红河烟区土壤主要养分含量及肥力适宜性评价

梁 兵，黄 坤，邵小东，李宏光，阙劲松，陆庆华，王 炽，胡承孝

(1.华中农业大学资源与环境学院，湖北 武汉 430070; 2.云南省烟草公司红河州公司，云南 弥勒 652300; 3.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650000)

红河烟区土壤主要养分含量及肥力适宜性评价

梁 兵1,2，黄 坤2，邵小东2，李宏光2，阙劲松2，陆庆华2，王 炽3，胡承孝1*

(1.华中农业大学资源与环境学院，湖北 武汉 430070; 2.云南省烟草公司红河州公司，云南 弥勒 652300; 3.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650000)

【目的】为了研究红河烟区土壤主要养分含量状况及植烟土壤适宜性。【方法】采用GPS技术在红河烟区取土壤样品299个，测定土壤主要养分含量，采用ArcGIS 9.2 软件、地统计学和土壤肥力指标法(soil fertility index，SFI)对植烟土壤养分状况和肥力适宜性进行分析。【结果】红河州植烟土壤大部分酸碱度在5.5～7.5，适宜烤烟种植；土壤有机质含量适中，分布呈山区高、坝区低的趋势；水解性氮在植烟县市分布不均，整体呈现四周高、中间低趋势，52.33 %的植烟土壤含量丰富，49.5 %的土壤有效磷偏低；土壤有效磷分布呈西北高、东南低的趋势，含量中等及以上占50.5 %；土壤速效钾空间分布不规则，平均含量为197.24 mg/kg，整体处于中等水平；96.65 %的土壤水溶性氯含量小于30 mg/kg。【结论】全州大部分植烟土壤养分适宜性等级属于I、II、III级，分别占总植烟土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，适宜性稍差的 IV级土壤占12.77 %。

烤烟；土壤养分；地理信息系统；肥力；适宜性

【研究意义】土壤是烟叶生产的基础，植烟土壤养分状况是影响烟叶产量和质量的重要因素之一[1-4]。不同生态条件[5]，土壤类型[6]、栽培制度[7]、施肥管理水平[8]致使不同生态烟区植烟土壤养分丰缺状况及空间分布存在较大差异。了解土壤养分的丰缺状况及空间分布规律对植烟土壤的合理利用、改良、精准施肥具有重要意义[9]。【前人研究进展】地理信息系统(Geographic formation system, GIS)具有管理空间不均匀分布资源的能力，能把大区域范围内测定点的属性数据同地理数据结合起来[10]。近年来，GIS技术和地统计学相结合广泛应用于区域土壤养分变异特征研究[11-15]。陈海生等运用mapGIS地理信息系统软件作为空间数据管理，采用层次分析法，对河南省烟草土壤肥力适宜性进行综合评价[16]。谢东华等根据烟叶生长生物学特性结合区域气候指标，在GIS平台下采用模糊综合评价法对重庆黔江烤烟种植气候适宜性进行定量评价[17]。石媛媛等分析历年气象数据和烤烟品质指标选出影响品质的气候因子，利用ArcGIS软件的空间分析功能与指数和评价法，对百色市烤烟种植区划分为种植适宜区、较适宜区和不适宜区[18]。评价指标的选择，指标值的量化和各个指标在综合评价当中的权重容易产生主观偏差。【本研究切入点】针对植烟区土壤养分含量及肥力适宜性评价的研究较多，但主要体现在农田土壤肥力与土体结构关系及基于地统计学的植烟土壤主要养分丰缺等方面的研究[19-20]。【拟解决的关键问题】本研究基于现有的植烟土壤养分分级标准，采用GIS和地统计学方法，对红河烟区土壤主要养分的丰缺状况及对烤烟的适宜性进行综合评价，以期为红河烟区土壤管理和合理施肥及品质提升提供参考。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集

