百色市植烟土壤肥力适宜性评价

李自林，陆亚春，赵磊峰，范东升，韦 忠，周文亮，黄利广，黄 阳，黄经鹏，年夫照

（1.云南农业大学烟草学院，云南 昆明 650201；2.云南省烟草公司丽江市公司华坪县分公司，云南 丽江 674800；3.广西壮族自治区烟草公司百色市公司烟叶科研所，广西 百色 533000）

烟草是重要的经济作物，烟叶质量直接决定烟叶的经济价值。土壤是烟株生长的基础，适宜的土壤条件是生产优质烟叶及实现烟草科学栽培的必要条件[1-2]。土壤良好通气性、供水状况和养分供应是烟叶扩展的3个关键因素[3]。土壤肥力高低影响烟叶的产质量，肥沃的土壤是烟草绿色、生态、优质、安全的前提[4-6]。随着烤烟种植年限增加，导致土壤连作障碍、土壤有机质下降、养分失衡，影响了烟草的可持续发展。要保持烟草生产的可持续发展，保育、改善土壤肥力显得至关重要。在烟草种植中总结出许多的改良措施[7-8]，提高土壤肥力、提升烟叶品质，以获得较高的经济效益[9-10]。常用模糊数学综合评价法、指数和法、聚类分析法等[11-12]评价土壤肥力，现结合“3S”技术评价土壤肥力，精确反映出土壤肥力的高低。中国科学院南京土壤研究所的土壤肥力评价研究比较新颖，云南、湖南、河南、四川等区域土壤肥力评价研究较多，研究方法、技术较成熟，而广西土壤肥力评价的研究较少。

本研究以百色市为研究区域，基于指数和法、隶属度函数模型、主成分分析法评价百色烟区土壤肥力，明确烟区土壤肥力及养分状况，制定适宜百色植烟土壤配套施肥措施，为烟区土壤培肥与改良提供依据，实现烟草生产绿色可持续发展。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

百色市位于广西壮族自治区西部，地理坐标为东经104°28′～107°54′、北纬22°51′～25°07′，属亚热带季风气候，年均气温19.0～22.1 ℃，年均日照1 405～1 889 h，年平均降雨量1 113～1 713 mm。土壤类型主要有赤红壤、红壤、黄壤、水稻土等。百色市是广西最大的烟草种植区及全国30万kg烟叶重点产区之一，2019年广西植烟面积约为8 900 hm2，百色市约为6 200 hm2，占比约为70%，评价百色烟区土壤意义重大。

1.2 试验方法

2017年4月，在全市的8个植烟县（凌云、那坡、西林、乐业、德保、田林、靖西、隆林）确定了257 个代表性烟田，在每个代表性烟田内，依据梅花形5 点取样法采集耕层土壤（0～20 cm），四分法充分混匀后留取1 kg 带回实验室。土样经室内自然风干、去杂后，研磨过不同孔径的筛用于相关指标的测定分析。土壤样品采集地点及取样个数如表1所示。

表1 土壤样品采集地点及取样个数Tab.1 Location of soil samples collected and number of samples 个

1.3 评价指标及测定方法

根据相关植烟土壤肥力评价文献[13-15]及烟区烤烟生产实际，选取土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效硫、水溶性氯、有效锌共8个指标，指标的测定均按照文献[16]的方法进行。

1.4 土壤养分指标丰缺评价

根据中国植烟土壤养分丰缺评价标准[17-18]及土壤肥力评价研究[19-20]，制定适宜百色植烟土壤养分丰缺评价标准。将土壤养分丰缺分为5个等级，如表2所示。

表2 土壤养分分级标准Tab.2 Criteria for grading of soil nutrients

1.5 植烟土壤肥力评价

1.5.1 评价方法 采用指数和法[21]计算每份土壤样品综合肥力值，土壤综合肥力指标值（Integrated fertility index，IFI）反映土壤养分肥力状况。IFI 值为0.1～1.0，值越高肥力越高，越适宜烟草种植[22-23]。

式中，Nij和Wij分别为第i个土壤样品的第j个土壤养分指标的隶属度值和相应的权重；ZIFI为土壤综合肥力得分值。

1.5.2 隶属函数及隶属度值 据隶属度函数计算隶属度值，隶属度值在0.1～1.0，值越大，对烟草的适宜性越好[24]。主要有2 种隶属函数模型，其中，S型隶属函数如公式（2）所示，抛物线型隶属函数如公式（3）所示。

式中，x4和x1分别表示各指标的上、下临界值；x3和x2为各指标的上、下限最优值。

参考文献[25-26]，确定肥力指标的隶属度函数类型、阈值、隶属度函数对应的指标上下限值、最优上下限值（表3）。据文献[23，25-26]将指标隶属度值划分为5 个等级，适宜的取值为0.6～1.0，0.8～1.0适宜性最好（表4）。

