 cmol/kg，增加了3.60 cmol/kg。表明土壤交換性鎂均值雖變化較小，但其變異有所增大。進(jìn)一步對(duì)湘西植煙土壤交換性鎂的等級(jí)分布情況進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，與2000年相比，2015年土壤交換性鎂“適宜”和“低”的樣品比例分別減少了7.42和9.81百分點(diǎn)，相應(yīng)地“高”和 “極高”等級(jí)的土壤樣品比例增加了1.43和10.12百分點(diǎn)，“極低”樣品比例也增加了5.67百分點(diǎn)。表明土壤交換性鎂含量有兩極分化的趨勢(shì)，變異在變大。

2.3 土壤交換性鎂時(shí)空分布變化

采用普通克里格插值法獲取2000和2015年湘西州植煙土壤交換性鎂含量空間分布（圖1），并利用ArcGIS軟件自帶的Arctool box模塊統(tǒng)計(jì)土壤交換性鎂含量空間分布圖不同等級(jí)的面積。2個(gè)時(shí)期土壤交換性鎂含量空間分布規(guī)律均不明顯，2015年湘西植煙土壤交換性鎂含量分級(jí)面積與2000年相比發(fā)生一定變化（圖1和表5）。2000年土壤交換性鎂“適宜”的植煙土壤面積僅為46.89%，“高”等級(jí)的植煙土壤面積比例為25.92%，“低”和 “極低”等級(jí)的植煙土壤面積比例分別為27.06%和0.13%。2015年植煙土壤交換性鈣分布較2000年變化較大，“適宜”等級(jí)面積下降了24.73百分點(diǎn)，“高”和“極高”等級(jí)分別增加了9.13% 和9.80%，相應(yīng)的“低”和“極低”等級(jí)的面積分別增加了462百分點(diǎn)和1.18百分點(diǎn)。綜上，2015年土壤交換性鈣含量 “低”和“極低”，“高”和“極高”等級(jí)的面積均有不同程度的增加，說(shuō)明15年來(lái)湘西植煙土壤交換性鈣含量呈增加趨勢(shì)的同時(shí)也呈現(xiàn)兩極分化的趨勢(shì)。

3 結(jié)論

2015年土壤交換性鎂均值較2000年上升了0.38 cmol/kg，增幅達(dá)27.34%，由“適宜”水平變?yōu)椤案摺彼剑渥儺愋栽鰪?qiáng)。從目前各植煙縣土壤交換性鎂均值看，最高的是保靖縣，最低的是古丈縣，其中保靖、花垣、龍山和永順為“高”水平，鳳凰為“適宜”水平，古丈和瀘溪為“低”水平。從空間

分布看，15年來(lái)發(fā)生較大變化，交換性鎂含量“適宜”等級(jí)面積下降了24.73百分點(diǎn)，“高”和“極高”等級(jí)分別增

加了913百分點(diǎn) 和980百分點(diǎn)，相應(yīng)地“低”和“極低”等級(jí)的面積分

別增加了4.62百分點(diǎn)和1.18百分點(diǎn);目前交換性鎂含量“低”和“極低”等級(jí)的面積主要分布在古丈縣、龍山縣、瀘溪縣和保靖縣，“極高”等級(jí)的面積主要分布在永順縣和保靖縣。

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