施甸縣煙區土壤養分綜合評價

楊錫永++段必挺++王朝軍++楊海濤++楊堃++張平++戴曙偉++劉洪華

摘要 本文利用因子分析法和系統聚類分析法對施甸縣781個土壤樣品的養分進行了分析與綜合評價，旨在為施甸縣煙區特色優質煙葉生產提供科學合理的施肥方案。結果表明，土壤肥力最高的樣本17個，占2.18%；土壤肥力較高的樣本119個，占15.24%；土壤肥力較低的樣本423個，占54.16%；土壤肥力最低的樣本222個，占28.42%。對于土壤肥力處于較高水平以上的地塊，建議農家肥施用量為4 500 kg/hm2左右、復合肥施用量控制在純N 60～75 kg/hm2；對于土壤肥力處于較低水平的地塊，建議農家肥施用量為7 500～15 000 kg/hm2、復合肥施用量控制在純N 90～120 kg/hm2。

關鍵詞 土壤養分；因子分析；系統聚類分析；綜合評價；云南施甸；煙區

中圖分類號 S158.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0172-03

Abstract The nutrient of 781 soil samples were analyzed and evaluated by the Factor Analysis and Hierachical Cluster Analysis in this paper，in order to provide scientific and reasonable fertilization scheme for characteristic and high-quality tobacco production in tobacco-growing area of Shidian County. The results showed that the soil fertility of 17 samples were the highest，accounting for 2.18% of the total；119 samples were the second，accounting for 15.24% of the total；423 samples were the third，accounting for 54.16% of the total；222 samples were the lowest，accounting for 28.42% of the total. Therefore，the 4 500 kg/hm2 manure and 60-75 kg/hm2 pure nitrogen of compound-fertilizer were recommended for the higher soil fertility of fields，and 7 500-15 000 kg/hm2 manure and 90-120 kg/hm2 pure nitrogen of compound-fertilizer were recommended for the lower soil fertility of fields.

Key words soil nutrition；Factor Analysis；Hierachical Cluster Analysis；integrated evaluation；Shidian Yunnan；tobacco-growing area

土壤對煙葉質量的影響最大，優質煙葉生產的基礎之一就是肥力適宜的土壤[1]，土壤肥力可以綜合體現出土壤多種性質[2]。在同一區域內、統一的栽培和調制技術條件下，相同煙草品種產出的煙葉會因土壤不同而存在顯著的質量差異[3]。煙草的生長發育、煙葉產量和質量都受到土壤養分供應的影響[4]。許多研究表明，煙草根系的生長發育、煙株的抗逆性及煙葉品質與土壤鉀含量有密切關系；煙葉根系生長條件受pH值影響，pH值還對煙葉刺激性、雜氣、香氣等指標有一定影響；土壤氮和有機質含量適宜，有利于提高煙葉品質；土壤中鎂、氯等元素含量對煙株生長和煙葉品質有重要的影響[5-7]。因此，如何利用土壤養分狀況科學、合理地評價土壤肥力，為指導烤煙種植和合理施肥提供可靠依據，顯得尤為重要。本文采用了因子分析法和系統聚類分析法對施甸縣煙區近10年土壤養分狀況進行綜合評價，以期促進科學平衡施肥和充分發揮區域土壤潛力，為提高肥料利用效率和煙草品質提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

于2008—2017年在施甸縣13個烤煙種植鄉鎮采集土樣781個。鄉鎮具體包括姚關、擺榔、萬興、酒房、太平、何元、水長、由旺、老麥、仁和、甸陽、木老元、舊城，樣本數分別為96、20、56、80、118、56、42、36、93、75、75、18、16個。采用隨機布點法采集植煙土壤耕層0～20 cm土壤，采集時間為煙草移栽以及施底肥以前，以充分反映采樣地塊的真實養分狀況和供肥能力。

1.2 測定項目及方法

測定項目包括土壤有機質、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值，測定方法均參照文獻[8]。

1.3 分析軟件

試驗數據統計分析采用軟件Excel 2003和SPSS 19.0。

2 結果與分析

2.1 標準化土壤養分指標相關系數矩陣

由表1可知，大部分養分指標之間存在相關性，并且達到顯著或者極顯著水平。因此，如果土壤肥力綜合評價直接采用土壤養分指標進行，將因為信息重疊而產生較大偏差，影響評價結果的準確性。

2.2 土壤養分指標的因子分析

2.2.1 Bartlett球度檢驗。為了判斷土壤養分數據是否適宜進行因子分析，采用Bartlett球度檢驗法對養分指標原始數據進行檢驗，結果表明，其概率為0<0.05（顯著性水平），即數據適宜進行因子分析。

2.2.2 主成分分析。對表1中的9個土壤養分指標進行因子分析，提取出5個主成分，結果見表2。可以看出，這5個主成分方差貢獻率分別為35.61%、13.97%、12.08%、9.97%、8.52%，累積貢獻率達80.15%，可以體現各個原變量的差異、特性及關系。

