宣威典型植烟区土壤养分综合评价

杨 森， 潘义宏， 刘云霁， 张军刚，杨丽轩，杨祖恒，张加研

(1.云南省烟草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000； 2.西南林业大学 化学工程学院， 云南 昆明 650224； 3.云南五佳生物科技有限公司， 云南 昆明 650106)

植烟土壤是烤烟营养供给的主要来源，土壤的形成除了受生态环境影响外，还受栽培和施肥等措施影响。因此，不同区域不同植烟土壤的肥力存在差异[1-4]。植烟土壤肥力是评价土壤生产力的综合指标之一，是土壤生物学性质和物理化学性质综合反应的结果[5-6]。土壤肥力的丰缺程度以及综合协调性直接影响烤烟在田间的生长发育及营养物质的形成和积累，进而影响烟叶的质量和经济效益[7-10]。因此，根据烟叶产区生态环境条件，对植烟土壤肥力进行准确、科学的诊断，对掌握烟区植烟土壤肥力概况、指导科学施肥、改良植烟土壤、促进优质烟叶的生产具有重要意义[11-13]。

土壤养分状况的综合评价是以土壤养分各项指标的含量以及协调性等进行的，为合理、精准地利用现有土壤提供依据[14-16]。目前，针对土壤养分评价的方法很多，不同评价方法得出的评价结果存在差异。因此，准确选择评价方法对真实客观反映土壤养分状况具有重要作用[17-18]。常用的方法有因子分析、主成分分析、指数和、模糊数学、聚类分析、因子加权等分析方法[19-23]。随着多元统计分析方法的应用，土壤养分的综合评价除定量评价外，也利用多种方法和因素进行综合评价[24-25]。宣威落水和热水2个烟区植烟面积约5 467 hm2，约占宣威植烟面积的40%，采用主成分分析法与模糊数学法相结合的综合分析法，对宣威热水和落水2个典型烟区植烟土壤养分状况进行评价，为宣威烟区烤烟种植规划、土壤改良以及施肥方法优化等提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2016年在宣威落水、热水烟叶产区按7～14 hm2连片植烟地取1个土样，共采集212个土样，取样地覆盖15个村。具体采样方法：采用棋盘形或对角线采集田间15～20 cm深耕层的土壤，同一采样点由6～8个土样均匀混合成3.0～4.0 kg的土样。样品带回实验室，经风干、磨细、过筛、混匀、装瓶(袋)后备用，在取样过程中使用GPS对取样地块进行定位。

1.2 测定方法

土壤样品经风干后，测定全磷、全氮、全钾、有机质、速效磷、碱解氮、速效钾含量以及pH，测定方法参照文献[26]。

1.3 土壤养分分级指标及标准

以全国土壤普查办公室制定的土壤养分技术规程为依据，将土壤分为1～6级，分别代表土壤养分指标含量很丰富、丰富、中等、缺乏、很缺乏和极缺乏。土壤pH的1～5级分别代表碱性、中性、偏酸性、酸性和强酸性[27]。

1.4 土壤肥力综合评价方法

1.4.1 土壤肥力权重 运用主成分分析法分析土壤的有机质等8项指标，分析土壤肥力可以反映原始变量的大部分信息的前面公共因子。计算土壤各项养分指标的公共因子方差，将公共因子方差进行归一化，结果作为各项肥力指标的权重。

1.4.2 土壤肥力指标隶属度 参考文献[5, 26-28]的方法确定土壤各养分指标的隶属度函数以及对应的阈值。

1.4.3 土壤综合肥力评价 利用模糊数学隶属度函数计算土壤肥力综合指标值[5, 28](Integrated Fertility Index IFI)，评价土壤综合肥力。IFI能够综合反映土壤养分状况，取值在0～1，值越高，说明土壤养分的综合表现越好[29]，计算公式：

(1)

式中，n为指标个数，Qi和Yi分别为第i种肥力指标的隶属度和相应的权重。

1.5 数据分析

采用Excel 2010、SPSS 17.0对数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 土壤肥力权重确定

对测定的土壤8项肥力指标数据进行主成分分析表明，土壤肥力的前5个公共因子累计率达87.08%，可以反映原始变量的大部分信息。经计算得出各项肥力指标的权重(表1)，全磷、有效磷和pH的权重最高，其次是全氮、全钾和有机质，速效钾和碱解氮的权重相对较低。权重值结合计算隶属度，可用于土壤IFI值的计算。

表1 各项肥力指标公因子方差及权重Table 1 Common factor variance and weight of each fertility index

2.2 植烟土壤的肥力

2.2.1 pH pH为4.73～7.48，平均值为6.61，变异系数为8.06%，变异程度较小，热水烟区的变异程度高于落水烟区。其中，pH为5.5～6.5的样本占19.62%；pH为5.0～7.0的样本占81.64%(表2)。总体上看，宣威典型烟区大多数植烟土壤样本的pH集中在5.0～7.0。

2.2.2 有机质 植烟土壤有机质含量为4.42～132.06 g/kg，平均值为49.70 g/kg，变异系数为34.12%，低于10.0 g/kg的土壤仅占1.26%，有机质含量中等及以上的土壤占96.20%。其中，热水烟区占97.73%，落水烟区占94.28%(表3)。说明，宣威烟区绝大部分植烟土壤有机质含量处于丰富水平。

