玉溪市紅塔區(qū)烤煙種植區(qū)土壤元素養(yǎng)分豐缺狀況研究

張翠萍 武仕強 王泉 陳禎 婁燈吉 呂永忠 汪朔帆 錢雷 桂正文 楊帝男

摘要分析了紅塔區(qū)烤煙種植區(qū)土壤元素含量，利用經(jīng)驗貝葉斯克里金插值分析了紅塔區(qū)全境和規(guī)劃種植烤煙土壤的元素分布情況。結(jié)果表明紅塔區(qū)烤煙種植區(qū)域土壤主要問題是pH偏低以及交換性Mg不足區(qū)域較大，占比均達50%左右，且缺Mg和pH偏低的區(qū)域具有高度的疊加，主要位于紅塔區(qū)西部和西北部，這2個指標具有強烈的正相關(guān)性。其次是部分區(qū)域有機質(zhì)、水溶性氯和有效硼含量不足。除元素含量不足的問題外，營養(yǎng)過剩也是需要注意的問題，有效氮和有機質(zhì)超過適宜含量的面積占比較大，需要控制氮肥和有機肥的施用，這樣可以減少農(nóng)業(yè)面源污染，同時節(jié)約肥料投入。研究結(jié)果可為紅塔區(qū)烤煙種植區(qū)域規(guī)劃和土壤施肥提供參考。

關(guān)鍵詞經(jīng)驗貝葉斯克里金插值；pH；交換性鎂；有機質(zhì)；水溶性氯

中圖分類號S 158.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2023）24-0157-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.035

Study on the Nutrient Abundance and Deficiency of Soil Elements in the Tobacco Planting Area of Hongta District， Yuxi City

ZHANG Cuiping1，WU Shiqiang1，WANG Quan2? et al

（1. Hongta District Branch of Yuxi Tobacco Company， Yuxi， Yunnan 653100;2.College of Chemistry， Biology and Environment， Yuxi Normal University， Yuxi， Yunnan 653100）

AbstractIn this study， the soil element content in the tobacco planting area in Hongta District was analyzed， and the element distribution of the soil for the planned tobacco planting in Hongta District using Empirical Bayesian Kriging （EBK） interpolation was analyzed. The results showed that the main problems of the soil in the tobacco planting area in Hongta District were the low pH and the large area of exchange Mg deficiency， accounting for about 50%， and the areas with Mg deficiency and low pH had a high degree of superposition， mainly located in the west and northwest of Hongta District. These two indicators had a strong positive correlation. Secondly， the lack of organic matter， watersoluble chlorine and effective boron content in some areas. In addition to the problem of insufficient element content， excess nutrition was also a problem that needed to be paid attention to. The area of nitrogen and organic matter exceeding the appropriate content occupied a large proportion， so the application of nitrogen fertilizer and organic fertilizer needed to be controlled， which could reduce agricultural nonpoint source pollution and saved fertilizer input. The results of this study can provide a reference for regional planning of tobacco cultivation and soil fertilization in Hongta District.

Key wordsEmpirical Bayesian Kriging interpolation;pH;Exchangeable magnesium;Organic matter;Watersoluble chlorine

云南省玉溪市被譽為“云煙之鄉(xiāng)”［1］。紅塔區(qū)是玉溪市的中心城區(qū)，其周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布集中連片烤煙種植區(qū)，烤煙種植面積約5 197 hm2。對玉溪煙區(qū)土壤元素的研究較多，其中艾華林等［2］研究認為玉溪煙區(qū)土壤缺鎂。由于土壤鉀鎂具有交互作用，潘金華等［3］曾建議應(yīng)在適當(dāng)施用鎂肥的基礎(chǔ)上增施鉀肥。王樹林等［4］研究認為玉溪烤煙單葉重存在偏大的問題，并從生態(tài)布局優(yōu)化、合理輪作、增密降氮、提高成熟度等方面提出改進措施。楊繼周等［5］從氣候角度分析了玉溪適合種植烤煙的區(qū)域。但烤煙種植區(qū)域規(guī)劃需要綜合考慮氣候、土壤因素。朱安琪［6］通過土壤、氣候等因素研究規(guī)劃了玉溪烤煙種植適宜區(qū)域。為了解紅塔區(qū)烤煙種植區(qū)域各種土壤大量元素和微量元素空間分布特征，了解各種必需元素不足的分布區(qū)域，為將來的精準施肥和植煙區(qū)域規(guī)劃提供服務(wù)，筆者根據(jù)2018—2021年采樣監(jiān)測的土壤數(shù)據(jù)，采用經(jīng)驗貝葉斯克里金法插值得到紅塔區(qū)土壤各元素空間分布特征。此外，通過相關(guān)分析法了解紅塔區(qū)土壤元素間的相關(guān)性特征。

