施甸煙區植煙土壤肥力適宜性評價

龔加利+李發平+蘇仕開+蘇德艷+張儒和+何在敏+謝慧玲+劉洪華

摘 要：該文對在2003-2013年間施甸縣1 225個土壤樣品的9項指標進行了測試分析，并利用模糊數學原理和多元統計方法進行了綜合評價。結果表明：全縣土壤肥力存在較大差異，甚至有的土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏；全縣土壤肥力綜合指標值平均為0.623，變幅為0.199～0.928，變異系數為19.74%，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級土壤所占比例分別為16.08%、54.04%、27.02%、2.86%，水長、仁和的Ⅰ～Ⅲ級土壤達100%。因此，施甸煙區在足量施用有機肥的基礎上，控氮，增磷鉀，補施氯硼鋅，以實現煙區土壤養分平衡。

關鍵詞：烤煙；模糊數學；多元統計；土壤肥力；綜合指標值

中圖分類號 S157.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）05-61-03

土壤養分是土壤肥力的基礎，直接影響煙草生長發育的營養水平，進而影響煙葉的產量和品質，因此，優質煙葉的生產與土壤養分存在密切的聯系[1-3]。植煙土壤肥力適宜性評價是指通過對區域內各土壤養分的綜合評價來確定其對烤煙種植的適宜程度[4]。由于土壤類型的多樣性及所處地域的差異，關于土壤肥力參評因素的選擇、各因素的分級標準及其權值的確定等問題，目前尚無公認的、統一的標準[5]。因此，如何做到科學、合理地評價烤煙產區的土壤肥力，對指導煙葉生產具有重要意義。本文筆者結合模糊數學原理與多元統計方法對施甸煙區的土壤養分狀況進行了綜合評價，旨在為該區土壤的科學施肥提供理論依據，同時為植煙土壤改良、種植區域規劃、煙區合理布局及煙葉質量提高提供重要參考依據。

1 材料與方法

1.1 土樣采集與測定 2003-2013年，在施甸縣的太平（188）、水長（95）、由旺（63）、老麥（143）、仁和（121）、何元（71）、甸陽（116）、木老元（11）、姚關（164）、擺榔（29）、萬興（92）、酒房（120）、舊城（12）等13個烤煙種植鄉鎮，采用隨機布點法采集植煙土壤耕層0～20cm土壤樣品共1 225個，采集時間選在煙草尚未施用底肥和移栽以前，以反映采樣地塊的真實養分狀況和供肥能力；土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、有效鎂、水溶性氯含量及pH的測定方法均參照文獻[6]。

1.2 統計分析

1.2.1 土壤肥力適宜性評價方法 植煙土壤適宜性評價采用模糊數學隸屬函數的數學模型進行。首先根據模糊數學和多元統計分析原理分別計算各土壤指標的隸屬度和權重系數，最終根據模糊數學中的加乘法原則，計算出各樣品土壤肥力綜合評價指標（IFI）[7]采用下式計算：

[IFI=i=1nWiNi]

式中：Wi和N i分別為第i種養分指標的權重系數和隸屬度值。

1.2.2 統計分析采用EXCEL2010和SPSS19.0 統計軟件進行。

2 結果與分析

2.1 土壤養分指標的描述性統計 由表1可見，該煙區的土壤pH值的變幅為5.20～8.00，平均值較高為6.76，變異系數為11.24%；有機質的變幅為1.40～78.60g/kg，平均含量為27.37g/kg，變異系數為43.19%；堿解氮、速效磷、速效鉀的變幅分別為5.72～276.84、0.04～78.55、7.89～745.30mg/kg，平均含量分別為109.09、18.28、234.52mg/kg，變異系數分別為38.30%、76.91%、45.36%；有效硼、有效鋅、有效鎂、水溶性氯的變幅分別為0.01～2.27、0.06～6.53、20.46～613.68、0～49.78mg/kg，平均含量分別為0.41、1.80、261.89、21.44mg/kg，變異系數分別為65.85%、61.11%、50.85%、43.80%。由此得出，該煙區土壤的9項養分肥力指標具有較大差異性，存在著一定的地域差異性。

