龔加利+李發(fā)平+蘇仕開+蘇德艷+張儒和+何在敏+謝慧玲+劉洪華
摘 要:該文對在2003-2013年間施甸縣1 225個土壤樣品的9項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了測試分析,并利用模糊數(shù)學(xué)原理和多元統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行了綜合評價。結(jié)果表明:全縣土壤肥力存在較大差異,甚至有的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏;全縣土壤肥力綜合指標(biāo)值平均為0.623,變幅為0.199~0.928,變異系數(shù)為19.74%,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級土壤所占比例分別為16.08%、54.04%、27.02%、2.86%,水長、仁和的Ⅰ~Ⅲ級土壤達(dá)100%。因此,施甸煙區(qū)在足量施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上,控氮,增磷鉀,補(bǔ)施氯硼鋅,以實(shí)現(xiàn)煙區(qū)土壤養(yǎng)分平衡。
關(guān)鍵詞:烤煙;模糊數(shù)學(xué);多元統(tǒng)計(jì);土壤肥力;綜合指標(biāo)值
中圖分類號 S157.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731(2014)05-61-03
土壤養(yǎng)分是土壤肥力的基礎(chǔ),直接影響煙草生長發(fā)育的營養(yǎng)水平,進(jìn)而影響煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì),因此,優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)與土壤養(yǎng)分存在密切的聯(lián)系[1-3]。植煙土壤肥力適宜性評價是指通過對區(qū)域內(nèi)各土壤養(yǎng)分的綜合評價來確定其對烤煙種植的適宜程度[4]。由于土壤類型的多樣性及所處地域的差異,關(guān)于土壤肥力參評因素的選擇、各因素的分級標(biāo)準(zhǔn)及其權(quán)值的確定等問題,目前尚無公認(rèn)的、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[5]。因此,如何做到科學(xué)、合理地評價烤煙產(chǎn)區(qū)的土壤肥力,對指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)具有重要意義。本文筆者結(jié)合模糊數(shù)學(xué)原理與多元統(tǒng)計(jì)方法對施甸煙區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了綜合評價,旨在為該區(qū)土壤的科學(xué)施肥提供理論依據(jù),同時為植煙土壤改良、種植區(qū)域規(guī)劃、煙區(qū)合理布局及煙葉質(zhì)量提高提供重要參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 土樣采集與測定 2003-2013年,在施甸縣的太平(188)、水長(95)、由旺(63)、老麥(143)、仁和(121)、何元(71)、甸陽(116)、木老元(11)、姚關(guān)(164)、擺榔(29)、萬興(92)、酒房(120)、舊城(12)等13個烤煙種植鄉(xiāng)鎮(zhèn),采用隨機(jī)布點(diǎn)法采集植煙土壤耕層0~20cm土壤樣品共1 225個,采集時間選在煙草尚未施用底肥和移栽以前,以反映采樣地塊的真實(shí)養(yǎng)分狀況和供肥能力;土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、有效鎂、水溶性氯含量及pH的測定方法均參照文獻(xiàn)[6]。
1.2 統(tǒng)計(jì)分析
1.2.1 土壤肥力適宜性評價方法 植煙土壤適宜性評價采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行。首先根據(jù)模糊數(shù)學(xué)和多元統(tǒng)計(jì)分析原理分別計(jì)算各土壤指標(biāo)的隸屬度和權(quán)重系數(shù),最終根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中的加乘法原則,計(jì)算出各樣品土壤肥力綜合評價指標(biāo)(IFI)[7]采用下式計(jì)算:
[IFI=i=1nWiNi]
式中:Wi和N i分別為第i種養(yǎng)分指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)和隸屬度值。
