吉林蛟河晒烟种植土壤养分丰缺状况及空间变异分析

摘要 ［目的］明确蛟河晒烟植烟土壤的养分及微量元素状况，为当地种植规划分区与肥料利用及土壤改良提供理论基础。［方法］采用全球定位系统进行定位和五点取样法，采集植烟乡镇土壤样品143份，运用传统统计方法和地统计学分析方法与GIS技术相结合，分析该区域土壤养分指标及微量元素指标的空间变异特征。［结果］蛟河晒烟种植区域土壤整体呈弱酸性（pH<7），植烟土壤pH和有效铁含量变异系数<10%，呈弱变异性，有效铜变异系数最大为88.98%，其余土壤肥力养分均为中等变异，有效氮、全氮、缓效钾、有效铁、有机质的K-S值均大于0.05，达显著水平，呈正态分布；植烟土壤各养分之间呈明显的空间相关性，除有效氮和缓效钾为高斯模型外，其余均为指数模型；pH与有效Fe、Mn、Zn呈显著正相关关系，有效氮与有效磷呈极显著正相关关系，与速效钾呈极显著负相关关系；空间分布上，西南和东北两区域pH较低，有机质与全氮空间分布情况相似，呈现西北部分布较低，土壤碱解氮含量在北部和南部地区含量偏高，中部地区含氮量适宜，但整体处于中等偏上水平，交换性镁整体含量高于烟草生长发育的适宜范围，有效铜和有效锰空间分布情况相似，东部、西北部地区有效铜及蛟河整体植烟地区土壤有效锰处于烟草适宜生长范围。［结论］蛟河整体应控制氮肥及镁肥的使用，可适当施用钾肥来抵消镁肥的负面效应。

关键词 晒烟；土壤养分；地统计学；空间变异；蛟河

中图分类号 S 158  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）24-0127-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.029

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Nutrient Abundance and Deficiency in Tobacco Planting Soil and Spatial Variation Analysis in Jiaohe City

LI  Xi-peng1，XU Xin2，WANG Zhi-hui3  et al

（1.School of Tobacco，Henan Agricultural University/Key Laboratory of Tobacco Cultivation，Zhengzhou，Henan  450002;2.Shandong Rizhao Tobacco Company Limited，Juxian Branch，Rizhao，Shandong  276500;3.Shaanxi Provincial Tobacco Company Ankang City Company，Ankang，Shaanxi 725000）

Abstract ［Objective］ To clarify the nutrient and trace element status of the soil of Jiaohe tobacco planting and to provide a theoretical basis for the local planting planning and zoning，fertilizer utilization and soil improvement.［Method］ We used the global positioning system （GPS） and five-point sampling method to collect 143 soil samples from the townships of Jiaohe tobacco planting area，and analyzed the spatial variation characteristics of soil nutrient and trace element indicators in the area by using the traditional statistical methods and geostatistical analysis methods combined with GIS technology.［Result］The soil of Jiaohe tobacco planting area was weakly acidic （pH<7），the pH value and quick-acting iron content CV<10% of the tobacco planting soil showed a weak variability，the coefficient of variation of effective copper was the largest 88.98%，and the rest of the soil fertility nutrients were moderately variable，and the K-S values of effective nitrogen，total nitrogen，slow-acting potassium，effective iron，and organic matter were all greater than 0.05，reaching the significant level，and showing a normal distribution;Obvious spatial correlation appeared between the nutrients of tobacco-planting soil，and the rest were exponential model except effective N and slow-acting K for Gaussian model;pH and effective Fe，Mn，Zn had significant positive correlation，available nitrogen and effective phosphorus had highly significant positive correlation with each other，and highly significant negative correlation with fast-acting K;spatial distribution of the two regions of the Southwest and Northeast were low in pH.The spatial distribution of organic matter and total nitrogen was similar，showing a lower distribution in the northwest，soil available nitrogen content was were in the north and south，the nitrogen content in the central region was appropriate，but the overall level was in the middle of the upper level，and the overall content of exchangeable magnesium was higher than the appropriate range for the growth and development of tobacco，and the spatial distribution of effective copper and effective manganese was similar，with effective copper in the eastern and northwestern regions and effective manganese in the overall tobacco planting area of Jiaohe.The effective copper and effective manganese in the eastern and northwestern areas of Jiaohe and the overall tobacco planting area were in the suitable range for tobacco growth.［Conclusion］The use of N and Mg fertilizers should be controlled in Jiaohe，and potassium fertilizer can be applied to offset the negative effect of Mg fertilizer.

