紅河煙區土壤主要養分含量及肥力適宜性評價

梁 兵，黃 坤，邵小東，李宏光，闕勁松，陸慶華，王 熾，胡承孝

(1.華中農業大學資源與環境學院，湖北 武漢 430070; 2.云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652300; 3.云南省農業科學院農業環境資源研究所，云南 昆明 650000)

紅河煙區土壤主要養分含量及肥力適宜性評價

梁 兵1,2，黃 坤2，邵小東2，李宏光2，闕勁松2，陸慶華2，王 熾3，胡承孝1*

(1.華中農業大學資源與環境學院，湖北 武漢 430070; 2.云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652300; 3.云南省農業科學院農業環境資源研究所，云南 昆明 650000)

【目的】為了研究紅河煙區土壤主要養分含量狀況及植煙土壤適宜性。【方法】采用GPS技術在紅河煙區取土壤樣品299個，測定土壤主要養分含量，采用ArcGIS 9.2 軟件、地統計學和土壤肥力指標法(soil fertility index，SFI)對植煙土壤養分狀況和肥力適宜性進行分析。【結果】紅河州植煙土壤大部分酸堿度在5.5～7.5，適宜烤煙種植；土壤有機質含量適中，分布呈山區高、壩區低的趨勢；水解性氮在植煙縣市分布不均，整體呈現四周高、中間低趨勢，52.33 %的植煙土壤含量豐富，49.5 %的土壤有效磷偏低；土壤有效磷分布呈西北高、東南低的趨勢，含量中等及以上占50.5 %；土壤速效鉀空間分布不規則，平均含量為197.24 mg/kg，整體處于中等水平；96.65 %的土壤水溶性氯含量小于30 mg/kg。【結論】全州大部分植煙土壤養分適宜性等級屬于I、II、III級，分別占總植煙土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，適宜性稍差的 IV級土壤占12.77 %。

烤煙；土壤養分；地理信息系統；肥力；適宜性

【研究意義】土壤是煙葉生產的基礎，植煙土壤養分狀況是影響煙葉產量和質量的重要因素之一[1-4]。不同生態條件[5]，土壤類型[6]、栽培制度[7]、施肥管理水平[8]致使不同生態煙區植煙土壤養分豐缺狀況及空間分布存在較大差異。了解土壤養分的豐缺狀況及空間分布規律對植煙土壤的合理利用、改良、精準施肥具有重要意義[9]。【前人研究進展】地理信息系統(Geographic formation system, GIS)具有管理空間不均勻分布資源的能力，能把大區域范圍內測定點的屬性數據同地理數據結合起來[10]。近年來，GIS技術和地統計學相結合廣泛應用于區域土壤養分變異特征研究[11-15]。陳海生等運用mapGIS地理信息系統軟件作為空間數據管理，采用層次分析法，對河南省煙草土壤肥力適宜性進行綜合評價[16]。謝東華等根據煙葉生長生物學特性結合區域氣候指標，在GIS平臺下采用模糊綜合評價法對重慶黔江烤煙種植氣候適宜性進行定量評價[17]。石媛媛等分析歷年氣象數據和烤煙品質指標選出影響品質的氣候因子，利用ArcGIS軟件的空間分析功能與指數和評價法，對百色市烤煙種植區劃分為種植適宜區、較適宜區和不適宜區[18]。評價指標的選擇，指標值的量化和各個指標在綜合評價當中的權重容易產生主觀偏差。【本研究切入點】針對植煙區土壤養分含量及肥力適宜性評價的研究較多，但主要體現在農田土壤肥力與土體結構關系及基于地統計學的植煙土壤主要養分豐缺等方面的研究[19-20]。【擬解決的關鍵問題】本研究基于現有的植煙土壤養分分級標準，采用GIS和地統計學方法，對紅河煙區土壤主要養分的豐缺狀況及對烤煙的適宜性進行綜合評價，以期為紅河煙區土壤管理和合理施肥及品質提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

土壤樣品取樣于2015年9月，根據煙田分布及海拔、土壤類型等因素，采集土壤樣本299份，具體采樣數量及分布區域見表1，每份土壤樣品采用“S”形取樣法，取8～10個點的土樣混勻，用四分法選取1 kg土樣，研磨過60目篩，供土壤指標測定，并記錄每個樣點的海拔、地形等環境信息，運用ArsGIS 9.2進行采樣點分布標記。各植煙區地形圖采樣點分布見圖1。

