湘西植烟土壤交换性镁时空变异特征研究

马琳 向德明 田明慧 田茂成 张黎明 李强

摘要 基于2000和2015年湘西植烟土壤交换性镁数据，分析其基本统计特征和时空分布变化。结果表明，从基本统计特征看，15年间湘西植烟土壤交换性镁均值由1.39 cmol/kg上升到1.77 cmol/kg，同时其变异程度也增大。从时空变异看，15年来，植烟土壤交换性镁“低”和“极地”等级面积增加了4.62百分点和1.18百分点，“高”和“极高”等级面积增加了9.13百分点 和9.80百分点，而“适宜”等级的面积下降了2473百分点。总体上，湘西植烟土壤交换性镁呈增加和兩极分化的趋势。

关键词 湘西;植烟土壤;交换性镁;时空变异

中图分类号 S572文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）11-0150-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.043

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

（1.Hunan Provincial Tobacco Company Xiangxi Branch， Jishou， Hunan 416000;2. Institute of Tobacco， College of Agronomy， Hunan Agricultural University，  Changsha，Hunan 410128）

Key words Based on the data of exchange magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi in 2000 and 2015， the basic statistical characteristics and spatial and temporal distribution changes were analyzed. The results showed that the mean of exchange magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi increased from 1.39 cmol/kg to 1.77 cmol/kg in 15 years， and the degree of variation increased. In terms of spatial and temporal variations， over the past 15 years， the "low" and "polar" grade areas of flueplanting soil have increased by 4.62 percentage point and 1.18 percentage point， and the "high" and "very high" grade areas have increased by 9.13 percentage point and 9.80 percentage point， the area of the "suitable" level decreased by 24.73 percentage point. Overall， the trend of increasing and polarization of exchangeable magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi.

Abstract Xiangxi;Tobacco planting soil;Exchangeable magnesium;Spatiotemporal variability

基金项目 湖南省烟草公司项目（XX16-18Aa02）。

作者简介 马琳（1972—），男， 湖南隆回人，经济师，在读硕士，从事烟草经济研究。

*通信作者，副教授，博士，从事烟草科学与工程技术和农业可持续发展研究。

收稿日期 2018-12-19

镁的最主要功能是作为叶绿素的中心原子，位于叶绿素分子结构卟啉环的中间，是叶绿素中唯一的金属原子;镁是酶的强激活剂，烟草中参与光合作用、糖酵解、三羧酸循环、呼吸作用、能量转移和硫酸盐还原等过程的酶均依靠镁来激活;缺镁会影响烟草发育，造成烟草产量和品质严重降低，但镁含量过多时，根发育受阻，茎中木质部组织不发达，叶绿组织细胞增大但数量减少[1]。就烟叶品质而言，缺镁时，烟叶的灰分含量增加，烟叶淀粉贮备降低。适量的镁对保持烟叶的燃烧性十分重要，但镁过量也同样会降低烟叶燃烧性。在缺镁条件下施用镁肥可以增加水溶性碳水化合物的含量，降低蛋白质和烟碱的含量[2]。烟株吸收的镁元素主要来自于土壤，土壤有效态镁含量直接影响烟株的镁吸收[1-4]。但有关植烟土壤有效态镁含量的研究较多[5-7]，但有关长期种植烤烟后植烟土壤时空变化的研究鲜见报道。鉴于此，笔者研究湘西烟区2000和2015年2个年份植烟土壤交换性钙含量，揭示15年间湘西植烟土壤交换性钙时空变异特征，旨在为湘西烤烟种植钙素管理和实现烟叶优质适产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

湘西土家族苗族自治州位于湖南省西北部，是湖南省烤烟主产区之一，位于109°10.0′～110°22.5′E、27°44.5′～29°38.0′N，总面积15 462 km2。湘西州西南石灰岩分布极广，岩溶发育充分，多溶洞、伏流;西北石英砂岩密布，因地壳作用形成小片峰。东西部为低山丘陵区，平均海拔200～500 m，溪河纵横其间，两岸多冲积平原。地貌形态的总体轮廓是一个以山原山地为主，兼有丘陵和小平原，并向北西突出的弧形山区地貌。土壤类型有水稻土、潮土、红壤、黄壤、黄棕壤、石灰土和紫色土等。

