曲靖植煙土壤pH和主要養分空間變異特征及其影響因素①

楊樹明，余小芬，鄒炳禮，解 燕，劉加紅*，王瑞寶，呂亞瓊，蔡永占，張素華，邱學禮*

曲靖植煙土壤pH和主要養分空間變異特征及其影響因素①

楊樹明1，余小芬1，鄒炳禮1，解 燕2，劉加紅2*，王瑞寶2，呂亞瓊2，蔡永占2，張素華3，邱學禮1*

(1云南省農業科學院農業環境資源研究所，昆明 650205；2云南省煙草公司曲靖市公司，云南曲靖 655002；3云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所，昆明 650205)

2017—2020年用GPS定位采集云南省曲靖市9個縣區核心煙田耕層(0 ～ 20 cm)土壤樣品6 685個，測定pH、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀，運用地統計學和地理信息系統(GIS)分析上述指標的空間分布特征及其變異主控因素。結果表明：土壤pH、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀變幅分別介于4.16 ～ 8.50、2.23 ～ 99.93 g/kg、14.88 ～ 393.36 mg/kg、2.45 ～ 142.78 mg/kg和19.65 ～ 991.33 mg/kg，均值分別為6.30、32.83 g/kg、125.42 mg/kg、29.92 mg/kg和270.38 mg/kg，變異系數分別為11.59%、33.54%、29.93%、64.54% 和35.18%，均為中等程度變異。pH集中在微酸至中性，較適宜烤煙種植，有機質、有效磷和速效鉀含量集中在中等至極高等級，共占研究區總面積的70% 以上。半方差分析表明，土壤pH空間自相關性較強，變異受自然因素(土壤類型、質地和降雨)的主導；有機質、水解性氮和速效鉀空間自相關性中等，變異受自然和人為因素(施肥)共同影響；有效磷的空間自相關性很弱，人為因素是造成其空間差異的主控因素。克里格空間插值結果揭示土壤pH空間連續性好，整體呈聚集分布，強酸和極強酸土壤主要分布在馬龍、宣威和會澤；有機質、水解性氮、有效磷、速效鉀呈不規則的塊狀分布，隨機性較強，其中有機質、水解性氮、速效鉀的高值區主要在富源、羅平，有效磷較高的區域集中在陸良、羅平。

植煙土壤；土壤養分；地理信息系統；空間變異；影響因素

土壤pH、有機質、氮、磷、鉀是衡量土壤肥力及質量的重要指標[1]，直接影響煙株生長發育和煙葉的產質量[2]。探明植煙土壤pH和養分豐缺狀況、空間變異規律及其主控影響因素，是提升耕地質量和煙葉生產力的基礎，對土壤可持續利用及指導精準施肥促進烤煙高質量發展具有重要意義。土壤作為一個時空連續的變異體，其理化屬性空間分布及格局變化都可能受到結構性因素(土壤母質、地形條件、氣候等)[3]和人為因素(土地利用方式、耕作、施肥等)的影響，在特定區域空間尺度上形成特有的空間異質性[4]。我國煙草行業在植煙土壤理化屬性空間變異方面開展了大量研究[5-6]，據中國知網上以“土壤”、“空間變異”和“煙”為關鍵詞進行的檢索表明，相關的中文研究報道約 70 余篇。一些研究表明，在田塊尺度上，施肥、有機物料投入、秸稈還田是土壤有機質變異的成因[6-7]；在縣域尺度上，pH變異受結構因子(海拔、地形、土壤質地)和隨機因子共同作用[8]；在區域尺度上，土壤堿解氮含量空間變異的主導因子因其所處環境條件不同而有所差異[9-10]；土壤類型和前作是有效磷變異的主控因素，而速效鉀則為海拔和坡度[11]。目前，關于植煙土壤pH、有機質及氮、磷、鉀分布特點和影響因素已有研究[6-11]，但在自然環境中，各因子間交互作用復雜，隨著時間尺度、采樣范圍、樣本量大小的變化，解析土壤養分變異規律不盡相同[12]。同時，不同煙區間的地域差異，導致土壤養分空間變異的主導因子不同，使得研究結果應用區域性較強。曲靖是云南主產煙區，年均種植烤煙約 8.67×104hm2，年產煙葉1.8×105t，是中式卷煙最大的核心基地[8]。已有 2008 年曲靖市植煙土壤 pH 和養分方面的研究報道[13]，揭示pH、有機質、有效硫和水溶性氯含量適宜，全氮和堿解氮含量偏高，速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效銅、有效鐵、有效鋅、有效鉬和有效錳含量豐富，有效磷含量中等，全磷、全鉀和有效硼含量偏低；各指標均表現為各向異性分布，其中有效磷和有效硼的空間變異主要受隨機性因素的影響，其他養分指標的空間變異是結構性因素和隨機性因素共同作用的結果。但植煙土壤肥力現狀如何尚不明確，為此，本研究運用GIS技術和地統計學方法，分析曲靖主要土壤養分2017— 2020年的豐缺狀況、空間分布特征及其變異主控因素，旨在為實現煙區土壤可持續利用及精準施肥提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

