摘要［目的］明確蛟河曬煙植煙土壤的養(yǎng)分及微量元素狀況，為當(dāng)?shù)胤N植規(guī)劃分區(qū)與肥料利用及土壤改良提供理論基礎(chǔ)。［方法］采用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行定位和五點(diǎn)取樣法，采集植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤樣品143份，運(yùn)用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法和地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法與GIS技術(shù)相結(jié)合，分析該區(qū)域土壤養(yǎng)分指標(biāo)及微量元素指標(biāo)的空間變異特征。［結(jié)果］蛟河曬煙種植區(qū)域土壤整體呈弱酸性（pHlt;7），植煙土壤pH和有效鐵含量變異系數(shù)lt;10%，呈弱變異性，有效銅變異系數(shù)最大為88.98%，其余土壤肥力養(yǎng)分均為中等變異，有效氮、全氮、緩效鉀、有效鐵、有機(jī)質(zhì)的K-S值均大于0.05，達(dá)顯著水平，呈正態(tài)分布；植煙土壤各養(yǎng)分之間呈明顯的空間相關(guān)性，除有效氮和緩效鉀為高斯模型外，其余均為指數(shù)模型；pH與有效Fe、Mn、Zn呈顯著正相關(guān)關(guān)系，有效氮與有效磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與速效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；空間分布上，西南和東北兩區(qū)域pH較低，有機(jī)質(zhì)與全氮空間分布情況相似，呈現(xiàn)西北部分布較低，土壤堿解氮含量在北部和南部地區(qū)含量偏高，中部地區(qū)含氮量適宜，但整體處于中等偏上水平，交換性鎂整體含量高于煙草生長(zhǎng)發(fā)育的適宜范圍，有效銅和有效錳空間分布情況相似，東部、西北部地區(qū)有效銅及蛟河整體植煙地區(qū)土壤有效錳處于煙草適宜生長(zhǎng)范圍。［結(jié)論］蛟河整體應(yīng)控制氮肥及鎂肥的使用，可適當(dāng)施用鉀肥來(lái)抵消鎂肥的負(fù)面效應(yīng)。

關(guān)鍵詞曬煙；土壤養(yǎng)分；地統(tǒng)計(jì)學(xué)；空間變異；蛟河

中圖分類號(hào)S158"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2024）24-0127-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.029

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

NutrientAbundanceandDeficiencyinTobaccoPlantingSoilandSpatialVariationAnalysisinJiaoheCity

LI"Xi-peng1，XUXin2，WANGZhi-hui3"etal

（1.SchoolofTobacco，HenanAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofTobaccoCultivation，Zhengzhou，Henan"450002;2.ShandongRizhaoTobaccoCompanyLimited，JuxianBranch，Rizhao，Shandong"276500;3.ShaanxiProvincialTobaccoCompanyAnkangCityCompany，Ankang，Shaanxi725000）

Abstract［Objective］ToclarifythenutrientandtraceelementstatusofthesoilofJiaohetobaccoplantingandtoprovideatheoreticalbasisforthelocalplantingplanningandzoning，fertilizerutilizationandsoilimprovement.［Method］Weusedtheglobalpositioningsystem（GPS）andfive-pointsamplingmethodtocollect143soilsamplesfromthetownshipsofJiaohetobaccoplantingarea，andanalyzedthespatialvariationcharacteristicsofsoilnutrientandtraceelementindicatorsintheareabyusingthetraditionalstatisticalmethodsandgeostatisticalanalysismethodscombinedwithGIStechnology.［Result］ThesoilofJiaohetobaccoplantingareawasweaklyacidic（pHlt;7），thepHvalueandquick-actingironcontentCVlt;10%ofthetobaccoplantingsoilshowedaweakvariability，thecoefficientofvariationofeffectivecopperwasthelargest88.98%，andtherestofthesoilfertilitynutrientsweremoderatelyvariable，andtheK-Svaluesofeffectivenitrogen，totalnitrogen，slow-actingpotassium，effectiveiron，andorganicmatterwereallgreaterthan0.05，reachingthesignificantlevel，andshowinganormaldistribution;Obviousspatialcorrelationappearedbetweenthenutrientsoftobacco-plantingsoil，andtherestwereexponentialmodelexcepteffectiveNandslow-actingKforGaussianmodel;pHandeffectiveFe，Mn，Znhadsignificantpositivecorrelation，availablenitrogenandeffectivephosphorushadhighlysignificantpositivecorrelationwitheachother，andhighlysignificantnegativecorrelationwithfast-actingK;spatialdistributionofthetworegionsoftheSouthwestandNortheastwerelowinpH.Thespatialdistributionoforganicmatterandtotalnitrogenwassimilar，showingalowerdistributioninthenorthwest，soilavailablenitrogencontentwaswereinthenorthandsouth，thenitrogencontentinthecentralregionwasappropriate，buttheoveralllevelwasinthemiddleoftheupperlevel，andtheoverallcontentofexchangeablemagnesiumwashigherthantheappropriaterangeforthegrowthanddevelopmentoftobacco，andthespatialdistributionofeffectivecopperandeffectivemanganesewassimilar，witheffectivecopperintheeasternandnorthwesternregionsandeffectivemanganeseintheoveralltobaccoplantingareaofJiaohe.TheeffectivecopperandeffectivemanganeseintheeasternandnorthwesternareasofJiaoheandtheoveralltobaccoplantingareawereinthesuitablerangefortobaccogrowth.［Conclusion］TheuseofNandMgfertilizersshouldbecontrolledinJiaohe，andpotassiumfertilizercanbeappliedtooffsetthenegativeeffectofMgfertilizer.