土壤样品取样于2015年9月，根据烟田分布及海拔、土壤类型等因素，采集土壤样本299份，具体采样数量及分布区域见表1，每份土壤样品采用“S”形取样法，取8～10个点的土样混匀，用四分法选取1 kg土样，研磨过60目筛，供土壤指标测定，并记录每个样点的海拔、地形等环境信息，运用ArsGIS 9.2进行采样点分布标记。各植烟区地形图采样点分布见图1。

1.2 土壤样品的测定分析

土壤样品分析项目包括pH值、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾，土壤pH采用NY/T 1377-2007，有机质采用Y/T 1121.6-2006，水解性氮采用LY/T 1229-1999，有效磷采用NY/T 149-1990，速效钾采用NY/T 889-2004，水溶性氯采用NY/T1378-2007[21]。

1.3 土壤养分丰缺评价指标

参照中国植烟土壤养分评价标准和相关研究[22-23]，确定土壤养分丰缺评价体系(表2～3)。

1.4 土壤养分空间分布分析

运用ArcGIS 9.2 软件进行地统计学分析，运用反距离权重法进行差值运算[24-25]，得到红河州土壤养分空间分布图。

1.5 土壤养分指标权重的确定

采用土壤肥力指标法(Soil fertility index，SFI)，对红河州植烟土壤主要养分进行综合评价。根据相关文献[22-23]，选取植烟土壤的 pH、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾、水溶性氯共6项指标作为红河州植烟土壤肥力评价因子。利用隶属函数公式计算各参评指标的隶属度值，土壤pH、有机质、水解性氮、水溶性氯用抛物线型隶属度函数，土壤有效磷、速效钾用S型隶属度函数[12]，函数表达式如下。

图1 植烟区地形及采样分布点Fig.1 Tobacco growing topographic and samples distribution

县(市)Counties海拔(m)Altitude样本数Samples烤烟大田期(5-8月)均温(℃)Temperatureequilibrium日照(h)Sunshineduration降雨(mm)Rainfall弥勒1206～21548621.5626.3579.1泸西1491～20717619.5607.5653.3建水1150～20563922.3622.7573.6石屏1328～21474221.3627.4577.2个旧1486～19551022.1596.5710.4开远1413～19271922.9625.4575.9蒙自1520～20072321.2597.5734.7屏边1595～1751421.3579.8989.0

表2 植烟土壤pH值分级标准

表3 植烟土壤主要养分丰缺评价标准

2 结果与分析

2.1 植烟土壤主要养分指标总体特征

结合植烟土壤养分分级标准(表2～3)及红河土壤养分含量的统计特征(表4)可以看出，红河州植烟土壤pH、有机质、水解性氮、有效磷和速效钾平均含量适中，水溶性氯含量则很低。从变异系数来看，水溶性氯的变异系数为107.45。变异极明显，可见，红河烤烟种植应注重对土壤氯元素的分析和调整，以保证该元素的稳定性。而其余养分指标亦呈现不同程度的变异，变异区间为16.85 %～94.77 %，呈现中等强度变异。

表4 红河州植烟土壤主要养分含量的描述性统计分析

2.2 红河州植烟土壤肥力综合评价

2.2.1 综合肥力指标情况 采用土壤肥力指标法对红河州植烟土壤主要养分进行综合评价，按照红河州植烟土壤养分丰缺评价标准(表2～3)，确定各土壤主要养分指标的隶属度函数类型和阈值(表5)，将土壤样品各项实测值带入相应公式，计算各参评指标的隶属度，对各项指标的隶属度值进行主成分分析，由主成分分析结果(表6)可知，以特征值大于0.9，共提取了4个主成分，累计方差贡献率为85.40 %(>85 %)，说明前4个主成分基本包含了全部变量的主要信息。根据主成分分析结果，求出红河州植烟土壤主要养分指标的权重(表7)。

依据表7中的各指标权重值计算红河州植烟土壤养分进行适宜性(表8，图2)，全州大部分植烟土壤养分适宜性等级属于I级、II级、III级，分别占总植烟土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，而IV级土壤占12.77 %。各县分布差异较大，弥勒、石屏和个旧I级、II级土壤占比较多，泸西、开远I级、II级、III级土壤占比较多，建水、蒙自II级、III级土壤占比较多。红河州植烟土壤养分适宜性依次为个旧、泸西、石屏、弥勒、建水、蒙自、屏边、开远。总体而言，红河州植烟土壤养分适宜性属中上等水平，较适宜烤烟种植。

