四川省植煙區(qū)土壤肥力評價

龐 夙，陶曉秋，黃 玫，葉利華，張海燕，楊 雪，韶濟明

（四川省煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站，成都 610041）

土壤肥力是土壤屬性的綜合表現(xiàn)，反應了土壤在植物生長全過程中供應和協(xié)調(diào)營養(yǎng)和環(huán)境條件的能力[1]。煙葉品質(zhì)直接決定煙草的經(jīng)濟價值[2-3]，良好的煙葉品質(zhì)不僅需要優(yōu)良的栽培技術(shù)和調(diào)制水平，更是以肥沃的土壤作為基礎(chǔ)，因此，對于植煙土壤肥力的研究得到了相關(guān)學者的高度重視[4-7]。四川是我國重要的煙葉產(chǎn)區(qū)之一，長期以來，區(qū)域內(nèi)植煙土壤養(yǎng)分豐缺狀況得到了廣泛關(guān)注[8-9]，但缺乏對四川省植煙土壤肥力的綜合評價的研究。因此，筆者在收集四川省各煙區(qū)土壤樣品的基礎(chǔ)上，采用主成分分析法對植煙土壤肥力進行綜合評價，以期為合理施肥及煙田規(guī)劃建設(shè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 土壤樣點采集與制備

本研究所涉及土壤樣品為 2010年四川省植煙土壤質(zhì)量評價樣品，采集于涼山、攀枝花、宜賓、瀘州、廣元、達州6個煙葉主產(chǎn)區(qū)，樣品共計102個。每個土樣以取土點為中心，在10 m半徑內(nèi)取5～10個0～20 cm耕層土樣混合而成，同時用GPS（Garmin 72）記錄中心點的位置。土樣經(jīng)風干研磨后，分別過10、60和100目尼龍篩備用。

1.2 測定項目及方法

土壤有機質(zhì)、pH、速效鉀、陽離子交換量（CEC）、交換性鈣鎂、有效硫及有效鐵、錳、銅、鋅的檢測按土壤農(nóng)化分析規(guī)范進行[10]，其他項目的檢測方法為本站經(jīng)過對比驗證后所確立的實驗室方法，各項目每批次檢測中均加入了國家標準土樣進行監(jiān)控，具體檢測方法見表1。

表1 土壤樣品測定方法Table1 Soil testing methods

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

采用正規(guī)變換對各評價因子數(shù)據(jù)進行標準化處理，計算公式為[11]：y=(x-xmin)/(xmax-xmin)，式中，x為原始數(shù)據(jù)；xmin、xmax分別為該項因子的最小和最大值。

采用SPSS 13.0進行描述性統(tǒng)計分析、主成分分析和聚類分析。用單一樣本K-S檢驗各因子數(shù)據(jù)的分布形態(tài)。用單因素方差分析（ANOVA）比較各因子在不同肥力等級土壤間的差異。若有顯著性差異，則采用鄧肯新復極差法(SSR)進行多重比較。

2 結(jié) 果

2.1 描述性統(tǒng)計分析

研究區(qū)土壤各肥力因子最大值與最小值差異均較大（表2），表明其值域分布范圍廣泛，且均處于中等（90%＞CV＞10%）或強（CV＞90%）變異強度，其中，變異強度較大的因子為有效硫、有效氯、水溶性硼、有效銅、有效鋅與有效鐵。K-S檢驗表明，除有效硫、氯、銅、鋅、鐵及水溶性硼外，各因子數(shù)據(jù)均屬于正態(tài)分布。而從具體分布形態(tài)來看，有效硫及微量元素的數(shù)據(jù)分布與正態(tài)曲線相比較為陡峭，而pH和全鉀較為平坦；所有因子數(shù)據(jù)分布曲線與正態(tài)曲線相比均為正偏（偏度＞0），其中，有效硫及微量元素的偏斜程度較大。

2.2 評價因子的權(quán)重確定

對采樣點評價因子進行主成分分析，首先得出了各評價因子的特征值和貢獻率（表3）。前6個成分的特征值均大于1，且其累計貢獻率接近75%，已能夠代表主要影響因素。由各評價因子在各主成分中的特征向量可知（表4），有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷以及除有效錳以外的微量元素在第一主成分中的載荷較高，表明第一主成分主要代表了有機質(zhì)、氮素、磷素和大部分微量元素的影響；第二主成分代表了 pH、陽離子交換量和交換性鈣的影響；第三主成分主要代表了鉀素和有效硫的影響；而第四、五主成分代表交換性鎂和有效錳的影響。通過相應的因子載荷矩陣得出了各評價因子的公因子方差（表5），方差值代表了各因子對土壤肥力的貢獻，由此可以計算得出各評價因子的權(quán)重值。由表5分析可知，全量和速效養(yǎng)分的權(quán)重值與微量元素相比較高，而氮素和磷素的權(quán)重要高于鉀素，此外，有機質(zhì)和pH的權(quán)重也相對較高，這與主成分分析的結(jié)果相一致。