曲靖煙區地處云南省東部，介于24°19′ ～ 27°03′ N、102°42′～ 104°50′E，海拔介于563 ～ 3 675 m，地勢由西北部向東南部傾斜，屬低緯高原亞熱帶季風氣候區，年均氣溫14.24 ℃，降雨量800 ～ 1 700 mm，日照時數1 584 ～ 2 195 h，無霜期 204 ～ 282 d。耕地總面積72.9×104hm2，年均種植烤煙約 8.67×104hm2，按成土母質，土壤類型主要有紅壤、紫色土、黃壤、水稻土、沖積土、新積土和石灰巖土[14]。根據卡慶斯基土壤質地分類制，曲靖土壤質地以壤土占比較高，其次是黏土、砂土[15]。耕作方式為冬閑、玉米、綠肥、油菜與烤煙輪作為主。

1.2 土壤采集與制備

2017—2020年在曲靖市的會澤縣、馬龍區、羅平縣、陸良縣、師宗縣、沾益區、麒麟區、富源縣、宣威市9個區域采集具有代表性的植煙土壤樣品6 685個，在每年4月份烤煙移栽前，平壩區每30 ～ 40 hm2取一個混合土樣，丘陵區域或山區每13 hm2左右取一個混合土樣；每個田塊采樣點按“梅花形”隨機5點采集0 ～ 20 cm耕層土壤，剔除根系、礫石等雜質均勻混合后按四分法獲取0.5 kg左右，在同一采樣單元內每8 ～ 10個點的土樣構成混合土樣，經登記編號后帶回實驗室，風干、混勻、磨細、過篩留存待測，GPS定位采樣點經緯度、海拔。

1.3 測定項目與方法

土壤pH測定采用電位法(水土比2.5︰1，︰) (NY/T1377—2007)[16]；有機質采用重鉻酸鉀氧化法測定(NY/T1121.6—2006)[17]；水解性氮采用堿解擴散法測定(LY/T1228—2015)[18]；有效磷采用鉬銻抗比色法測定(NY/T1121.7—2014)[19]；速效鉀采用醋酸銨浸提–火焰光度法測定[20-21]。

1.4 植煙土壤有效養分分級標準

根據以往研究[14,22]，土壤pH、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀分級分別見表1和表2。

表1 植煙土壤pH等級劃分標準

表2 植煙土壤養分劃分標準

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2010和IBM Statistics SPSS 19.0 軟件對土壤pH及主要養分元素含量特征進行描述性統計和正態分布檢驗(K-S檢驗)，對不服從正態分布的數據，進行對數轉換，使其服從對數正態，再采用ArcGIS 10.2軟件對數據進行半方差函數計算、模型擬合、克里格空間插值(Kriging)和繪制土壤養分空間分布圖。

