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)

作為作物生長的媒介，土壤是作物生長發(fā)育所需的礦質(zhì)養(yǎng)分的主要來源。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、社會和經(jīng)濟等多種因素影響，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價是指通過對某一植煙區(qū)域內(nèi)土壤肥力因素的綜合評價來確定其對烤煙種植的適宜程度。植煙土壤肥力適宜性評價對于指導(dǎo)植煙農(nóng)田施肥實踐，穩(wěn)定煙葉品質(zhì)，促進植煙土壤資源的可持續(xù)利用具有重要意義［6－7］。近年來，眾多學(xué)者運用GIS技術(shù)對植煙土壤養(yǎng)分的空間變異特征及土壤適宜性評價進行大量研究。張春華等［8］對平頂山植煙土壤微量元素空間變異特征進行研究。汪旋［9］進行烤煙生態(tài)適宜性評價。李強等［10］對曲靖植煙土壤土壤肥力適宜性評價進行研究。但是，對植煙土壤肥力水平及其與土壤質(zhì)地的關(guān)系的研究報道較少。以湖南省桂陽縣植煙土壤為研究對象，筆者利用模糊數(shù)學(xué)理論，并結(jié)合地統(tǒng)計學(xué)和GIS技術(shù)的方法，對該煙區(qū)2012年土壤養(yǎng)分狀況、肥力適宜性進行評價，同時對空間變異進行分析，旨在為桂陽縣植煙土壤的分區(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 桂陽煙區(qū)地處湖南省中部稍偏西南，屬中亞熱帶季風濕潤氣候，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℃，年平均無霜期281.2 d，年平均降水量1 427.5 mm。桂陽烤煙種植面積達1.33萬hm2以上，年收購量為3.5萬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年選取桂陽縣10個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本煙田進行定位取樣。在研究區(qū)內(nèi)，共布置488個取樣點。取樣點遵循均勻性、代表性的原則，根據(jù)基本煙田分布情況進行布置。在田間取樣時，用手持式GPS定位，記錄采樣點的經(jīng)緯度和高程，以定位點為中心，在半徑10 m的圓形區(qū)域內(nèi)多點(10個點)混合取樣，取樣深度0～20 cm，用四分法取約1 kg土樣帶回實驗室。土樣登記編碼后，經(jīng)風干研磨、過篩，測定土壤養(yǎng)分含量。

1.3 測定項目與方法 土壤樣品檢測指標包括 pH、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效鎂和有效硼，測定方法詳見參考文獻［11］。

養(yǎng)分變異系數(shù)=(標準差/平均值)×100%

按＜10%、10% ～100%和＞100%將變異系數(shù)分為弱變異、中等變異和強變異［12］。

1.4 植煙土壤養(yǎng)分含量適宜性評價方法 參照中國植煙土壤養(yǎng)分豐缺評價標準(表 1)［13］和相關(guān)文獻［14－15］，制定土壤養(yǎng)分豐缺評價指標體系，對10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分狀況進行適宜性評價。

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

式中，Nij和Wij分別表示第i個樣品的第j個土壤養(yǎng)分指標的隸屬度值和對應(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的權(quán)重。采 用Excel2007和SPSS 19.0等統(tǒng)計學(xué)軟件進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

表1 植煙土壤養(yǎng)分含量豐缺評價標準

2 結(jié)果與分析

2.1 桂陽植煙土壤養(yǎng)分含量的總體特征 由表2可知，桂陽煙區(qū)土壤有機質(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，偏低比例達到96.69%和100.00%。從變異系數(shù)來看，各養(yǎng)分指標的變異系數(shù)均為2.60% ～29.86%，為弱變異和中等強度變異，有效硼的變異程度最小，速效鉀的變異程度最大。

表2 2012年桂陽縣植煙土壤養(yǎng)分含量的描述性分析

2.2 桂陽植煙土壤養(yǎng)分含量的區(qū)域特征 由表3可知，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的有機質(zhì)、有效硼、有效鋅和堿解氮均處于適宜范圍內(nèi)，有機質(zhì)以板橋鄉(xiāng)的含量最高，仁義鎮(zhèn)最低，且二者之間達顯著差異(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 桂陽土壤肥力適宜性評價 根據(jù)文獻［15－16］的方法，選取對土壤肥力影響較大的有機質(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項指標作為評價桂陽縣煙區(qū)土壤肥力的因子。有機質(zhì)、pH、堿解氮和全氮的函數(shù)類型均為拋物線型，函數(shù)表達式為:

表3 桂陽縣各鄉(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)表達式為:

式中，x為各土壤肥力指標的實際測量值;x4和x1分別為各指標的上、下臨界值;x3和x2分別為各指標的上、下限最優(yōu)值。參照文獻［7－14］，確定各土壤肥力指標的隸屬度函數(shù)類型和閾值，對基于轉(zhuǎn)化后的隸屬度值進行主成分分析，求出土壤肥力指標的權(quán)重值(表4)。

表4 土壤養(yǎng)分指標的隸屬函數(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個主成分，累積方差貢獻率為89.39%(大于85%)，說明前3個公因子基本包含全部變量的主要信息。因此，選擇前3個因子為主因子，具有代表性，也說明表4中各指標的權(quán)重值較準確，能夠反映桂陽植煙土壤的實際情況。

對植煙土壤肥力適宜性進行分區(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個區(qū)。由表6可知，10個鄉(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%，變異強度中等，整個桂陽植煙區(qū)土壤肥力狀況良好。在10個植煙鄉(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 桂陽縣植煙土壤肥力適宜性評價

2.4 桂陽植煙土壤分區(qū)及管理 根據(jù)適宜性評價指數(shù)，把 桂陽植煙土壤分為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)高于其他等級植煙土壤，有機質(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，表明有機質(zhì)、pH、堿解氮、全氮、全磷、速效鉀含量過高是該區(qū)土壤肥力適宜性較差的主要原因，因此在此區(qū)域應(yīng)注意控制有機肥、堿解氮、全氮、全磷、速效鉀肥料的施用量，同時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，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)控制有機肥以及微量元素硼和鉬的施用量。

表7 不同肥力等級土壤養(yǎng)分含量單因素方差分析

3 討論

對2012年桂陽縣植煙土壤養(yǎng)分測定，并且進行綜合評價，發(fā)現(xiàn)桂陽煙區(qū)土壤有機質(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10個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，雷坪鄉(xiāng)、板橋鄉(xiāng)的有機質(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)。

桂陽植煙土壤高度適宜、中度適宜、低度適宜和不適宜4個等級比例分別為 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)家肥是提高桂陽煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉產(chǎn)量的重要方法。

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