廣元市植煙土壤的養分含量及綜合評價

張啟莉， 顧會戰， 喻 曉， 何佶弦， 王 棟

(四川省煙草公司 廣元市公司， 四川 廣元 628000)

廣元市植煙土壤的養分含量及綜合評價

張啟莉， 顧會戰*， 喻 曉， 何佶弦， 王 棟

(四川省煙草公司 廣元市公司， 四川 廣元 628000)

為廣元市植煙土壤的選擇、改良及平衡施肥提供科學依據，對廣元市劍閣縣、昭化區和旺蒼縣3個植煙地區600個土壤樣品的養分指標進行測定，并運用偏相關分析計算土壤養分指標的權重，采用土壤肥力綜合指標值(IFI)對植煙區土壤肥力進行綜合評價。結果表明:土壤樣品的pH、交換性鈣、交換性鎂和有效硫含量偏高，而有效鉀、有效鋅、有效硼和有效銅含量偏低。劍閣縣75.95%土壤的IFI低或較低，昭化區和旺蒼縣的IFI較高和高的土壤比例分別為70.71%和62.5%，IFI從西南向東北呈遞增趨勢。pH、交換性鈣含量與其他養分含量大多呈顯著或極顯著負相關，有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、有效鐵和有效銅含量兩兩間大多呈顯著或極顯著正相關。有效鐵、有效錳和速效鉀含量的權重較高，分別為0.119、0.115和0.11，對IFI影響較大；有機質、有效硫、有效硼含量的權重較低，分別為0.043、0.045和0.046，對IFI影響相對較小。

烤煙； 土壤養分； 綜合評價； 土壤肥力綜合指標值； 廣元； 四川

土壤質量是維持土壤生產力、環境凈化力及保障植物健康能力的綜合體現，煙葉品質不僅受栽培技術和調制水平的影響，土壤對煙葉質量也有重要影響，土壤養分含量的豐缺狀況直接影響煙草的生長發育、產量和質量[1-5]。近年來，許多學者采用土壤養分肥力綜合指標評價土壤養分狀況，土壤肥力是土壤屬性的綜合表現，反應土壤在植物生長全過程中供應、協調營養和環境條件的能力[4-7]。土壤肥力綜合評價中常使用的數學評價方法有指數和法、分數定級法、Fuzzy綜合評判法、聚類分析法及統計學方法等[6-12]。四川是我國烤煙的主要產區之一，但針對廣元植煙土壤肥力綜合指標評價的研究鮮見報道。為此，筆者通過隸屬度函數和偏相關分析，確定各肥力因子的隸屬度值及其權重，并利用模糊數學評價方法對土壤肥力進行綜合評價[9-14]，以期為廣元植煙土壤的選擇、土壤改良及平衡施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 土壤

供試土壤于2014年2—3月采自廣元市的劍閣縣、昭化區和旺蒼縣3個植煙縣(區)，在煙草尚未施用底肥和移栽前避開雨天采集，劍閣縣取樣420個，昭化區140個，旺蒼縣40個，共600個樣品。采集地點具有代表性，使用GPS定位，根據土種是否相同取耕層土壤20 cm深的土樣，同一采樣單元內S形布點采樣，8～10個點土壤構成1個0.5 kg左右的混合土樣。土樣經登記編號后進行預處理，經風干、磨細、過篩、混勻、裝瓶后備用。

1.2 指標測定

土壤肥力指標包括全氮、pH、有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、水溶性氯以及微量元素等，測定方法按土壤農化常規分析方法進行。

1.3 數據處理

1.3.1 植煙土壤養分豐缺劃分標準 參照《土壤學》[15]和《中國植煙土壤及煙草養分綜合管理》[3]的植煙土壤主要養分豐缺標準，結合廣元市實際情況提出植煙土壤養分豐缺劃分標準(表1)。

