旬陽市植煙土壤主要肥力指標特征及適宜性評價

張建東 郭全忠 周飛 楊帥 徐非 雒昆利

摘要：為研究旬陽市植煙土壤主要肥力指標水平、空間分布特征及綜合適宜性，采集125 份土壤樣本，檢測pH、堿解氮、有效磷、有機質和速效鉀含量，采用模糊數學隸屬函數、主成分分析法、聚類分析法、土壤肥力指標法對土壤主要肥力指標含量、分布特征和適宜性進行評價。結果表明，旬陽市土壤pH 值在5.52～7.23，空間分布整體以中性偏弱堿為主，適宜區主要分布于東部、南部和西部，面積占66.52%；堿解氮含量在6～536 mg/kg，平均值為100.92 mg/kg，空間分布整體偏低，偏低區面積占81.95%，適宜區面積占17.51%，成斑塊狀主要分布于西部、中南部和東部；有效磷含量在5.87～743.06 mg/kg，平均值為46.01 mg/kg，空間分布整體偏高，偏高區面積占98.4%，適宜區分布于西部和中部，面積占1.48%；有機質含量在1.61～30.16 g/kg，平均值為11.61 g/kg，空間分布整體偏低，含量很低面積占40.58%，適宜區面積占0.27%，主要以斑點狀分布；速效鉀含量在2～542 mg/kg，平均值為162.72 mg/kg，空間分布以適宜和偏低為主，適宜區分布于北部及東南部，面積占51.14%。旬陽市植煙土壤適宜性等級為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，分別占1.68%、89.07%、9.52%，土壤肥力屬于偏上水平，適宜煙草種植；在種植過程中應遵循“控磷，固鉀、補氮、補充有機質”的原則，精準合理調整施肥比例，注重腐熟有機肥和氮肥的施用，控制磷肥的使用。

關鍵詞：植煙區；土壤肥力；模糊數學隸屬函數；主成分分析法；聚類分析法；空間分布；適宜性；旬陽市

中圖分類號：S158 文獻標識碼：A 文章編號：1002?2481（2023）03?0293?06

土壤肥力安全影響著糧食、水資源、生態環境安全，對社會經濟可持續發展有重要影響，土壤養分含量水平和空間分布對農作物生長的數量和質量有決定性的影響。在我國，煙草是一種重要的經濟作物，土壤肥力指標的水平對煙草的生長、產量和品質有重要影響，適宜的土壤養分條件是生產優質煙葉的重要基礎[1-4]，同時施肥水平對植煙區土壤養分含量狀況會產生影響[5]。所以，準確分析植煙區土壤養分含量水平和空間分布狀況，精準配方平衡施肥才能保證土壤養分的有效供給，改善煙葉品質，提高煙葉生產整體水平[6]。旬陽市是陜西省煙葉主產區，隸屬于長江中上游植煙區，經過多年的種植和發展，烤煙業已成為當地的主導產業之一[7]，但是由于旬陽市多以山地為主，土壤肥力分布不均，精準施肥技術水平較低，導致烤煙業收益較低。

本研究在旬陽市采集植煙區土壤樣本，檢測土壤中pH 值、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質含量，采用GIS 方法繪制植煙土壤主要肥力指標空間分布圖，運用土壤肥力指標法（Soil fertility index，SFI）對旬陽市植煙區土壤適宜性進行綜合評價，為制定科學精準的施肥方案，合理布局煙草種植，有效提高種煙農戶收益提供參考。

1材料和方法

1.1 研究區概況

旬陽市位于陜西省安康市北部，介于103°58?～109°48?E、32°29?～33°13?N，總面積3 554 km2，下轄21 個鎮。漢江自西向東把旬陽市劃分為南北兩大自然區，地勢呈南北高中間低，海拔185～2 358 m，以山地地貌為主，并伴有丘陵、河谷，溝壑分布。氣候屬北亞熱帶季風氣候，年均降水量805 mm，年均氣溫15.9 ℃，溫暖濕潤，四季分明，冬季最低氣溫小于0 ℃的日數達39 d，極端最高氣溫43.1 ℃，日照最少為2 月，僅103.9 h，7 月最多為212.7 h，平均初霜期出現在11 月中旬，終霜期在3 月中旬初，平均無霜期261 d。市內農作物29 類385 個品種，中藥材496 種，是國際型優質烤煙基地，煙草種植面積5 500 hm2，特色農副產品獅頭柑、櫻桃、核桃、柿子、拐棗、花椒、油桐等富有勝名。

