湘西植煙土壤交換性鎂時空變異特征研究

馬琳 向德明 田明慧 田茂成 張黎明 李強

摘要 基于2000和2015年湘西植煙土壤交換性鎂數據，分析其基本統計特征和時空分布變化。結果表明，從基本統計特征看，15年間湘西植煙土壤交換性鎂均值由1.39 cmol/kg上升到1.77 cmol/kg，同時其變異程度也增大。從時空變異看，15年來，植煙土壤交換性鎂“低”和“極地”等級面積增加了4.62百分點和1.18百分點，“高”和“極高”等級面積增加了9.13百分點 和9.80百分點，而“適宜”等級的面積下降了2473百分點。總體上，湘西植煙土壤交換性鎂呈增加和兩極分化的趨勢。

關鍵詞 湘西;植煙土壤;交換性鎂;時空變異

中圖分類號 S572文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）11-0150-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.043

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

（1.Hunan Provincial Tobacco Company Xiangxi Branch， Jishou， Hunan 416000;2. Institute of Tobacco， College of Agronomy， Hunan Agricultural University，? Changsha，Hunan 410128）

Key words Based on the data of exchange magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi in 2000 and 2015， the basic statistical characteristics and spatial and temporal distribution changes were analyzed. The results showed that the mean of exchange magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi increased from 1.39 cmol/kg to 1.77 cmol/kg in 15 years， and the degree of variation increased. In terms of spatial and temporal variations， over the past 15 years， the "low" and "polar" grade areas of flueplanting soil have increased by 4.62 percentage point and 1.18 percentage point， and the "high" and "very high" grade areas have increased by 9.13 percentage point and 9.80 percentage point， the area of the "suitable" level decreased by 24.73 percentage point. Overall， the trend of increasing and polarization of exchangeable magnesium in tobacco planting soil in Xiangxi.

Abstract Xiangxi;Tobacco planting soil;Exchangeable magnesium;Spatiotemporal variability

基金項目 湖南省煙草公司項目（XX16-18Aa02）。

作者簡介 馬琳（1972—），男， 湖南隆回人，經濟師，在讀碩士，從事煙草經濟研究。

*通信作者，副教授，博士，從事煙草科學與工程技術和農業可持續發展研究。

收稿日期 2018-12-19

鎂的最主要功能是作為葉綠素的中心原子，位于葉綠素分子結構卟啉環的中間，是葉綠素中唯一的金屬原子;鎂是酶的強激活劑，煙草中參與光合作用、糖酵解、三羧酸循環、呼吸作用、能量轉移和硫酸鹽還原等過程的酶均依靠鎂來激活;缺鎂會影響煙草發育，造成煙草產量和品質嚴重降低，但鎂含量過多時，根發育受阻，莖中木質部組織不發達，葉綠組織細胞增大但數量減少[1]。就煙葉品質而言，缺鎂時，煙葉的灰分含量增加，煙葉淀粉貯備降低。適量的鎂對保持煙葉的燃燒性十分重要，但鎂過量也同樣會降低煙葉燃燒性。在缺鎂條件下施用鎂肥可以增加水溶性碳水化合物的含量，降低蛋白質和煙堿的含量[2]。煙株吸收的鎂元素主要來自于土壤，土壤有效態鎂含量直接影響煙株的鎂吸收[1-4]。但有關植煙土壤有效態鎂含量的研究較多[5-7]，但有關長期種植烤煙后植煙土壤時空變化的研究鮮見報道。鑒于此，筆者研究湘西煙區2000和2015年2個年份植煙土壤交換性鈣含量，揭示15年間湘西植煙土壤交換性鈣時空變異特征，旨在為湘西烤煙種植鈣素管理和實現煙葉優質適產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

湘西土家族苗族自治州位于湖南省西北部，是湖南省烤煙主產區之一，位于109°10.0′～110°22.5′E、27°44.5′～29°38.0′N，總面積15 462 km2。湘西州西南石灰巖分布極廣，巖溶發育充分，多溶洞、伏流;西北石英砂巖密布，因地殼作用形成小片峰。東西部為低山丘陵區，平均海拔200～500 m，溪河縱橫其間，兩岸多沖積平原。地貌形態的總體輪廓是一個以山原山地為主，兼有丘陵和小平原，并向北西突出的弧形山區地貌。土壤類型有水稻土、潮土、紅壤、黃壤、黃棕壤、石灰土和紫色土等。