1.3.2 評價因子隸屬函數的建立 土壤的物理化學性質受多種因素影響，大多數指標都有適宜范圍限制。為使所有評價指標都處于同一發展狀態，采用模糊數學理論對各評價指標進行量綱歸一化處理，計算各指標的隸屬度，使各參評指標的原始數據轉換為0.1～1.0。隸屬度函數類型用拋物線型隸屬函數和S型隸屬函數(圖1和公式)。參考文獻[1，7-13]的研究結果，并根據生產實踐經驗和有關專家建議，確定各項養分指標所選用隸屬函數的類型和式中閾值(表1)。

表1 廣元市植煙土壤養分豐缺劃分標準

圖1 S 型(左)和拋物線型(右)隸屬函數折線圖

Fig.1 Membership function broken line chart of S-type (left) and parabolic-type

(1)

(2)

公式(1)、(2)分別代表S型和拋物線型隸屬函數公式。式中，x1和x4分別表示各指標的下、上臨界值，x2和x3為各指標的下、上限最優值。

1.3.3 指標權重的確定 由于各肥力因素(指標)影響土壤整體肥力的作用不同，即各指標對土壤肥力的貢獻不一致，故對各項指標應給予一定的權重。各土壤肥力要素之間相互影響，共同作用形成土壤肥力綜合指標，因此，要客觀合理地確定每個因子對土壤肥力的實際貢獻率，只有在排除或者固定其他因素影響的前提下，分別研究兩因素之間的相關關系，即采用偏相關分析方法獲得。單項肥力指標的權重系數通過計算各指標間的偏相關分析來確定，然后計算各因子與其他因子偏相關系數的平均值(Ri)，該平均值占所有肥力指標偏相關系數平均值之和的百分率即為該單項肥力指標在表征土壤肥力中的貢獻率，由此可以得出各項肥力指標的權重(Wi)。

1.3.4 土壤養分肥力綜合指標值的計算 根據加乘法則，在相互交叉的同類指標間采用加法合成，求出土壤肥力綜合指標值(Integrated Fertility Index，IFI)。將IFI劃分為5個等級，即高(IFI>0.75)、較高(0.65

式中，p為每個樣本測定的指標數，Ni和Wi分別表示第i個指標的隸屬度值和權重系數。

1.3.5 統計分析 采用Spss軟件對各養分含量進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 土壤養分含量

從表2看出，廣元市植煙土壤的pH平均為7.71，63.3%土壤的pH>7.5，處于較高水平，應加強措施降低土壤pH，以利于烤煙對營養元素的吸收。廣元市植煙土壤以壤土為主，84.5%土壤的有機質含量為10～25g/kg，處于適宜至豐富范圍，只有13.5%土壤的有機質含量偏低。

土壤堿解氮含量平均為75.05mg/kg，79%土壤處于中等至高水平，19.2%土壤處于極高水平。氮素過量時煙葉產量高，葉片大而厚，顏色深，油分少，彈性差；煙葉總氮和煙堿含量高，還原糖含量低，雜氣重，勁頭和刺激性大，吃味辛辣，香氣品質差。因此，廣元市植煙土壤應控制氮肥的施入。速效磷、速效鉀平均含量分別為19.2mg/kg和175.54mg/kg，分別有37.7%和49.5%土壤處于較低水平。鉀是煙草正常生長發育必需的大量營養元素，與煙葉的燃燒性、香味等有關[16]。因此，廣元市植煙土壤應增大鉀肥和磷肥的用量。有效鋅、有效硼的平均含量分別為1.38mg/kg和0.46mg/kg，分別有60.8%和61.8%土壤處于低和極低水平。有效錳、有效銅、有效鐵含量大部分處于中等水平。交換性鈣含量為1.64～100.32cmol/kg，93.2%土壤處于極高水平。交換性鎂為0.3～8.61cmol/kg，55.5%土壤處于高水平，33%土壤處于中等水平。有效硫和水溶性氯的含量也較高。土壤含鈣量高的煙葉表現過厚、粗糙、僵硬，使用價值低[17]；當土壤有效硫含量過高時，煙葉的產量降低，品質下降，上、中等煙比例下降，煙葉化學成分的協調性差，烤煙的燃燒性、香氣質、香氣量和吃味均受到不同程度的影響；當土壤水溶性氯含量過高時，會導致煙葉品質下降[18-19]。因此，廣元市植煙土壤應減少鈣、鎂、硫、氯等肥料的施用，并采用相關措施降低土壤中的量。

