丽江市烟区土壤肥力时空变异

李自林，黄亚男，刘书武，孙永波

（1.云南省烟草公司丽江市公司华坪县分公司，云南 华坪 674800；2.云南省烟草公司红河州公司开远市分公司，云南 开远 661600；3.云南省烟草公司文山市公司广南县分公司，云南 广南 663300；4.云南香料烟有限责任公司，云南 保山 678000）

烟草是以收获叶为主的经济作物［1］，而土壤肥力高低是影响烟草品质的最重要生态因素之一，适宜的土壤是生产优质烟叶的基础［2］。土壤肥力变化研究越来越受到人们的重视［3］。土壤肥力评价方法较多，常用的方法主要有主成分分析法、模糊数学综合评价法、指数和法、聚类分析法等［4-6］。随着科技的进步，结合“3S”技术进行土壤肥力评价，可以精确反映出土壤肥力的高低，科学合理规划植烟区，科学合理地制定烟区土壤养分配套管理方案［7］。

本研究基于隶属函数模型、因子分析法、综合评价法对2015—2020年云南省丽江市植烟土壤进行肥力丰缺及适宜性评价，以期明确土壤养分丰缺、肥力适宜性变化情况，为土壤养分管理、烟草种植区合理规划提供理论依据，进而指导烟区土壤合理、精准施肥，合理规划植烟区，充分利用土壤资源，从而实现烟草生产绿色、优质、特色、生态、安全的目标。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

丽江市地处云南省西北部，位于东经100°28′12″，北纬26°49′48″。海拔一般在2 000 m以上，属低纬暖温带高原山地季风气候。全市年平均气温12.6～19.9℃，全年无霜期为191～310 d，年均降雨量为910～1 040 mm，雨季集中在6—9月，年日照时数2 321～2 554 h。土壤类型主要是黄壤、水稻土。丽江市是云南省主要的植烟区，2020年丽江市种植烤烟面积超过1.47万hm2，收购量3万t。

1.2 样品采集

分别于2015年、2020年在丽江市5个植烟县（区），在烤烟移栽前，按照5点取样方法采集耕层土壤（0～20 cm），共采集292个土壤样品，永胜县、玉龙纳西族自治县、古城区、华坪县、宁蒗县土壤样品数分别为80、80、36、40、56个。两年采集地点一致，样品数一致。

1.3 指标丰缺分级

参考文献［8，9］、专家建议，选取土壤pH、碱解氮、有机质、有效磷、速效钾、有效硫、活性氯7个指标。指标的测定均按照文献［10］的方法进行。参照中国植烟土壤养分丰缺评价标准［11，12］和肥力评价研究［13，14］，制定丽江市烟区土壤养分分级标准体系，见表1。

表1 丽江市土壤养分分级标准

1.4 肥力评价

1.4.1 评价方法 采用模糊数学综合评价法，计算每个土壤样品的土壤肥力适宜性指数得分值（Soil fertility suitability index，SFI）［11］，依据得分划分肥力适宜性等级，得分越高，等级越好，肥力越好。计算公式：

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和权重。

1.4.2 指标隶属度 根据指标隶属度函数计算确定其隶属度。参考大量相关文献及丽江市烟草生产实践，得出植烟土壤肥力评价指标的隶属度函数及其对应的指标上下限值、最优上下限值。其主要有两种隶属函数模型：S型隶属度函数和抛物线型隶属度函数，公式如下。

式中，x4和x1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。

pH、有机质、碱解氮、有效硫、活性氯的隶属度函数类型均为抛物线型，有效磷、速效钾的隶属度函数类型均为S型。各指标的隶属度函数、转折点及阈值如表2所示。

表2 指标隶属度函数及阈值

1.4.3 指标权重 据以往研究［15］及烟区土壤肥力状况，确定植烟土壤肥力指标的隶属度函数类型和阈值，利用SPSS软件执行降维、因子分析，得出指标的权重［16］。

1.4.4 肥力适宜性等级 参考文献［17-20］及丽江市烟草生产实际，制定植烟土壤肥力适宜性等级评分，如表3所示。

表3 土壤肥力适宜性等级

2 结果与分析

2.1 土壤养分含量特征

2.1.1 2015年土壤养分含量特征 由表4可知，pH平均为6.86，适宜比例为89.04%；有机质平均含量为31.57 g/kg，20.54%的烟区土壤有机质含量偏低，49.32%适宜，30.14%偏高；活性氯平均含量为35.92 mg/kg，适宜比例为31.51%，68.49%的烟区土壤活性氯含量偏高；碱解氮平均含量为113.94 mg/kg，19.18%的烟区土壤碱解氮含量偏低，60.27%适宜，20.55%偏高；有效磷平均含量为28.76 mg/kg，30.14%的烟区土壤含量偏低，42.46%适宜，27.40%偏高；速效钾平均含量为143.53 mg/kg，46.58%的烟区土壤速效钾含量偏低，34.24%适宜，19.18%偏高；有效硫平均含量为7.06 mg/kg，1.37%的烟区土壤有效硫含量偏低，8.22%适宜，90.41%偏高。

