云南植煙土壤有機質與養分的關系及主要養分的空間變化

李枝樺+傘金輝+陳興位+唐鷺+羅華元+聶鑫+張梅+李超++倪明+程倩++董石飛

摘要：為明確云南主要植煙產區土壤有機質含量空間分布變化及與其他土壤養分的關系，利用GPS技術采集196個云南煙區土壤樣品，運用地統計學、經典統計方法、灰色關聯分析方法及Kriging插值法分析云南煙區植煙土壤有機質含量的總體特征、豐缺評價、空間分布變化規律及與土壤養分的相關關系。結果表明，云南煙區植煙土壤有機質含量涵蓋缺乏、偏低、適宜、偏高和豐富所有范圍，總體上屬適宜水平，平均值為24.21 g/kg，變異系數為38.04%，屬中等變異，處于適宜范圍內的樣本占36.13%；文山植煙土壤有機質含量高于紅河、昆明、保山和曲靖煙區；土壤有機質含量隨著堿解氮的增加而升高，為正相關關系；土壤養分與有機質含量的關聯度從高到低依次排列為堿解氮>速效磷>速效鉀>氯離子>有效硼>有效鎂>有效鈣；煙區土壤有機質、堿解氮、氯離子和速效磷呈現明顯的區域差異性，為斑塊狀分布態勢；植煙土壤有機質含量總體上從文山的東部和保山的西南部向中部及南部減少，堿解氮從文山的東部、昆明的西部和保山的西南部向中部及南部逐漸減少，速效磷從昆明的西北部和保山的北部向中部及南部逐漸減少，氯離子從紅河、文山的中部和昆明、曲靖的北部向南部逐漸減少。

關鍵詞：植煙土壤；有機質；地統計學；空間分布；灰色關聯分析；云南；土壤養分

中圖分類號： S158.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）12-0220-04

通信作者：董石飛，農藝師，主要從事煙葉原料研究。E-mail：13888687504@126.com。土壤有機質含量高低直接影響著煙草的生長發育以及產量和品質，是煙草養分的主要來源之一，同時在煙株養分的供應、煙區土壤改良等方面有重要作用[1-2]。適宜的土壤養分是生產優質烤煙的重要基礎，其煙區土壤養分豐缺狀況和供應強度是優質烤煙生產的重要因子，直接關系到烤煙的產量和品質。目前的研究主要集中于土壤有機質含量和土壤養分簡單相關性分析[3-6]，對有機質含量空間變化及與其他土壤養分灰色關聯分析的關注較少，相關報道僅限于李強等對曲靖、邵陽植煙土壤有機質含量時空特征進行的研究[7-8]，缺乏對大煙區、大產區和不同生態煙區有機質含量空間變化的研究。云南煙區優良的生態因素使所產煙葉具有高原特色，是典型清香型煙葉的代表產區，因復雜的地形地貌、懸殊的海拔高差、多樣的氣候類型、豐富的土壤類型及不同的生產水平和施肥歷史，云南不同的煙區土壤存在較大的差異，具有高度的空間異質性，是連續的空間變異體。云南不同產區具有不同的生態環境，其特色優質煙葉對于工業公司品牌導向型發展具有重要意義，為此本研究以不同產區主要植煙土壤為研究對象，以云南主要產區為不同單元進行分析，比較不同產區植煙土壤有機質含量的分布，全面綜合評價煙區土壤養分狀況，旨在明確植煙土壤有機質空間變化規律及土壤有機質與其他養分的關聯關系，為云南煙區植煙土壤合理區劃及基地生產區域的調整與布局提供理論依據，為云南不同產區制定差異化土壤改良措施及平衡施肥提供有效參考，促進植煙土壤的持續利用和煙葉生產的可持續發展，對于進一步提高云南煙葉品質特色化水平和原料保障能力，同時對提升卷煙產品競爭力有重要意義。

1材料與方法

1.1研究區域

昆明煙區地處云南省東北部，屬滇中高原，位于 102°10′～103°40′E、24°23′～26°22′ N，為北緯低緯度亞熱帶-高原山地季風氣候，年平均氣溫15.0 ℃。

曲靖煙區地處云南省東北部，屬滇東高原，東與貴州接壤，位于102°42′～104°50′E，24°19′～27°03′N，為低緯高原亞熱帶季風氣候區，具備南亞熱帶到北溫帶6種氣候類型，年平均氣溫14.24 ℃。

紅河煙區地處云南東南部，屬滇西南高原，正南同越南交界，位于101°47′～104°16′E、22°26′～24°45′N之間，屬低緯度亞熱帶高原型濕潤季風氣候區，年平均氣溫 16.3 ℃。

保山煙區地處云南西部，屬滇西南高原，西北、正南同緬甸交界，位于98°05′～100°02′E、24°08′～25°51′N之間，屬低緯度高原季風氣候區，具備北熱帶至高原氣候7個類型，全區年平均氣溫14.8 ℃。