2.2.3 碱解氮 植烟土壤碱解氮含量为51.73～794.46 mg/kg，平均值为218.23 mg/kg，变异系数为41.59%，变异程度较大。其中，热水烟区碱解氮含量的变异程度大于落水烟区，且2个烟区碱解氮含量丰富及以上的样本数占91.77%，处于极丰富水平，含量偏高(表4)。

表2 植烟土壤的pH及各级比例Table 2 pH value and proportion of tobacco-planting soil

表3 植烟土壤的有机质含量及各级比例Table 3 Organic matter content and proportion of tobacco-planting soil

2.2.4 速效磷 烟区速效磷含量为0.32～286.18 mg/kg，平均值达22.33 mg/kg，变异系数为148.96%，变异系数较大，说明烟区植烟土壤速效磷含量差异较大。落水烟区变异系数(153.49%)大于热水烟区(120.99%)。2个烟区综合来看，土壤速效磷含量在缺乏至缺乏以下水平的占42.4%，达到丰富及以上水平的占32.91%，而中等水平的占24.68%(表5)。

表4 植烟土壤的碱解氮含量及各级比例Table 4 Alkali-hydrolytic nitrogen content and proportion of tobacco-planting soil

表5 植烟土壤的速效磷含量及各级比例Table 5 Available phosphorus content and proportion of tobacco-planting soil

2.2.5 速效钾 烟区植烟土壤速效钾含量为47.88～1 081.99 mg/kg，平均含量为172.30 mg/kg，变异系数为80.60%，变异系数较大，热水烟区的变异系数(85.97%)远大于落水烟区(42.95%)。其中，样本速效钾含量达中等水平的占25.23%，达丰富及以上水平的占46.21%，缺乏以及缺乏以下水平的样本占28.48%，主要集中在热水烟区的响宗村、柏木村、建新村以及落水烟区的灰硐村、马图村、黄路村(表6)。

2.3 植烟土壤养分状况综合评价

宣威主要烟区植烟土壤综合肥力指标值(IFI)为0.37～0.56，平均0.46。植烟土壤综合肥力达中等及以上水平的占70.25%，土壤肥力状况良好。植烟土壤综合肥力状况处于较低水平的占29.75%，主要集中在热水烟区的柏木村、热水村，以及落水烟区的多乐村和黄路村。总体看，烟区未见高水平和低水平的植烟土壤。2个烟区IFI值的平均变异系数为19.57%和21.28%，无明显差异，变异程度较小(表7)。

表6 植烟土壤的速效钾含量及各级比例Table 6 Available potassium content and proportion of tobacco-planting soil

表7 植烟土壤的综合肥力指数Table 7 Integrated fertility index of tobacco-planting soil

3 结论与讨论

1) 对宣威2个典型烟区植烟土壤pH分析表明，植烟土壤样本pH为5.0～7.0的占81.84%，在适宜烤烟生长的范围[30]。其中，样本pH为5.6～6.5的占19.62%，为最适宜烤烟生长的范围[31-32]，说明宣威典型植烟区绝大部分土壤pH在适宜范围。从植烟村来看，仅有热水村的pH均值偏弱碱性，建议对该村植烟土壤pH进行适当改良。

2) 土壤有机质和碱解氮的含量是反映土壤肥力高低的关键指标之一，直接影响着烤烟的生长发育及产质量[33-34]。分析表明，2个烟区植烟土壤有机质和碱解氮含量在丰富以上水平的分别占87.97%和91.77%，含量偏高，严重影响烤烟生长后期成熟落黄及烟叶的化学成分协调性[34]。应在今后烤烟生产过程中减少氮肥、有机肥、绿肥以及农家肥的施入。

3) 土壤速效磷和速效钾。适宜烤烟生长的植烟土壤速效磷含量为10～35 mg/kg[31-32]。对比2个烟区的土壤速效磷含量可知，热水烟区植烟土壤速效磷含量缺乏的比例达52.27%，远高于落水烟区(29.99%)。2个烟区植烟土壤速效磷含量的变异系数均>120%，说明烟区植烟土壤速效磷含量有较大差异。因此，应该针对含量较低的地块进行磷肥补充，含量较高地块控制磷肥的施加。烟区植烟土壤速效钾含量为47.88～1 081.99 mg/kg，平均含量为172.30 mg/kg，变异系数为80.60%，变异系数较大。其中，土壤样本速效钾含量达到中等及以上水平的占71.44%。而热水烟区的柏木村、建新村，落水烟区的灰硐村、马图村和黄路村植烟土壤速效钾含量处于缺乏水平的样本占40%以上，生产中应重点关注，及时补充钾肥。

4) 土壤综合肥力评价。典型烟区植烟土壤综合肥力指数在中等及以上水平的占70.25%，说明宣威主要植烟区大部分植烟土壤肥力具备优质烟叶生产的条件；但植烟土壤综合肥力指数在中等水平以下的仍有29.75%，主要集中在热水烟区的柏木村、热水村，落水烟区的多乐村和黄路村，应重点关注这些烟区，有针对性地开展相应平衡施肥以及土壤改良技术。