1.2 样品采集和分析

在2000和2015年定位采集植烟田块耕作层土壤（0～20 cm），在田块冬翻前开展采集工作，选取667 m2以上的田块，用手持式GPS定位，记录田块中心的地理信息，根据采样田块的形状，采取5点取样法或“W”形取样法，用4分法取约500 g土样带回实验室风干、过筛后制成待测样品。参照鲁如坤[8]的方法测定土壤交换性镁含量。2000年采集土壤样品446个，2015年样品1 242个。

1.3 评价标准

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0进行描述性统计 [9]。克里格插值（Kriging）、绘图及面积统计采用ArcGIS 10.2.2软件完成[10]。

2 结果与分析

2.1 植烟土壤交换性镁的基本统计特征

湘西州植烟土壤交换性镁含量描述性统计结果见表2，湘西州植烟土壤交换性镁含量均值为1.77 cmol/kg，处于高水平，变幅为0.02～753 cmol/kg，变异系数为82.77%，属中等变异，经检验基本符合正态分布。湘西州植烟土壤交换性镁含量适宜的样本占18.52%，交换性镁含量偏低的占40.50%，交换性镁含量偏高的占40.99%。从各植烟县情况看，7个植烟县的土壤交换性镁含量均为中等程度变异，交换性镁均值在0.82～2.41 cmol/kg，其中最高的是保靖县，最低的是古丈县，不同县域植烟土壤交换性镁含量差异达极显著水平。各县植烟土壤交换性镁含量适宜样本比例差异较大，适宜比例最高的是花垣，最低的是保靖。

2.2 植烟土壤交换性镁年代变化

不同时期湘西州植烟土壤交换性镁状况见表3。由表3可知，15年间土壤交换性镁略有增加，2015年土壤交换性镁均值较2000年增加0.38 cmol/kg，增幅为27.34%，从“适宜”等级变为“高”等级。交换性镁的变异系数提高17.34%。极小值下降0.23 cmol/kg，而极大值上升3.37 cmol/kg。极差由2000年的3.91 cmol/kg上升到2015年的7.51 cmol/kg，增加了3.60 cmol/kg。表明土壤交换性镁均值虽变化较小，但其变异有所增大。进一步对湘西植烟土壤交换性镁的等级分布情况进行分析，结果见表4。由表4可知，与2000年相比，2015年土壤交换性镁“适宜”和“低”的样品比例分别减少了7.42和9.81百分点，相应地“高”和 “极高”等级的土壤样品比例增加了1.43和10.12百分点，“极低”样品比例也增加了5.67百分点。表明土壤交换性镁含量有两极分化的趋势，变异在变大。

2.3 土壤交换性镁时空分布变化

采用普通克里格插值法获取2000和2015年湘西州植烟土壤交换性镁含量空间分布（图1），并利用ArcGIS軟件自带的Arctool box模块统计土壤交换性镁含量空间分布图不同等级的面积。2个时期土壤交换性镁含量空间分布规律均不明显，2015年湘西植烟土壤交换性镁含量分级面积与2000年相比发生一定变化（图1和表5）。2000年土壤交换性镁“适宜”的植烟土壤面积仅为46.89%，“高”等级的植烟土壤面积比例为25.92%，“低”和 “极低”等级的植烟土壤面积比例分别为27.06%和0.13%。2015年植烟土壤交换性钙分布较2000年变化较大，“适宜”等级面积下降了24.73百分点，“高”和“极高”等级分别增加了9.13% 和9.80%，相应的“低”和“极低”等级的面积分别增加了462百分点和1.18百分点。综上，2015年土壤交换性钙含量 “低”和“极低”，“高”和“极高”等级的面积均有不同程度的增加，说明15年来湘西植烟土壤交换性钙含量呈增加趋势的同时也呈现两极分化的趋势。

3 结论

2015年土壤交换性镁均值较2000年上升了0.38 cmol/kg，增幅达27.34%，由“适宜”水平变为“高”水平，其变异性增强。从目前各植烟县土壤交换性镁均值看，最高的是保靖县，最低的是古丈县，其中保靖、花垣、龙山和永顺为“高”水平，凤凰为“适宜”水平，古丈和泸溪为“低”水平。从空间

分布看，15年来发生较大变化，交换性镁含量“适宜”等级面积下降了24.73百分点，“高”和“极高”等级分别增

加了913百分点 和980百分点，相应地“低”和“极低”等级的面积分

别增加了4.62百分点和1.18百分点;目前交换性镁含量“低”和“极低”等级的面积主要分布在古丈县、龙山县、泸溪县和保靖县，“极高”等级的面积主要分布在永顺县和保靖县。

参考文献

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