1.2 樣品采集與檢測

在旬陽市植煙區采集土壤樣品125 份（圖1），采用梅花布點法采集土壤混合樣，每個混合樣都以一個中心10 m 范圍按照S 形取5 個小樣組合而成，在各點取0～20 cm 土壤，取得的土壤充分混合按四分法取300～500 g。在實驗室按文獻[8]的方法檢測土壤樣品pH 值、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質含量。

1.3 植煙土壤養分分析

植煙土壤主要肥力指標分級如表1 所示。

參照文獻[9-10]制定的中國植煙土壤養分評價標準和相關植煙區土壤肥力指標綜合評價研究，確定研究區植煙土壤主要肥力指標豐缺評價體系（表1）。運用ArcGIS 10.5 軟件進行地統計學分析，按照確定的評價分類體系，采用反距離權重插值法繪制旬陽市植煙土壤主要肥力指標含量空間分布圖[11-12]。

1.4 植煙土壤肥力綜合評價

采用土壤肥力指標法（Soil fertility index，SFI）對旬陽市植煙土壤主要肥力指標進行綜合評價[9-10]，利用模糊數學隸屬函數公式計算各指標的隸屬度值[13]，主要有拋物線型（公式（1））和S 型（公式（2））隸屬函數。

各主要肥力指標數據的隸屬度主成分分析、累計方差貢獻率計算在SPSS 中完成[14]，再確定各指標的權重，根據公式（3）對植煙土壤主要肥力指標進行適宜性評分，最后對評分進行聚類分析，以4 個界限（0.8、0.6、0.4、0.2）將其分為5 類不同等級的土壤[1，13]：Ⅰ . 較高（SFI≥0.8）；Ⅱ . 高（0.6≥SFI<0.8）；Ⅲ . 中等（0.4≥SFI<0.6）；Ⅳ . 低（0.2≥SFI<0.4）；Ⅴ . 較低（SFI<0.2）。

2結果與分析

2.1 植煙土壤主要肥力指標含量特征

依據植煙土壤主要肥力指標豐缺評價體系（表1），統計旬陽市植煙區土壤pH 值、堿解氮、有效磷、有機質和速效鉀含量和分級特征（表3）。

由表3 可知，土壤pH 值在5.52～7.23，均值6.85，標準差0.39，變異系數5.69%，變化不大。土壤pH 值樣本處于適宜水平占56.8%，偏高占43.2%，沒有≤5.0、≥7.5 的強酸、強堿性土壤，整體以中性偏弱堿為主，適宜煙草種植。土壤堿解氮含量在6.00～536.00 mg/kg，均值為100.92 mg/kg，標準差為68.51 mg/kg，變異系數為67.88%，中等變異。處于適宜水平樣本占24.8%，偏低占68.0%，偏高占7.2%，其中，23.2% 樣本含量很低，土壤堿解氮含量整體處于中等偏低水平。土壤有效磷含量在5.87～743.06 mg/kg，均值為46.01 mg/kg，標準差為66.91 mg/kg，變異系數145.45%，變異程度強。處于適宜水平樣本占14.4%，低占3.2%，偏高占82.4%，含量很高占56.8%，無含量很低樣本，土壤有效磷含量整體處于偏高水平。土壤有機質含量在1.61～30.16 g/kg，均值為11.61 g/kg，標準差為6.30 g/kg，變異系數54.26%，弱變異。處于適宜范圍樣本占3.2%，96.8% 有機質含量偏低，其中，76.0% 有機質含量很低，土壤有機質含量整體處于缺乏水平。土壤速效鉀含量在2.00～542.00 mg/kg，平均值為162.72 mg/kg，標準差為104.47 mg/kg，變異系數64.2%，中等變異。處于適宜范圍樣本占24.0%，偏低占58.4%，偏高占17.6%，其中，含量很低占21.6%，很高占7.2%，土壤速效鉀含量整體處于中等偏低水平。

