麗江市煙區土壤肥力時空變異

李自林，黃亞男，劉書武，孫永波

（1.云南省煙草公司麗江市公司華坪縣分公司，云南 華坪 674800；2.云南省煙草公司紅河州公司開遠市分公司，云南 開遠 661600；3.云南省煙草公司文山市公司廣南縣分公司，云南 廣南 663300；4.云南香料煙有限責任公司，云南 保山 678000）

煙草是以收獲葉為主的經濟作物［1］，而土壤肥力高低是影響煙草品質的最重要生態因素之一，適宜的土壤是生產優質煙葉的基礎［2］。土壤肥力變化研究越來越受到人們的重視［3］。土壤肥力評價方法較多，常用的方法主要有主成分分析法、模糊數學綜合評價法、指數和法、聚類分析法等［4-6］。隨著科技的進步，結合“3S”技術進行土壤肥力評價，可以精確反映出土壤肥力的高低，科學合理規劃植煙區，科學合理地制定煙區土壤養分配套管理方案［7］。

本研究基于隸屬函數模型、因子分析法、綜合評價法對2015—2020年云南省麗江市植煙土壤進行肥力豐缺及適宜性評價，以期明確土壤養分豐缺、肥力適宜性變化情況，為土壤養分管理、煙草種植區合理規劃提供理論依據，進而指導煙區土壤合理、精準施肥，合理規劃植煙區，充分利用土壤資源，從而實現煙草生產綠色、優質、特色、生態、安全的目標。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

麗江市地處云南省西北部，位于東經100°28′12″，北緯26°49′48″。海拔一般在2 000 m以上，屬低緯暖溫帶高原山地季風氣候。全市年平均氣溫12.6～19.9℃，全年無霜期為191～310 d，年均降雨量為910～1 040 mm，雨季集中在6—9月，年日照時數2 321～2 554 h。土壤類型主要是黃壤、水稻土。麗江市是云南省主要的植煙區，2020年麗江市種植烤煙面積超過1.47萬hm2，收購量3萬t。

1.2 樣品采集

分別于2015年、2020年在麗江市5個植煙縣（區），在烤煙移栽前，按照5點取樣方法采集耕層土壤（0～20 cm），共采集292個土壤樣品，永勝縣、玉龍納西族自治縣、古城區、華坪縣、寧蒗縣土壤樣品數分別為80、80、36、40、56個。兩年采集地點一致，樣品數一致。

1.3 指標豐缺分級

參考文獻［8，9］、專家建議，選取土壤pH、堿解氮、有機質、有效磷、速效鉀、有效硫、活性氯7個指標。指標的測定均按照文獻［10］的方法進行。參照中國植煙土壤養分豐缺評價標準［11，12］和肥力評價研究［13，14］，制定麗江市煙區土壤養分分級標準體系，見表1。

表1 麗江市土壤養分分級標準

1.4 肥力評價

1.4.1 評價方法 采用模糊數學綜合評價法，計算每個土壤樣品的土壤肥力適宜性指數得分值（Soil fertility suitability index，SFI）［11］，依據得分劃分肥力適宜性等級，得分越高，等級越好，肥力越好。計算公式：

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和權重。

1.4.2 指標隸屬度 根據指標隸屬度函數計算確定其隸屬度。參考大量相關文獻及麗江市煙草生產實踐，得出植煙土壤肥力評價指標的隸屬度函數及其對應的指標上下限值、最優上下限值。其主要有兩種隸屬函數模型：S型隸屬度函數和拋物線型隸屬度函數，公式如下。

式中，x4和x1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。

pH、有機質、堿解氮、有效硫、活性氯的隸屬度函數類型均為拋物線型，有效磷、速效鉀的隸屬度函數類型均為S型。各指標的隸屬度函數、轉折點及閾值如表2所示。

表2 指標隸屬度函數及閾值

1.4.3 指標權重 據以往研究［15］及煙區土壤肥力狀況，確定植煙土壤肥力指標的隸屬度函數類型和閾值，利用SPSS軟件執行降維、因子分析，得出指標的權重［16］。

1.4.4 肥力適宜性等級 參考文獻［17-20］及麗江市煙草生產實際，制定植煙土壤肥力適宜性等級評分，如表3所示。

表3 土壤肥力適宜性等級

2 結果與分析

2.1 土壤養分含量特征

2.1.1 2015年土壤養分含量特征 由表4可知，pH平均為6.86，適宜比例為89.04%；有機質平均含量為31.57 g/kg，20.54%的煙區土壤有機質含量偏低，49.32%適宜，30.14%偏高；活性氯平均含量為35.92 mg/kg，適宜比例為31.51%，68.49%的煙區土壤活性氯含量偏高；堿解氮平均含量為113.94 mg/kg，19.18%的煙區土壤堿解氮含量偏低，60.27%適宜，20.55%偏高；有效磷平均含量為28.76 mg/kg，30.14%的煙區土壤含量偏低，42.46%適宜，27.40%偏高；速效鉀平均含量為143.53 mg/kg，46.58%的煙區土壤速效鉀含量偏低，34.24%適宜，19.18%偏高；有效硫平均含量為7.06 mg/kg，1.37%的煙區土壤有效硫含量偏低，8.22%適宜，90.41%偏高。