文山煙區地處云南省東南部，屬滇東西南高原，東與廣西接壤，南與越南接界，位于103°35′～106°12′E、22°40′～24°48′N 之間，北回歸線橫貫全境，為低緯高原亞熱帶季風氣候區，具備南亞熱帶到北溫帶6種氣候類型，年平均氣溫 19.24 ℃。

1.2土壤樣品采集

在紅河、昆明、文山、保山、曲靖煙區5市州34個縣120個鄉鎮，總共采集196個土壤樣品。土樣采集時間避開雨季選在烤煙尚未施用底肥和移栽前，以反映取樣點的真實理化性狀，采用GPS定位系統確定樣品經緯度，同時按梅花形或蛇形方式取耕層20 cm深度的混合土樣，每個土樣取3 kg，土樣登記編號后風干、磨細、過篩、混勻、裝瓶備分析測定用，測定項目包括土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鎂、有效鈣、氯離子和有效硼的含量，檢測方法見參考文獻[9-12]。

土壤有機質含量分為缺乏（<10 g/kg）、偏低（10.00～20.00 g/kg）、適宜（20.01～30.00 g/kg）、偏高（30.01～40.00 g/kg）和豐富（>40.00 g/kg）5級，根據各級樣本數分布頻率進行分析[6，13]。

1.3統計分析方法

運用SPSS 18.0對原始數據進行處理及分析，繪制“葉莖圖”，剔除土壤養分異常離群值，用K-S法檢測數據正態性[14-15]；用ArcGIS 9軟件制作植煙土壤有機質含量的空間分布圖[16-18]；采用Excel、SPSS 19.0軟件對試驗數據進行相關、聚類統計及灰色關聯度分析[19]。endprint

2結果與分析

2.1云南植煙土壤有機質含量總體分布特征

由表1可知，云南煙區植煙土壤有機質含量總體上屬適宜水平，平均值為24.21 g/kg，變異系數為38.04%，屬中等變異。植煙土壤有機質含量處于適宜范圍內的樣本占 36.13%，處于缺乏狀態的植煙土壤樣本為2.62%，偏低的植煙土壤樣本為34.03%，偏高的植煙土壤樣本為19.37%，而豐富的植煙土壤樣本為7.85%。表2.2云南不同植煙區域有機質含量分布特征

云南5個主要煙區植煙土壤有機質含量均處于適宜范圍，均值按從高到低依次為文山>保山>昆明>紅河>曲靖。紅河、文山和曲靖煙區植煙土壤有機質適宜樣本數量高于整個煙區的平均值。不同煙區土壤有機質含量變異系數從高到低依次為保山>昆明>曲靖>文山>紅河，云南5個主要煙區植煙土壤有機質均為中等強度變異（表1）。

對5個主要煙區植煙土壤有機質含量進行單因素方差分析（AVONA），Levene方差齊性檢驗結果表明，Levene統計量對應的P值為0.045（表2），顯著性未達到最小值0.05，證明方差是齊性的，適用于單因素方差分析；ANOVA分析結果表明，P=0.002，小于0.05，說明云南不同植煙區域有機質含量分布差異達到顯著性水平（表3）。經多重比較（表4），曲靖和紅河、昆明、保山煙區之間有機質含量差異顯著，文山和曲靖煙區之間有機質含量差異不顯著。

2.4云南煙區植煙土壤有機質與其他土壤養分的灰色關聯度分析

以土壤有機質含量作為母序列，以堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鎂、有效鈣、氯離子、有效硼7個因子作為子序列，數據經標準化處理后，進行灰色關聯度分析。由表6可知，土壤有機質含量與其余7個土壤養分的灰色關聯系數以堿解氮最大，有效鈣最小，說明堿解氮對土壤有機質含量影響最大，有效鈣影響最小；關聯系數從高到低依次排列為堿解氮>速效磷>速效鉀>氯離子>有效硼>有效鎂>有效鈣。表6植煙土壤有機質與其他土壤養分的灰色關聯度分析

項目堿解氮速效磷速效鉀有效鎂有效鈣氯離子有效硼關聯系數0.797 50.697 80.581 30.523 90.514 30.578 20.534 1

2.5云南不同煙區植煙土壤有機質含量、堿解氮、速效磷及氯離子空間分布特征

土壤養分的空間分布特征是土壤空間異質性的體現。運用ArcGIS9軟件，數據對數轉化依據半方差函數模型，利用普通Kriging最優內插法，繪制云南不同煙區植煙土壤主要養分（有機質含量、堿解氮、速效磷及氯離子）空間分布圖（圖1至圖4）。

云南不同煙區土壤有機質含量呈現明顯的區域差異性，總體上呈從文山的東部和保山的西南部向中部及南部方向減少的趨勢。植煙土壤有機質含量20.01～30.0 g/kg為主要分布區域，普遍分布于云南不同煙區；其次是有機質含量在 30.01～40.00 g/kg的分布區域，主要分布于曲靖、文山的東部、昆明的東北部及保山的西部；植煙土壤有機質含量 40.00 g/kg 以上的高值區以插花狀分布在文山的東部和保山的西南部（圖1）。