1.2.2 統(tǒng)計(jì)分析采用EXCEL2010和SPSS19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤養(yǎng)分指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì) 由表1可見,該煙區(qū)的土壤pH值的變幅為5.20~8.00,平均值較高為6.76,變異系數(shù)為11.24%;有機(jī)質(zhì)的變幅為1.40~78.60g/kg,平均含量為27.37g/kg,變異系數(shù)為43.19%;堿解氮、速效磷、速效鉀的變幅分別為5.72~276.84、0.04~78.55、7.89~745.30mg/kg,平均含量分別為109.09、18.28、234.52mg/kg,變異系數(shù)分別為38.30%、76.91%、45.36%;有效硼、有效鋅、有效鎂、水溶性氯的變幅分別為0.01~2.27、0.06~6.53、20.46~613.68、0~49.78mg/kg,平均含量分別為0.41、1.80、261.89、21.44mg/kg,變異系數(shù)分別為65.85%、61.11%、50.85%、43.80%。由此得出,該煙區(qū)土壤的9項(xiàng)養(yǎng)分肥力指標(biāo)具有較大差異性,存在著一定的地域差異性。
表1 施甸煙區(qū)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的描述統(tǒng)計(jì)
[指標(biāo)\&樣品數(shù)\&平均值\&標(biāo)準(zhǔn)差\&變幅\&變異系數(shù)(%)\&pH\&1 225\&6.76\&0.76\&5.20~8.00\&11.24\&有機(jī)質(zhì)\&1 225\&27.37\&11.82\&1.40~79.93\&43.19\&堿解氮\&1 225\&109.09\&41.78\&5.72~276.84\&38.30\&速效磷\&1 225\&18.28\&14.06\&0.04~95.86\&76.91\&速效鉀\&1 225\&234.52\&106.37\&7.89~745.30\&45.36\&有效硼\&1 225\&0.41\&0.27\&0.01~2.27\&65.85\&有效鋅\&1 225\&1.80\&1.10\&0.06~10.66\&61.11\&有效鎂\&1 225\&261.89\&133.16\&20.46~613.68\&50.85\&水溶性氯\&1 225\&21.44\&9.39\&0~50.09\&43.80\&]
2.2 土壤肥力指標(biāo)隸屬度函數(shù)類型及轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值 隸屬度函數(shù)常用的隸屬度函數(shù)是拋物線型和S型隸屬度函數(shù)[8]。筆者結(jié)合烤煙土壤中各種養(yǎng)分的實(shí)際含量、專家經(jīng)驗(yàn)和全國農(nóng)業(yè)地力等級劃分標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)研究資料[9-11],土壤肥力指標(biāo)中pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、水溶性氯的隸屬度函數(shù)采用拋物線型函數(shù),而速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、有效鎂鎂的隸屬度函數(shù)采用S型,各養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度函數(shù)曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)的取值(見表2)。將各指標(biāo)實(shí)測值代入相應(yīng)表達(dá)式,便可得到各指標(biāo)的隸屬度值。
S型隸屬度函數(shù)表達(dá)式為:
[f(x)=1.0 (x≥x2)0.9×(x-x1)/(x2-x1)+0.1 (x1≤x≤x2)0.1 (x≤x1)]
拋物線型隸屬度函數(shù)表達(dá)式為:endprint
[fx=0.1x 表2 各項(xiàng)肥力指標(biāo)所屬隸屬度函數(shù)及其閾值 [指標(biāo)\&隸屬函 數(shù)類型\&下限 x1\&最優(yōu)值 下限 x3\&最優(yōu)值 上限 x4\&上限 x2\&pH\&拋物 線型\&5\&5.5\&7\&8\&有機(jī)質(zhì)\&10\&20\&25\&40\&堿解氮\&60\&110\&180\&240\&水溶性氯\&4\&10\&30\&60\&速效磷\&S型\&10\&\&\&20\&速效鉀\&100\&\&\&150\&有效硼\&0.5\&\&\&1\&有效鋅\&1.5\&\&\&3\&有效鎂\&192\&\&\&384\&] 2.3 烤煙土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定 本文采用主成分分析法[12]來確定各項(xiàng)肥力指標(biāo)的權(quán)重。由表3可見,前6個主成分(PCl~PC6)的累積貢獻(xiàn)率[B]=85.49%,因此,筆者選擇前6個主成分作進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn),第1、6主成分的貢獻(xiàn)率分別為34.61%、7.65%,是有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅養(yǎng)分狀況的綜合反映;第2、5主成分的貢獻(xiàn)率分別為14.09%、8.48%,是pH、有效鎂養(yǎng)分狀況的綜合反映;第3、4主成分的貢獻(xiàn)率分別為10.91%、9.75%,是水溶性氯的養(yǎng)分狀況的綜合反映。 