南涧县烟区土壤肥力状况综合评价

2024-06-23李宏图朱晓红许晓娅章钦印李航杨家裕孙军伟

安徽农业科学 2024年11期

李宏图朱晓红许晓娅章钦印李航杨家裕孙军伟

摘要为了全面分析南涧县植烟土壤肥力状况，以7个乡镇469个代表性植烟土壤的理化指标为基础数据，通过主成分分析法，计算了各个土壤养分指标的权重，并估算出土壤肥力综合指标值（IFI），对南涧县植烟土壤的肥力状况进行了全面评价。结果表明，全县土壤样本IFI加权平均值为0.70，达到Ⅱ级，土壤肥力总体水平较高，但不同乡镇间土壤肥力差异较大；南涧县烟区有机质、全磷、全钾、有效磷、速效钾、交换性钙镁、有效硫、有效锌、有效锰较为丰富，适宜烤烟的种植，而有效钼含量普遍偏低，可能是影响南涧县整体烟叶质量的限制因子，需要当地烟草技术人员重视钼肥的科学施用；南涧县7个乡镇间小湾东镇综合土壤肥力最高，最适宜烤烟种植，其次是拥翠乡、宝华镇、无量山镇、碧溪乡、乐秋乡，均是Ⅱ级，南涧镇肥力最低，IFI值仅为0.56，为Ⅲ级。总之，南涧县整体适宜烤烟种植，但各乡镇肥力差异较大，在烤烟生产过程中需因地制宜，科学施肥，科学管理，稳步提高土壤质量，从而推动烟草品质的提升和烟草产业的可持续发展。

关键词植烟土壤；土壤肥力；综合评价；南涧县

中图分类号 S158 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）11-0139-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.11.030

Comprehensive Evaluation of Soil Fertility in Tobacco Growing Areas of Nanjian County

LI Hong-tu1， ZHU Xiao-hong2， XU Xiao-ya1 et al

（1.Yunnan Tobacco Company Dali Prefecture Company， Dali， Yunnan 671000;2.College of Resources and Environment， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650051）

Abstract In order to comprehensively analyze the status of soil fertility of tobacco planting soil in Nanjian County， based on the physical and chemical indicators of 469 representative tobacco planting soils in 7 townships， the weight of each soil nutrient indicator was calculated through the principal component analysis method， and the comprehensive index value （IFI） of soil fertility was estimated， and the fertility status of tobacco planting soil in Nanjian County was comprehensively evaluated.The results showed that the average IFI of soil samples in the whole county was 0.70， reaching Grade II.The overall level of soil fertility was high， but there was a large difference in soil fertility among different towns;organic matter， total phosphorus， total potassium， available phosphorus， available potassium， exchangeable calcium magnesium， available sulfur， available zinc， and available manganese were relatively abundant in the tobacco area of Nanjian County， making it suitable for tobacco cultivation.However， the available molybdenum content was generally low， which may be a limiting factor affecting the overall quality of tobacco leaves in Nanjian County.Local tobacco technicians need to pay attention to the scientific application of molybdenum fertilizer.Among the seven townships in Nanjian County， Xiaowandong Town had the highest comprehensive soil fertility， which was most suitable for flue-cured tobacco planting， followed by Yongcui Township， Baohua Town， Wuliangshan Town， Bixi Township and Leqiu Township， which were all Grade II.Nanjian Town has the lowest fertility， with an IFI value of 0.56， which is Grade III.Nanjian County is generally suitable for tobacco cultivation， but there were significant differences in fertility among different townships.In the tobacco production process， it was necessary to adapt to local conditions， scientifically fertilize and manage， and steadily improve soil quality， thereby promoting the improvement of tobacco quality and the sustainable development of the tobacco industry.

Key words Tobacco planting soil;Soil fertility;Comprehensive evaluation;Nanjian County

基金项目中国烟草总公司云南省烟草公司“云南核心烟区种植制度优化及应用”（2022530000241030）;中国烟草总公司云南省烟草公司“烤烟-红花协同发展关键技术研究与应用”（DLYC2023002）。

作者简介李宏图（1986—），男，甘肃靖远人，农艺师，硕士，从事烟叶生产工作。

*通信作者，农艺师，从事烟草施肥研究。

收稿日期 2023-07-12

土壤、气候、栽培技术等因素均会直接或间接影响烤烟质量，而土壤养分情况是决定优质烤烟生产的基础［1］，合理的土壤养分供应是影响烟叶品质的首要因素［2］。因此科学地评价土壤肥力是农业生产上最重要的工作之一［3］。