1.2 土壤樣品的測定分析

土壤樣品分析項目包括pH值、有機質、水解性氮、有效磷、速效鉀，土壤pH采用NY/T 1377-2007，有機質采用Y/T 1121.6-2006，水解性氮采用LY/T 1229-1999，有效磷采用NY/T 149-1990，速效鉀采用NY/T 889-2004，水溶性氯采用NY/T1378-2007[21]。

1.3 土壤養分豐缺評價指標

參照中國植煙土壤養分評價標準和相關研究[22-23]，確定土壤養分豐缺評價體系(表2～3)。

1.4 土壤養分空間分布分析

運用ArcGIS 9.2 軟件進行地統計學分析，運用反距離權重法進行差值運算[24-25]，得到紅河州土壤養分空間分布圖。

1.5 土壤養分指標權重的確定

采用土壤肥力指標法(Soil fertility index，SFI)，對紅河州植煙土壤主要養分進行綜合評價。根據相關文獻[22-23]，選取植煙土壤的 pH、有機質、水解性氮、有效磷、速效鉀、水溶性氯共6項指標作為紅河州植煙土壤肥力評價因子。利用隸屬函數公式計算各參評指標的隸屬度值，土壤pH、有機質、水解性氮、水溶性氯用拋物線型隸屬度函數，土壤有效磷、速效鉀用S型隸屬度函數[12]，函數表達式如下。

圖1 植煙區地形及采樣分布點Fig.1 Tobacco growing topographic and samples distribution

縣(市)Counties海拔(m)Altitude樣本數Samples烤煙大田期(5-8月)均溫(℃)Temperatureequilibrium日照(h)Sunshineduration降雨(mm)Rainfall彌勒1206～21548621.5626.3579.1瀘西1491～20717619.5607.5653.3建水1150～20563922.3622.7573.6石屏1328～21474221.3627.4577.2個舊1486～19551022.1596.5710.4開遠1413～19271922.9625.4575.9蒙自1520～20072321.2597.5734.7屏邊1595～1751421.3579.8989.0

表2 植煙土壤pH值分級標準

表3 植煙土壤主要養分豐缺評價標準

2 結果與分析

2.1 植煙土壤主要養分指標總體特征

結合植煙土壤養分分級標準(表2～3)及紅河土壤養分含量的統計特征(表4)可以看出，紅河州植煙土壤pH、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀平均含量適中，水溶性氯含量則很低。從變異系數來看，水溶性氯的變異系數為107.45。變異極明顯，可見，紅河烤煙種植應注重對土壤氯元素的分析和調整，以保證該元素的穩定性。而其余養分指標亦呈現不同程度的變異，變異區間為16.85 %～94.77 %，呈現中等強度變異。

表4 紅河州植煙土壤主要養分含量的描述性統計分析

2.2 紅河州植煙土壤肥力綜合評價

2.2.1 綜合肥力指標情況 采用土壤肥力指標法對紅河州植煙土壤主要養分進行綜合評價，按照紅河州植煙土壤養分豐缺評價標準(表2～3)，確定各土壤主要養分指標的隸屬度函數類型和閾值(表5)，將土壤樣品各項實測值帶入相應公式，計算各參評指標的隸屬度，對各項指標的隸屬度值進行主成分分析，由主成分分析結果(表6)可知，以特征值大于0.9，共提取了4個主成分，累計方差貢獻率為85.40 %(>85 %)，說明前4個主成分基本包含了全部變量的主要信息。根據主成分分析結果，求出紅河州植煙土壤主要養分指標的權重(表7)。

依據表7中的各指標權重值計算紅河州植煙土壤養分進行適宜性(表8，圖2)，全州大部分植煙土壤養分適宜性等級屬于I級、II級、III級，分別占總植煙土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，而IV級土壤占12.77 %。各縣分布差異較大，彌勒、石屏和個舊I級、II級土壤占比較多，瀘西、開遠I級、II級、III級土壤占比較多，建水、蒙自II級、III級土壤占比較多。紅河州植煙土壤養分適宜性依次為個舊、瀘西、石屏、彌勒、建水、蒙自、屏邊、開遠。總體而言，紅河州植煙土壤養分適宜性屬中上等水平，較適宜烤煙種植。