2.2 植煙土壤主要肥力指標空間分布特征

用ArcGIS 10.5 軟件繪制旬陽市植煙土壤主要肥力指標含量空間分布圖，對土壤pH 值、堿解氮、有效磷、有機質和速效鉀空間分布特征進行分析（圖2）。

土壤pH 值分布較為均勻，整體以中性偏弱堿為主，適宜區主要分布于東部、南部和西部，面積占66.52%，偏高區主要分布于西北部和中部，面積占33.48%。土壤堿解氮含量空間分布整體偏低，偏低區面積占81.95%，其中10.85% 面積含量很低，主要分布于中北部紅軍鎮、雙河鎮、關口鎮、構元鎮；適宜區面積占17.51%，成斑塊狀主要分布于西部、中南部和東部；偏高區呈點狀分布于趙灣鎮、白柳鎮、呂河鎮、棕溪鎮、城關鎮，面積占0.54%。最小值6 mg/kg 位于雙河鎮，最大值536 mg/kg 位于神河鎮。土壤有效磷含量空間分布整體偏高，偏高區面積占98.4%，其中含量很高面積占82.86%；適宜區分布于西部和中部，面積占1.48%；偏低區面積很小，占0.12%，也分布于西部和北部。有效磷最小值（5.87 mg/kg）位于石門鎮，有效磷最大值（743.06 mg/kg）位于銅錢關鎮。土壤有機質含量空間分布整體偏低，偏低區面積占99.73%，其中40.58% 面積很低；適宜區面積占0.27%，主要以斑點狀分布于甘溪鎮、蜀河鎮、仙河鎮和棕溪鎮。有機質最小值（1.61 g/kg）位于棕溪鎮，有機質最大值（30.16 g/kg）位于蜀河鎮。土壤速效鉀含量空間分布以適宜和偏低為主，適宜區分布于北部及東南部，面積占51.14%；偏低區分布于南部，面積占42.92%，其中很低區占1.58%；偏高區以斑塊狀分布于北部和東南部，面積占5.95%，其中很高區占0.94%。速效鉀最小值（2 mg/kg）位于棕溪鎮，速效鉀最大值（542 mg/kg）位于城關鎮。

2.3 植煙土壤肥力綜合評價

采用SFI 對旬陽市植煙土壤進行綜合評價，評價因子為土壤pH、堿解氮、有效磷、有機質和速效鉀。對照表2 確定各肥力指標閾值隸屬度函數類型：土壤pH、堿解氮、有機質使用拋物線型隸屬度函數，土壤有效磷、速效鉀使用S 型隸屬度函數。

在SPSS 中對各肥力指標隸屬度進行主成分分析，如表4 所示，前4 主成分包含了原始數據88.341% 的信息。根據主成分分析結果，計算旬陽市植煙土壤主要肥力指標的權重（表5），土壤主要肥力指標權重由高到低排序為：pH、有效磷、速效鉀、有機質、堿解氮。

根據表5 各土壤主要肥力指標權重，運用公式（3）計算旬陽市土壤適宜性，并進行空間插值分析。SFI 均值0.67，標準差0.07，變異系數10.61%，呈弱變異，說明旬陽市土壤整體質量差距不大。如圖3所示，全市植煙土壤適宜性等級為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級，分別占1.68%、89.07% 和9.52%，無Ⅳ和Ⅴ級分布，土壤肥力屬于偏上水平，適宜煙草種植。Ⅱ級主要分布于中部、西部，Ⅰ級主要分布于仁河口鎮、小河鎮、趙灣鎮、城關鎮、雙河鎮、仙河鎮、棕溪鎮、神河鎮。

3結論與討論

本研究表明，旬陽市土壤pH 整體以中性偏弱堿為主，偏高區分布于西北部和中部，面積占33.48%。偏高區可采取添加少量生理酸性肥料、深耕曬垡、秸稈還田等措施來增加土壤腐植酸含量，降低土壤pH 值[15-16]。土壤堿解氮含量整體偏低，10.85% 面積含量很低，主要分布于中北部紅軍鎮、雙河鎮、關口鎮、構元鎮。在偏低區烤煙種植當季應注重施加氮肥，以補充土壤堿解氮含量。有效磷含量整體偏高，含量很高面積占82.86%。土壤有效磷過高會影響煙葉香味[17-18]，應控制磷肥的施用量。有機質含量整體偏低，40.58% 面積含量很低。在偏低區可施加腐熟有機肥，以增加土壤有機質和腐植酸含量，進而促進土壤團粒結構的形成，吸附礦質養分元素，提高有機質含量。速效鉀含量以適宜和偏低為主，偏低區分布于南部，面積占42.92%。在偏低區可適當增施鉀肥，補充水淋流失的鉀素。另外，本研究針對植煙土壤，且采樣土壤也均為植煙地塊，但使用ArcGIS 插值時沒有考慮各地具體的種植作物，使得本研究所得結論可能會與實際生產狀況有所出入。

