楊 森， 潘義宏， 劉云霽， 張軍剛，楊麗軒，楊祖恒，張加研

(1.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000； 2.西南林業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 云南 昆明 650224； 3.云南五佳生物科技有限公司， 云南 昆明 650106)

植煙土壤是烤煙營(yíng)養(yǎng)供給的主要來(lái)源，土壤的形成除了受生態(tài)環(huán)境影響外，還受栽培和施肥等措施影響。因此，不同區(qū)域不同植煙土壤的肥力存在差異[1-4]。植煙土壤肥力是評(píng)價(jià)土壤生產(chǎn)力的綜合指標(biāo)之一，是土壤生物學(xué)性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)綜合反應(yīng)的結(jié)果[5-6]。土壤肥力的豐缺程度以及綜合協(xié)調(diào)性直接影響烤煙在田間的生長(zhǎng)發(fā)育及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的形成和積累，進(jìn)而影響煙葉的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益[7-10]。因此，根據(jù)煙葉產(chǎn)區(qū)生態(tài)環(huán)境條件，對(duì)植煙土壤肥力進(jìn)行準(zhǔn)確、科學(xué)的診斷，對(duì)掌握煙區(qū)植煙土壤肥力概況、指導(dǎo)科學(xué)施肥、改良植煙土壤、促進(jìn)優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)具有重要意義[11-13]。

土壤養(yǎng)分狀況的綜合評(píng)價(jià)是以土壤養(yǎng)分各項(xiàng)指標(biāo)的含量以及協(xié)調(diào)性等進(jìn)行的，為合理、精準(zhǔn)地利用現(xiàn)有土壤提供依據(jù)[14-16]。目前，針對(duì)土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)的方法很多，不同評(píng)價(jià)方法得出的評(píng)價(jià)結(jié)果存在差異。因此，準(zhǔn)確選擇評(píng)價(jià)方法對(duì)真實(shí)客觀反映土壤養(yǎng)分狀況具有重要作用[17-18]。常用的方法有因子分析、主成分分析、指數(shù)和、模糊數(shù)學(xué)、聚類(lèi)分析、因子加權(quán)等分析方法[19-23]。隨著多元統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用，土壤養(yǎng)分的綜合評(píng)價(jià)除定量評(píng)價(jià)外，也利用多種方法和因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[24-25]。宣威落水和熱水2個(gè)煙區(qū)植煙面積約5 467 hm2，約占宣威植煙面積的40%，采用主成分分析法與模糊數(shù)學(xué)法相結(jié)合的綜合分析法，對(duì)宣威熱水和落水2個(gè)典型煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為宣威煙區(qū)烤煙種植規(guī)劃、土壤改良以及施肥方法優(yōu)化等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2016年在宣威落水、熱水煙葉產(chǎn)區(qū)按7～14 hm2連片植煙地取1個(gè)土樣，共采集212個(gè)土樣，取樣地覆蓋15個(gè)村。具體采樣方法：采用棋盤(pán)形或?qū)蔷€采集田間15～20 cm深耕層的土壤，同一采樣點(diǎn)由6～8個(gè)土樣均勻混合成3.0～4.0 kg的土樣。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩、混勻、裝瓶(袋)后備用，在取樣過(guò)程中使用GPS對(duì)取樣地塊進(jìn)行定位。

1.2 測(cè)定方法

土壤樣品經(jīng)風(fēng)干后，測(cè)定全磷、全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、速效磷、堿解氮、速效鉀含量以及pH，測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[26]。

1.3 土壤養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

以全國(guó)土壤普查辦公室制定的土壤養(yǎng)分技術(shù)規(guī)程為依據(jù)，將土壤分為1～6級(jí)，分別代表土壤養(yǎng)分指標(biāo)含量很豐富、豐富、中等、缺乏、很缺乏和極缺乏。土壤pH的1～5級(jí)分別代表堿性、中性、偏酸性、酸性和強(qiáng)酸性[27]。

1.4 土壤肥力綜合評(píng)價(jià)方法

1.4.1 土壤肥力權(quán)重 運(yùn)用主成分分析法分析土壤的有機(jī)質(zhì)等8項(xiàng)指標(biāo)，分析土壤肥力可以反映原始變量的大部分信息的前面公共因子。計(jì)算土壤各項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)的公共因子方差，將公共因子方差進(jìn)行歸一化，結(jié)果作為各項(xiàng)肥力指標(biāo)的權(quán)重。