表5 植煙土壤適宜性評價隸屬度函數類型

表6 主成分特征值

表7 紅河州植煙土壤主要指標適宜性權重

表8 紅河州各縣(市)植煙土壤主要養分適宜性評價

從圖2可以看出，在紅河州植煙區，個舊植煙區域土壤綜合肥力比例較高達到I級，全州大部分植煙土壤綜合肥力都處于II級水平，在整個植煙區土壤綜合肥力達到I、II級水平占整個植煙區比例的64.20 %，III級水平占整個植煙區比例的23.04 %，IV級含量比例較低，零星分布在整個植煙區，占12.77 %。

2.2.2 不同等級植煙土壤養分含量特征 通過對紅河州植煙土壤各等級養分的養分含量進行方差分析，各等級植煙土壤的養分特征見表9，I級植煙土壤酸度適宜；有機質、速效鉀含量豐富，水解性氮和有效磷含量中等，水溶性氯含量適宜；II級植煙土壤酸度適宜，有機質含量豐富，水解性氮、有效磷、速效鉀含量中等，水溶性氯含量適宜；III級植煙土壤酸度適宜，有機質、速效鉀含量中等，水解性氮、有效磷含量低，水溶性氯含量適宜；IV級植煙土壤適宜，有機質、有效磷、速效鉀含量低，水解性氮含量很低，水溶性氯含量適宜。I級、II級區域應控制當季有機肥施用，維持現有的施肥水平；III級區域應適當增施氮肥及磷肥；IV級區域可適當施用有機肥及增施氮磷鉀肥。

3 討 論

紅河州大部分植煙土壤酸堿性適宜烤煙種植。石屏和蒙自部分植煙土壤呈強酸性和極強酸性，彌勒、瀘西和開遠等植煙土壤呈現明顯偏堿性，可采取1.施用腐熟有機肥料、合理輪作、種植綠肥、深耕曬垡、秸稈還田等措施均能增加土壤腐殖酸含量，有機肥分解釋放大量CO2和有機酸從而降低土壤pH值，同時也能夠提高土壤對pH變化的緩沖性能[3,28]；適當施用少量土壤調理劑或改用生理酸性肥料如硫酸銨、硫酸鉀等，植物對銨、鉀離子的優先吸收可以使得土壤酸根過剩，從而中和土壤堿性，降低土壤pH值。

全州植煙土壤有機質含量適中。建水壩區及開遠部分植煙土壤有機質含量整體偏低，在這些地區可通過施用腐熟有機肥，來增加土壤有機質及腐殖酸含量，促進土壤團粒結構形成，吸附礦質養分元素，提高土壤養分。彌勒、瀘西、蒙自及屏邊等地的部分植煙土壤有機質含量較高，提倡將有機肥施用在前茬作物上，烤煙種植當季少施或不施有機肥，并控制氮肥用量，適當增加磷鉀肥用量。

圖2 土壤養分適宜性空間分布Fig.2 The space distribution of nutrition suitability

指標IndexI級StageIII級StageIIIII級StageIIIIV級StageIVpH6.12±0.66.29±1.086.05±1.126.41±1.48有機質(g/kg)29.48±5.6827.88±9.2919.91±14.0413.1±9.58水解性氮(mg/kg)129.6±23.36118.82±36.985.82±57.2958.07±35.4有效磷(mg/kg)34.46±24.335.22±30.5919.48±24.7312.63±12.62速效鉀(mg/kg)235.94±104.77205.72±95.06168.92±82.25136.57±65.48水溶性氯(mg/kg)9.19±7.958.03±9.797.87±7.038.02±11.06

紅河州植煙土壤水解性氮52.33 %的植煙土壤含量豐富。彌勒縣北部、石屏縣北部、個舊市南部、蒙自市北部、屏邊縣北部含量較高，總體上要控制氮肥用量；建水和開遠部分區域含量較低，在土壤養分管理過程中，不僅需要在烤煙種植當季增施氮肥補充氮素，更應增施腐熟有機肥，注重水肥調節，促進土壤氮的礦化分解速率[23]，達到土壤培肥的目的，從根本上解決氮素供應不足的問題。