進行方差極大正交旋轉，得到因子載荷矩陣見表3?？梢钥闯?，第1主成分主要反映了有機質、堿解氮的作用；第2主成分主要反映了速效磷、速效鉀、有效硼的作用；第3主成分主要反映了有效鋅、有效鎂的作用；第4主成分主要反映了土壤pH值的作用；第5主成分主要反映了水溶性氯的作用。因為以上5個主因子的累積貢獻率達到80.15%，所以利用它們對土壤肥力進行不同方面的綜合評價是合理、可行的。

2.2.3 因子得分函數模型構建。主成分得分系數矩陣見表4，由此對5個主成分得分進行計算，即得分系數與相對應的標準化變量（Zi）之積，其數學模型如下：

F1=-0.031Z1+0.534Z2+0.473Z3+0.006Z4-0.323Z5+0.034Z6+0.187Z7-0.109Z8-0.052Z9；

F2=0.022Z1-0.218Z2-0.107Z3+0.369Z4+0.641Z5+0.426Z6-0.089Z7-0.106Z8+0.002Z9；

F3=-0.085Z1-0.004Z2-0.049Z3+0.040Z4-0.056Z5-0.198Z6+0.462Z7+0.813Z8+0.013Z9；

F4=1.000Z1+0.049Z2-0.081Z3+0.004Z4+0.062Z5-0.048Z6-0.032Z7-0.081Z8-0.017Z9；

F5=-0.017Z1-0.042Z2+0.043Z3-0.053Z4+0.122Z5-0.097Z6-0.158Z7+0.099Z8+0.978Z9。

將各養分標準化處理后的數據帶入上述5個公式，可以求出各樣品的因子得分F1、F2、F3、F4、F5的值。

2.2.4 主成分因子得分。依據主成分因子的權重計算方法，以5個主因子各自的方差貢獻率與入選因子累計貢獻率的比例為權數進行加權綜合，可以得出施甸縣煙區土壤肥力綜合得分評價數學模型如下：

F=0.444×F1+0.174×F2+0.151×F3+0.124×F4+0.106×F5

將數據帶入公式，得出土壤肥力綜合得分F值，F值的高、低相應地表征土壤肥狀況的好、差。

2.3 土壤肥力的聚類分析

采用重心法對土壤樣本主成分綜合得分進行系統聚類分析，將781個樣本的綜合得分劃為4類（表5）。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類綜合得分F分別為[1.260 6，2.050 5]、[0.470 7，1.260 6）、[-0.319 2，0.470 7）、（-1.109 1，-0.319 2]，樣本數分別為17、119、423、222個，分別占總樣本數的2.18%、15.24%、54.16%、28.42%。根據F值可以看出，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類分別表示土壤肥力最高、較高、較差、差。

在全縣范圍內，17.42%的土壤肥力較高（Ⅰ類、Ⅱ類），還有82.58%的土壤肥力不足（Ⅲ類、Ⅳ類）。因此，全縣大部分植煙土壤的肥力較低。

3 結論與討論

因子分析和系統聚類分析結果表明，施甸縣土壤肥力較高的樣本有17個，占2.18%；土壤肥力較高的有119個，占15.24%；土壤肥力較低的有423個，占54.16%；土壤肥力最低的有222個，占28.42%。由此可見，在全縣范圍內，全縣很大部分植煙土壤的肥力仍較低，占82.58%，僅有17.42%的土壤肥力處于較高水平以上。因此，要依據不同地塊的土壤分析結果，制訂相應的施肥方案，做到科學合理施肥，對于土壤肥力處于較高水平以上的地塊，要施用適量的有機肥和復合肥，建議農家肥施用量為4 500 kg/hm2左右、復合肥施用量控制在純N 60～75 kg/hm2；對于土壤肥力處于較低水平的，要確保有機肥和復合肥的足量、配合施用，建議農家肥施用量為7 500～15 000 kg/hm2、復合肥施用量控制在純N 90～120 kg/hm2。

4 參考文獻

[1] 王彥亭，謝劍平，李志宏.中國煙草種植區劃[M].北京：科學出版社，2010：28-35.

[2] 趙文田，劉海輪，呂家瓏，等.陜西隴縣烤煙種植區土壤養分的測定與肥力綜合評價[J]. 西北農林科技大學學報，2009，37（9）：123-128.

[3] 中國農業科學院煙草研究所.中國煙草栽培學[M].上海：科學技術出版社，1987：1-133.

[4] 曹志洪.優質烤煙生產的土壤與施肥[M].南京：江蘇科學技術出版社，1991.

[5] 王林，盧秀萍，許自成，等.瀏陽植煙土壤肥力狀況的綜合評價[J].河南農業大學學報，2006，40（6）：597-601.

[6] 胡國松，鄭偉，王震東，等.烤煙營養原理[M].北京：科學出版社，2000：57-89.

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[8] 鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000：64-237.