表4 2015年植烟土壤养分特征

2.1.2 2020年土壤养分含量特征 由表5可知，pH平均为7.19，39.73%的烟区土壤pH适宜，60.27%的烟区土壤pH偏高；有机质平均含量为3.79 g/kg，所有烟区土壤有机质含量都偏低；活性氯平均含量为21.82 mg/kg，12.33%的烟区土壤氯含量偏低，82.19%适宜，5.48%偏高；碱解氮平均含量为169.74 mg/kg，1.37%的烟区土壤碱解氮含量偏低，36.99%适宜，61.64%偏高；有效磷平均含量为23.34 mg/kg，28.77%的烟区土壤有效磷含量偏低，58.90%适宜，12.33%偏高；速效钾平均含量为86.21 mg/kg，69.86%的烟区土壤速效钾含量偏低，27.40%适宜，2.74%偏高。有效硫平均含量为14.41 mg/kg，1.37%的烟区土壤有效硫含量适宜，98.63%的烟区土壤有效硫含量偏高。

表5 2020年植烟土壤养分特征

2.1.3 2015—2020年土壤养分变化特征pH呈增加趋势，适宜比例呈下降趋势，故生产上应减少碱性肥料的大量施用；有机质含量减少，适宜烟区占比呈下降趋势，建议烟草种植中多施重施有机肥，以提高植烟土壤有机质含量，提高土壤肥力；活性氯含量降低，变异程度呈增加趋势，土壤活性氯含量适宜的烟区占比增加，因此生产上要控施氯肥；碱解氮平均含量呈增加趋势，但其适宜比例在不断减小，故生产上应控施氮素，满足烟草生长发育；有效磷含量下降，有效磷含量适宜烟区占比波动幅度不大，生产上应控施磷肥；速效钾含量降低，其含量适宜烟区占比下降，因此生产中应增施钾肥，提高钾素的含量；有效硫含量波动较大，其含量适宜烟区占比呈降低趋势，故生产中应该减少硫素养分的大量施用。

2.2 土壤肥力评价

2.2.1 肥力指标权重 由表6可知，pH权重最高，大于0.25；有机质、碱解氮、活性氯权重次之，均大于0.10；其他指标的权重相对较低，除2015年有效磷外均小于0.10。

表6 各指标权重

2.2.2 肥力变化 由表7可知，2015年烟区土壤肥力较高，其中Ⅰ级占12.33%，Ⅱ级占69.86%，Ⅲ级占17.81%。2020年，烟区土壤肥力Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级分别占1.37%、34.25%、41.10%。2020年土壤肥力适宜性等级不高，较2015年肥力有所下降。

表7 植烟土壤肥力适宜性等级占比分布（单位：%）

3 讨论

本研究结果显示，与2015年相比，2020年pH较高且呈升高趋势，适宜等级占比呈下降趋势；有机质含量较低且呈减少趋势，适宜等级占比下降；活性氯含量减少，适宜等级占比增加；碱解氮含量增加，但适宜等级占比减小；有效磷含量下降，适宜等级占比变化不大；速效钾含量降低，适宜等级占比下降；有效硫含量适宜等级占比呈降低趋势。2015年丽江市烟区土壤肥力较好；2020年丽江市烟区土壤肥力适宜性较2015年有所下降。蔡寒玉等［21］利用主成分分析法研究丽江市烟区土壤得出，土壤pH适宜，有机质含量较丰富，全氮和碱解氮含量偏高，全磷和速效磷含量充足，全钾和速效钾含量较高。段树苍等［22］研究丽江市烟区土壤认为全市大部地区土壤pH适宜，有机质含量较丰富，碱解氮、速效磷、速效钾、水溶性氯含量高。王博等［23］研究结果显示，丽江市烟区土壤pH整体适宜，有机质含量较高，速效氮、速效磷、速效钾含量适宜至较高，有效钙、有效镁含量高至极高，有效锌含量适宜，氯含量适宜。

本研究与其他研究均存在差异，造成差异的原因［24］可能是随着种植年限的增加，评价区域气候、土壤、种植制度、肥水管理、采样年限和土样数量、采用的肥力指标、定量评价方法等不同，这些都会影响到研究结果。

本研究基于模糊数学综合法评价丽江市烟区土壤2015—2020年土壤肥力，生产上可遵循减氮、控磷、提钾、减硫、少氯、重施有机肥、少施碱性肥料的施肥原则［25］，增加土壤有机质含量，提高土壤肥力，同时随着烟草种植年限的增加，土壤肥力适宜性等级逐年下降，考虑适量控制减少烟草种植面积，配套合理耕作制度，充分利用土壤资源，提高烟叶产量和品质，达到烟叶生产绿色、优质、特色、生态、安全的目标，实现烟叶生产可持续发展。