表1 施甸煙區土壤養分指標的描述統計

[指標＼&樣品數＼&平均值＼&標準差＼&變幅＼&變異系數（%）＼&pH＼&1 225＼&6.76＼&0.76＼&5.20～8.00＼&11.24＼&有機質＼&1 225＼&27.37＼&11.82＼&1.40～79.93＼&43.19＼&堿解氮＼&1 225＼&109.09＼&41.78＼&5.72～276.84＼&38.30＼&速效磷＼&1 225＼&18.28＼&14.06＼&0.04～95.86＼&76.91＼&速效鉀＼&1 225＼&234.52＼&106.37＼&7.89～745.30＼&45.36＼&有效硼＼&1 225＼&0.41＼&0.27＼&0.01～2.27＼&65.85＼&有效鋅＼&1 225＼&1.80＼&1.10＼&0.06～10.66＼&61.11＼&有效鎂＼&1 225＼&261.89＼&133.16＼&20.46～613.68＼&50.85＼&水溶性氯＼&1 225＼&21.44＼&9.39＼&0～50.09＼&43.80＼&]

2.2 土壤肥力指標隸屬度函數類型及轉折點取值 隸屬度函數常用的隸屬度函數是拋物線型和S型隸屬度函數[8]。筆者結合烤煙土壤中各種養分的實際含量、專家經驗和全國農業地力等級劃分標準等相關研究資料[9-11]，土壤肥力指標中pH、有機質、堿解氮、水溶性氯的隸屬度函數采用拋物線型函數，而速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、有效鎂鎂的隸屬度函數采用S型，各養分指標的隸屬度函數曲線轉折點的取值（見表2）。將各指標實測值代入相應表達式，便可得到各指標的隸屬度值。

S型隸屬度函數表達式為：

[f（x）=1.0 （x≥x2）0.9×（x-x1）/（x2-x1）+0.1 （x1≤x≤x2）0.1 （x≤x1）]

拋物線型隸屬度函數表達式為：endprint

[fx=0.1xx20.9×x-x1/x3-x1+0.1 x1≤x

表2 各項肥力指標所屬隸屬度函數及其閾值

[指標＼&隸屬函

數類型＼&下限

x1＼&最優值

下限 x3＼&最優值

上限 x4＼&上限

x2＼&pH＼&拋物

線型＼&5＼&5.5＼&7＼&8＼&有機質＼&10＼&20＼&25＼&40＼&堿解氮＼&60＼&110＼&180＼&240＼&水溶性氯＼&4＼&10＼&30＼&60＼&速效磷＼&S型＼&10＼&＼&＼&20＼&速效鉀＼&100＼&＼&＼&150＼&有效硼＼&0.5＼&＼&＼&1＼&有效鋅＼&1.5＼&＼&＼&3＼&有效鎂＼&192＼&＼&＼&384＼&]

2.3 烤煙土壤各項肥力指標權重系數的確定 本文采用主成分分析法[12]來確定各項肥力指標的權重。由表3可見，前6個主成分（PCl～PC6）的累積貢獻率[B]=85.49%，因此，筆者選擇前6個主成分作進一步分析后發現，第1、6主成分的貢獻率分別為34.61%、7.65%，是有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅養分狀況的綜合反映；第2、5主成分的貢獻率分別為14.09%、8.48%，是pH、有效鎂養分狀況的綜合反映；第3、4主成分的貢獻率分別為10.91%、9.75%，是水溶性氯的養分狀況的綜合反映。

