宣威典型植煙區土壤養分綜合評價

楊 森， 潘義宏， 劉云霽， 張軍剛，楊麗軒，楊祖恒，張加研

(1.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000； 2.西南林業大學 化學工程學院， 云南 昆明 650224； 3.云南五佳生物科技有限公司， 云南 昆明 650106)

植煙土壤是烤煙營養供給的主要來源，土壤的形成除了受生態環境影響外，還受栽培和施肥等措施影響。因此，不同區域不同植煙土壤的肥力存在差異[1-4]。植煙土壤肥力是評價土壤生產力的綜合指標之一，是土壤生物學性質和物理化學性質綜合反應的結果[5-6]。土壤肥力的豐缺程度以及綜合協調性直接影響烤煙在田間的生長發育及營養物質的形成和積累，進而影響煙葉的質量和經濟效益[7-10]。因此，根據煙葉產區生態環境條件，對植煙土壤肥力進行準確、科學的診斷，對掌握煙區植煙土壤肥力概況、指導科學施肥、改良植煙土壤、促進優質煙葉的生產具有重要意義[11-13]。

土壤養分狀況的綜合評價是以土壤養分各項指標的含量以及協調性等進行的，為合理、精準地利用現有土壤提供依據[14-16]。目前，針對土壤養分評價的方法很多，不同評價方法得出的評價結果存在差異。因此，準確選擇評價方法對真實客觀反映土壤養分狀況具有重要作用[17-18]。常用的方法有因子分析、主成分分析、指數和、模糊數學、聚類分析、因子加權等分析方法[19-23]。隨著多元統計分析方法的應用，土壤養分的綜合評價除定量評價外，也利用多種方法和因素進行綜合評價[24-25]。宣威落水和熱水2個煙區植煙面積約5 467 hm2，約占宣威植煙面積的40%，采用主成分分析法與模糊數學法相結合的綜合分析法，對宣威熱水和落水2個典型煙區植煙土壤養分狀況進行評價，為宣威煙區烤煙種植規劃、土壤改良以及施肥方法優化等提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2016年在宣威落水、熱水煙葉產區按7～14 hm2連片植煙地取1個土樣，共采集212個土樣，取樣地覆蓋15個村。具體采樣方法：采用棋盤形或對角線采集田間15～20 cm深耕層的土壤，同一采樣點由6～8個土樣均勻混合成3.0～4.0 kg的土樣。樣品帶回實驗室，經風干、磨細、過篩、混勻、裝瓶(袋)后備用，在取樣過程中使用GPS對取樣地塊進行定位。

1.2 測定方法

土壤樣品經風干后，測定全磷、全氮、全鉀、有機質、速效磷、堿解氮、速效鉀含量以及pH，測定方法參照文獻[26]。

1.3 土壤養分分級指標及標準

以全國土壤普查辦公室制定的土壤養分技術規程為依據，將土壤分為1～6級，分別代表土壤養分指標含量很豐富、豐富、中等、缺乏、很缺乏和極缺乏。土壤pH的1～5級分別代表堿性、中性、偏酸性、酸性和強酸性[27]。

1.4 土壤肥力綜合評價方法

1.4.1 土壤肥力權重 運用主成分分析法分析土壤的有機質等8項指標，分析土壤肥力可以反映原始變量的大部分信息的前面公共因子。計算土壤各項養分指標的公共因子方差，將公共因子方差進行歸一化，結果作為各項肥力指標的權重。

1.4.2 土壤肥力指標隸屬度 參考文獻[5, 26-28]的方法確定土壤各養分指標的隸屬度函數以及對應的閾值。

1.4.3 土壤綜合肥力評價 利用模糊數學隸屬度函數計算土壤肥力綜合指標值[5, 28](Integrated Fertility Index IFI)，評價土壤綜合肥力。IFI能夠綜合反映土壤養分狀況，取值在0～1，值越高，說明土壤養分的綜合表現越好[29]，計算公式：

(1)

式中，n為指標個數，Qi和Yi分別為第i種肥力指標的隸屬度和相應的權重。

1.5 數據分析

采用Excel 2010、SPSS 17.0對數據進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 土壤肥力權重確定

對測定的土壤8項肥力指標數據進行主成分分析表明，土壤肥力的前5個公共因子累計率達87.08%，可以反映原始變量的大部分信息。經計算得出各項肥力指標的權重(表1)，全磷、有效磷和pH的權重最高，其次是全氮、全鉀和有機質，速效鉀和堿解氮的權重相對較低。權重值結合計算隸屬度，可用于土壤IFI值的計算。

表1 各項肥力指標公因子方差及權重Table 1 Common factor variance and weight of each fertility index

2.2 植煙土壤的肥力

2.2.1 pH pH為4.73～7.48，平均值為6.61，變異系數為8.06%，變異程度較小，熱水煙區的變異程度高于落水煙區。其中，pH為5.5～6.5的樣本占19.62%；pH為5.0～7.0的樣本占81.64%(表2)?？傮w上看，宣威典型煙區大多數植煙土壤樣本的pH集中在5.0～7.0。

2.2.2 有機質 植煙土壤有機質含量為4.42～132.06 g/kg，平均值為49.70 g/kg，變異系數為34.12%，低于10.0 g/kg的土壤僅占1.26%，有機質含量中等及以上的土壤占96.20%。其中，熱水煙區占97.73%，落水煙區占94.28%(表3)。說明，宣威煙區絕大部分植煙土壤有機質含量處于豐富水平。