KeywordsSun-driedtobacco;Soilnutrients;Geostatistics;Spatialvariation;Jiaohe

土壤不僅為植物提供根系的生長(zhǎng)環(huán)境，還可以儲(chǔ)存植物生長(zhǎng)所必需的水分、空氣、礦質(zhì)元素等。土壤養(yǎng)分決定了植煙區(qū)煙株的生長(zhǎng)狀況。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展和優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)中養(yǎng)分管理的需要，煙區(qū)土壤養(yǎng)分豐缺及其空間變異特征受到了廣泛關(guān)注^［1-2］。李強(qiáng)等^［3］對(duì)羅平煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分空間變異、肥力豐缺及適宜性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；朱安寧等^［4］探究了華北平原潮土速效N、P、K的空間分布及時(shí)間變化。不同地區(qū)因當(dāng)?shù)氐乩砦恢?、地?shì)、氣候及施肥方式的差異導(dǎo)致其養(yǎng)分狀況及空間差異不同^［5］。因此分析當(dāng)?shù)仞B(yǎng)分豐缺狀況與空間差異，對(duì)于當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)的種植規(guī)劃分區(qū)，施肥措施與施肥量的制定，提高肥料利用率均有重要指導(dǎo)意義。

蛟河市位于吉林省中東部，地處松遼平原向長(zhǎng)白山區(qū)的過(guò)渡地帶，松花江中游。地勢(shì)東北高，西南低，多中低山、丘陵，有少量的河谷平原，是重點(diǎn)曬煙生產(chǎn)種植基地之一。目前還沒(méi)有對(duì)該地區(qū)進(jìn)行植煙土壤養(yǎng)分的研究與分析，筆者運(yùn)用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法與地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法并與GIS技術(shù)相結(jié)合，闡釋蛟河植煙土壤養(yǎng)分的空間變異與豐缺狀況，為當(dāng)?shù)胤N植規(guī)劃分區(qū)與肥料利用及土壤改良提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吉林省蛟河市（126°46′～127°45′E，43°15′～44°6′N），屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，無(wú)霜期120～130d，年平均氣溫3.4℃，年日照時(shí)數(shù)2137h，年均降水量708.8mm。土壤類型多為暗棕壤土、白漿土和草甸土。

1.2土壤樣品數(shù)據(jù)的采集

根據(jù)植煙土壤研究區(qū)內(nèi)基本煙田的分布情況進(jìn)行樣點(diǎn)布設(shè)（圖1），用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行控制點(diǎn)定位，采用五點(diǎn)取樣法，每一樣點(diǎn)在直徑2m范圍內(nèi)選擇5個(gè)0～20cm耕層土樣混合，共收集了143個(gè)土樣。按四分法取分析樣品1.5kg，均勻混合后作為該點(diǎn)的土樣樣本。

1.3樣品測(cè)定

采集的土樣經(jīng)自然風(fēng)干、去雜、磨碎、過(guò)篩后備用。測(cè)定各土壤樣品pH、有機(jī)質(zhì)，大量養(yǎng)分元素有全氮、全磷、速效鉀、緩效鉀等含量，中量元素有效硫、交換性鈣、交換性鎂，微量元素有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳等土壤指標(biāo)。土壤pH采用電位法測(cè)定，質(zhì)含量采用重鉻酸鉀滴定法測(cè)定，速效氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，有效磷含量采用紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)定，速效鉀含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定，有效鋅、有效鐵、有效錳含量采用二乙三胺五乙酸浸提法測(cè)定，交換性鎂、鈣含量采用原子吸收分光光度法測(cè)定，有效硫含量采用硫酸鋇比濁法^［6-7］測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