表3 各參評因子的特征向量、特征值、貢獻率、公因子方差與權重

[指標＼&PC1＼&PC2＼&PC3＼&PC4＼&PC5＼&PC6＼&公因子方差＼&權重＼&pH＼&0.177＼&0.745＼&-0.036＼&-0.297＼&0.526＼&-0.085＼&0.959＼&0.125＼&有機質＼&0.768＼&-0.068＼&0.291＼&-0.465＼&-0.054＼&0.066＼&0.902＼&0.117＼&堿解氮＼&0.784＼&-0.213＼&0.293＼&-0.318＼&-0.122＼&-0.074＼&0.867＼&0.113＼&速效磷＼&0.724＼&-0.061＼&-0.259＼&0.283＼&-0.025＼&0.097＼&0.685＼&0.089＼&速效鉀＼&0.618＼&-0.097＼&-0.147＼&0.287＼&0.193＼&-0.630＼&0.930＼&0.121＼&有效硼＼&0.577＼&-0.304＼&-0.085＼&0.216＼&0.479＼&0.473＼&0.933＼&0.121＼&有效鋅＼&0.696＼&0.107＼&-0.218＼&0.049＼&-0.306＼&-0.011＼&0.639＼&0.083＼&有效鎂＼&0.350＼&0.646＼&-0.302＼&0.071＼&-0.326＼&0.199＼&0.782＼&0.102＼&水溶性氯＼&0.182＼&0.359＼&0.759＼&0.506＼&-0.042＼&0.039＼&0.996＼&0.129＼&特征值＼&3.12＼&1.27＼&0.98＼&0.88＼&0.76＼&0.69＼&＼&＼&貢獻率（%）＼&34.61＼&14.09＼&10.91＼&9.75＼&8.48＼&7.65＼&＼&＼&累計貢獻率（%）＼&34.61＼&48.70＼&59.61＼&69.36＼&77.84＼&85.49＼&＼&＼&]

當m=6時，求出各項肥力評價指標的公因子方差，其大小表示該指標對土壤肥力總體變異的貢獻，經歸一化處理可確定各項肥力指標的權重（見表3）。

2.4 土壤肥力綜合評價 對施甸縣烤煙種植區土壤養分肥力綜合評價得分進行描述性統計（見表4），施甸縣的IFI值平均為0.623，變幅為0.199～0.928，變異系數為19.74%，其中太平、水長、仁和、姚關、萬興較高，由旺、老麥、何元、甸陽、擺榔、酒房次之，舊城最低為0.427。

表4 全縣各鄉鎮土壤肥力IFI值的描述統計

[鄉鎮＼&樣品數＼&變幅＼&平均值＼&標準差＼&變異系數（%）＼&太平＼&188＼&0.236～0.928＼&0.645＼&0.129＼&20.00＼&水長＼&95＼&0.405～0.904＼&0.688＼&0.095＼&13.81＼&由旺＼&63＼&0.324～0.829＼&0.566＼&0.117＼&20.67＼&老麥＼&143＼&0.297～0.804＼&0.589＼&0.093＼&15.79＼&仁和＼&121＼&0.410～0.910＼&0.630＼&0.108＼&17.14＼&何元＼&71＼&0.328～0.840＼&0.575＼&0.129＼&22.43＼&甸陽＼&116＼&0.199～0.873＼&0.574＼&0.124＼&21.60＼&木老元＼&11＼&0.308～0.865＼&0.594＼&0.147＼&24.75＼&姚關＼&164＼&0.297～0.914＼&0.660＼&0.120＼&18.18＼&擺榔＼&29＼&0.364～0.797＼&0.616＼&0.113＼&18.34＼&萬興＼&92＼&0.356～0.875＼&0.656＼&0.117＼&17.84＼&酒房＼&120＼&0.338～0.871＼&0.622＼&0.119＼&19.13＼&舊城＼&12＼&0.234～0.586＼&0.427＼&0.102＼&23.89＼&全縣＼&1225＼&0.199～0.928＼&0.623＼&0.123＼&19.74＼&]

將計算出的土壤肥力綜合指標值，采用等間距法劃分土壤肥力等級，具體為Ⅰ級（IFI≥0.745）、Ⅱ級（0.563≤IFI<0.745）、Ⅲ級（0.381≤IFI<0.563）和Ⅳ級（IFI<0.381）。由表5可知，全縣Ⅰ級（197個土樣）、Ⅱ級（662個土樣）、Ⅲ級（331個土樣）、Ⅳ級（35個土樣）土壤數量分別占土壤總數的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%，各個鄉鎮的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高，其中水長、仁和達100%。總體而言，施甸縣烤煙種植區的土壤總體養分含量水平較高，但存在不同地塊的養分含量差異性較大的問題。

