百色市植煙土壤肥力適宜性評價

李自林，陸亞春，趙磊峰，范東升，韋 忠，周文亮，黃利廣，黃 陽，黃經鵬，年夫照

（1.云南農業大學煙草學院，云南 昆明 650201；2.云南省煙草公司麗江市公司華坪縣分公司，云南 麗江 674800；3.廣西壯族自治區煙草公司百色市公司煙葉科研所，廣西 百色 533000）

煙草是重要的經濟作物，煙葉質量直接決定煙葉的經濟價值。土壤是煙株生長的基礎，適宜的土壤條件是生產優質煙葉及實現煙草科學栽培的必要條件[1-2]。土壤良好通氣性、供水狀況和養分供應是煙葉擴展的3個關鍵因素[3]。土壤肥力高低影響煙葉的產質量，肥沃的土壤是煙草綠色、生態、優質、安全的前提[4-6]。隨著烤煙種植年限增加，導致土壤連作障礙、土壤有機質下降、養分失衡，影響了煙草的可持續發展。要保持煙草生產的可持續發展，保育、改善土壤肥力顯得至關重要。在煙草種植中總結出許多的改良措施[7-8]，提高土壤肥力、提升煙葉品質，以獲得較高的經濟效益[9-10]。常用模糊數學綜合評價法、指數和法、聚類分析法等[11-12]評價土壤肥力，現結合“3S”技術評價土壤肥力，精確反映出土壤肥力的高低。中國科學院南京土壤研究所的土壤肥力評價研究比較新穎，云南、湖南、河南、四川等區域土壤肥力評價研究較多，研究方法、技術較成熟，而廣西土壤肥力評價的研究較少。

本研究以百色市為研究區域，基于指數和法、隸屬度函數模型、主成分分析法評價百色煙區土壤肥力，明確煙區土壤肥力及養分狀況，制定適宜百色植煙土壤配套施肥措施，為煙區土壤培肥與改良提供依據，實現煙草生產綠色可持續發展。

1 材料和方法

1.1 研究區域概況

百色市位于廣西壯族自治區西部，地理坐標為東經104°28′～107°54′、北緯22°51′～25°07′，屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫19.0～22.1 ℃，年均日照1 405～1 889 h，年平均降雨量1 113～1 713 mm。土壤類型主要有赤紅壤、紅壤、黃壤、水稻土等。百色市是廣西最大的煙草種植區及全國30萬kg煙葉重點產區之一，2019年廣西植煙面積約為8 900 hm2，百色市約為6 200 hm2，占比約為70%，評價百色煙區土壤意義重大。

1.2 試驗方法

2017年4月，在全市的8個植煙縣（凌云、那坡、西林、樂業、德保、田林、靖西、隆林）確定了257 個代表性煙田，在每個代表性煙田內，依據梅花形5 點取樣法采集耕層土壤（0～20 cm），四分法充分混勻后留取1 kg 帶回實驗室。土樣經室內自然風干、去雜后，研磨過不同孔徑的篩用于相關指標的測定分析。土壤樣品采集地點及取樣個數如表1所示。

表1 土壤樣品采集地點及取樣個數Tab.1 Location of soil samples collected and number of samples 個

1.3 評價指標及測定方法

根據相關植煙土壤肥力評價文獻[13-15]及煙區烤煙生產實際，選取土壤pH、有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硫、水溶性氯、有效鋅共8個指標，指標的測定均按照文獻[16]的方法進行。

1.4 土壤養分指標豐缺評價

根據中國植煙土壤養分豐缺評價標準[17-18]及土壤肥力評價研究[19-20]，制定適宜百色植煙土壤養分豐缺評價標準。將土壤養分豐缺分為5個等級，如表2所示。

表2 土壤養分分級標準Tab.2 Criteria for grading of soil nutrients

1.5 植煙土壤肥力評價

1.5.1 評價方法 采用指數和法[21]計算每份土壤樣品綜合肥力值，土壤綜合肥力指標值（Integrated fertility index，IFI）反映土壤養分肥力狀況。IFI 值為0.1～1.0，值越高肥力越高，越適宜煙草種植[22-23]。

式中，Nij和Wij分別為第i個土壤樣品的第j個土壤養分指標的隸屬度值和相應的權重；ZIFI為土壤綜合肥力得分值。

1.5.2 隸屬函數及隸屬度值 據隸屬度函數計算隸屬度值，隸屬度值在0.1～1.0，值越大，對煙草的適宜性越好[24]。主要有2 種隸屬函數模型，其中，S型隸屬函數如公式（2）所示，拋物線型隸屬函數如公式（3）所示。

式中，x4和x1分別表示各指標的上、下臨界值；x3和x2為各指標的上、下限最優值。

參考文獻[25-26]，確定肥力指標的隸屬度函數類型、閾值、隸屬度函數對應的指標上下限值、最優上下限值（表3）。據文獻[23，25-26]將指標隸屬度值劃分為5 個等級，適宜的取值為0.6～1.0，0.8～1.0適宜性最好（表4）。