表3 各參評因子的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率、公因子方差與權(quán)重 [指標(biāo)\&PC1\&PC2\&PC3\&PC4\&PC5\&PC6\&公因子方差\&權(quán)重\&pH\&0.177\&0.745\&-0.036\&-0.297\&0.526\&-0.085\&0.959\&0.125\&有機(jī)質(zhì)\&0.768\&-0.068\&0.291\&-0.465\&-0.054\&0.066\&0.902\&0.117\&堿解氮\&0.784\&-0.213\&0.293\&-0.318\&-0.122\&-0.074\&0.867\&0.113\&速效磷\&0.724\&-0.061\&-0.259\&0.283\&-0.025\&0.097\&0.685\&0.089\&速效鉀\&0.618\&-0.097\&-0.147\&0.287\&0.193\&-0.630\&0.930\&0.121\&有效硼\&0.577\&-0.304\&-0.085\&0.216\&0.479\&0.473\&0.933\&0.121\&有效鋅\&0.696\&0.107\&-0.218\&0.049\&-0.306\&-0.011\&0.639\&0.083\&有效鎂\&0.350\&0.646\&-0.302\&0.071\&-0.326\&0.199\&0.782\&0.102\&水溶性氯\&0.182\&0.359\&0.759\&0.506\&-0.042\&0.039\&0.996\&0.129\&特征值\&3.12\&1.27\&0.98\&0.88\&0.76\&0.69\&\&\&貢獻(xiàn)率(%)\&34.61\&14.09\&10.91\&9.75\&8.48\&7.65\&\&\&累計(jì)貢獻(xiàn)率(%)\&34.61\&48.70\&59.61\&69.36\&77.84\&85.49\&\&\&] 當(dāng)m=6時,求出各項(xiàng)肥力評價指標(biāo)的公因子方差,其大小表示該指標(biāo)對土壤肥力總體變異的貢獻(xiàn),經(jīng)歸一化處理可確定各項(xiàng)肥力指標(biāo)的權(quán)重(見表3)。 2.4 土壤肥力綜合評價 對施甸縣烤煙種植區(qū)土壤養(yǎng)分肥力綜合評價得分進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)(見表4),施甸縣的IFI值平均為0.623,變幅為0.199~0.928,變異系數(shù)為19.74%,其中太平、水長、仁和、姚關(guān)、萬興較高,由旺、老麥、何元、甸陽、擺榔、酒房次之,舊城最低為0.427。 表4 全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤肥力IFI值的描述統(tǒng)計(jì) [鄉(xiāng)鎮(zhèn)\&樣品數(shù)\&變幅\&平均值\&標(biāo)準(zhǔn)差\&變異系數(shù)(%)\&太平\&188\&0.236~0.928\&0.645\&0.129\&20.00\&水長\&95\&0.405~0.904\&0.688\&0.095\&13.81\&由旺\&63\&0.324~0.829\&0.566\&0.117\&20.67\&老麥\&143\&0.297~0.804\&0.589\&0.093\&15.79\&仁和\&121\&0.410~0.910\&0.630\&0.108\&17.14\&何元\&71\&0.328~0.840\&0.575\&0.129\&22.43\&甸陽\&116\&0.199~0.873\&0.574\&0.124\&21.60\&木老元\&11\&0.308~0.865\&0.594\&0.147\&24.75\&姚關(guān)\&164\&0.297~0.914\&0.660\&0.120\&18.18\&擺榔\&29\&0.364~0.797\&0.616\&0.113\&18.34\&萬興\&92\&0.356~0.875\&0.656\&0.117\&17.84\&酒房\&120\&0.338~0.871\&0.622\&0.119\&19.13\&舊城\&12\&0.234~0.586\&0.427\&0.102\&23.89\&全縣\&1225\&0.199~0.928\&0.623\&0.123\&19.74\&] 將計(jì)算出的土壤肥力綜合指標(biāo)值,采用等間距法劃分土壤肥力等級,具體為Ⅰ級(IFI≥0.745)、Ⅱ級(0.563≤IFI<0.745)、Ⅲ級(0.381≤IFI<0.563)和Ⅳ級(IFI<0.381)。由表5可知,全縣Ⅰ級(197個土樣)、Ⅱ級(662個土樣)、Ⅲ級(331個土樣)、Ⅳ級(35個土樣)土壤數(shù)量分別占土壤總數(shù)的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%,各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高,其中水長、仁和達(dá)100%??傮w而言,施甸縣烤煙種植區(qū)的土壤總體養(yǎng)分含量水平較高,但存在不同地塊的養(yǎng)分含量差異性較大的問題。
