操張洪 廖超林 陳治鋒 張敏 鄒凱 鐘越峰 彭孟祥 楊甲華 張揚珠

摘要 采用運用多元統(tǒng)計分析法研究了邵陽塘田市鎮(zhèn)土地整理對土壤肥力質量的影響。結果表明，干擾土壤中各肥力因子指標權重變化較大，未干擾土壤變化相對較小;對土地整理干擾土壤肥力影響較大的有pH、全鉀、速效鉀、堿解氮，對未干擾土壤肥力影響較大的為堿解氮、緩效鉀和全磷，而pH對未干擾土壤肥力影響最小。土地整理干擾后，表層土壤綜合肥力指數(shù)（IFI）減小;受干擾的表層土樣多屬V級肥力等級，未干擾土樣屬于中等肥力水平比例較高。

關鍵詞 土地整理;土壤肥力質量;多元統(tǒng)計分析

中圖分類號 S158.3? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2020）20-0146-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.20.040

Effect of Land Consolidation on Soil Fertility Quality in Tangtianshi Town， Shaoyang County

CAO Zhang-hong1， LIAO Chao-lin2， CHEN Zhi-feng3 et al

（1. Sangzhi County Branch of Zhangjiajie City， Hunan Province Tobacco Company，Sangzhi， Hunan 427100;2. College of Resources and Environment， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128; 3.Changsha Tobacco Corporation of Hunan Province， Changsha， Hunan 410011）

Abstract The paper used multivariate statistical analysis to study the effects of land consolidation on soil fertility quality. The results showed that the weights of various fertility factors in disturbed soil had bigger changes than in undisturbed soil;in disturbed soil， pH， total potassium， available potassium and alkali nitrogen were greatly influenced factors， while in undisturbed soil， alkaline nitrogen， slow-acting potassium and total phosphorus were the factors， pH was the least influential factor. After land consolidation， the integrated fertility index （IFI） of surface soil decreased;the disturbed soil samples were mainly in V-grade fertility level， while undisturbed soil samples had larger proportion of the medium-fertilizer level.

Key words Land reshaping;Soil fertility;Multivariate statistical analysis

自2001年以來，為了改善農村生產生活條件和理順土地關系，提高土地利用率和產出率，農村耕地土地整理工作已在全國逐漸推進，并在改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境、促進農業(yè)發(fā)展、保障農民增收等方面取得了成效 [1]。土地整理過程實際上是土壤重構的過程 [2]。土地整理中道路、田埂、地面高度等的改變，填、挖土壤盛行，造成土壤肥力不均，生土裸露，肥土被填，這種土地整理活動對耕地的破壞、剝離與回填，其結果是耕地土壤主要養(yǎng)分 [3]、土壤肥力和土壤質量發(fā)生了很大改變 [4]。土壤肥力是衡量土壤作為農業(yè)生產基地、進行農作物生產能力的重要指標，肥沃的耕地土壤是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展非常重要的物質基礎 [5-6]。為了提高糧食生產水平和發(fā)展特色農產品，邵陽縣塘田市鎮(zhèn)開展了土地整理工作，為研究土地整理對土壤肥力質量的改變提供了契機。筆者以邵陽煙區(qū)塘田市鎮(zhèn)土地整理所煙田為對象，通過對墾復平整煙田和未整地煙田分別實地采樣，進行對比分析，研究土地整理對煙田土壤肥力質量養(yǎng)分的影響，為今后該類土地開發(fā)利用及墾復煙田培肥提供科學依據(jù)，也為墾復耕作區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 塘田市鎮(zhèn)位于邵陽縣南部，座落于芙荑河北岸，西連金稱市鎮(zhèn)、東接龍井鎮(zhèn)，面積99.89 km2，地理坐標為111°E、27°N，東西長19 km，南北寬22 km。區(qū)內芙荑河與207國道穿境而過，水陸交通便利。試驗區(qū)為湖南省現(xiàn)代煙草農業(yè)試點項目——塘田市鎮(zhèn)項目區(qū)煙田綜合整治試點，該區(qū)于 2011 年開始進行土地整理項目，2012 年開始整地后種植煙草。屬典型中亞熱帶大陸季風濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，光照充足，雨量充沛。年平均氣溫 16.9 ℃，年日照 1 593 h，無霜期 280 d，年降雨量 1 355 mm。土壤類型主要為第四紀紅土紅壤發(fā)育的紅黃泥 [7]。試驗區(qū)光、熱、水資源基本同步，與優(yōu)質煙葉生長發(fā)育規(guī)律較吻合，有利于優(yōu)質煙葉的生長。

