基于烤煙生產的湘西植煙土壤質量綜合評價

張明發，田峰，李孝剛，田茂成，李明德，彭曙光，巢進，蔡云帆，吳海勇，李雙，張黎明，朱三榮，呂啟松

1 湖南湘西州煙草公司生產技術中心，湖南吉首 416000；2 中國科學院南京土壤研究所，江蘇南京 210008；3 湖南省土壤肥料研究所，湖南長沙410128；4 湖南省煙草公司，湖南長沙 410004；5 河南農業大學，河南鄭州450002

基于烤煙生產的湘西植煙土壤質量綜合評價

張明發1，田峰1，李孝剛2，田茂成1，李明德3，彭曙光4，巢進1，蔡云帆1，吳海勇3，李雙5，張黎明1，朱三榮1，呂啟松1

1 湖南湘西州煙草公司生產技術中心，湖南吉首 416000；2 中國科學院南京土壤研究所，江蘇南京 210008；3 湖南省土壤肥料研究所，湖南長沙410128；4 湖南省煙草公司，湖南長沙 410004；5 河南農業大學，河南鄭州450002

以湘西植煙土壤為研究對象，通過烤煙生產調查和土壤性狀分析，采用相關分析和主成分分析構建土壤質量評價的最小數據集，進而系統性評價植煙土壤質量狀況。結果表明：植煙土壤pH和砂粒等特性變異中等（18%），而一些微量元素和速效養分含量變異較強（63%～134%）；土壤pH值、有機質、砂粒含量、全氮、全鉀和有效硫適宜，堿解氮、有效磷和速效鉀含量偏高，而土壤全磷和一些微量元素（鉬、硼）缺乏。篩選出用于評價植煙土壤質量的最小數據集，包含了土壤有機質、砂粒、速效鉀、有效磷、全鉀和有效鉬；根據綜合質量指標大小將植煙土壤質量分為優、良、中、較差和差5個等級, 屬于良等級以上土壤植煙區所占比例為37.4%，中等級別土壤占比43.8%，較差等級以下土壤占比18.8%。

植煙土壤；土壤質量；最小數據集；主成分分析；綜合評價

土壤是發展優質烤煙的必要條件。土壤質量是肥力質量、環境質量和健康質量的綜合量度，就作物生產而言其關鍵是土壤肥力質量[1-3]。開展土壤質量評價可為植煙土壤的合理利用、科學管理和土壤養分豐缺診斷提供依據[1,4]。評價方法及其指標選取方法都會影響土壤質量評價結果[1,5-6]。與土壤定性評價[5]、土壤質量模型[7]及土壤相對質量法[8]等評價手段相比，土壤質量指數評價法易于量化，是目前最為常用方法[1,9,10]。對于特定區域，鑒于土壤屬性數據獲取的成本及屬性間的共線性等因素，不可能獲取所有指標的數據，而只能從候選數據集中選出能最大限度的代表所有候選參數的指標。于是，Larson和Pierce（1991）[11]提出了最小數據集概念，已廣泛應用于土壤質量的評價[1,12-16]。

土壤質量是維持農田生態系統中作物生產和可持續發展的保證，作物生產狀況可作為反映和評價土壤質量的重要指標[15-16]。研究發現作物產質量與土壤質量指數顯著相關，可在土壤質量評價過程中應用[9,16-17]。通過土壤屬性指標與作物產量或效益的相關性構建最小數據集，并用于土壤質量評價，已在水稻、小麥、玉米等農作物以及果樹（臍橙）上成功應用[9-10,15-16]。烤煙作為產量與質量并重的經濟類作物，對土壤的要求更為嚴格[18]。但目前針對植煙土壤質量評價的研究，多數仍局限于基于統計方法（聚類分析、主成份分析和模糊數學等）直接構建數據集[19-21]。對此，本研究以湘西為例，從烤煙生產應用的角度，系統調查植煙土壤質量因子和煙葉生產狀況，在分析土壤屬性與烤煙生產關系的基礎上,找出影響烤煙產質量的土壤因素,構建植煙土壤質量評價體系，以期為煙區規劃以及優化煙草栽培技術提供更好的科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

湘西土家族苗族自治州（簡稱湘西州）位于湖南省西北部的武陵山區，地處東經 109°10'—110°23'，北緯 27°44'—29°38'，屬亞熱帶季風性濕潤氣候區，氣候溫和、四季分明，降水豐沛、雨量集中，光、熱、水同季，是湖南省第三大煙葉產區[22]。該區常年產煙量達24 000 t。