表5 植烟土壤适宜性评价隶属度函数类型

表6 主成分特征值

表7 红河州植烟土壤主要指标适宜性权重

表8 红河州各县(市)植烟土壤主要养分适宜性评价

从图2可以看出，在红河州植烟区，个旧植烟区域土壤综合肥力比例较高达到I级，全州大部分植烟土壤综合肥力都处于II级水平，在整个植烟区土壤综合肥力达到I、II级水平占整个植烟区比例的64.20 %，III级水平占整个植烟区比例的23.04 %，IV级含量比例较低，零星分布在整个植烟区，占12.77 %。

2.2.2 不同等级植烟土壤养分含量特征 通过对红河州植烟土壤各等级养分的养分含量进行方差分析，各等级植烟土壤的养分特征见表9，I级植烟土壤酸度适宜；有机质、速效钾含量丰富，水解性氮和有效磷含量中等，水溶性氯含量适宜；II级植烟土壤酸度适宜，有机质含量丰富，水解性氮、有效磷、速效钾含量中等，水溶性氯含量适宜；III级植烟土壤酸度适宜，有机质、速效钾含量中等，水解性氮、有效磷含量低，水溶性氯含量适宜；IV级植烟土壤适宜，有机质、有效磷、速效钾含量低，水解性氮含量很低，水溶性氯含量适宜。I级、II级区域应控制当季有机肥施用，维持现有的施肥水平；III级区域应适当增施氮肥及磷肥；IV级区域可适当施用有机肥及增施氮磷钾肥。

3 讨 论

红河州大部分植烟土壤酸碱性适宜烤烟种植。石屏和蒙自部分植烟土壤呈强酸性和极强酸性，弥勒、泸西和开远等植烟土壤呈现明显偏碱性，可采取1.施用腐熟有机肥料、合理轮作、种植绿肥、深耕晒垡、秸秆还田等措施均能增加土壤腐殖酸含量，有机肥分解释放大量CO2和有机酸从而降低土壤pH值，同时也能够提高土壤对pH变化的缓冲性能[3,28]；适当施用少量土壤调理剂或改用生理酸性肥料如硫酸铵、硫酸钾等，植物对铵、钾离子的优先吸收可以使得土壤酸根过剩，从而中和土壤碱性，降低土壤pH值。

全州植烟土壤有机质含量适中。建水坝区及开远部分植烟土壤有机质含量整体偏低，在这些地区可通过施用腐熟有机肥，来增加土壤有机质及腐殖酸含量，促进土壤团粒结构形成，吸附矿质养分元素，提高土壤养分。弥勒、泸西、蒙自及屏边等地的部分植烟土壤有机质含量较高，提倡将有机肥施用在前茬作物上，烤烟种植当季少施或不施有机肥，并控制氮肥用量，适当增加磷钾肥用量。

图2 土壤养分适宜性空间分布Fig.2 The space distribution of nutrition suitability

指标IndexI级StageIII级StageIIIII级StageIIIIV级StageIVpH6.12±0.66.29±1.086.05±1.126.41±1.48有机质(g/kg)29.48±5.6827.88±9.2919.91±14.0413.1±9.58水解性氮(mg/kg)129.6±23.36118.82±36.985.82±57.2958.07±35.4有效磷(mg/kg)34.46±24.335.22±30.5919.48±24.7312.63±12.62速效钾(mg/kg)235.94±104.77205.72±95.06168.92±82.25136.57±65.48水溶性氯(mg/kg)9.19±7.958.03±9.797.87±7.038.02±11.06

