滇西南勐永蔗区土壤肥力的综合评价

方

（云南省农业科学院甘蔗研究所，云南开远661600）

滇西南勐永蔗区土壤肥力的综合评价

方志存，刘少春*，高欣欣，刀静梅

（云南省农业科学院甘蔗研究所，云南开远661600）

以滇西南勐永蔗区185份土壤样本为研究对象，采用主成分分析法、隶属度函数和模糊数学法，对蔗区土壤肥力进行综合评价。结果表明：（1）勐永蔗区土壤pH值和有机质、全钾、速效钾、有效磷含量适宜，全氮含量偏高，全磷、碱解氮含量偏低；（2）pH和有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾含量的空间变异较小，有效磷含量的空间变异较大；（3）勐永蔗区土壤肥力平均综合指标值0.53，中等水平及以上的占92.3%，说明该蔗区土壤肥力状况总体良好。

土壤肥力；综合评价；勐永蔗区

土壤是人类生存的重要资源，土壤肥力是其各方面特性的综合反映［1］。土壤养分是土壤肥力的核心部分，是反应土壤生产力的综合指标，且影响着植物群落生物量的多少和物种的多样性［2～4］。正确评价土壤肥力可为合理规划、开发土壤资源、进行科学施肥、合理种植及提高水土资源利用率提供科学依据［5］。近年来，相关学者对土壤肥力的有关研究已取得了较多成果，对土壤肥力的评价更加趋于定量化和标准化，从而揭示土壤的实质［6～8］。土壤肥力评价随着数值化评价方法的提出和应用，以及模糊数学方法和多元统计分析方法等方法的渗透及广泛应用，土壤灰色肥力评价研究向定量化和多指标化方向发展［9］。目前，土壤肥力综合评价的方法有Fuzzy综合评判法、聚类分析法、主成分分析法、关联度法及地统计学方法等［10～16］。有关甘蔗土壤肥力的研究很少。本文主要探讨勐永蔗区土壤肥力状况，旨在了解耕地肥力质量的现状，为提高蔗区土壤的生产力提供参考。

1 材料与方法

1.1研究区概况

研究区域为滇西南勐永蔗区，地理位置为23° 57′N、98°46′E，总面积41 176 hm2。地势东高北低，有较好的气候条件，属亚热带气候类型，雨热同期，干凉同季，终年无霜。

1.2土样采集

采样点的位置、数量综合考虑当地地形、土质、植被类型等因素来确定。对勐永蔗区91个乡镇进行调查、采样。土壤样品利用全园土钻垂直采集，按照对角线取样法采集0～30 cm种植区的表层土。将每个小蔗区5个点的土壤混合为一个土壤样品，每个土样采集1 kg土壤。样品经风干、粉碎、过筛后，留取100 g左右，编号以备分析。

1.3土壤样本测定方法

土壤样品经过风干、研磨和过筛处理（分析碱解氮、有效磷、速效钾、pH的样品过2 mm筛，分析有机质、全氮、全钾和全磷的样品过0.149 mm筛）。测定方法如下：碱解氮、有效磷、速效钾的测定分别用碱解扩散法、0.5 mol/L NaHCO3提取分光光度法、1 mol/L NH4OAc提取原子吸收法测定，有机质用重铬酸钾外加热法测定，全氮、磷、钾分别用凯氏定氮蒸馏法、氢氧化钠熔融比色法、氢氧化钠熔融原子吸收法测定，pH用1∶2.5土水比的悬浊液法测定。

1.4土壤肥力指标分级

根据全国第二次土壤普查养分分级标准分级（表1）［17］。

表1 主要土壤养分分级标准Tab le 1 G rading standard of main soil nutrients

1.5数据处理

采用主成分分析方法确定各土壤肥力指标权重，采用隶属度函数评价各指标肥力状况，利用各项肥力指标的权重系数和隶属度值，加权求和计算土壤综合肥力指数。试验检测数据经Excel整理后，利用SPSS18.0软件对数据进行平均值、标准差、变异系数分析以及主成分分析。