1.2 土壤樣品采集與分析

于2014年12月，在湖南湘西州下轄的龍山、永順、鳳凰、花垣、保靖、古丈、瀘溪等7縣開展植煙土壤采集。根據烤煙種植情況，成片性好的地塊5～10 hm2為一取樣點，山丘地形區1～5 hm2為一取樣點。用土鉆在每個樣點中按梅花采樣法取耕層土樣(0～20 cm)，采集10～15個采樣點混成一個土壤樣品，去除植物根系和石塊后帶回實驗室分析。共采集具有代表性的土樣1242個，其中龍山煙區采集300個樣點、永順煙區360個、鳳凰煙區155個、花垣煙區160個、保靖煙區102個、古丈煙區95個、瀘溪煙區70個。

土壤樣品經風干，磨碎，過篩后測定土壤pH值、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效硫、水溶性氯、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效硼、有效鉬、陽離子交換量、土壤顆粒組成等20項性狀。根據采樣點經緯度信息，參考湖南省第2次土壤普查資料，并結合現場地形地貌觀察和典型區域土壤剖面，對樣區土壤母質類型進行區分。同時，調查每個樣點近3年烤煙上等煙葉及中等煙葉的產量，單位收益為每公頃烤煙產量乘以當年收購單價而得。指標測定方法如下：土壤pH值采用玻璃電極法，土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化法，土壤全氮采用開氏定氮法，土壤全磷和速效磷采用鉬銻抗比色法，土壤全鉀和速效鉀采用火焰光度法，土壤堿解氮采用堿解擴散法，土壤有效鈣、有效鎂、有效硫、有效鐵、有效錳、有效鋅和有效銅采用DTPA混合溶液浸提原子吸收分光光度計法，土壤有效硼采用甲亞胺比色法，土壤有效鉬采用極譜法，土壤水溶性氯采用硝酸銀電位滴定法測定，陽離子交換量用乙酸鈉—火焰光度法測定，土壤顆粒組成采用濕篩—吸管法[23]。

1.3 植煙土壤質量評價過程

1.3.1 最小數據集的建立

土壤質量評價必須依據一定的標準先從大量土壤性狀中選取對土壤質量敏感的評價指標構成最小數據集（Minimum Data Set, MDS）。用于烤煙土壤質量評價的最初總數據集包含pH值、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效硫、水溶性氯、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效硼、有效鉬、陽離子交換量、粘粒（＜0.002 mm）、粉砂（0.02～0.002 mm）和砂粒（2～0.02 mm）。首先，基于各樣點煙葉單位效益，依據土壤性狀與烤煙效益之間的Pearson’s 相關性分析結果，篩選出用于后續MDS構建的基礎數集；然后采用主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）法開展數據集冗余分析，并篩選顯著指標以最終構建MDS[16]。指標篩選標準：選取特征值＞1的所有主成分，進入MDS的構建[9,24]；每個主成分（PC）中，因子荷載值最高及其荷載值10%以內的所有因子進入MDS[24]。當主成分高因子載荷指標只有1個，則該指標進入MDS。當主成分高因子載荷指標不止1個，對其分別做相關性分析（Pearson’s相關）；若相關系數低（r＜0.6）時，各高因子載荷指標均被選入MDS；若相關性高（r≥0.6），則最大的高因子載荷指標被選入MDS[9,16]。

1.3.2 指標隸屬度值和權重的計算

土壤質量評價指標的隸屬度值由隸屬度函數計算。隸屬度函數是指所要評價的肥力參數與作物生長效應曲線之間關系的數學表達式，它可以將肥力評價參數標準化，轉變成范圍為0 ～ 1的無量綱值[5,16]。據作物效應曲線將隸屬度函數分為S型和拋物線型（圖1），用于本研究所選中的MDS因子的轉換。

拋物線型隸屬度函數：

S型隸屬度函數：

圖1 S型和拋物線型隸屬函數的折線圖Fig. 1 Curve diagram of S-type function and Parabola-type function

1.3.3 土壤質量綜合評價

MDS指標權重值由主成分分析獲取。對各指標轉化后做主成分分析，獲得各個指標的公因子方差，各指標公因子方差占公因子方差和的比例即為數據集指標的權重值[26]。采用加權求和模型計算評價單元的土壤質量指數（Soil Quality Index，SQI），其數學表達式為：

式中，SQI為土壤質量指數，Wi為第i項土壤指標的權重，Si為第i項土壤指標的標準得分，p為所有參評指標總數。

根據隸屬度函數曲線中轉折點的相應取值，結合相關文獻資料分類標準[3,19,21]，將得出的土壤質量指數分為5個等級，并對研究區植煙土壤質量狀況進行評價分級，即優I（FI(0.8,1]），良II（FI(0.6,0.8]），中等III（FI（0.4,0.6]），較差IV（FI（0.2,0.4]）和差 V（FI（0, 0.2]）。

1.4 數據統計分析

利用SPSS軟件的Descriptive Statistics描述統計、Factor Analysis因子分析和Pearson’s相關分析以及Excel軟件對試驗數據進行統計分析處理。