1材料與方法

1.1樣品采集

2018—2021年采集799個采樣點的植煙土壤樣本，測定有效磷（P）、pH、有效鋅（Zn）、有效硼（B）、有機質(zhì)（OM）、有效氮（N）、交換性鎂（Mg）、有效鉀（K）、水溶性氯（Cl）、交換性鈣（Ca），共10種土壤理化指標。測定方法采用國標方法（表1）。根據(jù)玉溪優(yōu)質(zhì)煙葉的適產(chǎn)養(yǎng)分臨界值［1，7-11］確定土壤養(yǎng)分適宜含量（表2）。

1.2研究方法

將紅塔區(qū)所有監(jiān)測點按照烤煙種植區(qū)規(guī)劃地塊取平均值，得到140個規(guī)劃地塊的土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)，將其插值到紅塔區(qū)邊界范圍內(nèi)的全部國土，再分別按照紅塔區(qū)全境和規(guī)劃烤煙種植區(qū)進行統(tǒng)計。空間插值采用GeoSense Pro 2.1軟件，插值方法為經(jīng)驗貝葉斯克里金法［12］，子集大小和模擬次數(shù)均為100，半變異函數(shù)類型為冪函數(shù)，鄰域類型為標準圓形。相關(guān)分析采用斯皮爾曼相關(guān)分析，分別統(tǒng)計了P<0.01和P<0.05這2個顯著性指標，使用R語言的corrplot［13］和Hmisc［14］2個包進行相關(guān)性分析和作圖。

2結(jié)果與分析

土壤監(jiān)測結(jié)果表明，水溶性氯、交換性鈣、交換性鎂的變幅較大（表2）。插值分析結(jié)果表明，紅塔區(qū)全境土壤有效磷、有效鋅、有效氮、有效鉀、交換性鈣含量均分別超過10、0.5、60、100、800 mg/kg，均達到適宜種植煙草的水平（圖1，圖2、圖3a、b，圖4b、d、e）。

規(guī)劃區(qū)土壤pH大于5.5的面積約占55.31%，接近50%的土壤不適合烤煙種植。但紅塔區(qū)pH在4.5～5.5的土地達52.81%，說明紅塔區(qū)超過50%的土壤不適合烤煙種植。未來需要尋找pH適宜的區(qū)域，并調(diào)整烤煙種植區(qū)域的規(guī)劃。pH低于適宜值的區(qū)域位于紅塔區(qū)西南部，也有少部分位于最東北和最西北部區(qū)域，而高于適宜值的主要分布在東南部（圖1、圖2、圖3c）。規(guī)劃區(qū)有效硼含量超過0.5 mg/kg的區(qū)域占96.20%，說明絕大部分區(qū)域有效硼含量適宜烤煙種植（圖1、圖3d）。規(guī)劃區(qū)有機質(zhì)大于15 g/kg的土地占78%，說明大部分規(guī)劃烤煙種植區(qū)域的有機質(zhì)足夠，但也有少部分區(qū)域需要補充有機質(zhì)（圖1）。而紅塔區(qū)全境缺有機質(zhì)的土壤約占28%（圖2）。需要補充有機質(zhì)的區(qū)域主要分布在中南部，還有少量區(qū)域在東北部（圖4a）。規(guī)劃區(qū)交換性鎂小于120 mg/kg的土地約占43%，而紅塔區(qū)全境則達47%，缺鎂的區(qū)域主要位于紅塔區(qū)西部大部分區(qū)域（圖4c）。水溶性氯在10～45 mg/kg適合烤煙種植，適宜區(qū)域在規(guī)劃區(qū)約占88%，在紅塔區(qū)全境約占91%。不適宜區(qū)域位于紅塔區(qū)西北和西南部分區(qū)域（圖4f）。

