龙岩市植烟土壤主要速效养分的空间变异研究

刘 欢，刘 娜，曾文龙，蒋代兵，熊德中*

(1. 福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002；2. 龙岩市烟草公司，福建 龙岩 364000)



龙岩市植烟土壤主要速效养分的空间变异研究

刘 欢1，刘 娜1，曾文龙2，蒋代兵2，熊德中1*

(1. 福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002；2. 龙岩市烟草公司，福建 龙岩 364000)

为进一步提高烟田养分的管理水平、改善烟叶品质，对龙岩市植烟土壤主要速效养分进行了区域化研究，采集了龙岩市各县市(区)的植烟土壤22 138个样品，分析了植烟土壤主要速效养分空间变异及分布特征。结果表明：龙岩市各县市(区)的植烟土壤主要速效养分均表现出一定程度的变异，碱解氮为中等变异，有效磷和速效钾都属于强变异。有效磷具有弱空间相关性，碱解氮和速效钾具有中等程度的空间相关性。龙岩市植烟土壤碱解氮、有效磷、速效钾处于缺乏水平的面积分别占总耕地面积的25.50 %、2.20 %、45.60 %。

植烟土壤；速效养分；空间变异

烟草属于喜温特殊叶用经济作物，是我国重要的经济作物之一[1]。土壤营养状况是影响烟草品质的重要因素[2-3]。其中土壤速效养分受自然因素和农业生产管理措施的共同影响，其含量的高低直接影响土壤的供肥能力和作物的产量[4]。土壤养分具有空间连续性和变异性分布特征，并主要受到一些成土因素的影响以及土壤管理过程中诸多耕作栽培措施等随机性因素影响[5]。地统计学被证明是用来分析土壤养分的空间分布和空间异质性特征的最有效的方法之一，利用地统计学与arcgis相结合的方法分析土壤养分空间结构和空间变异尺度等空间异质性，可以弥补以概率论为基础的经典统计分析方法在结构和过程分析方面的不足，能够有效地解释养分的空间分布格局对生态过程和功能的影响[6]。利用地统计学变异函数结合GIS技术，使用Kriging插值进行土壤养分的空间分布格局模拟和分析，研究土壤性质的空间变异已经成为目前相关领域的研究热点之一，并已取得许多重要的研究成果[7-10]。龙岩市种植烟草已有400多年历史，龙岩烟叶以其优良品质而享誉海内外。但近年来土壤养分失调，影响了烟草作物对营养元素的吸收，致使烟叶品质下降，给发展特色优质烤烟带来了一定的影响。因此，开展龙岩诸县市(区)烟区植烟土壤主要速效养分的空间分布特征及丰缺状况，揭示其变异规律，对龙岩烟区植烟土壤主要养分的平衡调控、合理施肥、提高烟叶品质具有重要意义。

图1 研究区土壤采样点分布Fig.1 Soil sampling points in the study area map

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区龙岩市位于北纬24°23′～26°02′，东经115°51′～117°45′。龙岩市地势东高西低，北高南低，全市平均海拔652 m，耕地总面积为154 902.06 hm2。龙岩市是典型的亚热带海洋性季风气候，无霜期长达262～317 d，雨量充沛，年平均降雨量1486～1700 mm，年平均气温在18与20 ℃之间，适宜生产优质烟叶。

1.2 试验方法

1.2.1 土壤样品的采集 龙岩市各县(市、区)烟草公司会同农业部门采集了植烟土壤耕层样品，龙岩市的植烟土壤耕层样品的采集原则是均匀布点，采样方法是综合运用龙岩市的空间属性数据库和GPS技术，结合龙岩市植烟土壤的耕作实际情况和实际的地形状况均匀布点，以保证试验数据的准确性。采样点分布见图1。

1.2.2 土壤样品的测试分析方法 土壤样品的测试分析方法为：有效磷含量采用NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；速效钾含量采用醋酸铵浸提法，火焰光度法测定。

1.2.3 数据预处理 检测数据采用域法识别特异值，即平均值加减5倍标准差，在此区间以外的数据均定为特异值。对于异常值，由于数据量大，并且布点均匀，因此采用的处理方法是直接剔除，经过剔除最终得到的采样点数量为：新罗区2447个，武平县3393个，连城县3967个，永定区2952个，长汀县3042个，上杭县3973个，漳平市2364个。统计特征值分析主要是用Mcrosoft excel 2013以及Spss20.0软件的统计描述，并对数据进行正态性检验；地统计分析运用ArcGIS10.0软件，结合图表，对龙岩市采集样点的属性值进行正态分布性检验，对于不符合要求的样点数据则必须进行log转换或者Box-Cox转换后才可以插值。

2 结果与分析

2.1 龙岩市植烟土壤主要速效养分统计特征值分析与分级指标

龙岩市植烟土壤速效养分包括碱解氮、有效磷和速效钾，在原始数据得到预处理后，综合运用Spss20.0以及Excel2013软件，对处理后的数据进行统计特征值分析，统计参数除了包括最常统计的最小值、最大值和均值以外，还包括偏度、峰度、变异系数以及标准差，统计结果见表1。

表1 植烟土壤主要速效养分统计特征

表2 植烟土壤速效氮磷钾丰缺分级指标

由表1得出，研究区内的主要养分特征值存在不同程度的变异，变化在28.83 %～71.53 %。变异系数的大小反映了变异程度的强弱，当变异系数低于10 %时，变异程度被视为弱变异程度，当变异系数介于10 %～30 %时，变异程度被视为中等，而当变异系数>30 %时，变异程度则被视为强变异程度[11]。由此看出，龙岩植烟土壤碱解氮为中等变异，有效磷和速效钾都属于强变异。