2 結果與分析

2.1 湘西植煙土壤性狀指標描述性統計分析

對湖南湘西植煙土壤1242個土壤樣點的統計分析表明，除有效鋅和有效硫外，其它土壤屬性服從正態分布/對數正態分布（表1）。變異系數（CV）是表示觀察值變異程度或離散程度的統計變量，CV≤10%時為弱變異性，10%＜CV≤100%為中等變異性，CV ＞100%時為強變異性[27]。變異系數最小為土壤pH和粉砂，為18%，屬中等變異強度；而變異系數較大的因子為一些中微量元素，如有效錳、有效鋅、有效鉬和有效硫，變異強度較高，遠高于其它肥力指標。研究區上等和中等烤煙的平均產量分別為1254.3 kg/hm2、809.1 kg/hm2，變異系數為16%，其中最高產量是最低產量的4倍；烤煙單位效益平均值為59077元/hm2，變異系數為17%，呈正態分布。

表1 湘西植煙土壤各屬性指標及其產量、效益的描述性統計特征Tab.1 Descriptive statistics of soil property contents, yield and income in the study area

續表1

2.2 湘西植煙土壤質量最小數據集的確定

通過相關分析得出（表2），土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全鉀、有機質、有效鐵、有效錳、有效鉬、砂粒、粉砂等土壤性狀與烤煙生產效益呈顯著性相關（P＜0.05），用于基礎數據集的構建。在此基礎上對參選指標進行主成分分析，選擇特征值大于1的主成分（表 3），根據每個主成分中評價參數的載荷值和參數的相關性，確定組成最小數據集的評價指標。由各評價因子在主成分中特征向量可知（表 3），PC1解釋了24.3%的變異，其因子荷載值最高及其荷載值10%以內的因子分別是有機質和堿解氮，且有機質和堿解氮呈較高相關性（r=0.71，P＜0.01），因此有機質選入最小數據集。PC2解釋了15.6%的變異，其因子荷載值最高的因子為砂粒，而其他因子都在其荷載值10%以外，所以只有砂粒選入最小數據集。PC3解釋11.9%的變異，其因子荷載值最高及其10%以內的因子分別是速效鉀和有效磷，但它們的相關系數小于0.6，所以速效鉀和有效磷進入最小數據集。PC4解釋10.4%的變異，其因子荷載值最高及其10%以內的因子分別是全鉀和有效鉬，且全鉀和有效鉬相關性較差（r=0.09），所以全鉀和有效鉬選入最小數據集。因此，植煙土壤質量評價的最小數據集包含有機質、砂粒、速效鉀、有效磷、全鉀和有效鉬。

表2 參選評價指標的相關性分析Tab.2 Correlations of the soil quality indicators

表3 湘西植煙土壤性狀的主成分分析結果Tab.3 Results of the principal component analysis of the soil properties

2.3 指標隸屬度值和權重的計算

根據已有研究資料以及研究區域土壤肥力特征[6,19-20]，確定了各因子在折線函數中拐點的取值（表4）。然后對各指標轉換后的隸屬度值進行主成分分析，確定最小數據集中各指標的權重系數，其中砂粒、速效鉀和有機質的權重較高，分別為0.213、0.177和0.175（表4）。

表4 最小數據集各指標權重及其隸屬度函數轉折點取值Tab.4 Values of the turning point in membership function curves and their weights using principal component analysis in MDS

2.4 湘西植煙土壤質量指數計算及分布

經過統計得到各評價指標的權重值以及標準化的指標得分，計算出各個土壤質量指數（圖 2）。由圖2可知，植煙區土壤綜合質量指數介于0.1～1, 其中有5.6%的土壤質量指數達到0.80以上，屬于優等土壤；達到良和中等的植煙土壤占比高，分別為31.8%和43.8%；而差等土壤占比低，為2.0%（圖 2）。進一步通過相關分析發現植煙土壤質量狀況與烤煙生產效益呈極顯著相關性（圖 3）。從不同縣區的植煙土壤質量分布看，花垣和龍山的良等以上土壤占比高，分別為51.3%和52.0%，鳳凰和永順的中等土壤比例較高，而差等以下土壤主要分布在古丈和瀘溪（圖 4）。

圖2 湘西植煙土壤質量指數分級分布情況Fig. 2 Soil quality grades for the whole tobacco planting soils of Xiangxi region

圖3 植煙土壤質量綜合指數與烤煙單位效益的相關性分析Fig. 3 Correlation between the tobacco income and the soil quality index

圖4 湘西不同縣區植煙土壤質量指數分級分布情況Fig. 4 Distribution of soil quality grades in different counties of the whole tobacco planting soils of Xiangxi region