表3 各指標所屬隸屬度函數及其閾值Tab.3 Membership functions and their turning points

表4 植煙土壤肥力適宜性等級Tab.4 Soil fertility suitability grade of tobacco

1.5.3 指標權重的確定 運用主成分分析法計算指標的公因子方差、指標的權重[27]。

1.6 土壤肥力適宜性等級劃分

據相關文獻[28-30]及煙區生產實際，將土壤肥力綜合指標值（IFI）劃分為5個等級，如表4所示。

1.7 數據處理與分析

采用SPSS 23.0 軟件確定評價指標的權重，并進行方差分析；采用Excel 2013 軟件對數據進行統計、處理、隸屬度值的計算。

2 結果與分析

2.1 土壤養分豐缺狀況分析

由表5 可知，百色市土壤pH 值為7.13，55.25%煙田土壤pH 值適宜，44.74%煙田土壤pH 值偏高；有機質含量為19.37 g/kg，22.96%煙田土壤有機質適宜，40.08%煙田土壤有機質含量偏低；水溶性氯含量為32.16 mg/kg，85.22%煙田土壤氯含量偏高；堿解氮含量為124.84 mg/kg，42.41%煙田土壤堿解氮含量適宜，49.81%煙田土壤堿解氮含量偏高；速效磷含量為24.02 mg/kg，22.57%煙田土壤速效磷含量適宜，52.14%煙田土壤速效磷含量偏低；速效鉀含量為125.86 mg/kg，27.24%煙田土壤速效鉀含量適宜，47.08%煙田土壤速效鉀含量偏低；有效硫含量為11.00 mg/kg，96.89%煙田土壤有效硫含量偏低；有效鋅含量為2.76 mg/kg，97.66%煙田土壤有效鋅含量偏高。

表5 百色市土壤養分豐缺特征結果Tab.5 Characteristics of soil nutrient abundance and deficiency in Baise

2.2 土壤肥力適宜性評價

2.2.1 肥力指標權重 因子分析得出土壤肥力評價指標的公因子方差及指標的權重值，如表6 所示，pH值、有機質權重值均＞0.2，水溶性氯、堿解氮權重值均＞0.1。

表6 指標公因子方差、權重值Tab.6 Index common factor variance and weight values

2.2.2 土壤肥力適宜性評價 從表7可以看出，IFI值在0.49～0.72，平均為0.56，肥力中等偏上，適宜煙草種植。那坡縣、西林縣、樂業縣、德保縣、田林縣IFI 值在0.40～0.60，適宜性中等，凌云縣、靖西市、隆林縣IFI值均大于0.60，肥力適宜性高。百色植煙土壤肥力以Ⅱ級和Ⅲ級為主，分別占35.41%和34.63%，合計占70.04%，Ⅰ、Ⅳ級分別占8.17%和21.79%，全市和各縣區均無V 級，煙區肥力適宜性高，適宜煙草種植。其中，隆林縣肥力適宜性最高，適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）為61.76%；其次是凌云縣和靖西市，適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）分別為60.00%和59.18%；田林縣、西林縣、樂業縣、那坡縣適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）分別為46.43%、34.78%、34.29%、28.00%，德保縣適宜性最低，適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）為20.45%。

表7 土壤肥力適宜性等級分布Tab.7 Distribution table of soil fertility suitability grade

3 結論與討論

本研究結果表明，pH 和堿解氮含量總體適宜和偏高，與黃瑾等[31]的研究結論近似；有機質含量總體適宜和偏低，與林北森等[32]、高華軍等[33]的研究結論相近；水溶性氯含量偏高，與石媛媛等[34]的研究結論不同；有效鋅含量總體偏高；速效磷含量總體適宜和偏低，與宋承鑒等[35]的研究結論接近；速效鉀含量總體適宜和偏低，與黃瑾等[31]的研究結論近似；有效硫含量總體偏低，與高華軍等[36]的研究結論相近。本研究與其他研究者研究結論有差異，原因可能有：研究區域尺度不同，該研究區域值局限于百色地區的部分區縣，不能完全說明百色全市土壤肥力狀況，生態環境（氣候、溫度、濕度）、土壤質地與類型、耕作種植制度、前茬作物、肥水管理等均有差異導致結論有差異；采樣年份不同，一定程度上影響評價結論；土樣采樣數量多少，土壤肥力評價指標、土壤肥力評價方法等也不相同，都會影響到研究結論。

本研究以百色市為研究區域，基于指數和法、隸屬度函數模型評價百色植煙土壤肥力，明確煙區土壤肥力適宜性、土壤養分狀況，制定適宜百色植煙土壤配套施肥措施。結果表明，百色植煙土壤肥力IFI 值為0.56，煙區土壤肥力以Ⅱ、Ⅲ級為主，肥力適宜性等級高，適宜煙草種植。從科學施肥的角度來說，有32.68%煙田需要考慮施用石膏等物料，61.87%煙田考慮增施有機肥，85.22%煙田減施含氯物料，42.41%煙田需減施氮肥，52.14%煙田應增施磷肥，47.08%煙田增施鉀肥，煙區考慮增施含硫物料，減少含鋅物料的施用。隆林縣適宜性最高，適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）為61.76%；其次是凌云縣、靖西市、田林縣，適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）分別為60.00%、59.18%、46.43%；西林縣、樂業縣、那坡縣，適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）分別為34.78%、34.29%、28.00%，德保縣適宜性最低，適宜比例（Ⅰ、Ⅱ級）為20.45%。根據肥力適宜性等級狀況，西林縣、樂業縣、那坡縣、德保縣需合理布局烤煙種植。

在今后的土壤肥力評價研究中，應用現已成熟的方法、技術手段，融合應用全球衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS），進行肥力分析，從而更加直觀精確地反映土壤肥力狀況，提高烤煙施肥的針對性，實現煙葉生產可持續發展。