1.4.2 土壤肥力指標(biāo)隸屬度 參考文獻(xiàn)[5, 26-28]的方法確定土壤各養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬度函數(shù)以及對(duì)應(yīng)的閾值。

1.4.3 土壤綜合肥力評(píng)價(jià) 利用模糊數(shù)學(xué)隸屬度函數(shù)計(jì)算土壤肥力綜合指標(biāo)值[5, 28](Integrated Fertility Index IFI)，評(píng)價(jià)土壤綜合肥力。IFI能夠綜合反映土壤養(yǎng)分狀況，取值在0～1，值越高，說(shuō)明土壤養(yǎng)分的綜合表現(xiàn)越好[29]，計(jì)算公式：

(1)

式中，n為指標(biāo)個(gè)數(shù)，Qi和Yi分別為第i種肥力指標(biāo)的隸屬度和相應(yīng)的權(quán)重。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010、SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤肥力權(quán)重確定

對(duì)測(cè)定的土壤8項(xiàng)肥力指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析表明，土壤肥力的前5個(gè)公共因子累計(jì)率達(dá)87.08%，可以反映原始變量的大部分信息。經(jīng)計(jì)算得出各項(xiàng)肥力指標(biāo)的權(quán)重(表1)，全磷、有效磷和pH的權(quán)重最高，其次是全氮、全鉀和有機(jī)質(zhì)，速效鉀和堿解氮的權(quán)重相對(duì)較低。權(quán)重值結(jié)合計(jì)算隸屬度，可用于土壤IFI值的計(jì)算。

表1 各項(xiàng)肥力指標(biāo)公因子方差及權(quán)重Table 1 Common factor variance and weight of each fertility index

2.2 植煙土壤的肥力

2.2.1 pH pH為4.73～7.48，平均值為6.61，變異系數(shù)為8.06%，變異程度較小，熱水煙區(qū)的變異程度高于落水煙區(qū)。其中，pH為5.5～6.5的樣本占19.62%；pH為5.0～7.0的樣本占81.64%(表2)?？傮w上看，宣威典型煙區(qū)大多數(shù)植煙土壤樣本的pH集中在5.0～7.0。

2.2.2 有機(jī)質(zhì) 植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量為4.42～132.06 g/kg，平均值為49.70 g/kg，變異系數(shù)為34.12%，低于10.0 g/kg的土壤僅占1.26%，有機(jī)質(zhì)含量中等及以上的土壤占96.20%。其中，熱水煙區(qū)占97.73%，落水煙區(qū)占94.28%(表3)。說(shuō)明，宣威煙區(qū)絕大部分植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量處于豐富水平。

2.2.3 堿解氮 植煙土壤堿解氮含量為51.73～794.46 mg/kg，平均值為218.23 mg/kg，變異系數(shù)為41.59%，變異程度較大。其中，熱水煙區(qū)堿解氮含量的變異程度大于落水煙區(qū)，且2個(gè)煙區(qū)堿解氮含量豐富及以上的樣本數(shù)占91.77%，處于極豐富水平，含量偏高(表4)。

表2 植煙土壤的pH及各級(jí)比例Table 2 pH value and proportion of tobacco-planting soil

表3 植煙土壤的有機(jī)質(zhì)含量及各級(jí)比例Table 3 Organic matter content and proportion of tobacco-planting soil

2.2.4 速效磷 煙區(qū)速效磷含量為0.32～286.18 mg/kg，平均值達(dá)22.33 mg/kg，變異系數(shù)為148.96%，變異系數(shù)較大，說(shuō)明煙區(qū)植煙土壤速效磷含量差異較大。落水煙區(qū)變異系數(shù)(153.49%)大于熱水煙區(qū)(120.99%)。2個(gè)煙區(qū)綜合來(lái)看，土壤速效磷含量在缺乏至缺乏以下水平的占42.4%，達(dá)到豐富及以上水平的占32.91%，而中等水平的占24.68%(表5)。

表4 植煙土壤的堿解氮含量及各級(jí)比例Table 4 Alkali-hydrolytic nitrogen content and proportion of tobacco-planting soil

表5 植煙土壤的速效磷含量及各級(jí)比例Table 5 Available phosphorus content and proportion of tobacco-planting soil