云南省大理州南涧县干湿季分明，雨热同期，气候适于烟叶生长，是云南省最重要的烟叶生产基地之一［4］。但由于南涧县地形复杂，土壤理化性质差异较大，南涧县内乡镇之间烟叶品质也存在较为明显的差异。因此科学合理地评价南涧县不同乡镇之间土壤理化性质差异，对科学指导烤烟精准施肥、充分利用南涧县优异的气象资源具有重要意义。

目前，国内对植烟土壤肥力状况的评价方法，在具体的研究过程中，尚无统一的标准，因此要从具体出发，选择科学、合理的评价方法，才能较好地客观评价植烟土壤的肥力状况。张加云等［5］、王婉秋等［6］分别利用模糊数学原理合理地评价云南省、四川省新烟区的土壤养分情况，并对各地区的施肥情况进行科学指导，提高了当地烤烟的种植水平。因此通过模糊数学方法不但能够综合评价不同地区的土壤养分情况，也可以根据实际情况对各地的烤烟种植进行科学的施肥指导。

基于此，笔者从生产实际出发，在南涧县的7个乡镇采集469个土壤样品，结合前人的土壤肥力定量评价的基础，运用主成分分析和模糊数学原理估算土壤综合肥力指数，评价南涧县不同县区的土壤肥力情况，旨在充分合理利用土壤养分资源，为指导烟田科学平衡施肥、实现烟叶优质适产和可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

南涧县位于云南省西部，地处100°06′～100°41′E、24°39′～25°10′N。南涧属于第4类植烟区［7］，以山地为主，90%以上为山区，海拔为300～3 200 m，属于中南亚热带山区半干燥低纬高原季风气候，降雨量少于蒸发量。年平均温度为15.9～18.9 ℃，对应的50 cm深度土壤温度状况为热性（年均温度为16～23 ℃）。

1.2 土样采集与测定

2022年在南涧县内南涧镇、无量山镇、小湾东镇、碧溪乡、乐秋乡、宝华镇和拥翠乡7个植烟乡镇进行采样试验。依据海拔、地形、母质类型、土壤类型等因素，采用“S”型采样方法，采集20个点作为一个混合样，采用四分法获得2 kg土样作为最终样品，带回实验室。样品土壤经过自然风干、研磨、过筛之后混匀保存，用于测定各项指标。

选择对烟叶生长发育具有重大影响的主导限制因素作为代表性指标，并依据独立性和系统性原则，选取土壤pH（水土比=2.5：1）、有机质、全氮、水溶性氯、水解性氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、全磷、全钾、有效硫、有效锰、有效锌、有效硼及有效钼16个常规参数作为植烟土壤肥力的评价指标，对不同烟区的土壤肥力状况进行综合性评价。各养分的具体测定方法参见文献［8］。

1.3 土壤肥力综合评价方法

土壤综合肥力指标值（integrated fertility index，IFI）是一个反映土壤养分肥力状况的指标值，其大小表示土壤综合肥力的等级。采用主成分分析和模糊数学原理相结合的方法综合评价土壤肥力。隶属度函数采用模糊统计得出，养分指标隶属度值的估算采用下述步骤。首先标准化处理各项肥力指标值，以避免或消除各指标数量级和单位差异产生的误差。常用的隶属函数有2种类型，即S型和抛物线型，根据烤烟研究资料和烟田实际情况，并结合专家建议，综合确定各隶属函数的下限、下优、上优和上限，用x1、x2、x3、x4表示为函数的拐点，相应的函数见公式（1）和（2）。

f（x）=1，（x≥x2）

0.9（x-x1）x2-x1+0.1，（x1

0.1，（x≤x1）（1）

f（x）=1，（xx2）

0.9（x-x1）x2-x1+0.1，（x1≤x

0.1，（x3≤x≤x4）

1-0.9（x-x4）x2-x4，（x4

（2）

在确定各养分指标权重系数和隶属度值的基础上，利用乘法原则得出综合养分指标值，计算公式为（3）。

IFI=pi=1WiNi（3）

式中，Wi和Ni分别为第i种养分指标的权重系数和隶属度值，求得的IFI值在0～1，植烟土壤综合肥力指数分为5个等级（Ⅴ级，IFI≤0.20；Ⅳ级，0.20＜IFI≤0.40；Ⅲ级，0.40＜IFI≤0.60；Ⅱ级，0.60＜IFI≤0.80；Ⅰ级，IFI＞0.80），值越大，说明土壤的养分肥力状况越好［9］。根据烟草生长发育对养分的需求，结合相关研究成果，并根据云南当地生产经验，确定各项肥力指标所选用的隶属度函数类型和阈值（表1）。

土壤养分状况评价所选指标是以全国第二次土壤普查、烟草界和土壤肥料学界沿用的分级标准为依据，并与前人研究相结合，建立土壤养分分级标准（表2）

1.4 数据处理与分析

利用Excel 2010对获土壤数据进行整理，并采用SPSS 26.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 植烟土壤养分状况