2 結果與分析

2.1 土壤養分含量統計特征值及等級分布

2.1.1 土壤pH 由表3可知，曲靖市植煙土壤pH均值6.30，變幅4.16 ～ 8.50，變異系數8.71% ～ 12.84%。9個植煙縣(區)土壤pH均值范圍5.52 ～ 6.67，從高到低依次為：羅平>師宗>富源>宣威>麒麟>會澤>陸良>沾益>馬龍，除馬龍外，其他縣區差異未達顯著水平。強酸性土壤區域在馬龍、沾益、麒麟和會澤分布相對多一些，強酸性土壤的比例占20% 以上；中性土壤師宗、羅平占比最高，分別為58.06% 和50.57%。曲靖土壤pH絕大多數分布在偏酸和中性等級，分別占25.19% ～ 50.24% 和7.19% ～ 58.06%，整體處于適宜種植烤煙水平。

2.1.2 土壤有機質 由表4可知，曲靖市植煙土壤有機質含量均值為32.83 g/kg，變幅2.23 ～ 99.93 g/kg，全市有72.45% 的煙區土壤有機質處于中高和高等級，低等級比例較少。9個植煙縣土壤有機質含量均值范圍27.76 ～ 40.37 g/kg，變異系數27.33% ～ 39.27%，屬于中等變異；從高到低依次為：富源>羅平>馬龍>宣威>沾益>師宗>麒麟>陸良>會澤；馬龍與羅平、師宗與沾益間土壤有機質含量差異不顯著，其他縣區之間差異達極顯著水平(<0.01)。從各縣土壤有機質含量等級分布來看，會澤整體較低，共有26.57% 集中在低和極低級別；其他縣區集中在高和極高級別，分別占22.30% ～ 42.28%、22.52% ～ 59.25%，有機質處于豐富水平。

表3 植煙土壤pH統計信息

注：同列數據小寫字母、大寫字母不同分別表示差異達<0.05和<0.01顯著水平，下表同。

表4 植煙土壤有機質含量統計信息

2.1.3 土壤水解性氮 由表5可知，曲靖市植煙土壤水解性氮含量均值為125.42 mg/kg，變幅14.88 ～ 393.36 mg/kg，水解性氮整體水平較高，共81.38% 集中在中等至很高等級。9個植煙縣土壤水解性氮含量均值范圍111.31 ～ 143.93 mg/kg，變異系數24.15% ～ 36.68%，屬于中等變異；從高到低依次為：富源>羅平>宣威>沾益>陸良>師宗>會澤>麒麟>馬龍；富源與羅平間土壤水解性氮差異顯著(<0.05)，宣威、沾益、陸良之間差異達極顯著水平(<0.01)，陸良與師宗間差異不顯著，會澤、麒麟和馬龍間未達極顯著水平。從各縣土壤水解性氮含量等級看，馬龍、沾益、師宗集中在中等級別，分別占63.78%、61.72%、57.64%；羅平、富源和宣威集中在高和很高等級，共計分別占60.32%、47.32%、44.24%；會澤、陸良和麒麟土壤水解性氮整體較低，缺乏的比例分別占35.94%、26.73%、26.88%。

表5 植煙土壤水解性氮含量統計信息

2.1.4 土壤有效磷 由表6可知，曲靖市土壤有效磷含量均值為29.92 mg/kg，變幅2.45 ～ 142.78 mg/kg，有效磷整體處于中偏高水平，共85.93% 集中在中等至很高等級。9個植煙縣土壤有效磷含量均值為21.48 ～ 41.00 mg/kg，變異系數51.82% ～ 78.86%，屬于中偏高變異；從高到低依次為：陸良>羅平>馬龍>宣威>師宗>沾益>會澤>麒麟>富源；陸良、羅平和馬龍土壤有效磷含量極顯著高于其他縣(<0.01)，宣威與師宗間差異不顯著，沾益、會澤、麒麟和富源間差異極顯著。從各縣土壤有效磷含量等級比例看，除富源缺磷比例最高外（占18.55%），其他縣土壤有效磷分布于高和很高的等級比例較高，占比為52.71% ～ 69.85%。