全市植煙土壤適宜性等級為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級，分別占1.68%、89.07% 和9.52%，無Ⅳ 和Ⅴ 級分布，土壤肥力屬于偏上水平，適宜煙草種植。Ⅱ級主要分布于中部、西部，Ⅰ級主要分布于仁河口鎮、小河鎮、趙灣鎮、城關鎮、雙河鎮、仙河鎮、棕溪鎮、神河鎮。按照旬陽市土壤肥力現狀來看，應該遵循“控磷，固鉀、補氮、補充有機質”的原則，精準合理調整施肥比例，注重腐熟有機肥和氮肥的施用，控制磷肥的使用[19-22]，改善土壤肥力狀況，提高煙葉品質，增加植煙農戶收益。

參考文獻：

［1］ 李自林，陸亞春，趙磊峰，等. 百色市植煙土壤肥力適宜性評價

[J]. 山西農業科學，2022，50（1）：89-95.

LI Z L，LU Y C，ZHAO L F，et al. Evaluation of soil fertility

suitability for tobacco planting in Baise city[J]. Journal of Shanxi

Agricultural Sciences，2022，50（1）：89-95.

［2］ 楊波，張喜峰. 寶雞植煙土壤主要養分現狀與演變趨勢分析

[J]. 山西農業科學，2021，49（10）：1212-1216.

YANG B，ZHANG X F. Analysis on present situation and evolution

trend of soil nutrients in tobacco growing area of Baoji city[J].

Journal of Shanxi Agricultural Sciences，2021，49（10）：1212-1216.

［3］ 李自林，陸亞春，趙磊峰，等. 廣西隆林縣植煙土壤肥力評價

[J]. 土壤通報，2020，51（5）：1042-1048.

LI Z L，LU Y C，ZHAO L F，et al. Evaluation on tobaccoplanting

soil fertility in Longlin county of Guangxi[J]. Chinese

Journal of Soil Science，2020，51（5）：1042-1048.

［4］ 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[J]. 土壤，2021，53（6）：1299-1308.

YANG S M，YU X F，ZOU B L，et al. Spatial regional variability

characteristics and influential factors of pH and main nutrient

contents in tobacco-growing soils in Qujing[J]. Soils，2021，53

（6）：1299-1308.

［5］ 駱園，張歡歡，熊德中. 培肥措施對植煙土壤主要理化性狀及

煙草經濟效益的影響[J]. 江蘇農業學報，2016，32（2）：351-356.

LUO Y，ZHANG H H，XIONG D Z. Soil physico-chemical

properties and tobacco economic benefit affected by fertilization

measures[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，2016，32

（2）：351-356.

［6］ 陳潔菲，查宇璇，楊超，等. 重慶市石柱縣煙田土壤肥力演變與

施肥區劃[J]. 土壤，2021，53（6）：1207-1214.

CHEN J F，ZHA Y X，YANG C，et al. Evolution and fertilization

zoning of tobacco-growing soil fertility of Shizhu county，

Chongqing city[J]. Soils，2021，53（6）：1207-1214.

［7］ 張建黨，趙鵬，王智慧，等. 安康煙區植煙土壤養分分類及施肥

對策[J]. 中國煙草科學，2009，30（1）：15-18.

ZHANG J D，ZHAO P，WANG Z H，et al. Nutrient classification

of tobacco soils and fertilization in Ankang[J]. Chinese Tobacco

Science，2009，30（1）：15-18.

［8］ 龐夙，陶曉秋，黃玫，等. 四川省植煙區土壤肥力評價[J]. 中國

煙草科學，2013，34（1）：40-44.