1.6评价方法

我国领土辽阔，自然条件复杂多样，土壤肥力质量高低差异较大，给出一个统一的土壤肥力质量评价标准比较困难［18］。结合甘蔗土壤实际情况，本研究应用模糊综合评判法对土壤肥力质量进行数值化的综合评价。具体做法：

（1）单项肥力质量指标隶属度的确定。在模糊数学综合评价中，隶属度可用隶属度函数表示。对土壤中各项肥力指标建立相应的隶属度函数，并计算出隶属度值，用来表示各肥力指标的状态值。根据土壤肥力质量指标对作物的效应曲线将隶属度函数分为两种类型，即S型（正相关型）隶属度函数和抛物线型隶属度函数，并将曲线型函数转化为相应的折线型函数，便于计算［19～20］。

S型（正相关型）隶属度函数：适用于正相关型的因子，即该因子指标越高，评价对象的质量就越好，但是达到一定临界点时，其效用也趋于平衡，如土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾等，其隶属度函数表达式为：

抛物线隶属度函数：土壤一些属性对土壤质量的影响有一个最适范围，超出此范围，随评价指标偏离程度的增大会对土壤各方面的功能越不利，从而导致土壤质量的退化。属于这种类型的土壤评价指标有pH，其相应的隶属度函数表达式为：

本文根据锰永蔗区土壤肥力特性、甘蔗品种特点以及相关研究的结果［21～25］，确定隶属函数曲线转折点的取值（表2）。

表2 隶属函数曲线转折点取值Table 2 Values of turning point in membership function

（2）参评指标权重的确定。由于评价指标量纲不一，对作物的影响也不一致，因此需要根据各个要素对作物作用效果的不同确定其权重值。目前确定指标权重的方法有很多种，如相关系数法、层次分析法、主成分分析法等。本研究采用主成分分析法确定各参评指标权重，以避免人为主观性的影响［26］。首先求出各参评指标主成分的特征值和贡献率，并求出各指标的公因子方差，其大小表示了该评价指标对土壤肥力总体贡献，由此求出各评价指标的权重。本研究中以累积贡献率大于85%作为选取主成分的条件，经分析前5个主成分贡献率达到90.0%（表3），所以决定用5个新变量即5个主成分来代替原来的8个变量，第一主成分为有机质、全氮、碱解氮，第二主成分为全磷、有效磷，第三主成分为全钾，第四主成分pH，第五主成分为速效钾。权重分析结果见表4。

表4 各项肥力指标公因子方差和权重Table 4 Communalities and weight value ________________of each fertility index

表3 各主成分的特征值和贡献率Table 3 Eigenvalues and contributing ratio of principal components

（3）土壤肥力的综合评价。土壤肥力的综合评价采用模糊数学方法中的综合肥力指数（IFI）评价模型进行，其表达式为：

式中：Wi为第i个因子的权重；Ni为第i个因子的隶属度；n为参评因子数。

由于隶属度取值范围在区间［0.1，1.0］，因此，IFI取值也处于［0.1，1.0］，该值越接近于1，表明其土壤肥力越高。

2 结果与分析

2.1土壤养分含量描述性统计分析

勐永蔗区土壤养分的含量状况和分布情况见表5和表6。蔗区土壤60%以上呈酸性。土壤中全氮含量丰富；有机质、全钾、速效钾和有效磷含量处于中上水平；全磷、碱解氮含量处于中等水平。变异系数可以表征土壤特性的空间变异程度，变异系数最小的为土壤pH，仅14.47%，属弱变异强度；最大的为有效磷含量，达112.17%，变异强度较高，远高于其它肥力指标；其它肥力指标变异系数处于28.45%～53.52%之间，属于中等变异强度。