2.1.5 土壤速效鉀 由表7可知，曲靖市土壤速效鉀含量均值為270.38 mg/kg，變幅19.65 ～ 991.33 mg/kg，速效鉀整體偏高，共84.76% 集中在中等至很高等級。9個植煙縣土壤速效鉀含量均值為222.13 ～ 385.53 mg/kg，變異系數24.27% ～ 55.88%，屬中偏高變異；從高到低依次為：羅平>富源>師宗>麒麟>沾益>宣威>陸良>會澤>馬龍；其中羅平與富源、師宗間土壤速效鉀含量差異極顯著(<0.01)，麒麟與沾益間差異不顯著，沾益、宣威、陸良、會澤間差異不顯著。9個縣土壤速效鉀含量在每個等級都有分布，總體集中在高和很高等級，占比為55.06% ～ 84.57%。

表6 植煙土壤有效磷含量統計信息

表7 植煙土壤速效鉀含量統計信息

2.2 土壤養分的空間變異特征及分布格局

由表8可知，土壤pH為指數模型，有機質和水溶性氮均為高斯模型，有效磷、速效鉀為線性模型。其中有機質、水溶性氮擬合較好，2分別為0.905和0.876；pH、有效磷和速效鉀擬合性次之，2分別為0.612、0.714和0.627。土壤pH的塊基比小于25%，表明空間自相關性較強，其變異以土壤母質、地形和氣候等自然因素為主導；土壤有機質、水解性氮和速效鉀的塊基比介于25% ～ 75%，表明其空間自相關性中等，變異由自然和人為共同作用產生；土壤有效磷塊基比大于75%，表明其空間自相關性很弱，施肥、耕作等人為因素對其變異起主導作用。在曲靖市尺度上，5種土壤養分含量的變程較大，介于2.456 ～ 4.368 km，其中土壤pH變程最小。從圖1可以看出，土壤pH空間連續性好，整體呈聚集分布，強酸和極強酸土壤主要分布在馬龍、宣威和會澤，微堿(pH介于7.5 ～ 8.5)土壤較少。土壤有機質、水解性氮、有效磷、速效鉀呈不規則的塊狀分布，隨機性較強。土壤有機質、水解性氮、速效鉀的高值區主要在富源、羅平；土壤有效磷較高的區域集中在陸良、羅平。上述分析可見，在曲靖煙區應大力推行分區劃片精準施肥，促進區域間土壤養分平衡，為優質煙葉生產創造適宜的土壤條件。

2.3 土壤養分空間變異的影響因素

2.3.1 土壤類型 由表9可知，6種類型土壤pH均值為6.15 ～ 6.78，黃壤pH最高，紅壤最低，變異系數3.86% ～ 9.22%，屬弱變異程度。土壤有機質以石灰巖土最高，紫色土最低，各類土壤均值范圍為29.04 ～ 44.83 g/kg，變異系數23.54% ～ 39.05%，達中等變異程度。土壤水解性氮以黃壤最高，紫色土最低，各類土壤均值為117.95 ～ 159.21 mg/kg，變異系數21.72% ～ 33.93%，屬中等變異程度。各類土壤有效磷均值為27.57 ～ 41.43 mg/kg，以紫色土最高，新積土次之，石灰巖土最低，變異系數34.93% ～ 79.90%，屬中偏強變異。各類土壤速效鉀均值為204.49 ～ 312.02 mg/kg，以紫色土最高，新積土次之，紅壤最低，變異系數25.04% ～ 51.01%，屬中等變異程度?？傮w來看，新積土水解性氮、有效磷、速效鉀含量豐富；紫色土有機質低，有效磷、速效鉀含量高；土壤類型的差異可為烤煙施肥提供參考。