红河州植烟土壤水解性氮52.33 %的植烟土壤含量丰富。弥勒县北部、石屏县北部、个旧市南部、蒙自市北部、屏边县北部含量较高，总体上要控制氮肥用量；建水和开远部分区域含量较低，在土壤养分管理过程中，不仅需要在烤烟种植当季增施氮肥补充氮素，更应增施腐熟有机肥，注重水肥调节，促进土壤氮的矿化分解速率[23]，达到土壤培肥的目的，从根本上解决氮素供应不足的问题。

全州植烟土壤有效磷含量属中等及以上占50.5 %。弥勒、泸西和石屏的部分区域土壤有效磷偏高，可能影响烟叶香味[5,27]，因此在高磷植烟土壤上应控制磷肥的施用量；建水、蒙自、开远和个旧的大部分区域土壤有效磷含量处于中低水平，在增施磷肥的同时应配合施用腐熟有机肥，增加土壤微生物活性，有机肥中的腐殖酸能加速溶解难溶性磷酸盐矿物，提高磷肥利用率。

全州植烟土壤速效钾空间分布不规则，整体处于中等水平，有37.67 %的土壤速效钾含量偏低，开远和蒙自的大部分植烟区域速效钾含量较低。对土壤速效钾含量低的区域要适当增施钾肥，预防钾素水淋流失，同时叶面喷施磷酸二氢钾促进烟叶成熟落黄。

4 结 论

红河州大部分植烟土壤养分适宜性等级属于I、II、III级，分别占总植烟土壤29.81 %、34.39 %、23.04 %，适宜性稍差的 IV级土壤占12.77 %。建议应对适宜性稍差的植烟土壤，结合烟叶品质调整现有施肥方案，以达到改善土壤养分状况、提高烟叶品质的目的。

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SuitabilityEvaluationofSoilNutrientsContentandSoilFertilityinHongheTobacco-plantingArea

LIANG Bing1,2，HUANG Kun2，SHAO Xiao-dong2，LI Hong-guang2，QUE Jin-song2，LU Qing-hua2，WANG Chi3，HU Cheng-xiao1*

(1.College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Hubei Wuhan 430070, China; 2.Honghe Branch of Yunnan Provincial Tobacco Company, Yunnan Mile 652300, China; 3.Institute of Agricultural Resource & Environment, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yunnan Kunming 650000, China)

【Objective】The soil nutrients content and soil fertility suitability evaluation of Honghe tobacco-planting area was studied. 【Method】Using GPS technique, 299 samples were collected in Honghe tobacco-planting area, which were determined their nutrients contents. The soil nutrients and soil fertility suitability were analyzed by the methods of ArcGIS 9.2, graphing and soil fertility index (SFI). 【Result】The soil pH value was 5.5-7.5, which was suitable for tobacco planting. Soil organic matter content was moderate, the distribution of soil organic matter showed a trend of high in the mountainous area and low in plain area. Hydrolytic nitrogen distribution in tobacco planting area was uneven, the surrounding area was higher and the middle region was lower，52.33 % planting tobacco soil was rich in hydrolytic nitrogen, 49.5 % soil had lower available phosphorus. The distribution of soil available phosphorus was higher in the northwest, lower in the southeast, which content was moderate and above accounted for 50.5 %. Soil available potassium spatial distribution was irregular, and which average content was 197.24 mg/kg and in medium level. 96.65 % of soil water soluble chloride content was less than 30 mg/kg. 【Conclusion】Most of the tobacco planting soil nutrient suitability belonged to I, II, III grade, which was accounted for 29.81 %, 34.39 %, 23.04 % respectively, and the suitability of IV grade soil accounted for 12.77 %.

Tobacco；Soil nutrition；GIS；Fertility；Suitability

1001-4829(2017)10-2290-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.022

2016-04-10

云南省烟草公司计划项目(2015YN19、2014YN25)

梁 兵(1967-)，男，云南弥勒人，学士，主要从事烟草技术研发与生产管理工作，E-mail：209332800@qq.com，E-mail：443510968@qq.com，*为通讯作者: 胡承孝，E-mail：hucx@mail.hzau.edu.cn。

S572.06

A

(责任编辑 王家银)