全州植煙土壤有效磷含量屬中等及以上占50.5 %。彌勒、瀘西和石屏的部分區域土壤有效磷偏高，可能影響煙葉香味[5,27]，因此在高磷植煙土壤上應控制磷肥的施用量；建水、蒙自、開遠和個舊的大部分區域土壤有效磷含量處于中低水平，在增施磷肥的同時應配合施用腐熟有機肥，增加土壤微生物活性，有機肥中的腐殖酸能加速溶解難溶性磷酸鹽礦物，提高磷肥利用率。

全州植煙土壤速效鉀空間分布不規則，整體處于中等水平，有37.67 %的土壤速效鉀含量偏低，開遠和蒙自的大部分植煙區域速效鉀含量較低。對土壤速效鉀含量低的區域要適當增施鉀肥，預防鉀素水淋流失，同時葉面噴施磷酸二氫鉀促進煙葉成熟落黃。

4 結 論

紅河州大部分植煙土壤養分適宜性等級屬于I、II、III級，分別占總植煙土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，適宜性稍差的 IV級土壤占12.77 %。建議應對適宜性稍差的植煙土壤，結合煙葉品質調整現有施肥方案，以達到改善土壤養分狀況、提高煙葉品質的目的。

[1]鄭立臣，宇萬太，馬 強， 等.農田土壤肥力綜合評價研究進展[J].生態學雜志,2004,23(5)：156-161.

[2]肖漢乾,羅建新,王國寶, 等.湖南省植煙土壤養分豐缺狀況的分析[J].湖南農業大學學報:自然科學版,2003,29(3):150-153.

[3]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.

[4]洛東奇,白 潔,謝德體. 論土壤肥力評價指標和方法[J].土壤與環境,2002,11(2):202-205.

[5]江厚龍,張保全,李納鉀,等. 重慶植煙土壤有效養分含量及其影響因素[J].中國煙草科學, 2014,35(5):67-73.

[6]王新中,樊在斗,李再光,等. 大理煙區不同類型植煙土壤養分狀況分析[J].中國煙草學報, 2015,21(6):54-58.

[7]王樹會,邵 巖,鄧云龍,等.云南植煙土壤主要養分特征及在生產上的對策[J].云南農業大學學報, 2005(5):690-701.

[8]龐 夙,陶曉秋,黃 玫. 四川省植煙區土壤肥力評價[J].中國煙草科學, 2013, 34(1):40-44.

[9]李 強,周翼衡,張一揚,等. 基于地統計學的曲靖植煙土壤主要養分豐缺評價[J].煙草科技, 2012,11:69-73.

[10]倪紹祥,黃杏元. 地理信息系統在土地適宜性評價中的應用[J]. 科學通報,1992(15): 1403-1404.

[11]Shakil A R. Geostatistical analysis of soil moisture measurements and remotely sensed data at different spatial scales[J]. Environmental Geology, 2004, 45:339-349.

[12]龐 夙,李廷軒,王永東,等. 縣域農田土壤銅、鋅、鉻含量空間變異特征及其影響因子分析[J].中國農業科學,2010,43(4):737-743.

[13]Baxter S J, Oliver M A, Gaunt J. A geostatistical analysis of the spatial variation of soil mineral nitrogen and potentially available nitrogen within at arable field[J]. Precision Agricultural, 2003(4):213-226.

[14]史文嬌,汪景寬,魏 丹,等.城市邊緣帶土壤重金屬空間變異及其污染評價[J].土壤學報, 2006,43(1):39-45.

[15]連 綱,郭旭東,傅伯杰,等. 黃土高原縣域土壤養分空間變異特征及預測-以陜西橫山縣為例[J].土壤學報,2008,45(4):577-584.

[16]陳海生,葉協峰,劉國順,等. 基于GIS的河南省烤煙土壤肥力適宜性研究[J].土壤通報, 2007,38(6):1081-1085.

[17]謝東華,汪 璇,王占偉,等. 基于GIS和模糊數學的重慶黔江烤煙氣候適宜性評價[J].中國煙草學報,2011,17(5):40-45.