表8 土壤pH和主要養分含量的空間變異特征

圖1 土壤養分含量空間分布格局

2.3.2 土壤質地 由表10可知，各類質地土壤pH均值為6.15 ～ 6.84，砂壤土pH最高，中壤土最低，變異系數7.93% ～ 18.57%，為弱變異程度。土壤有機質以重壤土最高，砂壤土最低，各種質地土壤均值為28.54 ～ 42.57 g/kg，變異系數4.45% ～ 9.27%，屬弱變異程度。土壤水解性氮以重壤土最高，砂壤土最低，不同質地土壤均值為104.27 ～ 131.61 mg/kg，變異系數23.14% ～ 40.89%，為中等變異程度。土壤有效磷均值為29.16 ～ 41.49 mg/kg，以中壤土最高，砂壤土最低，變異系數39.75% ～ 55.71%，屬中等變異。土壤速效鉀均值為164.91 ～ 275.46 mg/kg，以輕黏土最高，中壤土最低，變異系數36.50% ～ 73.62%，變異程度較高。重壤土和輕黏土的水解性氮、速效鉀含量顯著高于其他土質。

表10 不同土壤質地土壤pH和主要養分含量統計信息

2.3.3 氣候因素 由表11可知，不同植煙區域內，氣候因素對土壤養分含量影響不同。平均氣溫與會澤土壤有機質、水解性氮及羅平土壤的pH、有機質、水解性氮、有效磷、速效鉀呈顯著負相關。年降雨量與9個植煙縣土壤pH呈顯著負相關，與有機質(羅平)、水解性氮(羅平)、有效磷(會澤、羅平、宣威)、速效鉀(沾益、麒麟)呈顯著負相關。年蒸發量與9個植煙縣土壤有機質、水解性氮呈顯著或極顯著負相關，與羅平、沾益和麒麟的土壤有效磷呈顯著或極顯著正相關，與會澤、羅平、宣威土壤速效鉀呈顯著或極顯著負相關。

2.3.4 施肥因素 根據調查，曲靖羅平煙區平均氮、磷和鉀投入量分別為69.3、138.6和207.9 kg/hm2，其他煙區平均氮、磷和鉀施用量分別為105.0、210和315 kg/hm2。部分農戶以追求最大的單葉重提高單株生產力，持續過量地施用氮磷鉀依然普遍。由表12可知，土壤pH與施鉀量(硫酸鉀)呈極顯著負相關，有機質、水解性氮與施氮磷量(普通過磷酸鈣)呈極顯著負相關，土壤有效磷與施磷、鉀量分別呈顯著和極顯著正相關，速效鉀與施鉀量呈極顯著正相關。

3 討論

3.1 土壤pH

在本研究中，植煙土壤pH變幅4.16 ～ 8.50，均值6.30，集中分布在弱酸性至中性等級，處于適宜水平，在馬龍、會澤和宣威土壤有酸化趨勢，這與李強等[8]研究結果相似。從半方差分析結果看，結構因子(土壤類型、質地和降雨量)是引起pH空間變異性強的主導因素，隨機因子(施肥、耕作)次之。一方面，曲靖土壤類型分紅壤(48.87%)、黃壤(5.85%)、紫色土(16.70%)、新積土(12.17%)、水稻土(15.92%)和石灰巖土(0.49%)[20]，成土母質與土壤類型有關，也影響土壤pH。如石灰巖、砂巖和頁巖發育的石灰巖土pH較高；水稻土富含鐵、錳氧化物，pH緩沖范圍接近中性，紫色砂頁巖發育的紫色土、脫硅富鋁化強的紅壤pH相對較低，水稻土的酸緩沖容量和緩沖強度均強于紅壤[21]；研究區黃壤pH最高，紅壤pH最低，其他土壤類型pH接近中性(表9)，這就是與不同母質有關。另一方面，按“卡慶斯基質地制”的雙級分類法，曲靖土壤質地以砂壤土(0.68%)、輕壤土(2.78%)、中壤土(19.35%)、重壤土(47.30%)、中黏土(1.11%)、輕黏土(28.68%)和重黏土(0.11%)為主[14]，研究區內砂土和黏土pH相對較高，這可能是砂質土顆粒間空隙大通氣透水，黏土膠體比表面積大，兩類土吸附陽離子較多的緣故[21]。其次，較多的降雨導致土壤膠體上的代換性鹽基大量淋失，氫離子取而代之，造成土壤pH降低[8]。土壤酸化受長期施用硫酸鉀、過磷酸鈣等生理酸性肥料，造成土壤有機質、鹽基飽和度下降，H+和Al3+增加所致[23]。從影響因素看，土壤類型、土壤質地、氣候和施肥因素等結構性因子均對土壤pH產生影響，這與前人研究結果一致[8]。