2.3 植煙土壤肥力評價及等級劃分

根據(jù)加乘法原理，在相互交叉的同類因子間采用加法合成，以計算出土壤肥力質(zhì)量的綜合性指標（Integrated Fertility Index, IFI）。計算公式為[11]：

式中，Wi為權(quán)重值，Ni為標準化后的數(shù)值。

通過計算發(fā)現(xiàn)，樣點 IFI值的得分范圍為0.0928～0.5074（表 6）。根據(jù) IFI值的區(qū)間范圍及樣本數(shù)，對所有樣點的IFI值進行聚類分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表6），102個土樣肥力可劃分為3個等級，且其差異達到了極顯著水平（P＜0.001），其等級及得分范圍為：Ⅰ級（高：0.3774～0.5074）、Ⅱ級（中：0.2265～0.3631）、Ⅲ級（低：0.0928～0.2238），所占樣點比例分別為10.78%、55.88%和33.34%。

表2 土壤肥力因子描述性統(tǒng)計Table2 Descriptive statistics of soil fertility factors

表3 參評因子主成分的特征值和貢獻率Table3 Eigenvalue and cumulative contribution of soil fertility factors

表4 參評因子主成分的特征向量Table4 Loading matrix of soil fertility factors

表5 各項參評因子的公因子方差和權(quán)重Table5 Communality and weight value of soil fertility factors

表6 土壤肥力綜合等級分布Table6 The rate of soil fertility with different rank

2.4 植煙土壤肥力限制因子分析

對各肥力等級土壤 18個評價因子進行單因素方差分析（ANOVA），并進行鄧肯新復極差法(SSR)多重比較（表7）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機質(zhì)、全氮、全磷、速效養(yǎng)分、水溶性硼、有效鋅、有效鐵含量均表現(xiàn)出Ⅰ級＞Ⅱ級＞Ⅲ級的變化趨勢，差異均達到了顯著水平，表明這些因子均是限制植煙土壤肥力的主要因素。有效硫的影響表現(xiàn)在Ⅰ級和Ⅱ級土壤之間，陽離子交換量、交換性鈣和有效銅的影響主要集中在Ⅱ級和Ⅲ級土壤之間，而pH、全鉀、交換性鎂、有效氯和有效錳對植煙土壤肥力的影響較小。

3 討 論

與四川省內(nèi)市州級植煙區(qū)土壤養(yǎng)分相比[8]，全省植煙土壤養(yǎng)分值范圍和變異強度均有所增強；而與前期研究結(jié)果相比[9]，全省植煙土壤微量元素的整體含量有所提高，這可能是因為近年來增施微肥造成的。

表7 不同等級土壤各肥力因子平均含量Table7 The mean contents of soil fertility factors among different rank

由于研究區(qū)域內(nèi)各地區(qū)間自然條件及施肥等管理措施差異較大，導致土壤各肥力因子呈現(xiàn)出中等或強變異，有效硫和微量元素變異強度較大，需在今后植煙過程中需要加以重視，建議應根據(jù)煙葉種植區(qū)的地形地貌、土壤類型等自然條件，持續(xù)推進測土施肥工作，因地制宜地提升植煙土壤肥力。

主成分分析法可以從一定程度上反應植煙土壤的肥力狀況，但其僅注重了指標數(shù)值的變化，具有一定的局限性，在以后的研究中，更應該引入煙葉產(chǎn)量、等級比例等重要指標，構(gòu)建更為全面的植煙土壤地力評價體系。

4 小 結(jié)

（1）四川省植煙土壤肥力因子多處于中等至強變異強度，其中，有效硫及微量元素的變異強度較大。

（2）主成分分析表明，18個評價因子可以歸為6個主要成分，其累計貢獻率接近75%；全量和速效養(yǎng)分對土壤肥力的影響要高于微量元素，而氮素和磷素的影響高于鉀素，此外，有機質(zhì)含量對土壤肥力的影響也較大。

（3）四川省植煙土壤肥力質(zhì)量的綜合性指標IFI值得分范圍處于 0.0928～0.5074。通過聚類分析將肥力等級分為Ⅰ級（高）、Ⅱ級（中）和Ⅲ級（低）3個等級，所占樣點比例分別為 10.78%、55.88%和33.34%。

（4）單因素方差分析和多重比較結(jié)果表明，有機質(zhì)、全氮、全磷、速效養(yǎng)分、水溶性硼、有效鋅、有效鐵含量是限制植煙土壤肥力的主要因子。

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