3 討論

本研究取樣點根據基本煙田的分布情況布置，考慮到區域內基本煙田的空間分布和烤煙生產布局。與已有關于土壤質量評價研究相比[3,21,28]，本研究取樣密度較大，基本覆蓋了研究區植煙土壤分布，為后續全面評價煙區土壤質量狀況奠定基礎。研究區植煙土壤pH和粉砂變異強度中等，而其它肥力因子（如微量元素和土壤速效養分）變異強度較強，與這些肥力指標易受栽培、施肥等影響相關[29-31]。土壤質量評價的指標選取應全面、綜合地反映土壤質量的各個方面，即土壤的養分貯存、養分釋放和理化性狀等[11,32,34]。本研究同時將微量元素納入土壤質量評價指標體系，使反映土壤質量的指標更為全面[20]。先后通過土壤屬性與烤煙生產效益的相關性分析和主成分分析，得出用于評價植煙土壤質量的最小數據集，包括有機質、砂粒、速效鉀、有效磷、全鉀和有效鉬，因此這些指標是基于烤煙生產的植煙土壤質量評價的關鍵因子。

在第一主成分中，與其它土壤性狀相比有機質權重最高，說明土壤有機質是決定研究區植煙土壤質量狀況的第一要素。研究區植煙土壤有機質平均含量（28.8 g/kg）適宜烤煙種植，但其變幅較大，有一定比例（22.5%）的植煙土壤有機質含量高于35 g/kg，此情況下可能會出現土壤氮素供應過量，造成煙葉生長后期貪青晚熟，影響煙葉品質[35-36]。進一步分析發現土壤堿解氮含量與有機質呈極顯著正相關（r=0.74），這與Tong等 研究結果一致[37]。第二主成分中土壤砂粒的權重遠高于其它土壤性狀，說明土壤物理性質好壞也是決定烤煙生長的重要要素[38]。研究區土壤砂粒含量處于適宜范圍（30%～45%）樣品占比中等（26.7%），但有一定比例（9.8%）植煙土壤砂粒含量低于15%，此情況下會出現土壤通透性不良，不利于煙株前期生長發育。研究區土壤有效鉬平均含量（0.19 mg/kg）低于植煙土壤有效鉬臨界值（0.2 mg/kg），其中有效鉬缺乏的土壤樣點占比達67.7%，這與近年來報道一些煙區烤煙都表現出不同程度的缺鉬癥狀的結果一致[37]。研究區植煙土壤偏酸性，由于土壤中的鐵鋁氧化物和高嶺石等對鉬有固定和吸附作用，導致酸性土壤鉬的有效性很低，再加上生產上沒有施鉬肥的習慣[39-40]。因此，加強鉬肥施用是提升煙區烤煙生產的重要措施之一。

烤煙生產對土壤鉀素水平要求較高，土壤對煙株持續有效且充足的鉀供應是提高煙葉品質的關鍵[41-42]。施用鉀肥可明顯提高土壤速效鉀和全鉀含量，同時能較好地調節煙葉生理代謝，改善烤煙品質[43]。分析得出速效鉀和全鉀均進入了最小數據集，說明土壤鉀素是影響研究區烤煙生產的重要要素。然而，研究區土壤速效鉀含量較高（均值為223.99 mg/kg），說明目前烤煙生產中盲目增施鉀肥的現象較普遍，造成土壤中鉀的積累[44]。研究區植煙土壤全磷含量偏低（均值為0.77 g/kg），其中83.0%土壤樣點全磷含量屬缺乏狀態（＜1 g/kg），而速效磷含量適宜（39 mg/kg），這與烤煙生產中重視磷肥施用有一定關系[45-47]。因此，烤煙生產中應進一步深入研究磷、鉀肥施用量及施用方式，維持土壤磷、鉀素營養平衡，提高其生理效率和農學效率[48]。

目前，多數針對植煙土壤肥力、質量評價的研究結果表明植煙土壤肥力水平較高，肥力較低土壤占比很低（＜10%）[19,49]。然而，這些研究得出的土壤肥力質量狀況一般僅是一種潛在肥力, 缺少結合烤煙生產的實際狀況對土壤質量的響應。作物產量及效益是土壤實際生產力的外在表現，一定程度上能夠確切反映土壤質量水平。本研究中，烤煙產值兼顧了烤煙產量和質量，檢驗發現植煙土壤質量指數與烤煙產值呈極顯著正相關性（P＜0.01），說明本研究對植煙土壤質量狀況的評價結果代表了當地烤煙的實際生產狀況。研究發現72.8%的植煙土壤處于中等以上水平，差等土壤占比較低（2.0%），表明研究區植煙土壤質量狀況總體可滿足生產優質煙葉的需要。這與近年來煙區重視煙草生產，加大肥料投入以提升煙草生產效率不無關系。