2.2.3 堿解氮 植煙土壤堿解氮含量為51.73～794.46 mg/kg，平均值為218.23 mg/kg，變異系數為41.59%，變異程度較大。其中，熱水煙區堿解氮含量的變異程度大于落水煙區，且2個煙區堿解氮含量豐富及以上的樣本數占91.77%，處于極豐富水平，含量偏高(表4)。

表2 植煙土壤的pH及各級比例Table 2 pH value and proportion of tobacco-planting soil

表3 植煙土壤的有機質含量及各級比例Table 3 Organic matter content and proportion of tobacco-planting soil

2.2.4 速效磷 煙區速效磷含量為0.32～286.18 mg/kg，平均值達22.33 mg/kg，變異系數為148.96%，變異系數較大，說明煙區植煙土壤速效磷含量差異較大。落水煙區變異系數(153.49%)大于熱水煙區(120.99%)。2個煙區綜合來看，土壤速效磷含量在缺乏至缺乏以下水平的占42.4%，達到豐富及以上水平的占32.91%，而中等水平的占24.68%(表5)。

表4 植煙土壤的堿解氮含量及各級比例Table 4 Alkali-hydrolytic nitrogen content and proportion of tobacco-planting soil

表5 植煙土壤的速效磷含量及各級比例Table 5 Available phosphorus content and proportion of tobacco-planting soil

2.2.5 速效鉀 煙區植煙土壤速效鉀含量為47.88～1 081.99 mg/kg，平均含量為172.30 mg/kg，變異系數為80.60%，變異系數較大，熱水煙區的變異系數(85.97%)遠大于落水煙區(42.95%)。其中，樣本速效鉀含量達中等水平的占25.23%，達豐富及以上水平的占46.21%，缺乏以及缺乏以下水平的樣本占28.48%，主要集中在熱水煙區的響宗村、柏木村、建新村以及落水煙區的灰硐村、馬圖村、黃路村(表6)。

2.3 植煙土壤養分狀況綜合評價

宣威主要煙區植煙土壤綜合肥力指標值(IFI)為0.37～0.56，平均0.46。植煙土壤綜合肥力達中等及以上水平的占70.25%，土壤肥力狀況良好。植煙土壤綜合肥力狀況處于較低水平的占29.75%，主要集中在熱水煙區的柏木村、熱水村，以及落水煙區的多樂村和黃路村。總體看，煙區未見高水平和低水平的植煙土壤。2個煙區IFI值的平均變異系數為19.57%和21.28%，無明顯差異，變異程度較小(表7)。

表6 植煙土壤的速效鉀含量及各級比例Table 6 Available potassium content and proportion of tobacco-planting soil

表7 植煙土壤的綜合肥力指數Table 7 Integrated fertility index of tobacco-planting soil

3 結論與討論

1) 對宣威2個典型煙區植煙土壤pH分析表明，植煙土壤樣本pH為5.0～7.0的占81.84%，在適宜烤煙生長的范圍[30]。其中，樣本pH為5.6～6.5的占19.62%，為最適宜烤煙生長的范圍[31-32]，說明宣威典型植煙區絕大部分土壤pH在適宜范圍。從植煙村來看，僅有熱水村的pH均值偏弱堿性，建議對該村植煙土壤pH進行適當改良。

2) 土壤有機質和堿解氮的含量是反映土壤肥力高低的關鍵指標之一，直接影響著烤煙的生長發育及產質量[33-34]。分析表明，2個煙區植煙土壤有機質和堿解氮含量在豐富以上水平的分別占87.97%和91.77%，含量偏高，嚴重影響烤煙生長后期成熟落黃及煙葉的化學成分協調性[34]。應在今后烤煙生產過程中減少氮肥、有機肥、綠肥以及農家肥的施入。

3) 土壤速效磷和速效鉀。適宜烤煙生長的植煙土壤速效磷含量為10～35 mg/kg[31-32]。對比2個煙區的土壤速效磷含量可知，熱水煙區植煙土壤速效磷含量缺乏的比例達52.27%，遠高于落水煙區(29.99%)。2個煙區植煙土壤速效磷含量的變異系數均>120%，說明煙區植煙土壤速效磷含量有較大差異。因此，應該針對含量較低的地塊進行磷肥補充，含量較高地塊控制磷肥的施加。煙區植煙土壤速效鉀含量為47.88～1 081.99 mg/kg，平均含量為172.30 mg/kg，變異系數為80.60%，變異系數較大。其中，土壤樣本速效鉀含量達到中等及以上水平的占71.44%。而熱水煙區的柏木村、建新村，落水煙區的灰硐村、馬圖村和黃路村植煙土壤速效鉀含量處于缺乏水平的樣本占40%以上，生產中應重點關注，及時補充鉀肥。

4) 土壤綜合肥力評價。典型煙區植煙土壤綜合肥力指數在中等及以上水平的占70.25%，說明宣威主要植煙區大部分植煙土壤肥力具備優質煙葉生產的條件；但植煙土壤綜合肥力指數在中等水平以下的仍有29.75%，主要集中在熱水煙區的柏木村、熱水村，落水煙區的多樂村和黃路村，應重點關注這些煙區，有針對性地開展相應平衡施肥以及土壤改良技術。