1.2 樣品采集

供試土壤為第四紀紅色紅黃泥。選擇耕作管理制度、地形地貌一致的煙田，利用土鉆按梅花5點法同時采集土地整理干擾煙田和未整理煙田0～20 cm表層土壤。每一地塊取10～15 個土樣點，制成 1.0 kg 左右的混合土樣。對土樣進行田間登記編號，用 GPS 采集取樣點地理坐標（包括經度和緯度）。土樣經過預處理（風干、混勻、磨細、過篩等）后裝瓶備測。共采集土地整理干擾煙田和未整理煙田耕作層（0～20 cm）土壤農化樣 各15個。

1.3 分析方法

土壤樣品采集回實驗室后，經風干、去雜、過100目篩后供土壤有機質、全氮和堿解氮、全磷和有效磷等的分析。其中土壤有機碳含量的測定采用重鉻酸鉀-外加熱法，全氮的測定采用凱氏定氮法，堿解氮的測定采用堿解擴散法，全磷的測定采用鉬銻抗比色法，有效磷采用 NaHCO3提取，鉬銻抗比色法測定，其他項目均采用常規(guī)分析法 [8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

由于土壤肥力形成機制的復雜性，不同研究者對土壤肥力內涵和外延的理解也不同，因此評價方法和評價指標也不盡一致 [9-10]。運用多元統(tǒng)計分析對邵陽縣塘田市鎮(zhèn)土地整理墾復煙田土壤肥力進行綜合評價 [11-13]。數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計及相關分析采用Microsoft Excel 2003 軟件和 SPSS 13.0 軟件完成。

2 結果與分析

2.1 土壤肥力綜合評價

2.1.1 評價指標的選擇。

土壤肥力是土壤物理、化學和生物性質的綜合反映 [14]。作為土壤肥力評價，應以土壤的養(yǎng)分含量為主 [15]。針對南方土壤特性，基于選擇的通用性、實用性、有效性和敏感性原則，按照因子對土壤生產力的影響，選取有機質、全氮、全磷、全鉀等9個土壤肥力評價指標，建立紅黃泥肥力質量評價指標體系。

2.1.2 評價指標隸屬度的計算。

土壤肥力因子評價指標采用隸屬度函數(shù)，并從主成分因子負荷量值的正負性，確定隸屬度函數(shù)分布的升降性，這與各因子對土地整理的效應相符合?？紤]到該研究土壤肥力質量評價均為化學指標，采用升型分布函數(shù)，即：

F（Xi）=（X ij-X imin）/（X imax-X imin）

其中，F(xiàn)（Xi）表示各肥力因子的隸屬度值，X ij表示各肥力因子值，X imax和X imin分別表示第i項肥力因子中的最大值和最小值。

根據(jù)公式計算土地整理/未整理土壤肥力因子的隸屬度值（表1、2）。

2.1.3 肥力評價指標權重的確定。

利用SPSS 13.0 軟件計算各肥力因子主成分的貢獻率和累計貢獻率（表3）、土壤肥力因子主成分矩陣（表4）。通過主成分分析可以看出，土地整理干擾煙田，影響表層土壤肥力指數(shù)的前4個主成分的累計貢獻率為76.06%，表明這3個主成分已提供了全部指標 76.06%以上的信息（表3）。其中全氮、有機質、速效鉀在第一主成分中發(fā)揮了重要作用;堿解氮、緩效鉀、全磷在第二主成分中發(fā)揮了重要作用;有效磷、pH在第三主成分中發(fā)揮了重要作用;全鉀在第四主成分中發(fā)揮了重要作用。未土地整理干擾煙田，影響土壤肥力指數(shù)前4個主成分的累計貢獻率為83.65%，表明這3個主成分已提供了全部指標83.65%以上的信息（表3）。其中全氮、有機質、緩效鉀、全磷、全鉀在第一主成分中發(fā)揮了重要作用;堿解氮在第二主成分中發(fā)揮了重要作用;速效磷、pH在第三主成分中發(fā)揮了重要作用;有效鉀在第四主成分中發(fā)揮了重要作用。