1.2 樣品采集和分析

在2000和2015年定位采集植煙田塊耕作層土壤（0～20 cm），在田塊冬翻前開展采集工作，選取667 m2以上的田塊，用手持式GPS定位，記錄田塊中心的地理信息，根據采樣田塊的形狀，采取5點取樣法或“W”形取樣法，用4分法取約500 g土樣帶回實驗室風干、過篩后制成待測樣品。參照魯如坤[8]的方法測定土壤交換性鎂含量。2000年采集土壤樣品446個，2015年樣品1 242個。

1.3 評價標準

1.4 數據分析

采用SPSS 17.0進行描述性統計 [9]。克里格插值（Kriging）、繪圖及面積統計采用ArcGIS 10.2.2軟件完成[10]。

2 結果與分析

2.1 植煙土壤交換性鎂的基本統計特征

湘西州植煙土壤交換性鎂含量描述性統計結果見表2，湘西州植煙土壤交換性鎂含量均值為1.77 cmol/kg，處于高水平，變幅為0.02～753 cmol/kg，變異系數為82.77%，屬中等變異，經檢驗基本符合正態分布。湘西州植煙土壤交換性鎂含量適宜的樣本占18.52%，交換性鎂含量偏低的占40.50%，交換性鎂含量偏高的占40.99%。從各植煙縣情況看，7個植煙縣的土壤交換性鎂含量均為中等程度變異，交換性鎂均值在0.82～2.41 cmol/kg，其中最高的是保靖縣，最低的是古丈縣，不同縣域植煙土壤交換性鎂含量差異達極顯著水平。各縣植煙土壤交換性鎂含量適宜樣本比例差異較大，適宜比例最高的是花垣，最低的是保靖。

2.2 植煙土壤交換性鎂年代變化

不同時期湘西州植煙土壤交換性鎂狀況見表3。由表3可知，15年間土壤交換性鎂略有增加，2015年土壤交換性鎂均值較2000年增加0.38 cmol/kg，增幅為27.34%，從“適宜”等級變為“高”等級。交換性鎂的變異系數提高17.34%。極小值下降0.23 cmol/kg，而極大值上升3.37 cmol/kg。極差由2000年的3.91 cmol/kg上升到2015年的7.51 cmol/kg，增加了3.60 cmol/kg。表明土壤交換性鎂均值雖變化較小，但其變異有所增大。進一步對湘西植煙土壤交換性鎂的等級分布情況進行分析，結果見表4。由表4可知，與2000年相比，2015年土壤交換性鎂“適宜”和“低”的樣品比例分別減少了7.42和9.81百分點，相應地“高”和 “極高”等級的土壤樣品比例增加了1.43和10.12百分點，“極低”樣品比例也增加了5.67百分點。表明土壤交換性鎂含量有兩極分化的趨勢，變異在變大。

2.3 土壤交換性鎂時空分布變化

采用普通克里格插值法獲取2000和2015年湘西州植煙土壤交換性鎂含量空間分布（圖1），并利用ArcGIS軟件自帶的Arctool box模塊統計土壤交換性鎂含量空間分布圖不同等級的面積。2個時期土壤交換性鎂含量空間分布規律均不明顯，2015年湘西植煙土壤交換性鎂含量分級面積與2000年相比發生一定變化（圖1和表5）。2000年土壤交換性鎂“適宜”的植煙土壤面積僅為46.89%，“高”等級的植煙土壤面積比例為25.92%，“低”和 “極低”等級的植煙土壤面積比例分別為27.06%和0.13%。2015年植煙土壤交換性鈣分布較2000年變化較大，“適宜”等級面積下降了24.73百分點，“高”和“極高”等級分別增加了9.13% 和9.80%，相應的“低”和“極低”等級的面積分別增加了462百分點和1.18百分點。綜上，2015年土壤交換性鈣含量 “低”和“極低”，“高”和“極高”等級的面積均有不同程度的增加，說明15年來湘西植煙土壤交換性鈣含量呈增加趨勢的同時也呈現兩極分化的趨勢。

3 結論

2015年土壤交換性鎂均值較2000年上升了0.38 cmol/kg，增幅達27.34%，由“適宜”水平變為“高”水平，其變異性增強。從目前各植煙縣土壤交換性鎂均值看，最高的是保靖縣，最低的是古丈縣，其中保靖、花垣、龍山和永順為“高”水平，鳳凰為“適宜”水平，古丈和瀘溪為“低”水平。從空間

分布看，15年來發生較大變化，交換性鎂含量“適宜”等級面積下降了24.73百分點，“高”和“極高”等級分別增

加了913百分點 和980百分點，相應地“低”和“極低”等級的面積分

別增加了4.62百分點和1.18百分點;目前交換性鎂含量“低”和“極低”等級的面積主要分布在古丈縣、龍山縣、瀘溪縣和保靖縣，“極高”等級的面積主要分布在永順縣和保靖縣。

參考文獻

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