4 結論

研究區植煙土壤pH和砂粒等特性變異中等，而一些微量元素和速效養分含量變異較強。土壤pH值、有機質、砂粒含量、全氮、全鉀和有效硫適宜，堿解氮、有效磷和速效鉀含量偏高，而土壤全磷和一些微量元素（鉬、硼）缺乏。研究建立了參評土壤質量的最小數據集指標體系，有機質、砂粒、速效鉀、有效磷、全鉀和有效鉬等指標是基于烤煙生產實際的植煙土壤質量評價的關鍵因子。對此，加強煙區鉬肥施用和適宜調控磷、鉀肥用量及施用方式是提升煙草生產的重要措施。土壤質量評價表明研究區植煙土壤質量狀況總體較好，可滿足生產優質煙葉的需要。研究結果為科學、有效地評價湘西植煙土壤質量狀況提供了參考依據，并通過系統評價植煙土壤質量狀況，對當地煙草生產具有一定的指導意義。

[1]曹志洪, 周健民. 中國土壤質量[M]. 北京: 科學出版社,2006.CAO Zhihong, ZHOU Jianmin. Soil Quality of China [M].Beijing: Science Press, 2006.

[2]郭亞利, 劉錦華, 王仕海. 植煙土壤保育及改良技術的研究進展[J]. 貴州農業科學, 2016, 44(4): 79-85.GUO Yali, LIU Jinhua, WANG Shihai. Advances in conservation and improvement technology of tobaccogrowing soils[J]. Guizhou Agricultural Sciences, 2016,44(4): 79-85.

[3]劉占鋒, 傅伯杰, 劉國華, 等. 土壤質量與土壤質量指標及其評價[J]. 生態學報, 2006, 26(3): 901-913.LIU Zhanfeng, FU Bojie, LIU Guohua, et al. Soil quality:concept, indicators and its assessment[J]. Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(3): 901-913.

[4]王宏偉, 張留臣, 普云飛, 等. 云南省峨山縣植煙土壤肥力的綜合評價及變異分析[J]. 湖南農業大學學報(自然科學版), 2012, 38(5): 530-534.WANG Hongwei, ZHANG Liuchen, PU Yunfei, et al.Comprehensive evaluation and variation analysis of fertility of tobacco-growing soil in Eshan county of Yunnan province[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2012, 38(5):530-534.

[5]Ditzler C A, Tugel A J. Soil quality fi eld tools experiences of USDA-NRCS soil quality institute[J]. Agronomy Journal,2002, 94: 33-38.

[6]Qi Yanbing, Darilek J L, Huang Biao, et al. Evaluating soil quality indices in an agricultural region of Jiangsu Province,China[J]. Geoderma, 2009, 149: 325-334.

[7]Doran J W, Parkin T B. Defining and assessing soil quality[C]// Doran J W, et al. Defining soil quality for a sustainable environment. Special Publication, Soil Science Society of America, Madison, WI. 1994, 35: 3-21.

[8]Wang Xiaoju, Gong Zitong. Assessment and analysis of soil quality changes after eleven years of reclamation in subtropical China[J]. Geoderma, 1998, 81: 339-355.

[9]Andrews S S, Karlen D L, Mitchell J P. A comparison of soil quality indexing methods for vegetable production systems in Northern California [J]. Agriculture, Ecosystems& Environment, 2002, 90: 25-45.

[10]Cheng Jinjin, Ding Changfeng, Li Xiaogang, et al. Soil quality evaluation for navel orange production systems in central subtropical China[J]. Soil & Tillage Research, 2016,15(5): 225-232.

[11]Larson W E, Pierce F J. Conservation and enhancement of soil quality. In Proc. Of the Int. Workshop on evaluation for sustainable land management in the developing world.International Board for Soil Resource and Management(IBSRAM). Proceeding no.123 vol.2, Bangkok, Thailand,1991.

[12] 王飛, 李清華, 林誠, 等. 福建冷浸田土壤質量評價因子的最小數據集[J]. 應用生態學報, 2015, 26(5): 1461-1468.WANG Fei, LI Qinghua, LIN Cheng, et al. Establishing a minimum data set of soil quality assessment for coldwaterlogged paddy field in Fujian Province, China[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(5): 1461-1468.

[13] 鄧紹歡, 曾令濤, 關強, 等. 基于最小數據集的南方地區冷浸田土壤質量評價[J]. 土壤學報, 2016, 53(5): 230-237.DENG Shaohuan, ZENG Lingtao, GUAN Qiang, et al. Minimum dataset-based soil quality assessment of waterlogged paddy field in south China. Acta Pedologica Sinica, 2016, 53(5): 230-237.