[18]石媛媛,丁曉東,高華軍,等. 基于GIS與指數和法的百色市烤煙種植區氣候適宜性評價[J]. 中國農業資源與區劃, 2014, 32(2):102-107.

[19]李 梅,張學雷. 基于GIS的農田土壤肥力評價及其與土體構型的關系[J]. 應用生態學報,2011,22(1):129-136.

[20]李 強,周冀衡,張一揚,等. 基于地統計學的曲靖植煙土壤主要養分豐缺評價[J].煙草科技,2012,304(12):69-73.

[21]鮑士旦. 土壤農化分析[M].北京:中國農業出版社,2000.

[22]陳江華,劉建利,李志宏,等. 中國植煙土壤及煙草養分綜合管理[M].北京:科學出版社,2008:72-167.

[23]許 龍,李忠環,陳榮平,等. 昆明市植煙土壤2002-2006年養分狀況變化動態分析[J].土壤, 2009,41(2):282-287.

[24]王政權.地統計學及在生態學中的應用[M].北京:科學出版社,1999:65-132.

[25]吳秀芹,張洪巖,李瑞改,等. ArcGIS9地理信息系統應用與實踐(下冊)[M].北京:清華大學出版社,2007:463-517.

[26]王育軍,周冀衡,孫書斌,等. 云南省羅平縣煙區土壤肥力適宜性評價及養分時空變異特征[J].2015,47(3):515-523.

[27]梁 兵,黃 坤,闕勁松,等. 紅河植煙區煙葉品質與土壤中微量元素含量關系研究[J].2017,30(4):824-829.

[28]李 蘋，付弘婷，張發寶，等.蠶沙有機肥對作物產量、品質及土壤性質的影響[J].南方農業學報,2015,46(7):1195-1199.

SuitabilityEvaluationofSoilNutrientsContentandSoilFertilityinHongheTobacco-plantingArea

LIANG Bing1,2，HUANG Kun2，SHAO Xiao-dong2，LI Hong-guang2，QUE Jin-song2，LU Qing-hua2，WANG Chi3，HU Cheng-xiao1*

(1.College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Hubei Wuhan 430070, China; 2.Honghe Branch of Yunnan Provincial Tobacco Company, Yunnan Mile 652300, China; 3.Institute of Agricultural Resource & Environment, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yunnan Kunming 650000, China)

【Objective】The soil nutrients content and soil fertility suitability evaluation of Honghe tobacco-planting area was studied. 【Method】Using GPS technique, 299 samples were collected in Honghe tobacco-planting area, which were determined their nutrients contents. The soil nutrients and soil fertility suitability were analyzed by the methods of ArcGIS 9.2, graphing and soil fertility index (SFI). 【Result】The soil pH value was 5.5-7.5, which was suitable for tobacco planting. Soil organic matter content was moderate, the distribution of soil organic matter showed a trend of high in the mountainous area and low in plain area. Hydrolytic nitrogen distribution in tobacco planting area was uneven, the surrounding area was higher and the middle region was lower，52.33 % planting tobacco soil was rich in hydrolytic nitrogen, 49.5 % soil had lower available phosphorus. The distribution of soil available phosphorus was higher in the northwest, lower in the southeast, which content was moderate and above accounted for 50.5 %. Soil available potassium spatial distribution was irregular, and which average content was 197.24 mg/kg and in medium level. 96.65 % of soil water soluble chloride content was less than 30 mg/kg. 【Conclusion】Most of the tobacco planting soil nutrient suitability belonged to I, II, III grade, which was accounted for 29.81 %, 34.39 %, 23.04 % respectively, and the suitability of IV grade soil accounted for 12.77 %.

Tobacco；Soil nutrition；GIS；Fertility；Suitability

1001-4829(2017)10-2290-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.022

2016-04-10

云南省煙草公司計劃項目(2015YN19、2014YN25)

梁 兵(1967-)，男，云南彌勒人，學士，主要從事煙草技術研發與生產管理工作，E-mail：209332800@qq.com，E-mail：443510968@qq.com，*為通訊作者: 胡承孝，E-mail：hucx@mail.hzau.edu.cn。

S572.06

A

(責任編輯 王家銀)