表11 土壤pH和主要養分含量與氣象因素的相關性

注：表中相關分析所需氣象數據來源于各縣(區)氣象局；*、**分別表示相關性達<0.05和<0.01顯著水平(雙側)，下表同。

表12 土壤pH和主要養分含量與施肥量的相關性

注：表中施肥量數據來源于曲靖市煙草公司每年供應量及生產調查。

3.2 土壤養分

土壤有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀是影響煙葉產質量的主控肥力因子[1]，研究區內土壤養分總體較豐富。從半方差分析結果看，土壤有機質、水解性氮和速效鉀的變程大，塊基比為25% ～ 75%，表明各指標具有中度的空間自相關性，變異受自然(土壤質地、氣候)和人為因素共同作用。土壤有效磷塊基比大于75%，說明其區域分布隨機性強，隨機因素是導致土壤有效磷空間變異的主要因子。一方面，曲靖復雜的土壤質地是主控因子。有研究顯示，土壤顆粒大可增強土壤通透性，促進有機質礦化，高黏粒含量的土壤對養分的吸收和固定力強，質地越重的土壤有機質、有效磷和速效鉀含量越高，土壤養分富集明顯[6-7]，本文結果與此一致(表10)。另一方面，土壤養分形成受雨熱條件的影響。研究表明，雨熱格局控制著土壤有機質合成和分解動態平衡，土壤有機質含量隨蒸發量增加而遞減[6]。高溫和多雨影響土壤礦物的分化速率、養分淋溶強度，從而影響有效磷產生[24]，降雨對紅壤表層和下層有效磷的空間分布大于棕壤、褐土[25]。高降雨量和蒸發量促進速效鉀在土體中的淋洗，使鉀素不易被土壤固定[11]。但在本研究中，土壤水解性氮、有效磷、速效鉀含量受雨熱條件的影響與其所處環境條件不同而異(表11)。其次，農戶過量施用氮磷鉀肥是造成土壤異質性加大的重要因子(表12)。據報道，在曲靖中高肥力植煙土壤上，減施當前氮磷鉀用量的10%，可顯著提高煙葉產值、煙葉品質及肥料利用率[26]。磷肥施入土壤后被土壤礦物吸附固定，造成磷素移動性差，當季利用率低，在土壤中不斷積累，磷的容量和強度增加[27]。綜上所述，在曲靖中高肥力植煙土壤上，應控制氮磷鉀施肥量，增加有機肥替代化肥或有機無機復混肥投入，注意營養元素間的互作關系(表12)，其中磷可嘗試應用“啟動性施磷”和“隔年施磷技術”[28]，以促進土壤可持續利用和保障煙葉提質增效。

3.3 土壤養分動態變化

將本研究結果與李強等[13,29]研究結果進行比較，顯示2017—2020年土壤pH達6.30，較2008年下降0.21，總體呈現下降趨勢，其中馬龍、會澤和宣威部分土壤有酸化趨勢，這主要與在這時期內硫酸鉀、過磷酸鈣施用量較大，以及前作玉米、馬鈴薯收獲帶走大量鹽基離子[30]有著密切聯系。曲靖土壤有機質含量均值由2008年的27.36 g/kg提高到32.83 g/kg，總體呈現上升趨勢，這與這期間研究區推廣有機肥、綠肥還田有關。土壤水解性氮、有效磷和速效鉀含量均值分別由2008年的97.37、20.45和180.29 mg/kg提高到125.42、29.92和270.38 mg/kg，總體呈現上升趨勢，主要原因在于研究區煙田土壤的利用強度較高，為獲得穩定的烤煙產質量，磷肥、復合肥、鉀肥(硫酸鉀、硝酸鉀)施用量較大。