[14] 李桂林, 陳杰, 孫志英, 等. 基于土壤特征和土地利用變化的土壤質量評價最小數據集確定[J]. 生態學報, 2007,27(7): 2715-2724.LI Guilin, CHEN Jie, SUN Zhiying, et al. Establishing a mininum dataset for soil quality assessment based on soil properties and land use change[J]. Acta Ecologica Sinica,2007, 27(7): 2715-2724.

[15]Govaerts B, Sayre K D, Deckers J. A minimum data set for soil quality assessment of wheat and maize cropping in the highlands of Mexico[J]. Soil & Tillage Research, 2006, 87:163 -174.

[16]Li Ping, Zhang Taolin, Wang Xingxiang, et al. Development of biological soil quality indicator system for subtropical China[J]. Soil & Tillage Research, 2013, 126: 112-118.

[17]Chen Yudong, Wang Huoyan, Zhou Jianmin, et al.Minimum data set for assessing soil quality in farmland of northeast China[J]. Pedosphere, 2013, 23: 564 – 576.

[18] 劉國順. 煙草栽培學[M]. 北京: 中國農業出版社, 2003.LIU Guoshun. Tobacco cultivation[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2003.

[19] 黎妍妍, 許自成, 肖漢乾, 等. 湖南省主要植煙區土壤肥力狀況綜合評價[J]. 西北農林科技大學學報(自然科學版), 2006, 34(11): 179-183.LI Yanyan, XU Zicheng, XIAO Hanqian, et al. The comprehensive evaluation of soil fertility status for to bacco-growing areas in Hu’nan province. [J]. Jour of Northwest Sci-Tech Univ of Agri and For (Natural Sciences), 2006, 34(11): 179-183.

[20]李強，周冀衡，楊榮生. 曲靖植煙土壤養分空間變異及土壤肥力適宜性評價[J]. 應用生態學報, 2011, 22(4):950-954.LI Qiang, ZHOU Jiheng, YANG Rongsheng. Soil nutrients spatial variability and soil fertility suitability in Qujing tobacco-planting area[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(4): 950-954.

[21] 劉金山, 胡承孝, 孫學成, 等. 基于最小數據集和模糊數學法的水旱輪作區土壤肥力質量評價[J]. 土壤通報,2012, 43(5): 1145-1150.LIU Jinshan, HU Chengxiao, SUN Xuecheng, et al.Evaluation of soil fertility quality with a minimum data set and fuzzy logic in the paddy-upland rotation region of Hubei province[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2012,43(5): 1145-1150.

[22]張黎明, 周米良, 向德明. 湘西山區建設現代煙草農業的思考[J]. 作物研究，2010, 24(1): 76-79.ZHANG Liming, ZHOU Miliang, XIANG Deming.Thinking on the construction of modern tobacco agriculture in the mountainous areas of Xiangxi[J]. Crop Research,2010, 24(1): 76-79.

[23] 魯如坤. 土壤農業化學分析方法[M]. 北京: 中國農業科技出版社, 2000: 12-290.LU Rukun. Analysis methods of soil and agricultural chemistry[M]. Beijing: Chinese Agricultural Science and Technology Press, 2000: 12-290.

[24]Yemefack M, Jetten V G, Rossiter D G. Developing a minimum data set for characterizing soil dynamics in shifting cultivation systems[J]. Soil & Tillage Research,2006, 86: 84– 98.

[25]Andrews S S, Carroll C R. Designing a decision tool for sustainable agroecosystem management: soil quality assessment of a poultry litter management case study[J].Ecological, 2001, 11(6): 1573-1585.

[26]Shukla M K, Lai R, Ebinger M. Determining soil quality indicators by factor analysis[J]. Soil and Tillage Research,2006, 87: 194-204.

[27] 武德傳, 陳永安, 張西仲, 等. 黔南山地植煙土壤有效鉬空間變異分析[J]. 云南農業大學學報，2012, 27(6)：851-857.WU Dechuan, CHEN Yong’an, ZHANG Xizhong, et al. Spatial variability of tobacco-growing soil available Mo in Qiannan mountainous area[J]. Journal of Yunnan Agricultural University，2012, 27(6): 851-857.

[28] 李靜鵬, 徐明鋒, 蘇志堯, 等. 不同植被恢復類型的土壤肥力質量評價[J]. 生態學報，2014, 34(9): 2297-2307.LI Jingpeng, XU Mingfeng, SU Zhiyao, et al. Soil fertility quality assessment under different vegetation restoration patterns. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(9) : 2297-2307.

[29]羅建新, 石麗紅, 龍世平. 湖南主產煙區土壤養分狀況與評價[J]. 湖南農業大學學報(自然科學版), 2005,31(4): 376-380.LUO Jianxin, SHI Lihong, LONG Shiping. Appraising on the nutrient state of tobacco-growing soil in main areas of Hunan[J]. Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences), 2005, 31(4): 376-380.