表5 全縣各鄉鎮的土壤等級分布

[鄉鎮＼& Ⅰ ＼& Ⅱ ＼& Ⅲ ＼& Ⅳ ＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&太平＼&45＼&3.67＼&97＼&7.92＼&40＼&3.27＼&6＼&0.49＼&水長＼&26＼&2.12＼&60＼&4.90＼&9＼&0.73＼&＼&＼&由旺＼&3＼&0.24＼&31＼&2.53＼&26＼&2.12＼&3＼&0.24＼&老麥＼&3＼&0.24＼&90＼&7.35＼&47＼&3.84＼&3＼&0.24＼&仁和＼&14＼&1.14＼&75＼&6.12＼&32＼&2.61＼&＼&＼&何元＼&7＼&0.57＼&28＼&2.29＼&33＼&2.69＼&3＼&0.24＼&甸陽＼&10＼&0.82＼&52＼&4.24＼&48＼&3.92＼&6＼&0.49＼&木老元＼&1＼&0.08＼&7＼&0.57＼&2＼&0.16＼&1＼&0.08＼&姚關＼&35＼&2.86＼&98＼&8.00＼&28＼&2.29＼&3＼&0.24＼&擺榔＼&5＼&0.41＼&16＼&1.31＼&4＼&0.33＼&4＼&0.33＼&萬興＼&26＼&2.12＼&45＼&3.67＼&20＼&1.63＼&1＼&0.08＼&酒房＼&22＼&1.80＼&61＼&4.98＼&36＼&2.94＼&1＼&0.08＼&舊城＼&＼&＼&2＼&0.16＼&6＼&0.49＼&4＼&0.33＼&全縣＼&197＼&16.08＼&662＼&54.04＼&331＼&27.02＼&35＼&2.86＼&]

3 結論與討論

（1）研究結果表明，施甸縣土壤在不同等級間土壤肥力存在較大差異，甚至有的土壤的有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏，在實際生產過程中應根據具體的土壤肥力狀況制定合理的施肥措施，在足量施用有機肥的基礎上，控氮，增磷鉀，補施氯硼鋅，適量施用堿性肥料。

（2）全縣土壤肥力等級劃分結果表明，Ⅰ級（197個土樣）、Ⅱ級（662個土樣）、Ⅲ級（331個土樣）、Ⅳ級（35個土樣）土壤數量分別占土壤總數的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%，各種煙鄉鎮的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高，其中水長、仁和達100%。

（3）土壤肥力綜合評價得出的結果僅代表一種潛在的生產能力，還應該將氣候、水、熱狀況、施肥和經營制度等因素綜合加以考慮。本文僅從土壤養分指標這一側面對該地區的植煙土壤肥力進行綜合評價，尚存在不完善和缺乏整體性的缺陷。但僅從土壤養分供應能力和豐缺方面，能夠較好地為烤煙平衡施肥提供參考依據。

參考文獻

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[12]郭篤發，王秋兵.主成分分析法對土壤養分與小麥產量關系的研究[J].土壤學報，2005，42（3）：523-527.

（責編：張長青）endprint

表5 全縣各鄉鎮的土壤等級分布

[鄉鎮＼& Ⅰ ＼& Ⅱ ＼& Ⅲ ＼& Ⅳ ＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&太平＼&45＼&3.67＼&97＼&7.92＼&40＼&3.27＼&6＼&0.49＼&水長＼&26＼&2.12＼&60＼&4.90＼&9＼&0.73＼&＼&＼&由旺＼&3＼&0.24＼&31＼&2.53＼&26＼&2.12＼&3＼&0.24＼&老麥＼&3＼&0.24＼&90＼&7.35＼&47＼&3.84＼&3＼&0.24＼&仁和＼&14＼&1.14＼&75＼&6.12＼&32＼&2.61＼&＼&＼&何元＼&7＼&0.57＼&28＼&2.29＼&33＼&2.69＼&3＼&0.24＼&甸陽＼&10＼&0.82＼&52＼&4.24＼&48＼&3.92＼&6＼&0.49＼&木老元＼&1＼&0.08＼&7＼&0.57＼&2＼&0.16＼&1＼&0.08＼&姚關＼&35＼&2.86＼&98＼&8.00＼&28＼&2.29＼&3＼&0.24＼&擺榔＼&5＼&0.41＼&16＼&1.31＼&4＼&0.33＼&4＼&0.33＼&萬興＼&26＼&2.12＼&45＼&3.67＼&20＼&1.63＼&1＼&0.08＼&酒房＼&22＼&1.80＼&61＼&4.98＼&36＼&2.94＼&1＼&0.08＼&舊城＼&＼&＼&2＼&0.16＼&6＼&0.49＼&4＼&0.33＼&全縣＼&197＼&16.08＼&662＼&54.04＼&331＼&27.02＼&35＼&2.86＼&]