表5 土壤属性统计Table5 Descriptive statistics analysis of soil properties

表6 土壤肥力指标分布情况（%）Table 6 Distribu tion of the soil fertility indexes（%）

2.2锰永蔗区土壤肥力综合评价

土壤综合肥力指标（IFI）是一个全面反映土壤养分状况的指标值。对锰永蔗区185个土壤样本的计算分析可知，该地区土壤IFI变幅0.15～0.83，平均值0.53±0.14，变异系数26.04%。185份土样IFI的频数分布情况见图1。土壤IFI的偏度系数-0.169，小于零，峰度系数-0.101，小于零，说明其分布形态为负偏斜的平峰。一般按土壤IFI值划分为高（IFI≥0.8）、较高（0.6≤IFI＜0.8）、中（0.4≤IFI＜0.6）、较低（0.2≤IFI＜0.4）和低（IFI＜0.2）5个等级［27～30］。锰永蔗区所有土壤样本中土壤适宜性指数大于0.8的占1.6%，0.6～0.8的占26.7%，0.4～0.6的占64.0%，小于0.2的占1.1%。

图1 勐永蔗区土壤肥力综合评价结果Fig.1 Integrated evaluation of soil fertility in M engyong sugarcane area

3 结论与讨论

从土壤—植物—环境整体角度看，土壤肥力是土壤养分针对特定植物的供应能力，以及土壤养分供应植物时对环境条件的综合反应［31］。韦剑锋等研究施氮水平对甘蔗苗期氮磷钾吸收与分配的影响时发现，甘蔗吸收的氮素15.18%～16.77%来自施用的氮肥，而83.23%～84.84%来自土壤和种茎［32］。因此依据土壤肥力情况，采取相应的措施来提高其肥力是相当重要的。

本研究表明，锰永蔗区土壤全氮含量丰富，有机质、全钾、速效钾和有效磷含量处于中上水平，全磷、碱解氮含量处于中等水平。因此锰永蔗区应该减少氮肥的施用，而加大有机肥的施用。

本研究在分析云南勐永蔗区土壤肥力状况的基础上，侧重采用综合评价方法估算土壤肥力综合指标值，对该蔗区的土壤肥力状况进行了总体评价。评价结果表明，云南省勐永蔗区土壤肥力综合指标值平均为0.53，分别有64.0%和26.7%的土壤处于中等和较高水平，表明蔗区土壤肥力状况总体良好。

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Integrated Evaluation of Soil Fertility of Mengyong Sugarcane Area in Southwest Yunnan

FANG Zhi-cun，LIU Shao-chun*，GAO Xin-xin，DAO Jing-m ei
（Sugarcane Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kaiyuan，Yunnan 661600，China）

Integrated evaluation of soil fertility of sugarcane area was carry out with 185 soil samples from Mengyong in southwest Yunnan by principal component analysis，subordinating degree function and fuzzy mathematics.The results showed that（1）The pH and content of organicmatter，total K，rapidly available K and available Pwere appropriate，while total N contentwashigher，and content of total P and available N were lower in Mengyong sugarcane area.（2）The spatial variability of pH，organic matter，total N，total P，total K，available N and rapidly available K was little，while that of available P was greater.（3）Average integrated index of soil fertility in Mengyong sugarcane area was 0.53，in which samp les with imiddle or high level accounted for 92.3%，which showed that the soil fertility situation in Mengyong sugarcane area was good as a whole.

soil fertility；integrated evaluation；Mengyong sugarcane area

S158.3；S566.106

A

1001-5280（2015）01-0021-05 DO I：10.3969/j.issn.1001-5280.2015.01.06

2014 08- 21

方志存（1987-），女，云南屏边人，研究实习员，硕士，主要从事甘蔗栽培与生理研究，Email：810103712@qq.com。*通信作者：刘少春，研究员，Email：ynliushch@163.com。

国家甘蔗产业技术体系项目（CARS-20-3-4）；云南省现代农业甘蔗产业技术体系项目；国家科技支撑“循环农业科技工程”项目（2012BAD14B18-04）。