PANG S，TAO X Q，HUANG M，et al. Evaluation on soil fertility

in Sichuan tobacco planting areas[J]. Chinese Tobacco Science，

2013，34（1）：40-44.

［9］ 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.

CHEN J H，LIU J L，LI Z H，et al. Chinese tobacco and planting

soil nutrient mangement[M]. Beijing：Science Press，2008：72-167.

［10］ 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.

XU L，LI Z H，CHEN R P，et al. Changes of nutrient contents

in tobacco-growing soils of Kunming from 2002 to 2006[J].

Soils，2009，41（2）：282-287.

［11］ 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.

WANG Z Q. Geostatistics and its application to ecology[M].

Beijing：Science Press，1999：65-132.

［12］ 吳秀芹，張洪巖，李瑞改. ArcGIS 9 地理信息系統應用與實踐

[M]. 北京：清華大學出版社，2007：463-517.

WU X Q，ZHANG H Y，LI R G，et al. ArcGIS 9 GIS applications

and practices[M]. Beijing：Tsinghua University Press，

2007：463-517.

［13］ 李自林，陸亞春，范東升，等. 百色市植煙土壤養分豐缺適宜

性評價[J]. 湖南農業科學，2021（1）：40-44.

LI Z L，LU Y C，FAN D S，et al. Suitability evaluation of tobacco

planting soil nutrient abundance and deficiency in Baise

[J]. Hunan Agricultural Sciences，2021（1）：40-44.

［14］ 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]. 土壤，2015，47（3）：515-523.

WANG Y J，ZHOU J H，SUN S B，et al. Evaluation of soil fertility

suitability and spatial/temporal variability of nutrient contents

of tobacco-planting soils in Luoping county of Yunnan，

China[J]. Soils，2015，47（3）：515-523.

［15］ 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.

CAO Z H. Soil and fertilization for high quality flue-cured tobacco

production[M]. Nanjing：Jiangsu Science and Technology

Press，1991.

［16］ 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.

LI P，FU H T，ZHANG F B，et al. Effects of silkworm excrementderived

organic fertilizer on yield and quality of crops and soil

property[J]. Journal of Southern Agriculture，2015，46（7）：1195-

1199.

［17］ 江厚龍，張保全，李鈉鉀，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.

JIANG H L，ZHANG B Q，LI N J，et al. Soil available nutrient

contents and their influencing factors in tobacco growing region

in Chongqing[J]. Chinese Tobacco Science，2014，35（5）：67-73.

［18］ 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]. 西南農業學報，2017，30（4）：824-829.

LIANG B，HUANG K，QUE J S，et al. Relationship between

quality of tobacco leaves and middle-micro elements in Honghe

tobacco soil[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences，

2017，30（4）：824-829.

［19］ 張可安，都大俊，柯小蘭，等. 安康市耕地土壤有效磷現狀及

施肥對策[J]. 水土保持研究，2005，12（2）：185-187.

ZHANG K A，DU D J，KE X L，et al. Status quo of available

phosphorus in cultivated land in Ankang city and countermeasure

of applying fertilizer[J]. Research of Soil and Water Conservation，

2005，12（2）：185-187.

［20］ 劉永鋒，耿偉，吉寶. 旬陽煙區土壤養分分析研究[J]. 陜西農

業科學，2014，60（9）：29-32.

LIU Y F，GENG W，JI B. Analysis of soil nutrients in Xunyang

tobacco-growing area[J]. Shaanxi Journal of Agricultural

Sciences，2014，60（9）：29-32.

［21］ 田越，劉晶，李勇. 嵐皋縣土壤養分綜合分析與評價[J]. 陜西

農業科學，2014，60（4）：37-39.

TIAN Y，LIU J，LI Y. Comprehensive analysis and evaluation

of soil nutrients in Langao county[J]. Shaanxi Journal of Agricultural

Sciences，2014，60（4）：37-39.

［22］ 郭全忠，黨軍政，趙鵬，等. 安康市植煙地土壤主要養分含量

分布特征研究[J]. 陜西農業科學，2020，66（8）：9-13，31.

GUO Q Z，DANG J Z，ZHAO P，et al. Study on main nutrient

contents in tobacco-planting soil and its distribution characteristics[

J]. Shaanxi Journal of Agricultural Sciences，2020，66（8）：

9-13，31.