依據(jù)提取的主成分分析因子負荷量，通過計算加權平均值，計算各肥力因子在土壤肥力中的作用大小，確定它們的權重（表5）。由表5可知，選取的土壤養(yǎng)分指標均影響土地整理干擾土壤和未干擾土壤肥力特征。土地整理干擾土壤中各肥力因子指標權重變化較大，在0.083～0.133，對土地整理干擾土壤肥力影響較大的有pH、全鉀、速效鉀、堿解氮，相對較弱的為土壤有機質、全氮、緩效鉀、有效鉀和全磷。土地整理未干擾土壤中各肥力因子指標權重變化相對較小，在 0.107～0.113，且各土壤肥力因子之間權重變化不顯著，其中堿解氮、緩效鉀、全磷最高，均為0.113;速效鉀、全鉀其次，為 0.112;有效磷和有機質均為0.110;pH最小，為0.109。說明對土地整理未干擾土壤肥力影響較大的為堿解氮、緩效鉀和全磷，而pH對為干擾土壤肥力影響最小。

2.2 土地整理對墾復煙田耕作層土壤肥力質量的影響

根據(jù)加乘法則，對各個肥力指標值采用乘法進行合成，計算各演替階段土壤綜合肥力指數(shù)值 [16]。

IFI=Wi×F（Xi）

式中，Wi表示各肥力因子的權重向量，F(xiàn)（Xi）表示各肥力因子的隸屬度值。

表6為研究區(qū)土地整理后土壤綜合肥力指數(shù)（IFI）及其描述性統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從表6可以看出，土地整理干擾土壤計算后獲得的土壤綜合肥力指數(shù)在0.164～0.422，均值為0.316，標準差為 0.083，變異系數(shù)為26.37%;土地整理未干擾土壤計算后獲得的土壤IFI在0.237～0.497，均值為0.376，標準差為 0.088，變異系數(shù)為23.39%;說明土地整理干擾后，表層土壤IFI變化化小，土壤肥力質量下降;標準差小相對變化小，說明土壤IFI相對集中，各取樣點表層土壤肥力質量變化相對較小。

參考湘南土壤肥力質量的實際狀況，依據(jù)土壤IFI劃分土壤肥力等級（表7） [12]，土地整理區(qū)所采集的15個干擾土樣中，一個樣點表層土壤IFI為0.409，屬中等肥力水平，III級肥力等級，一個樣點土壤IFI為0.164，為差肥力水平，肥力等級為V，其余13個取樣點表層土壤IFI均在0.2～0.4，屬于較差的肥力水平，肥力等級為IV;15個未干擾樣點，表層土壤IFI有8個樣點在0.4～0.6，屬于中等肥力水平，III級肥力等級，占取樣點的53.33%;其余7個取樣點表層土壤IFI在0.2～0.4，屬于較差的肥力水平，肥力等級為IV。

3 結論

土地整理在拓展農業(yè)生產空間、優(yōu)化土地利用、實現(xiàn)農業(yè)生產的標準化、現(xiàn)代化等方面發(fā)揮著積極的作用 [17]。然而，土地整理也對耕地，尤其是對耕作層的破壞作用明顯，其結果是導致耕地養(yǎng)分的虧缺和肥力質量的趨劣，影響農業(yè)生產投入產出和農民收入的提高 [18]?；谶@一實際，研究了土地整理對土壤肥力質量的影響和評價。

土地整理干擾土壤中各肥力因子指標權重變化較大，分別為0.083～0.133，未干擾土壤變化相對較小，在0.107～ 0.113，同時土壤肥力因子之間權重變化不顯著。對土地整理干擾土壤肥力影響較大的有pH、全鉀、速效鉀、堿解氮，對土地整理未干擾土壤肥力影響較大的為堿解氮、緩效鉀和全磷，而pH對未干擾土壤肥力影響最小。

土地整理干擾土壤計算后獲得的土壤綜合肥力指數(shù)為0.164～0.422，均值為0.316，標準差為0.083;未干擾土壤IFI在0.237～0.497，均值為0.376，標準差為0.088;說明土地整理干擾后，土壤IFI減小，土壤肥力質量下降;標準差小相對變小，說明土壤IFI相對集中，各取樣點土壤表層肥力質量變化相對較小。

15個受干擾土樣中，表層土壤肥力水平屬中等和差肥力水平的各位1個樣點，其余均屬于較差的肥力水平，IV級肥力等級。15個未干擾樣點中，8個樣點表層土壤屬于中等肥力水平，III級肥力等級，占取樣點的53.33%;其余屬較差的肥力水平，為IV級肥力等級。

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