[30]毛輝, 張黎明. 湘西植煙土壤養分狀況分析及施肥建議[J]. 作物研究, 2016, 30(3): 299-302.MAO Hui, ZHANG Liming. Nutrient status analysis of tobacco growing soil in Xiangxi and fertilization recommendations[J]. Crop Research, 2016, 30(3): 299-302.

[31]李艷青, 屠乃美, 田峰. 湘西植煙土壤養分變化趨勢分析[J]. 作物研究, 2011, 25(3): 240-244.LI Yanqing, TU Naimei, TIAN Feng. Analysis on the change trend of tobacco soil nutrients in Xiangxi. Crop Research, 2011, 25(3): 240-244.

[32]Liu Zhanjun, Zhou Wei, Shen Jianbo, et al. Soil quality assessment of acid sulfate paddy soils with different productivities in guangdong province, China[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2014, 13: 177–186.

[33]Zornoza R, Acosta J A, Bastida F, et al. Identification of sensitive indicators to assess the interrelationship between soil quality, management practices and human health[J].Soil, 2015, 1: 173–185.

[34]Basak N, Datta A, Mitran T, et al. Assessing soil quality indices for sub-tropical rice-based cropping systems in India. Soil Research, 2015, doi.org/10.1071/SR14245

[35] 王樹會, 邵巖, 李天福, 等. 云南植煙土壤有機質與氮含量的研究[J]. 中國土壤與肥料, 2006, 5: 18-20.WANG shuhui, SHAO Yan, LI Tianfu, et al. Study on the content of organic matter and nitrogen in Yunnan tobacco growing soils[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China,2006, 5: 18-20.

[36] 張恒, 王晶君, 孟琳, 等. 貴州省典型植煙土壤氮素礦化研究[J]. 中國煙草科學, 2013, 34(3): 1-5.ZHANG Heng, WANG Jingjun, MENG Lin, et al. Nitrogen mineralization of typical tobacco-growing soils in Guizhou province[J]. Chinese Tobacco Science, 2013, 34(3): 1-5.

[37]Tong Chengli，Xiao Heai, Tang Guoyong, et al. Longterm fertilizer e ff ects on organic carbon and total nitrogen and coupling relationships of C and N in paddy soils in subtropical China[J]. Soil ＆ Tillage Research, 2009, 106:8-14．

[38] 曹志洪. 優質烤煙生產的土壤與施肥[M]. 南京: 江蘇科學技術出版社, 1991: 6-7, 10-14.CAO Zhihong. Soil and Fertilization for high quality fl uecured tobacco production[M]. Nanjing: Jiangsu Science and Technology Press, 1991: 6-7, 10-14.

[39]Reisenauer H M , Tabikh A A, Stout P R. Molybdenum reactions with soils and the hydrous oxides of iron,aluminum and titanium[J]. Soil Science Society of America Journal, 1962, 26: 23-27.

[40]李曉寧, 高明, 慈恩. 重慶市植煙土壤有效態微量元素含量評價[J]. 中國生態農業學報, 2007, 15(3): 25-28.LI Xiaoning, GAO Ming, CI En. Evaluation of available microelement contents in tobacco soils of Chongqing[J].Chinese Journal of Eco-Ag riculture, 2007, 15(3): 25-28.

[41] 胡國松, 鄭偉, 王震東, 等. 烤煙營養原理[M]. 北京: 科學出版社, 2000.HU Guosong, ZHENG Wei, WANG Zhendong, et al.Principle of tobacco nutrition [M]. Beijing: Science Press,2000.

[42] 曹志洪. 優質烤煙生產的鉀素與微肥[M]. 北京: 中國農業科技出版社, 1995: 24-86.CAO Zhihong. Potassium and micronutrients fertilizer for high quality fluecured tobacco production[M]. Beijing:Chinese Agricultural Science and Technology Press, 1995:24-86.

[43]柳太衛，楊承，李正，等. 鉀肥施用方式對土壤鉀供應能力及烤煙品質的影響[J]. 湖北農業科學, 2013, 52(8):1771-1776.LIU Taiwei, YANG Cheng, LI Zheng, et al. Effects of K fertilizer application on the K supply capacity of soil and the quality of flue-cured tobacco[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2013, 52(8): 1771-1776.

[44] 王樹會, 邵巖, 李天福, 等. 云南煙區土壤鉀素含量與分布[J]. 云南農業大學學報，2006, 21(6): 834-837.WANG Shuhui, SHAO Yan, LI Tianfu, et al. Content and distribution of potassium in soils of Yunnan tobacco growing areas[J]. Journal of Yunnan Agricultural University,2006, 21(6): 834-837.