表5 全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤等級分布
[鄉(xiāng)鎮(zhèn)\& Ⅰ \& Ⅱ \& Ⅲ \& Ⅳ \&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&太平\&45\&3.67\&97\&7.92\&40\&3.27\&6\&0.49\&水長\&26\&2.12\&60\&4.90\&9\&0.73\&\&\&由旺\&3\&0.24\&31\&2.53\&26\&2.12\&3\&0.24\&老麥\&3\&0.24\&90\&7.35\&47\&3.84\&3\&0.24\&仁和\&14\&1.14\&75\&6.12\&32\&2.61\&\&\&何元\&7\&0.57\&28\&2.29\&33\&2.69\&3\&0.24\&甸陽\&10\&0.82\&52\&4.24\&48\&3.92\&6\&0.49\&木老元\&1\&0.08\&7\&0.57\&2\&0.16\&1\&0.08\&姚關(guān)\&35\&2.86\&98\&8.00\&28\&2.29\&3\&0.24\&擺榔\&5\&0.41\&16\&1.31\&4\&0.33\&4\&0.33\&萬興\&26\&2.12\&45\&3.67\&20\&1.63\&1\&0.08\&酒房\&22\&1.80\&61\&4.98\&36\&2.94\&1\&0.08\&舊城\&\&\&2\&0.16\&6\&0.49\&4\&0.33\&全縣\&197\&16.08\&662\&54.04\&331\&27.02\&35\&2.86\&]
3 結(jié)論與討論
(1)研究結(jié)果表明,施甸縣土壤在不同等級間土壤肥力存在較大差異,甚至有的土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏,在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)具體的土壤肥力狀況制定合理的施肥措施,在足量施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上,控氮,增磷鉀,補(bǔ)施氯硼鋅,適量施用堿性肥料。
(2)全縣土壤肥力等級劃分結(jié)果表明,Ⅰ級(197個土樣)、Ⅱ級(662個土樣)、Ⅲ級(331個土樣)、Ⅳ級(35個土樣)土壤數(shù)量分別占土壤總數(shù)的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%,各種煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高,其中水長、仁和達(dá)100%。
(3)土壤肥力綜合評價得出的結(jié)果僅代表一種潛在的生產(chǎn)能力,還應(yīng)該將氣候、水、熱狀況、施肥和經(jīng)營制度等因素綜合加以考慮。本文僅從土壤養(yǎng)分指標(biāo)這一側(cè)面對該地區(qū)的植煙土壤肥力進(jìn)行綜合評價,尚存在不完善和缺乏整體性的缺陷。但僅從土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力和豐缺方面,能夠較好地為烤煙平衡施肥提供參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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(責(zé)編:張長青)endprint
表5 全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤等級分布
[鄉(xiāng)鎮(zhèn)\& Ⅰ \& Ⅱ \& Ⅲ \& Ⅳ \&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&太平\&45\&3.67\&97\&7.92\&40\&3.27\&6\&0.49\&水長\&26\&2.12\&60\&4.90\&9\&0.73\&\&\&由旺\&3\&0.24\&31\&2.53\&26\&2.12\&3\&0.24\&老麥\&3\&0.24\&90\&7.35\&47\&3.84\&3\&0.24\&仁和\&14\&1.14\&75\&6.12\&32\&2.61\&\&\&何元\&7\&0.57\&28\&2.29\&33\&2.69\&3\&0.24\&甸陽\&10\&0.82\&52\&4.24\&48\&3.92\&6\&0.49\&木老元\&1\&0.08\&7\&0.57\&2\&0.16\&1\&0.08\&姚關(guān)\&35\&2.86\&98\&8.00\&28\&2.29\&3\&0.24\&擺榔\&5\&0.41\&16\&1.31\&4\&0.33\&4\&0.33\&萬興\&26\&2.12\&45\&3.67\&20\&1.63\&1\&0.08\&酒房\&22\&1.80\&61\&4.98\&36\&2.94\&1\&0.08\&舊城\&\&\&2\&0.16\&6\&0.49\&4\&0.33\&全縣\&197\&16.08\&662\&54.04\&331\&27.02\&35\&2.86\&]