3 結論與討論

（1）研究結果表明，施甸縣土壤在不同等級間土壤肥力存在較大差異，甚至有的土壤的有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏，在實際生產過程中應根據具體的土壤肥力狀況制定合理的施肥措施，在足量施用有機肥的基礎上，控氮，增磷鉀，補施氯硼鋅，適量施用堿性肥料。

（2）全縣土壤肥力等級劃分結果表明，Ⅰ級（197個土樣）、Ⅱ級（662個土樣）、Ⅲ級（331個土樣）、Ⅳ級（35個土樣）土壤數量分別占土壤總數的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%，各種煙鄉鎮的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高，其中水長、仁和達100%。

（3）土壤肥力綜合評價得出的結果僅代表一種潛在的生產能力，還應該將氣候、水、熱狀況、施肥和經營制度等因素綜合加以考慮。本文僅從土壤養分指標這一側面對該地區的植煙土壤肥力進行綜合評價，尚存在不完善和缺乏整體性的缺陷。但僅從土壤養分供應能力和豐缺方面，能夠較好地為烤煙平衡施肥提供參考依據。

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表5 全縣各鄉鎮的土壤等級分布

[鄉鎮＼& Ⅰ ＼& Ⅱ ＼& Ⅲ ＼& Ⅳ ＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&個數（個）＼&比例（%）＼&太平＼&45＼&3.67＼&97＼&7.92＼&40＼&3.27＼&6＼&0.49＼&水長＼&26＼&2.12＼&60＼&4.90＼&9＼&0.73＼&＼&＼&由旺＼&3＼&0.24＼&31＼&2.53＼&26＼&2.12＼&3＼&0.24＼&老麥＼&3＼&0.24＼&90＼&7.35＼&47＼&3.84＼&3＼&0.24＼&仁和＼&14＼&1.14＼&75＼&6.12＼&32＼&2.61＼&＼&＼&何元＼&7＼&0.57＼&28＼&2.29＼&33＼&2.69＼&3＼&0.24＼&甸陽＼&10＼&0.82＼&52＼&4.24＼&48＼&3.92＼&6＼&0.49＼&木老元＼&1＼&0.08＼&7＼&0.57＼&2＼&0.16＼&1＼&0.08＼&姚關＼&35＼&2.86＼&98＼&8.00＼&28＼&2.29＼&3＼&0.24＼&擺榔＼&5＼&0.41＼&16＼&1.31＼&4＼&0.33＼&4＼&0.33＼&萬興＼&26＼&2.12＼&45＼&3.67＼&20＼&1.63＼&1＼&0.08＼&酒房＼&22＼&1.80＼&61＼&4.98＼&36＼&2.94＼&1＼&0.08＼&舊城＼&＼&＼&2＼&0.16＼&6＼&0.49＼&4＼&0.33＼&全縣＼&197＼&16.08＼&662＼&54.04＼&331＼&27.02＼&35＼&2.86＼&]

3 結論與討論

（1）研究結果表明，施甸縣土壤在不同等級間土壤肥力存在較大差異，甚至有的土壤的有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏，在實際生產過程中應根據具體的土壤肥力狀況制定合理的施肥措施，在足量施用有機肥的基礎上，控氮，增磷鉀，補施氯硼鋅，適量施用堿性肥料。

（2）全縣土壤肥力等級劃分結果表明，Ⅰ級（197個土樣）、Ⅱ級（662個土樣）、Ⅲ級（331個土樣）、Ⅳ級（35個土樣）土壤數量分別占土壤總數的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%，各種煙鄉鎮的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高，其中水長、仁和達100%。

（3）土壤肥力綜合評價得出的結果僅代表一種潛在的生產能力，還應該將氣候、水、熱狀況、施肥和經營制度等因素綜合加以考慮。本文僅從土壤養分指標這一側面對該地區的植煙土壤肥力進行綜合評價，尚存在不完善和缺乏整體性的缺陷。但僅從土壤養分供應能力和豐缺方面，能夠較好地為烤煙平衡施肥提供參考依據。

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