綜上，紅塔區(qū)烤煙種植區(qū)土壤主要問題是pH不適宜以及交換性Mg不足區(qū)域較大，占比均達50%左右。其次是有機質(zhì)缺乏區(qū)域超過了20%，以及水溶性氯不適宜區(qū)域接近10%，最后是有效硼含量不足區(qū)域不足5%。由此可知，pH不適宜和缺鎂的區(qū)域有部分疊加，主要位于紅塔區(qū)西部和西北部。有效氮和有機質(zhì)超過適宜含量的面積占比較大，需要控制氮肥和有機肥的施用，這樣可以減少農(nóng)業(yè)面源污染，同時節(jié)約肥料投入。

從圖5可以看出，絕大部分測定參數(shù)之間都具有統(tǒng)計學(xué)意義的相關(guān)性。其中pH與OM、N、P之間呈負相關(guān)，OM與Mg呈負相關(guān)，Ca與Cl呈負相關(guān)，其余指標之間都呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)較高的有pH與Mg；OM與N。而不具有相關(guān)性的指標有pH與B，OM與Cl，N和Mg，P和Ca、Mg，B和Mg。

3結(jié)論

紅塔區(qū)烤煙種植區(qū)土壤主要問題是pH偏低以及交換性Mg不足區(qū)域較大，占比均達50%左右，且缺Mg和pH偏低的區(qū)域具有高度的疊加，主要位于紅塔區(qū)西部和西北部，這2個指標具有強烈的正相關(guān)性。其次是有機質(zhì)缺乏區(qū)域超過20%，以及水溶性氯不適宜區(qū)域接近10%，最后是有效硼含量不足區(qū)域不足5%。除元素含量不足的問題外，營養(yǎng)過剩也是需要注意的，有效氮和有機質(zhì)超過適宜含量的面積占比較大，需要控制氮肥和有機肥的施用，這樣可以減少農(nóng)業(yè)面源污染，同時節(jié)約肥料投入。

參考文獻

［1］ 玉溪市人民政府煙草產(chǎn)業(yè)辦公室，玉溪市土壤肥料工作站，玉溪市煙草專賣局.玉溪烤煙土壤管理與施肥［M］.昆明：云南科技出版社，2008.

［2］ 艾華林，李明，臺希，等.玉溪烤煙生產(chǎn)中鎂元素的狀況分析［J］.玉溪師范學(xué)院學(xué)報，2009，25（4）：30-32.

［3］ 潘金華，王美艷，史學(xué)正，等.玉溪煙區(qū)土壤鉀鎂交互作用對烤煙化學(xué)及感官品質(zhì)的影響［J］.土壤，2022，54（3）：490-497.

［4］ 王樹林，向盼來，高攀，等.玉溪烤煙單葉重現(xiàn)狀分析與煙葉質(zhì)量提升對策［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2022，42（5）：39-41.

［5］ 楊繼周，謝新喬，朱安琪，等.玉溪烤煙氣候適宜性分析的方法研究［J］.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2021，36（5）：832-840.

［6］ 朱安琪.生態(tài)因子對玉溪地區(qū)烤煙品質(zhì)影響研究［D］.南京：南京信息工程大學(xué)，2021.

［7］ 云南省煙草科學(xué)研究所，云南省土壤肥料測試中心.云南煙草中微肥營養(yǎng)與土壤管理［M］.昆明：云南科技出版社，1995.

［8］ 陳檢鋒，陳華，尹梅，等.玉溪烤煙適產(chǎn)養(yǎng)分臨界值施肥體系研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2020，36（11）：43-48.

［9］ 白由路，金繼運，楊俐蘋.我國土壤有效鎂含量及分布狀況與含鎂肥料的應(yīng)用前景研究［J］.土壤肥料，2004（2）：3-5.

［10］ 付亞麗，李宏光，付國潤，等.紅河植煙土壤中微量元素含量分析［J］.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2012，27（1）：73-79.

［11］ 于建軍，葉賢文，董高峰，等.土壤與烤煙中微量元素含量的相關(guān)性［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2010，29（6）：1127-1134.

［12］ LI Z Y，TAO H，ZHAO D，et al.Threedimensional empirical Bayesian kriging for soil PAHs interpolation considering the vertical soil lithology［J］.CATENA，2022，212：1-9.

［13］ WEI T，SIMKO V.R package “corrplot”：Visualization of a correlation matrix［Z］.2021.

［14］ HARRELL F E，JR.Hmisc：Harrell miscellaneous［Z］.2022.