2.2.5 速效鉀 煙區(qū)植煙土壤速效鉀含量為47.88～1 081.99 mg/kg，平均含量為172.30 mg/kg，變異系數(shù)為80.60%，變異系數(shù)較大，熱水煙區(qū)的變異系數(shù)(85.97%)遠(yuǎn)大于落水煙區(qū)(42.95%)。其中，樣本速效鉀含量達(dá)中等水平的占25.23%，達(dá)豐富及以上水平的占46.21%，缺乏以及缺乏以下水平的樣本占28.48%，主要集中在熱水煙區(qū)的響宗村、柏木村、建新村以及落水煙區(qū)的灰硐村、馬圖村、黃路村(表6)。

2.3 植煙土壤養(yǎng)分狀況綜合評(píng)價(jià)

宣威主要煙區(qū)植煙土壤綜合肥力指標(biāo)值(IFI)為0.37～0.56，平均0.46。植煙土壤綜合肥力達(dá)中等及以上水平的占70.25%，土壤肥力狀況良好。植煙土壤綜合肥力狀況處于較低水平的占29.75%，主要集中在熱水煙區(qū)的柏木村、熱水村，以及落水煙區(qū)的多樂(lè)村和黃路村。總體看，煙區(qū)未見(jiàn)高水平和低水平的植煙土壤。2個(gè)煙區(qū)IFI值的平均變異系數(shù)為19.57%和21.28%，無(wú)明顯差異，變異程度較小(表7)。

表6 植煙土壤的速效鉀含量及各級(jí)比例Table 6 Available potassium content and proportion of tobacco-planting soil

表7 植煙土壤的綜合肥力指數(shù)Table 7 Integrated fertility index of tobacco-planting soil

3 結(jié)論與討論

1) 對(duì)宣威2個(gè)典型煙區(qū)植煙土壤pH分析表明，植煙土壤樣本pH為5.0～7.0的占81.84%，在適宜烤煙生長(zhǎng)的范圍[30]。其中，樣本pH為5.6～6.5的占19.62%，為最適宜烤煙生長(zhǎng)的范圍[31-32]，說(shuō)明宣威典型植煙區(qū)絕大部分土壤pH在適宜范圍。從植煙村來(lái)看，僅有熱水村的pH均值偏弱堿性，建議對(duì)該村植煙土壤pH進(jìn)行適當(dāng)改良。

2) 土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮的含量是反映土壤肥力高低的關(guān)鍵指標(biāo)之一，直接影響著烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量[33-34]。分析表明，2個(gè)煙區(qū)植煙土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量在豐富以上水平的分別占87.97%和91.77%，含量偏高，嚴(yán)重影響烤煙生長(zhǎng)后期成熟落黃及煙葉的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性[34]。應(yīng)在今后烤煙生產(chǎn)過(guò)程中減少氮肥、有機(jī)肥、綠肥以及農(nóng)家肥的施入。

3) 土壤速效磷和速效鉀。適宜烤煙生長(zhǎng)的植煙土壤速效磷含量為10～35 mg/kg[31-32]。對(duì)比2個(gè)煙區(qū)的土壤速效磷含量可知，熱水煙區(qū)植煙土壤速效磷含量缺乏的比例達(dá)52.27%，遠(yuǎn)高于落水煙區(qū)(29.99%)。2個(gè)煙區(qū)植煙土壤速效磷含量的變異系數(shù)均>120%，說(shuō)明煙區(qū)植煙土壤速效磷含量有較大差異。因此，應(yīng)該針對(duì)含量較低的地塊進(jìn)行磷肥補(bǔ)充，含量較高地塊控制磷肥的施加。煙區(qū)植煙土壤速效鉀含量為47.88～1 081.99 mg/kg，平均含量為172.30 mg/kg，變異系數(shù)為80.60%，變異系數(shù)較大。其中，土壤樣本速效鉀含量達(dá)到中等及以上水平的占71.44%。而熱水煙區(qū)的柏木村、建新村，落水煙區(qū)的灰硐村、馬圖村和黃路村植煙土壤速效鉀含量處于缺乏水平的樣本占40%以上，生產(chǎn)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，及時(shí)補(bǔ)充鉀肥。

4) 土壤綜合肥力評(píng)價(jià)。典型煙區(qū)植煙土壤綜合肥力指數(shù)在中等及以上水平的占70.25%，說(shuō)明宣威主要植煙區(qū)大部分植煙土壤肥力具備優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的條件；但植煙土壤綜合肥力指數(shù)在中等水平以下的仍有29.75%，主要集中在熱水煙區(qū)的柏木村、熱水村，落水煙區(qū)的多樂(lè)村和黃路村，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這些煙區(qū)，有針對(duì)性地開(kāi)展相應(yīng)平衡施肥以及土壤改良技術(shù)。