南涧县植烟区土壤肥力描述性指标见表3，土壤pH是衡量土壤酸性强度的重要指标，与土壤养分的有效性显著相关，南涧县7个乡镇植烟土壤pH均在最适范围内；土壤有机质是肥力的最根本要素之一，与土壤的结构、耕性、持水率、保肥供肥特性及生产性能密切相关，进而会对土壤资源的可持续利用和农业的可持续发展产生影响。有机质平均含量为24.11 g/kg，其中以宝华镇最高，达30.96 g/kg，利于农作物生长，南涧镇最低，为16.06 g/kg，南涧镇、无量山镇、碧溪乡和乐秋乡的有机质含量较缺乏；全县除宝华镇与拥翠乡的全氮、全磷和水解性氮均处于中等水平，其余均有所缺乏，小湾东镇的全氮较缺乏，但全磷则较适宜；全钾含量平均为19.48 g/kg，不同乡镇间差异不大且均较适宜；有效磷含量平均值为28.47 mg/kg，不同乡镇地区存在一定差异，其中以无量山镇有效磷含量缺乏（9.84 mg/kg），宝华镇有效磷含量达54.44 mg/kg，较为丰富；全县的速效钾平均含量为307.23 mg/kg，有效锰平均含量为36.25 mg/kg，含量丰富；全县交换性钙、交换性镁含量偏高；全县水溶性氯含量表现为无量山镇缺乏，南涧镇和乐秋乡较缺乏，其余乡镇整体处于适宜范围；全县有效硫以乐秋乡最低，为29.06 mg/kg，拥翠乡最高，达71.90 mg/kg，不同地区差异明显，含量较为丰富；全县有效锌平均为3.39 mg/kg，除小湾东镇、宝华镇和拥翠乡含量超过适宜含量范围上限外，其他乡镇有效锌含量差异不大均较丰富；全县仅无量山镇有效钼含量丰富，南涧镇、宝华镇有效钼含量缺乏，土壤有效硼则与之相反。

2.2 养分指标隶属度和权重

将各个指标的数值带入其相应的函数公式中，得出其对应的指标隶属度值，该值反映了该指标在土壤中所占的比重，较低的隶属度值在烟田中有可能成为障碍因素，需要针对性改良，隶属度值越高表明越适宜烤烟生长（表4）。同时，在主成分分析法（PCA）中，公因子方差的大小反映了变量在公共性部分的作用或重要性程度。采用将共同度归一化之后的结果作为权重值，各权重系数总和为1，全氮、全磷和交换性钙含量权重系数较高，分别为0.082、0.084、0.084，是提高土壤肥力的关键，水溶性氯、有效硫和有效锰指标相对于其余指标对植烟土壤的贡献率较小，权重系数分别为0.043、 0.041、0.039。

2.3 土壤肥力综合评价

由隶属度（表4）和权重计算出土壤肥力指标（表5）。

从表5可以看出，南涧县土壤样本IFI加权平均值为0.70，变幅为0.56～0.81。植烟土壤肥力状况良好，小湾东镇综合土壤肥力大于0.80，达到Ⅰ级，南涧镇为Ⅲ级，IFI仅为0.56，其余乡镇为Ⅱ级。

3 讨论

3.1 南涧县土壤肥力综合评价

通过对烟区土壤肥力进行全面评估，可以为烤烟的精准施肥和烟草品种引种等工作奠定基础［10］，也可以为烟草可持续发展提供可靠的理论及实践依据［11］。如在土壤综合肥力比较高的地区，有针对性采取减少化肥用量的措施，并引进耐肥的品种；在土壤综合肥力不高的地区，采用有机肥增施培土，适当加大肥料用量改善土壤养分状况，引进和推广吸肥性能好的烟草品种。

南涧县烟区全磷、全钾、有效磷、速效钾、交换性钙镁、有效硫、有效锌、有效锰较为丰富，不必补充即可满足烤烟生长需要，应注意适当控制。此外，一般认为烤烟最适宜pH在5.5～7.0［12］，南涧县烟区土壤pH为5.55～6.05，在最适范围内，有利于作物生长。其次，南涧县有机质为20.0～30.0 g/kg，平均为24.11 g/kg，绝大部分乡镇的土壤有机质均处在烤烟生长适宜范围内，非常适于烤烟的生长。南涧县土壤有机质与土壤供氮能力呈正相关，南涧县全氮含量处于适中至丰富水平，速效氮含量基本适宜。然而全县有效钼含量普遍偏低，要重视钼肥的科学施用。