利用SPSS 21.0軟件進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)和相關(guān)分析等常規(guī)分析。依據(jù)《中國(guó)植煙土壤及煙草養(yǎng)分綜合管理》及相關(guān)文獻(xiàn)^［8］中的植煙土壤養(yǎng)分含量分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)研究區(qū)土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用arcgis10.2軟件進(jìn)行半方差模型擬合并進(jìn)行克里金插值法預(yù)測(cè)研究區(qū)域土壤養(yǎng)分含量的空間分布圖。煙區(qū)土壤狀況評(píng)價(jià)參考王林等^［9］的研究成果，結(jié)合武隆煙區(qū)植煙土壤微量元素含量的5個(gè)分級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)微量元素的豐缺等級(jí)進(jìn)行了界定^［10］。

2結(jié)果與分析

2.1土壤養(yǎng)分總體特征及含量分布

由表1可知，研究區(qū)域各養(yǎng)分平均值和中值很相近，說(shuō)明特異值對(duì)樣本的數(shù)值影響較小；有效銅的偏度最大，為5.19；有效鐵的偏度最小，為-0.09，偏正態(tài)檢驗(yàn)，除有效鐵和有效錳外均為正值；峰度檢驗(yàn)中速效鉀、有機(jī)質(zhì)、全氮、緩效鉀、有效鐵、有效錳、有效鋅為低峰態(tài)分布，其他均以高峰態(tài)分布。其中有效銅、交換性鎂峰度較大，土壤樣本的有效銅及交換性鎂含量水平分布廣泛，較大值的數(shù)量影響其正態(tài)分布的狀況，有效磷的峰度值最低，為0.03，樣本數(shù)據(jù)集中在一定范圍，變化范圍較小。研究區(qū)域的植煙土壤pH和有效鐵變異系數(shù)＜10%，呈現(xiàn)弱變異性；其余土壤肥力養(yǎng)分均為中等變異。其中，土壤氮、磷、鉀、pH和有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)在7.69%～51.79%；土壤微量元素有效鐵、錳、銅、鋅和交換性鈣、鎂的變異系數(shù)為8.41%～88.98%。

K-S正態(tài)分布檢驗(yàn)結(jié)果表明，有效氮、全氮、緩效鉀、有效鐵、有機(jī)質(zhì)的K-S值均大于0.05，達(dá)顯著水平，呈正態(tài)分布。

2.2土壤養(yǎng)分含量分析

研究區(qū)pH、有效氮和全氮的變程具有明顯差異，在125～261m，表明影響土壤養(yǎng)分指標(biāo)的因素在不同尺度上起作用。其中，有效氮的變程最大，為261m；全氮、pH次之，分別為140、125m；全磷的變程最小，僅為24m，這可能是受耕作措施、種植制度及農(nóng)戶施肥習(xí)慣等隨機(jī)性因素的影響，導(dǎo)致土壤全磷含量的空間自相關(guān)距離偏小。在植煙土壤微量元素中，空間自相關(guān)距離范圍差異不顯著，其中交換性鎂的變程最大，為116m；其余均在45～94m。對(duì)研究區(qū)域土壤養(yǎng)分屬性進(jìn)行半方差函數(shù)分析，植煙土壤養(yǎng)分要素表現(xiàn)出明顯的空間相關(guān)性，除有效氮和緩效鉀為高斯模型外，其余均為指數(shù)模型（表2）。

2.3土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析

由表3可知，除有效銅外，pH與有效鐵、錳、鋅存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明土壤pH的升高可以加速土壤中鐵、錳、鋅的釋放，促進(jìn)曬煙對(duì)它們的吸收，提高曬煙質(zhì)量。有效氮與有效磷、緩效鉀存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與速效鉀存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。有效磷和速效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與有效Zn、Fe、Mn、S和交換性鎂呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與交換性鈣呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.4GIS支持下土壤養(yǎng)分的克里金插值分析

由圖2可知，蛟河植煙土壤pH分布大致為西部、東北部較低，中部、南部和西北部pH為5.3～5.6，整體呈弱酸性。根據(jù)不同植煙土壤pH程度施用相對(duì)應(yīng)的肥料來(lái)改善土壤偏酸性環(huán)境至5.5～6.5適宜土壤酸度范圍。植煙土壤有機(jī)質(zhì)空間分布狀況分析表明，有機(jī)質(zhì)含量整體較為適宜，大部分區(qū)域在18.00～30.00g/kg，平均值為21.65g/kg，屬于中度變異。低于10.00g/kg的土壤只有15.91%，高于30.00g/kg占21.21%。

氮素又稱生命元素，是所有必需營(yíng)養(yǎng)元素中限制煙草生長(zhǎng)和品質(zhì)產(chǎn)量的首要因素。從圖3可以看出，大部分地區(qū)全氮在1.0～1.5g/kg，西北部地區(qū)全氮含量較低。土壤全氮的塊金效應(yīng)值為39.29%。有效氮含量整體處于中等偏上水平，應(yīng)控制氮肥的施用量，以及施用充分腐熟的有機(jī)肥來(lái)避免后期煙株出現(xiàn)貪青晚熟。