3 結(jié)論與討論
(1)研究結(jié)果表明,施甸縣土壤在不同等級間土壤肥力存在較大差異,甚至有的土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏,在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)具體的土壤肥力狀況制定合理的施肥措施,在足量施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上,控氮,增磷鉀,補(bǔ)施氯硼鋅,適量施用堿性肥料。
(2)全縣土壤肥力等級劃分結(jié)果表明,Ⅰ級(197個土樣)、Ⅱ級(662個土樣)、Ⅲ級(331個土樣)、Ⅳ級(35個土樣)土壤數(shù)量分別占土壤總數(shù)的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%,各種煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高,其中水長、仁和達(dá)100%。
(3)土壤肥力綜合評價得出的結(jié)果僅代表一種潛在的生產(chǎn)能力,還應(yīng)該將氣候、水、熱狀況、施肥和經(jīng)營制度等因素綜合加以考慮。本文僅從土壤養(yǎng)分指標(biāo)這一側(cè)面對該地區(qū)的植煙土壤肥力進(jìn)行綜合評價,尚存在不完善和缺乏整體性的缺陷。但僅從土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力和豐缺方面,能夠較好地為烤煙平衡施肥提供參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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(責(zé)編:張長青)endprint
表5 全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤等級分布
[鄉(xiāng)鎮(zhèn)\& Ⅰ \& Ⅱ \& Ⅲ \& Ⅳ \&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&個數(shù)(個)\&比例(%)\&太平\&45\&3.67\&97\&7.92\&40\&3.27\&6\&0.49\&水長\&26\&2.12\&60\&4.90\&9\&0.73\&\&\&由旺\&3\&0.24\&31\&2.53\&26\&2.12\&3\&0.24\&老麥\&3\&0.24\&90\&7.35\&47\&3.84\&3\&0.24\&仁和\&14\&1.14\&75\&6.12\&32\&2.61\&\&\&何元\&7\&0.57\&28\&2.29\&33\&2.69\&3\&0.24\&甸陽\&10\&0.82\&52\&4.24\&48\&3.92\&6\&0.49\&木老元\&1\&0.08\&7\&0.57\&2\&0.16\&1\&0.08\&姚關(guān)\&35\&2.86\&98\&8.00\&28\&2.29\&3\&0.24\&擺榔\&5\&0.41\&16\&1.31\&4\&0.33\&4\&0.33\&萬興\&26\&2.12\&45\&3.67\&20\&1.63\&1\&0.08\&酒房\&22\&1.80\&61\&4.98\&36\&2.94\&1\&0.08\&舊城\&\&\&2\&0.16\&6\&0.49\&4\&0.33\&全縣\&197\&16.08\&662\&54.04\&331\&27.02\&35\&2.86\&]
3 結(jié)論與討論
(1)研究結(jié)果表明,施甸縣土壤在不同等級間土壤肥力存在較大差異,甚至有的土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鋅、水溶性氯極度缺乏,在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)具體的土壤肥力狀況制定合理的施肥措施,在足量施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上,控氮,增磷鉀,補(bǔ)施氯硼鋅,適量施用堿性肥料。
(2)全縣土壤肥力等級劃分結(jié)果表明,Ⅰ級(197個土樣)、Ⅱ級(662個土樣)、Ⅲ級(331個土樣)、Ⅳ級(35個土樣)土壤數(shù)量分別占土壤總數(shù)的16.08%、54.04%、27.02%、2.86%,各種煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土壤的比例較高,其中水長、仁和達(dá)100%。
(3)土壤肥力綜合評價得出的結(jié)果僅代表一種潛在的生產(chǎn)能力,還應(yīng)該將氣候、水、熱狀況、施肥和經(jīng)營制度等因素綜合加以考慮。本文僅從土壤養(yǎng)分指標(biāo)這一側(cè)面對該地區(qū)的植煙土壤肥力進(jìn)行綜合評價,尚存在不完善和缺乏整體性的缺陷。但僅從土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力和豐缺方面,能夠較好地為烤煙平衡施肥提供參考依據(jù)。
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