3.2 乡镇间植烟土壤养分状况评价

南涧县大部分以山地为主，乡镇间土壤肥力差异较大，针对有机质含量适宜的宝华镇、拥翠乡、小湾东镇地区则可以减少有机肥的投入。但南涧镇、无量山镇土壤有机质含量较低，需要更多有机肥和农家肥投入。

烟田投入有机肥后能为烟草提供大量氮素，特别是烟草生长后期高温高湿的环境条件下，大量供应氮素使烟草贪青晚熟，大幅度降低烟叶吸味品质［13］，氮过多还可能诱发烟株缺锌，诱发和加重病虫害。南涧县拥翠乡、宝华镇和小湾东镇本身有机质含量适宜，氮素含量也极为丰富，因此可适当减少有机肥、氮肥施用；而南涧镇水解性氮含量偏低，但全氮含量较适宜，需严格控制氮素投入。

南涧县植烟区磷素缺乏和磷素富集的土壤并存，磷素在植物新陈代谢过程中起到了关键作用，促进部分重要化合物的合成，从而提高烟株抗逆性，改善烟叶品质［14-15］。无量山镇的土壤全磷、速效磷含量缺乏，对于该地区土壤应以增施磷肥为重点，才能保证烟草正常新陈代谢和品质的形成。过多施用将会抑制烤烟对氮、钾的吸收利用，因此针对土壤富磷的宝华镇，需要在施肥中注意控制磷肥的用量。

烤烟是喜钾作物，烟叶含钾量在国际上是一项重要的衡量烟叶质量的指标之一［16］，土壤中钾供应缺乏与否，对烤烟品质有重要影响。钾不仅与烟株的生长发育和产量形成有重要关系，而且与烟叶外观、内在质量关系更为密切。南涧县土壤速效钾含量平均307.23 mg/kg，全钾含量平均19.48 g/kg，全县钾含量丰富。土壤中的速效钾在土壤中具有很强的移动性，易被淋失，尤其是南涧县高温多雨的季节较长，淋失现象更为严重，因此县内应注意钾肥的施入，不可盲目提高钾肥用量。

氯对于烟草品质具有重要作用，烟草需要适当施氯，氯能够增加烟叶的弹性和油润性［17］。其中，南涧镇和乐秋乡、无量山镇是水溶性氯含量偏低的植烟区县，需要适当的氯素补充。由于烟草对氯特别敏感，为防止氯化钾的施用不当，建议在烟草配方肥中每50 kg配入3～5 kg氯化钾为宜，既能保证烟草对氯的需要，又能避免因氯化钾施用不当而产生的负面效应［18］。

烟草是需硼较多的作物，随着氮、磷和钾大量元素的大量施用，土壤中可利用的硼素严重缺乏，是制约烤烟产质量提高的一个关键因子。硼素的主要生理功能是参与糖的转运与代谢，硼素缺乏是烟株主根和侧根发育过程中影响最大，也是造成烟叶中烟碱含量和糖分合成障碍的主要原因［19］。从土壤有效硼来看，南涧县、无量山镇烟田土壤有效硼含量缺乏，所以烟区更应该注重硼肥的施用，通过土壤施用硼砂等措施补充硼，从而协调烟株营养、提高烟叶品质。

结合上述情况，南涧县7个乡镇中以南涧镇有机质、水解性氮、水溶性氯、有效硼、有效钼含量缺乏，土壤肥力综合水平偏低，为Ⅲ级；小湾东镇综合土壤肥力最高，达到Ⅰ级。

4 结论

（1）全县土壤样本IFI加权平均值为0.70，达到Ⅱ级，土壤肥力总体水平较高，但不同乡镇间土壤肥力差异较大。

（2）南涧县烟区有机质、全磷、全钾、有效磷、速效钾、交换性钙镁、有效硫、有效锌、有效锰较为丰富，不必补充即可满足烤烟生长需要，应注意适当控制，而有效钼含量普遍偏低，是影响南涧县植烟土壤肥力的限制因子，全县均应重视钼肥的科学施用。

（3）南涧县7个乡镇中以小湾东镇综合土壤肥力最高，达到Ⅰ级；其次是拥翠乡、宝华镇、无量山镇、碧溪乡、乐秋乡，均为Ⅱ级；南涧镇土壤肥力综合水平偏低，仅为0.56，为Ⅲ级。

综上所述，南涧县烟田土壤肥力总体状况较好，南涧烟区烤烟施肥时应结合当地实际优化烟草专用肥配方，严格控制氮肥用量，因地制宜调整磷钾配比，微量元素因缺补缺，构建基于南涧县土壤肥力的“大配方”施肥方案。根据土壤具体类型按照“控氮，适当补磷、硼，增钼”的总体原则进行适当调整，因地制宜，科学施肥，科学管理，稳步提高土壤质量，以促进烟叶质量的提高，实现烟叶生产的可持续发展。

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