表2 廣元市植煙土壤養分含量及其各等級土壤占比

2.2 土壤養分狀況綜合評價

從表3可知，廣元市植煙土壤的有效鐵、有效錳、速效鉀含量的權重較高，分別為0.119、0.115和0.11，對IFI值影響較大；有機質、有效硫、有效硼含量的權重較低，分別為0.043、0.045和0.046，對IFI值影響相對較小。從表4看出，全市土壤綜合肥力指標57.5%土壤處于較低和低水平，29%土壤處于較高和高水平，表明廣元市植煙土壤肥力偏低。3個植煙縣區的土壤綜合肥力水平相差較大，其中，劍閣縣75.95%土壤的綜合肥力水平低或較低，土壤肥力偏低；昭化區、旺蒼縣土壤綜合肥力較高和高的土壤比例分別為70.71%和62.5%，土壤肥力較好。從圖2看出，廣元市植煙土壤綜合肥力呈梯度變化，在西南部土壤綜合肥力較低，中部和東北部較高。

圖2 廣元市植煙土壤的綜合肥力分布情況

Fig.2 Distribution of integrated fertility of tobacco- planting soil in Guangyuan City

表3 廣元市植煙土壤肥力各評價指標的隸屬度函數類型、閾值及其權重

Table 3 Membership function type, threshold and weight of different evaluation indexes of tobacco-planting soil fertility in Guangyuan City

函數類型Functiontype閥值Threshold下臨界點(x1)Lowercriticalpoint下限最優值(x2)Optimalvalueoflowerlimit上限最優值(x3)Optimalvalueofupperlimit上臨界點(x4)Uppercriticalpoint權重值Weightedvalue拋物線型pH55．577．50．056 Parabola?type有機質/(g/kg)101525350．043堿解氮/(mg/kg)3050701000．064水溶性氯/(mg/kg)103040420．076有效硫/(mg/kg)51020400．045S型S?type速效磷/(mg/kg)10400．065速效鉀/(mg/kg)1502200．110有效鋅/(mg/kg)0．510．072有效硼/(mg/kg)0．510．046有效錳/(mg/kg)5150．115有效銅/(mg/kg)0．210．078有效鐵/(mg/kg)4．5100．119交換性鈣/(cmol/kg)460．052交換性鎂/(cmol/kg)0．81．60．058

表4 廣元市植煙土壤肥力的綜合評價結果

表5 廣元市植煙土壤養分含量的相關系數

2.3 相關性

從表5可知，pH與交換性鈣含量極顯著正相關，與速效磷、有效硫、水溶性氯含量無顯著相關，與有機質含量顯著負相關，與其他養分含量呈極顯著負相關，與有效鐵、有效錳含量的相關系數分別達-0.569和-0.478。交換性鈣與有效鋅顯著負相關，與速效鉀、有效硼、有效錳、有效鐵、有效銅、水溶性氯含量極顯著負相關，與有效錳、有效鐵含量的相關系數分別達-0.494和-0.498，表明土壤中交換性鈣含量越高，這些養分含量就會減少。交換性鎂與堿解氮含量顯著負相關，與速效鉀、有效鋅、有效錳、有效鐵、有效銅、有效硫極顯著正相關。水溶性氯與速效鉀呈顯著負相關，與堿解氮、有效鋅呈極顯著負相關。有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、有效鐵、有效銅含量兩兩間大多數顯著或極顯著正相關，其中有效鐵與有效錳、有效銅含量的相關系數分別達0.672和0.543。有效硫與交換性鎂含量顯著正相關，與其他養分含量無顯著相關。