表3 各指标所属隶属度函数及其阈值Tab.3 Membership functions and their turning points

表4 植烟土壤肥力适宜性等级Tab.4 Soil fertility suitability grade of tobacco

1.5.3 指标权重的确定 运用主成分分析法计算指标的公因子方差、指标的权重[27]。

1.6 土壤肥力适宜性等级划分

据相关文献[28-30]及烟区生产实际，将土壤肥力综合指标值（IFI）划分为5个等级，如表4所示。

1.7 数据处理与分析

采用SPSS 23.0 软件确定评价指标的权重，并进行方差分析；采用Excel 2013 软件对数据进行统计、处理、隶属度值的计算。

2 结果与分析

2.1 土壤养分丰缺状况分析

由表5 可知，百色市土壤pH 值为7.13，55.25%烟田土壤pH 值适宜，44.74%烟田土壤pH 值偏高；有机质含量为19.37 g/kg，22.96%烟田土壤有机质适宜，40.08%烟田土壤有机质含量偏低；水溶性氯含量为32.16 mg/kg，85.22%烟田土壤氯含量偏高；碱解氮含量为124.84 mg/kg，42.41%烟田土壤碱解氮含量适宜，49.81%烟田土壤碱解氮含量偏高；速效磷含量为24.02 mg/kg，22.57%烟田土壤速效磷含量适宜，52.14%烟田土壤速效磷含量偏低；速效钾含量为125.86 mg/kg，27.24%烟田土壤速效钾含量适宜，47.08%烟田土壤速效钾含量偏低；有效硫含量为11.00 mg/kg，96.89%烟田土壤有效硫含量偏低；有效锌含量为2.76 mg/kg，97.66%烟田土壤有效锌含量偏高。

表5 百色市土壤养分丰缺特征结果Tab.5 Characteristics of soil nutrient abundance and deficiency in Baise

2.2 土壤肥力适宜性评价

2.2.1 肥力指标权重 因子分析得出土壤肥力评价指标的公因子方差及指标的权重值，如表6 所示，pH值、有机质权重值均＞0.2，水溶性氯、碱解氮权重值均＞0.1。

表6 指标公因子方差、权重值Tab.6 Index common factor variance and weight values

2.2.2 土壤肥力适宜性评价 从表7可以看出，IFI值在0.49～0.72，平均为0.56，肥力中等偏上，适宜烟草种植。那坡县、西林县、乐业县、德保县、田林县IFI 值在0.40～0.60，适宜性中等，凌云县、靖西市、隆林县IFI值均大于0.60，肥力适宜性高。百色植烟土壤肥力以Ⅱ级和Ⅲ级为主，分别占35.41%和34.63%，合计占70.04%，Ⅰ、Ⅳ级分别占8.17%和21.79%，全市和各县区均无V 级，烟区肥力适宜性高，适宜烟草种植。其中，隆林县肥力适宜性最高，适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）为61.76%；其次是凌云县和靖西市，适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）分别为60.00%和59.18%；田林县、西林县、乐业县、那坡县适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）分别为46.43%、34.78%、34.29%、28.00%，德保县适宜性最低，适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）为20.45%。

表7 土壤肥力适宜性等级分布Tab.7 Distribution table of soil fertility suitability grade

3 结论与讨论

本研究结果表明，pH 和碱解氮含量总体适宜和偏高，与黄瑾等[31]的研究结论近似；有机质含量总体适宜和偏低，与林北森等[32]、高华军等[33]的研究结论相近；水溶性氯含量偏高，与石媛媛等[34]的研究结论不同；有效锌含量总体偏高；速效磷含量总体适宜和偏低，与宋承鉴等[35]的研究结论接近；速效钾含量总体适宜和偏低，与黄瑾等[31]的研究结论近似；有效硫含量总体偏低，与高华军等[36]的研究结论相近。本研究与其他研究者研究结论有差异，原因可能有：研究区域尺度不同，该研究区域值局限于百色地区的部分区县，不能完全说明百色全市土壤肥力状况，生态环境（气候、温度、湿度）、土壤质地与类型、耕作种植制度、前茬作物、肥水管理等均有差异导致结论有差异；采样年份不同，一定程度上影响评价结论；土样采样数量多少，土壤肥力评价指标、土壤肥力评价方法等也不相同，都会影响到研究结论。

本研究以百色市为研究区域，基于指数和法、隶属度函数模型评价百色植烟土壤肥力，明确烟区土壤肥力适宜性、土壤养分状况，制定适宜百色植烟土壤配套施肥措施。结果表明，百色植烟土壤肥力IFI 值为0.56，烟区土壤肥力以Ⅱ、Ⅲ级为主，肥力适宜性等级高，适宜烟草种植。从科学施肥的角度来说，有32.68%烟田需要考虑施用石膏等物料，61.87%烟田考虑增施有机肥，85.22%烟田减施含氯物料，42.41%烟田需减施氮肥，52.14%烟田应增施磷肥，47.08%烟田增施钾肥，烟区考虑增施含硫物料，减少含锌物料的施用。隆林县适宜性最高，适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）为61.76%；其次是凌云县、靖西市、田林县，适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）分别为60.00%、59.18%、46.43%；西林县、乐业县、那坡县，适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）分别为34.78%、34.29%、28.00%，德保县适宜性最低，适宜比例（Ⅰ、Ⅱ级）为20.45%。根据肥力适宜性等级状况，西林县、乐业县、那坡县、德保县需合理布局烤烟种植。

在今后的土壤肥力评价研究中，应用现已成熟的方法、技术手段，融合应用全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS），进行肥力分析，从而更加直观精确地反映土壤肥力状况，提高烤烟施肥的针对性，实现烟叶生产可持续发展。