[45]劉坤, 周冀衡, 李強. 植煙土壤速效磷含量及其與煙葉化學成分的相關分析[J]. 湖南農業科學, 2014, 13: 3-6.LIU Kun, ZHOU Jiheng, LI Qiang. Correlation analysis of available P content in tobacco grown soils with tabacco leaf chemical components[J]. Hunan Agricultural Sciences,2014, 13: 3-6.

[46] 賈志紅, 易建華, 符建國, 等. 磷肥處理對烤煙生長生理及根系構型的影響[J]. 土壤，2011, 43(3): 388-391.JIA Zhihong, YI Jianhua, FU Jianguo, et al. Effects of phosphorus treatment on flue-cured tobacco growth physiological characteristics and root configuration[J].Soils, 2011, 43(3): 388-391.

[47]王娟, 羅建新, 歐陽志標. 湖南植煙土壤磷的主要形態及其有效性[J]. 中國農學通報, 2016, 32(9): 170-173.WANG Juan, LUO Jianxin, OUYANG Zhibiao. Phosphorus forms and availability of Hunan tobacco-planting soil[J].Chinese Agricultural Science Bulletin, 2016, 32(9): 170-173.

[48] 李莎, 高明, 李常軍, 等. 氮磷鉀配施對土壤氮素累積及烤煙產量品質的影響[J]. 西南師范大學學報(自然科學版), 2007, 32(6): 104-108.LI Sha, GAO Ming, LI Chang Jun, et al. Effects of combining application of N , P , K fertilizers on cumulation of nitrogen, yield and quality of flue-cured tobacco[J].Journal of Southwest China Normal University (Natural Science), 2007, 32(6): 104-108.

[49] 汪璇, 呂家恪, 唐國祥, 等. 西南丘陵山區植煙土壤肥力空間分布及適宜性評價[J]. 西南大學學報(自然科學版),2013, 35(7): 106-114.WANG Xuan, LV Jiage, TANG Guoxiang, et al. Spatial distribution of tobacco-grown soil nutrients in southwest China hilly mountainous areas and their suitability evaluation[J]. Journal of Southwest University (Natural Science), 2013, 35(7): 106-114.

：ZHANG Mingfa, TIAN Feng, LI Xiaogang, et al.Comprehensive assessment of soil quality in Xiangxi tobacco growing areas based on tobacco production [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017, 23(3)

*Corresponding author.Email：xgli@issas.ac.cn

Comprehensive assessment of soil quality in Xiangxi tobacco growing areas based on tobacco production

ZHANG Mingfa1, TIAN Feng1, LI Xiaogang2*, TIAN Maocheng1, LI Mingde3, PENG Shuguang4, CHAO Jin1, CAI Yunfan1,WU Haiyong3, LI Shuang5, ZHANG Liming1, ZHU Sanrong1, LV Qisong1
1 Technology Center, Xiangxi Prefectural Tobacco Company, Jishou 416000, Hunan China;2 Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;3 Hunan Academy of Agricultural Sciences, Changsha 410128, China;4 Hunan Provincial Tobacco Company, Changsha 410004, China;5 Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China

Soil physicochemical properties in tobacco growing region of Xiangxi were investigated. Minimum data set (MDS) of soil quality assessment was built based on correlation analysis and principal component analysis respectively, and distribution characteristics of soil quality were comprehensively evaluated. Results showed that soil pH and sand had weaker variation (18%), and certain microelements and available nutrient had strong variation (63%～134%). The investigated tobacco-planting soils had proper situation of pH, total N, total P, soil organic matter, sand and available S, but some available nutrients were higher and total P and certain microelements (available B,available Mo) were de fi cient. Soil indicators retained in MDS contained soil organic matter, sand, available K, available P and total K and available Mo. Overall, the quality of the tobacco-planting soils was good, in which 37.4% of soil samples was over grade II, and 43.8% for grade III and 18.8% for grade IV and V.

tobacco-planting soil; soil quality; minimum data set; principal component analysis; comprehensive assessment

張明發，田峰，李孝剛，等. 基于烤煙生產的湘西植煙土壤質量綜合評價[J]. 中國煙草學報，2017, 23（3）

湖南省煙草公司湘西州公司科技項目 (XX14-16Aa-02)、湖南省煙草公司科技項目“湖南煙區植煙土壤有機質分布特征及有機肥影響烤煙品質機理研究與應用”（15-18Aa01）

張明發（1968—），高級農藝師，主要從事土壤肥料及煙草栽培等研究工作，Tel：0743-8568503，Email: zhangmingfa98@163.com

李孝剛（1984—），博士，副研究員，碩士生導師, 主要從事土壤生態及土壤質量評價研究，Tel：025-86881524，Email: xgli@issas.ac.cn

2016-08-30；< class="emphasis_bold">網絡出版日期：

日期：2017-03-09