表4 2015年植煙土壤養分特征

2.1.2 2020年土壤養分含量特征 由表5可知，pH平均為7.19，39.73%的煙區土壤pH適宜，60.27%的煙區土壤pH偏高；有機質平均含量為3.79 g/kg，所有煙區土壤有機質含量都偏低；活性氯平均含量為21.82 mg/kg，12.33%的煙區土壤氯含量偏低，82.19%適宜，5.48%偏高；堿解氮平均含量為169.74 mg/kg，1.37%的煙區土壤堿解氮含量偏低，36.99%適宜，61.64%偏高；有效磷平均含量為23.34 mg/kg，28.77%的煙區土壤有效磷含量偏低，58.90%適宜，12.33%偏高；速效鉀平均含量為86.21 mg/kg，69.86%的煙區土壤速效鉀含量偏低，27.40%適宜，2.74%偏高。有效硫平均含量為14.41 mg/kg，1.37%的煙區土壤有效硫含量適宜，98.63%的煙區土壤有效硫含量偏高。

表5 2020年植煙土壤養分特征

2.1.3 2015—2020年土壤養分變化特征pH呈增加趨勢，適宜比例呈下降趨勢，故生產上應減少堿性肥料的大量施用；有機質含量減少，適宜煙區占比呈下降趨勢，建議煙草種植中多施重施有機肥，以提高植煙土壤有機質含量，提高土壤肥力；活性氯含量降低，變異程度呈增加趨勢，土壤活性氯含量適宜的煙區占比增加，因此生產上要控施氯肥；堿解氮平均含量呈增加趨勢，但其適宜比例在不斷減小，故生產上應控施氮素，滿足煙草生長發育；有效磷含量下降，有效磷含量適宜煙區占比波動幅度不大，生產上應控施磷肥；速效鉀含量降低，其含量適宜煙區占比下降，因此生產中應增施鉀肥，提高鉀素的含量；有效硫含量波動較大，其含量適宜煙區占比呈降低趨勢，故生產中應該減少硫素養分的大量施用。

2.2 土壤肥力評價

2.2.1 肥力指標權重 由表6可知，pH權重最高，大于0.25；有機質、堿解氮、活性氯權重次之，均大于0.10；其他指標的權重相對較低，除2015年有效磷外均小于0.10。

表6 各指標權重

2.2.2 肥力變化 由表7可知，2015年煙區土壤肥力較高，其中Ⅰ級占12.33%，Ⅱ級占69.86%，Ⅲ級占17.81%。2020年，煙區土壤肥力Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級分別占1.37%、34.25%、41.10%。2020年土壤肥力適宜性等級不高，較2015年肥力有所下降。

表7 植煙土壤肥力適宜性等級占比分布（單位：%）

3 討論

本研究結果顯示，與2015年相比，2020年pH較高且呈升高趨勢，適宜等級占比呈下降趨勢；有機質含量較低且呈減少趨勢，適宜等級占比下降；活性氯含量減少，適宜等級占比增加；堿解氮含量增加，但適宜等級占比減小；有效磷含量下降，適宜等級占比變化不大；速效鉀含量降低，適宜等級占比下降；有效硫含量適宜等級占比呈降低趨勢。2015年麗江市煙區土壤肥力較好；2020年麗江市煙區土壤肥力適宜性較2015年有所下降。蔡寒玉等［21］利用主成分分析法研究麗江市煙區土壤得出，土壤pH適宜，有機質含量較豐富，全氮和堿解氮含量偏高，全磷和速效磷含量充足，全鉀和速效鉀含量較高。段樹蒼等［22］研究麗江市煙區土壤認為全市大部地區土壤pH適宜，有機質含量較豐富，堿解氮、速效磷、速效鉀、水溶性氯含量高。王博等［23］研究結果顯示，麗江市煙區土壤pH整體適宜，有機質含量較高，速效氮、速效磷、速效鉀含量適宜至較高，有效鈣、有效鎂含量高至極高，有效鋅含量適宜，氯含量適宜。

本研究與其他研究均存在差異，造成差異的原因［24］可能是隨著種植年限的增加，評價區域氣候、土壤、種植制度、肥水管理、采樣年限和土樣數量、采用的肥力指標、定量評價方法等不同，這些都會影響到研究結果。

本研究基于模糊數學綜合法評價麗江市煙區土壤2015—2020年土壤肥力，生產上可遵循減氮、控磷、提鉀、減硫、少氯、重施有機肥、少施堿性肥料的施肥原則［25］，增加土壤有機質含量，提高土壤肥力，同時隨著煙草種植年限的增加，土壤肥力適宜性等級逐年下降，考慮適量控制減少煙草種植面積，配套合理耕作制度，充分利用土壤資源，提高煙葉產量和品質，達到煙葉生產綠色、優質、特色、生態、安全的目標，實現煙葉生產可持續發展。