Key words Sun-dried tobacco;Soil nutrients;Geostatistics;Spatial variation;Jiaohe

土壤不仅为植物提供根系的生长环境，还可以储存植物生长所必需的水分、空气、矿质元素等。土壤养分决定了植烟区烟株的生长状况。近年来，随着现代烟草农业的发展和优质烟叶生产中养分管理的需要，烟区土壤养分丰缺及其空间变异特征受到了广泛关注^［1-2］。李强等^［3］对罗平烟区植烟土壤养分空间变异、肥力丰缺及适宜性进行了评价；朱安宁等^［4］探究了华北平原潮土速效N、P、K的空间分布及时间变化。不同地区因当地地理位置、地势、气候及施肥方式的差异导致其养分状况及空间差异不同^［5］。因此分析当地养分丰缺状况与空间差异，对于当地烟区的种植规划分区，施肥措施与施肥量的制定，提高肥料利用率均有重要指导意义。

蛟河市位于吉林省中东部，地处松辽平原向长白山区的过渡地带，松花江中游。地势东北高，西南低，多中低山、丘陵，有少量的河谷平原，是重点晒烟生产种植基地之一。目前还没有对该地区进行植烟土壤养分的研究与分析，笔者运用传统统计方法与地统计学分析方法并与GIS技术相结合，阐释蛟河植烟土壤养分的空间变异与丰缺状况，为当地种植规划分区与肥料利用及土壤改良提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于吉林省蛟河市（126°46′～127°45′E，43°15′～44°6′N），属于温带大陆性季风气候，无霜期120～130 d，年平均气温3.4 ℃，年日照时数2 137 h，年均降水量708.8 mm。土壤类型多为暗棕壤土、白浆土和草甸土。

1.2 土壤样品数据的采集

根据植烟土壤研究区内基本烟田的分布情况进行样点布设（图1），用全球定位系统进行控制点定位，采用五点取样法，每一样点在直径2 m范围内选择5个0～20 cm耕层土样混合，共收集了143个土样。按四分法取分析样品1.5 kg，均匀混合后作为该点的土样样本。

1.3 样品测定

采集的土样经自然风干、去杂、磨碎、过筛后备用。测定各土壤样品pH、有机质，大量养分元素有全氮、全磷、速效钾、缓效钾等含量，中量元素有效硫、交换性钙、交换性镁，微量元素有效铜、有效锌、有效铁、有效锰等土壤指标。土壤pH采用电位法测定，质含量采用重铬酸钾滴定法测定，速效氮含量采用凯氏定氮法测定，有效磷含量采用紫外可见分光光度法测定，速效钾含量采用火焰光度计法测定，有效锌、有效铁、有效锰含量采用二乙三胺五乙酸浸提法测定，交换性镁、钙含量采用原子吸收分光光度法测定，有效硫含量采用硫酸钡比浊法^［6-7］测定。

1.4 数据处理与统计

利用SPSS 21.0软件进行正态分布检验和相关分析等常规分析。依据《中国植烟土壤及烟草养分综合管理》及相关文献^［8］中的植烟土壤养分含量分级评价标准，对研究区土壤养分含量进行评价。利用arcgis10.2软件进行半方差模型拟合并进行克里金插值法预测研究区域土壤养分含量的空间分布图。烟区土壤状况评价参考王林等^［9］的研究成果，结合武隆烟区植烟土壤微量元素含量的5个分级评定标准，对微量元素的丰缺等级进行了界定^［10］。

2 结果与分析

2.1 土壤养分总体特征及含量分布

由表1可知，研究区域各养分平均值和中值很相近，说明特异值对样本的数值影响较小；有效铜的偏度最大，为5.19；有效铁的偏度最小，为-0.09，偏正态检验，除有效铁和有效锰外均为正值；峰度检验中速效钾、有机质、全氮、缓效钾、有效铁、有效锰、有效锌为低峰态分布，其他均以高峰态分布。其中有效铜、交换性镁峰度较大，土壤样本的有效铜及交换性镁含量水平分布广泛，较大值的数量影响其正态分布的状况，有效磷的峰度值最低，为0.03，样本数据集中在一定范围，变化范围较小。研究区域的植烟土壤pH和有效铁变异系数＜10%，呈现弱变异性；其余土壤肥力养分均为中等变异。其中，土壤氮、磷、钾、pH和有机质的变异系数在7.69%～51.79%；土壤微量元素有效铁、锰、铜、锌和交换性钙、镁的变异系数为8.41%～88.98%。

K-S正态分布检验结果表明，有效氮、全氮、缓效钾、有效铁、有机质的K-S值均大于0.05，达显著水平，呈正态分布。

2.2 土壤养分含量分析

研究区pH、有效氮和全氮的变程具有明显差异，在125～261 m，表明影响土壤养分指标的因素在不同尺度上起作用。其中，有效氮的变程最大，为261 m；全氮、pH次之，分别为140、125 m；全磷的变程最小，仅为24 m，这可能是受耕作措施、种植制度及农户施肥习惯等随机性因素的影响，导致土壤全磷含量的空间自相关距离偏小。在植烟土壤微量元素中，空间自相关距离范围差异不显著，其中交换性镁的变程最大，为116 m；其余均在45～94 m。对研究区域土壤养分属性进行半方差函数分析，植烟土壤养分要素表现出明显的空间相关性，除有效氮和缓效钾为高斯模型外，其余均为指数模型（表2）。

2.3 土壤养分含量的相关性分析

由表3可知，除有效铜外，pH与有效铁、锰、锌存在极显著的正相关关系，表明土壤pH的升高可以加速土壤中铁、锰、锌的释放，促进晒烟对它们的吸收，提高晒烟质量。有效氮与有效磷、缓效钾存在极显著正相关关系，与速效钾存在极显著负相关关系。有效磷和速效钾呈极显著负相关关系，与有效Zn、Fe、Mn、S和交换性镁呈极显著正相关关系，与交换性钙呈极显著负相关关系。