根据洪晓薇[12]、陈雪芸[13]和王毅[14]等的研究结果为依据，植烟土壤碱解氮、有效磷和速效钾的丰缺指标见表2。

2.2 龙岩市植烟土壤主要速效养分空间变异特征分析

由表3得出，龙岩市植烟土壤主要速效养分的变程在12.6～447.6 km，其中有效磷变程最小，为12.6 km，碱解氮变程最大，为447.6 km。C0/C+C0的数值反映的是空间自相关程度，根据区域化变量分级标准[15]，即当C0/C+C0小于25 %时，具有强烈的空间相关性；当C0/C+C0大于75 %时，具有弱空间相关性；当C0/C+C0介于25 %和75 %之间时，具有中等程度的空间相关性。因此，有效磷具有弱空间相关性，碱解氮和速效钾具有中等程度的空间相关性。

土壤养分的空间变异特征是由决定系数(R2)反映出的，决定系数较小，模型的拟合度较低，空间变异结构较差。碱解氮、有效磷和速效钾都应用的是指数模型，有效磷的决定系数为0.616，其空间变异结构相对较差。

2.3 龙岩市植烟土壤主要速效养分最优克里格插值方法确定

本研究主要采用3种克里格插值方法，即普通克里格方法、泛克里格方法和析取克里格方法，通过克里格方法的交叉验证参数，选择最优克里格插值方法。最优克里格插值方法选取标准为标准均方根最接近于1，标准平均值最接近于0，平均标准误差最接近于均方根[16]。龙岩市植烟土壤主要养分插值结果经过对比分析，筛选出最优的克里格插值方法，结果为：选取普通克里格方法为最优插值方法的是碱解氮和有效磷；选取泛克里格插值方法为最优插值方法的是速效钾。按照最优插值方法，经过插值，得到各县市(区)主要速效养分含量的平均值状况见表4。

结合表4的平均值大小以及丰缺指标，得出龙岩市植烟土壤碱解氮含量整体处于潜在缺乏状态，其中漳平市处于缺乏状态，永定和新罗处于中等水平。龙岩市植烟土壤有效磷含量，整体处于中等水平，其中新罗区处于潜在缺乏状态。龙岩市植烟土壤速效钾含量，整体处于潜在缺乏状态，其中，连城、武平以及上杭地区处于缺乏状态。

2.4 龙岩市植烟土壤主要速效养分的丰缺面积统计

龙岩市植烟土壤的速效养分的丰缺面积统计是以其养分含量的丰缺指标为依据，以龙岩市各县市(区)的实际耕地面积为控制面积，汇总各县市主要养分含量的丰缺面积，见表5。

表3 龙岩市植烟土壤主要速效养分理论半方差函数模型及相关参数

表4 龙岩市植烟土壤主要速效养分插值平均值

表5 龙岩市植烟土壤主要速效养分含量的丰缺面积

由表5得出，碱解氮缺乏和潜在缺乏面积较大，只有小部分地区含量丰富。大部分地区的有效磷含量处于中等水平以上，占中等面积的75.6 %，缺乏面积极少。速效钾普遍存在缺乏和潜在缺乏状态，占总面积的93.9 %。因此，部分地区需要增施氮肥，在大部分地区要少施磷肥，增施钾肥。

3 结 论

龙岩市植烟土壤主要速效养分的变异系数变化范围为10.64 %～71.53 %。按变异系数划分，碱解氮、有效磷和速效钾均是中等程度变异，其中碱解氮值变异系数最小，为28.83 %，速效钾的变异系数最大，为71.53 %。用地统计学分析土壤养分空间结构，结果表明：有效磷具有弱空间相关性，碱解氮和速效钾具有中等程度的空间相关性。龙岩市植烟土壤碱解氮含量缺乏和潜在缺乏面积占耕地总面积的25.50 %、40.50 %，有效磷含量缺乏面积和潜在缺乏面积分别占总耕地面积的2.20 %、22.20 %，中等含量和丰富面积较大，分别占耕地总面积的45.30 %、30.30 %。土壤速效钾含量普遍存在缺乏和潜在缺乏，其面积分别占总耕地面积的45.60 %、48.30 %，中等面积和丰富面积分别为4.20 %、1.90 %。

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(责任编辑 李山云)

Spatial Analysis of Mainly Available Nutrients for Tobacco-planting Soil in Longyan City

LIU Huan1, LIU Na1, ZENG Wen-long2, JIANG Dai-bing2, XIONG De-zhong1*

(1. College of Resources and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fujian Fuzhou 350002, China; 2. Longyan Tobacco Company, Fujian Longyan 364000, China)

In order to further improve the management of tobacco field and the quality of tobacco, the regional study was carried out in Longyan city of planting tobacco soil, 22 138 soil samples were collected and analyzed, the planting tobacco spatial variability of main soil available nutrients and distribution characteristics were studied. The results showed that main soil available nutrients of planting tobacco in Longyan city showed some degree of variation, the spatial variability of available N was medium, available P and available K were strong variation.The spatial correlation of available P was low, available N and available K had moderate spatial correlation. Longyan city of planting tobacco soil available N,available P and available K in the area of the lack of level was 25.50 %, 2.20 %, 45.60 % of the total cultivated area, respectively.

Tobacco soil；Available nutrients；Spatial variability

1001-4829(2016)08-1932-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.08.032

2015-08-11

龙岩市烟草公司(2013.02)

刘 欢(1991-)，男，湖南永州人，硕士研究生，研究方向为植物营养与施肥，E-mail:1223065716@qq.com，*为通讯作者：熊德中，教授，研究方向为植物营养与施肥。

S158.9

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