云南不同煙區土壤堿解氮含量呈現區域差異性，總體上呈從文山的東部、昆明的西部和保山的西南部向中部及南部方向逐漸減少的趨勢。植煙土壤堿解氮含量90.1～120.0、120.1～150.0 mg/kg為主要分布區域，其中90.1～120.0 mg/kg 的堿解氮含量分布于曲靖的北部、保山的東部，120.1～150.0 mg/kg的堿解氮含量主要分布在曲靖、文山的東部、昆明的東部及保山的中西部；植煙土壤堿解氮含量150.0 mg/kg以上的高值區以斑塊狀狀分布在文山的東部和保山的西南部（圖2）。

云南不同煙區土壤速效磷含量呈斑塊狀分布態勢，總體上為從昆明的西北部和保山的北部向中部及南部方向逐漸減少的趨勢。植煙土壤速效磷含量20.1～30.0 mg/kg為主要分布區域，主要分布于曲靖、文山、保山的大部份區域以及紅河的西北部部分地區；其次為速效磷含量小于10.0 mg/kg的低值區，分布于曲靖的東北部、紅河、保山的少部分地區；30.1～40.0 mg/kg的速效磷含量主要以插花狀分布于5個市（州）；植煙土壤速效磷含量的高值區主要分布在昆明煙區，少部分以斑塊狀狀分別位于其余4個市（州），其含量在 40.0 mg/kg 以上（圖3）。

云南不同煙區土壤氯離子含量呈現區域差異性，總體上為從紅河、文山的中部和昆明、曲靖的北部向南部方向逐漸減少的趨勢。植煙土壤氯離子含量以15.1～20.0 mg/kg為主要分布區域，各市（州）煙區植煙土壤均有分布；其次為氯離子含量20.1～25.0 mg/kg的分布區域，主要以斑塊狀分布于曲靖的北部、紅河、文山的中部；10.0～15.0 mg/kg的氯離子含量主要以插花狀分布于曲靖、文山、保山、昆明4個市（州）；植煙土壤氯離子含量的低值區（小于10.0 mg/kg）只分布在保山煙區的西南部，而植煙土壤氯離子含量25.0 mg/kg以上的高值區僅位于文山的東南部（圖4）。

3討論與結論

云南煙區植煙土壤有機質量變幅較大，涵蓋缺乏、偏低、適宜、偏高和豐富所有范圍，總體屬適宜水平，為中等變異。研究結果可能與云南獨特的生態條件、地形地貌及植煙海拔跨度范圍大有關，表明針對不同的烤煙基地應分區域制定差異化土壤改良和施肥方案，對植煙土壤有機質含量處于偏低及下（36.65%）的區域應采取以下措施：增施有機肥；推廣秸稈還田技術應噴施腐化劑以高效利用資源；實施烤煙-農作物間套輪作技術；因地制宜種植綠肥促進用地與養地相結合。針對有機質含量“偏高”的植煙土壤（19.37%），應扎實落實測土配方施肥技術，適當施用有機肥，勿過量施用或施用于烤煙前茬作物。土壤有機質含量過高，土溫、產量也隨土壤有機質含量的升高而降低，同時土壤中的有害細菌會增加，本研究中“豐富”的植煙土壤有7.85%，在下一步的研究中應明確植煙土壤有機質含量與烤煙產量的閾值，以期系統促進植煙土壤的持續利用和煙葉生產的可持續發展。endprint

云南植煙土壤有機質含量與堿解氮含量之間為極顯著的正相關關系，表明植煙土壤有機質含量隨著土壤堿解氮的增加而升高。

土壤養分堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鎂、有效鈣、氯離子和有效硼7因子中對有機質含量影響最大的是堿解氮，與相關性分析結果一致；關聯系數從高到低依次排列為堿解氮>速效磷>速效鉀>氯離子>有效硼>有效鎂>有效鈣。

結合地理信息系統，利用ArcGIS 9軟件運用Kriging插值方法繪制云南煙區土壤有機質、堿解氮、速效磷和氯離子的空間分布圖，結果表明，云南不同煙區土壤有機質、堿解氮、氯離子、速效磷呈現明顯的區域分布差異性；植煙土壤有機質含量總體上呈從文山的東部和保山的西南部向中部及南部方向減少的趨勢，堿解氮呈從文山的東部、昆明的西部和保山的西南部向中部及南部方向逐漸減少的趨勢，速效磷呈從昆明的西北部和保山的北部向中部及南部方向逐漸減少的趨勢，氯離子呈從紅河、文山的中部和昆明、曲靖的北部向南部方向逐漸減少的趨勢。通過繪制并分析云南煙區有機質和部分養分的空間分布特征，對合理區劃和布局植煙基地提供依據，同時對于分產區制定差異化土壤改良及因地施肥有重要的指導意義。

致謝：本試驗的完成得到了復旦大學生物多樣性與生態工程教育部重點實驗室盧寶榮教授的悉心指導，在此表示衷心感謝！

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