3 結論與討論

土壤養分是評價土壤肥力的主要指標，其豐缺狀況和供應強度直接影響煙草的生長發育、產量和品質。土壤肥力高低不僅受土壤養分和植物吸收能力的獨立作用，更取決于各因子的協調程度[20]。測定結果表明，廣元市植煙土壤的pH、交換性鈣、交換性鎂、有效硫含量偏高，特別是交換性鈣含量有93.2%土壤達極高水平；有效鉀、有效鋅、有效硼、有效銅含量偏低，有46.2%土壤的有效硼含量處于極低水平。土壤pH、交換性鈣含量與其他養分含量大多顯著或極顯著負相關，有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、有效鐵、有效銅含量兩兩間大多顯著或極顯著正相關，因此降低pH和交換性鈣含量，能提高土壤中有效鉀、有效鋅、有效硼、有效銅的含量。廣元市土壤主要為紫色鈣質土，因此土壤中鈣含量較高，而鈣鎂會隨水分流失，因此可以不施用鈣鎂肥料，采用自然流失方法降低鈣鎂含量。硫元素含量較高，可能是追施硫酸鉀導致，因此在今后的施肥過程中可用硝酸鉀代替部分硫酸鉀，以降低土壤中有效硫的含量。pH較高的土壤可施用酸性化肥如硝酸銨來活化土壤中的鈣，從而降低pH。有效鉀、有效鋅、有效硼和有效銅都易流失，因此應增加這4種元素在追肥中的比例，以滿足煙葉生長的需要。

廣元市植煙土壤中有效鐵、有效錳、速效鉀含量的權重較高，分別為0.119、0.115和0.11，對土壤肥力綜合指標值(IFI)影響較大；有機質、有效硫、有效硼含量的權重較低，分別為0.043、0.045和0.046，對IFI影響相對較小，在今后的施肥過程中應保持有效鐵、有效錳、速效鉀含量處于最優水平。3個植煙縣區的IFI差別較大，全市土壤IFI從西南向東北呈遞增趨勢，這是因為從西南向東北海拔增高，森林覆蓋增多，土壤肥力增加。各地區應根據當地的實際情況，結合土壤養分豐缺狀況，均衡各營養元素的配比，制定適宜的平衡施肥方案，以提高煙葉產量和質量。

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(責任編輯： 馮 衛)

Nutrient Content of Tobacco-planting Soil and Comprehensive Evaluation of Tobacco-planting Soil Fertility in Guanyuan City

ZHANG Qili, GU Huizhan*, YU Xiao, HE Jixian, WANG Dong

(GuangyuanBranchCompany,SichuanTobaccoCorporation，Guangyuan，Sichuan628000,China)

The nutrient indexes of 600 soil samples from three tobacco-planting regions of Jiange County, Zhaohua District and Wangcang County in Guangyuan City were determined, then the weight of soil nutrient indexes was calculated by partial correlation analysis, and finally the soil fertility of tested tobacco-planting areas was comprehensively evaluated by the integrated fertility index (IFI)to provide the scientific basis for selection of tobacco-planting soil, soil improvement and balanced fertilization in Guangyuan City. Results: The pH, exchangeable Ca, exchangeable Mg and available S of tested soil samples is high but the content of available K, available Zn, Available B and available Cu is low. The IFI value of 75.95% soil samples from Jiange County is low or lower but the IFI value of 70.71% soil samples from Zhaohua District and 62.5% soil samples from Wangcang County is high or higher. The IFI value presents a gradual rising trend from Southwest to Northeast. The pH value and exchangeable Ca content of soil samples are negatively related to other soil nutrients significantly or very significantly. There are significant or very significant positive correlations between two soil nutrients in organic matter, available nitrogen, rapidly available P, rapidly available K, available B, available Zn, available Fe and Available Cu. The weight of available Fe, available Mn and rapidly available K is 0.119, 0.115 and 0.11 respectively, which has great influence on IFI. The weight of organic matter, available S, available B is 0.043, 0.045 and 0.046 separately, which has relatively little influence on IFI.

tobacco; soil nutrient; comprehensive evaluation; integrated soil fertility index; Guangyuan; Sichuan

2015-12-24； 2016-04-13修回

張啟莉(1986-)，女，助理農藝師，碩士，從事煙草栽培研究。E-mail：497881500@qq.com

*通訊作者：顧會戰(1978-)，男，農藝師，碩士，從事煙草栽培研究。E-mail：39564259@qq.com

1001-3601(2016)05-0205-0072-05

S572

A