由圖4可知，蛟河植煙區(qū)土壤有效磷為40mg/kg以上，只有東部極少地區(qū)在20～40mg/kg，蛟河植煙地區(qū)土壤磷元素豐富，應(yīng)控制磷肥使用。土壤速效鉀含量在35.00～336.00mg/kg，平均值為152.44mg/kg，高于100.00mg/kg的土壤占全部土壤的73.24%，均處于適宜范圍內(nèi)，但仍有26.76%處于缺鉀狀態(tài)，空間分布上呈現(xiàn)為西北部邊緣和東北部部分地區(qū)偏低，南方地區(qū)偏高。因此要根據(jù)不同地區(qū)土壤供鉀能力，調(diào)整鉀肥的施用量。

由圖5可知，研究區(qū)植煙土壤交換性鈣含量為5～10 cmol/kg，交換性鎂含量均處于3～6 cmol/kg，屬于煙草生長(zhǎng)發(fā)育不適宜范圍內(nèi)，已成為限制煙葉質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。因此，在施肥管理中施用鎂肥平衡土壤鈣鎂關(guān)系的同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)施用鉀肥以抵消鎂肥的負(fù)面效應(yīng)^［11］。

由圖6可知，蛟河植煙區(qū)土壤有效鐵含量整體處于中高含量區(qū)域內(nèi)，呈東部高、中部低的趨勢(shì)，只有南部少部分地區(qū)有效鐵含量低于7mg/kg；有效鋅含量整體處于上等水平，西北大部分區(qū)域?yàn)?.57～lt;4.37mg/kg，中部及南部為4.37～6.52mg/kg；有效銅含量分布呈現(xiàn)西北、東南低，中部高的明顯特征。其中東部和西北部區(qū)域銅含量為0.99～lt;1.29mg/kg，屬于煙草生長(zhǎng)適宜范圍內(nèi)；南部少部分地區(qū)有效銅含量偏低，小于0.99mg/kg，其余區(qū)域銅屬于較高含量范圍（1.3～1.6mg/kg），施肥管理過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)減少含銅肥料的施入；研究區(qū)土壤有效錳在15.0～29.1mg/kg，處于煙草生長(zhǎng)較為適宜范圍內(nèi)，無(wú)需額外施用錳肥。

3結(jié)論與討論

蛟河市土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和有效氮的空間分布與區(qū)域地形、土壤類型及水熱條件有關(guān)^［12］。南部地區(qū)土壤類型以新積土和暗棕壤為主，中部地區(qū)以暗棕壤與白漿土為主，土地利用方式以耕地為主^［13］，且該區(qū)域?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，有利于干物質(zhì)的積累，常年開(kāi)展糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物種植。

該研究發(fā)現(xiàn)蛟河市植煙土壤交換性鈣、交換性鎂含量總體處于豐富或極豐富等級(jí)。研究表明，鈣過(guò)高可增加煙葉地方性雜氣，但延長(zhǎng)烤煙營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，推遲成熟，導(dǎo)致干物質(zhì)量下降^［14］，烤煙吸收過(guò)量鈣將打破體內(nèi)鈣-鉀平衡^［15］。土壤交換性鎂含量過(guò)高直接影響卷煙品質(zhì)^［16］，導(dǎo)致煙葉儲(chǔ)存時(shí)吸濕性增強(qiáng)，嚴(yán)重時(shí)引起煙葉生理性缺鎂現(xiàn)象^［17］。研究表明，隨著烤煙種植年限的增加，土壤中鈣鎂比呈升高趨勢(shì)，輪作能充分利用土壤養(yǎng)分，提高施肥效益。綜合來(lái)看，在蛟河煙葉生產(chǎn)中應(yīng)警惕交換性鈣、鎂過(guò)高對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和質(zhì)量形成的影響。因此，為提高曬煙產(chǎn)量和品質(zhì)，在土壤交換性鈣、鎂含量偏高的地區(qū)，可推廣土地休閑，煙稻輪作，從而改善煙葉品質(zhì)。

綜上，吉林蛟河植煙土壤有機(jī)質(zhì)含量偏高，有利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)曬煙?？偟獮橹械冗m中，土壤有效氮、速效鉀含量均在曬煙的適宜范圍內(nèi)。微量元素中，速效Cu、Zn、Mn、Fe和交換性Mg、Ca含量豐富；植煙土壤pH和速效鐵變異系數(shù)lt;10%，呈弱變異性，其余土壤肥力養(yǎng)分均為中等變異?？臻g分布上，西南和東北兩區(qū)域pH明顯較低，土壤有效氮含量在北部和南部地區(qū)含量偏高，中部地區(qū)含氮量適宜，整體有效磷含量過(guò)高，控制磷肥使用。

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