4 結論

曲靖植煙土壤pH處于適宜水平，但在馬龍、會澤和宣威土壤有酸化趨勢。有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀含量總體較豐富。在全市尺度上，土壤pH的空間變異受自然因素(土壤類型、質地和降雨)的影響；土壤有機質、水解性氮和速效鉀的空間變異受自然和人為因素(施肥)共同作用；土壤有效磷的空間變異受人為因素(肥料施用)主控。土壤養分存在明顯的空間分布和局部空間聚集，養分失衡嚴重，烤煙生產中應控制氮磷鉀施肥量，采用推行分區劃片精準施肥，有機肥替代化肥或有機無機復混肥，確?？緹焹炠|適產和降低環境污染。

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Spatial Regional Variability Characteristics and Influential Factors of pH and Main Nutrient Contents in Tobacco-growing Soils in Qujing

YANG Shuming1, YU Xiaofen1, ZOU Bingli1, XIE Yan2, LIU Jiahong2*, WANG Ruibao2, Lü Yaqiong2, CAI Yongzhan2, ZHANG Suhua3, QIU Xueli1*

(1 Agricultural Resources & Environment Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205, China; 2 Qujing Branch of Yunnan Tobacco Company, Qujing, Yunnan 655002, China; 3 Biotechnology and Genetic Resources Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205, China)

From 2017 to 2020, a total of 6 685 soil samples were collected from the plough layers (0–20 cm) of core tobacco fields in nine tobacco-growing counties in Qujing, Yunnan Province, and then pH, organic matter, hydrolytic nitrogen, available phosphorus and rapidly available potassium of the soil samples were measured. By GPS positioning, geostatistics and geographic information system (GIS) were used to investigate the status, regional variation characteristics and spatial distribution of the above soil fertility indexes. Correlation analysis and variance analysis were used to assess the effects of major factors (soil type, soil texture, climate and fertilization) on soil fertility indexes. The results showed that:soil pH ranged from 4.16 to 8.50, organic matter from 2.23 to 99.93 g/kg, hydrolytic nitrogen from 14.88 to 393.36 mg/kg, available phosphorus from 2.45 to 142.78 mg/kg, and rapidly available potassium from 19.65 to 991.33 mg/kg, with mean values of 6.30, 32.83 g/kg, 125.42 mg/kg, 29.92 mg/kg, and 270.38 mg/kg, respectively. The coefficients of variation of the above indexes were 11.59%, 33.54%, 29.93%, 64.54% and 35.18%, respectively, showing moderate spatial variation. Soil pH ranged from slightly acid to neutral, which was more suitable for growing flue-cured tobacco. The contents of organic matter, available phosphorus and rapidly available potassium concentrated in the medium to the very high levels, accounting for more than 70% of the total area of the study area. The results of semi-variance analysis showed that the spatial autocorrelation of soil pH was strong, and the variation was dominated by natural factors (soil type, texture and precipitation). The spatial autocorrelation of soil organic matter, hydrolytic nitrogen and rapidly available potassium were moderate, and their variations were affected by both natural and anthropic factors (fertilization). The spatial autocorrelation of soil available P was weak, and anthropic activities were main controlling factors that caused the spatial difference. The results of ordinary kriging interpolation revealed that spatial continuity of soil pH was good, and the overall distribution was aggregated. The strong acid and very strong acid soils were mainly distributed in Malong, Xuanwei and Huize. The distribution of organic matter, hydrolytic N, available P and rapidly available K were irregular block with strong randomness. The high value areas of organic matter, hydrolytic N and rapidly available K were mainly in Fuyuan and Luoping, while the high value areas of available P were concentrated in Luliang and Luoping.

Tobacco-planting soil; Soil nutrient; GIS; Spatial variability; Influential factors

S15；S572

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.06.025

楊樹明, 余小芬, 鄒炳禮, 等. 曲靖植煙土壤pH和主要養分空間變異特征及其影響因素. 土壤, 2021, 53(6): 1299–1308.

中國煙草總公司云南省公司科技計劃項目(2019530000241014) 資助。

通訊作者(nkyqx101@126.com; 1015333785@qq.com)

楊樹明(1973—)，男，云南武定人，博士，研究員，主要從事土壤肥料與農業環境研究。E-mail: 1569885088@qq.com