基于烟叶化学品质的土壤养分空间变异及差异化管理

摘要

烟叶质量一般用的化学品质、物理特性和感官指标等来评价,但是化学成分不依评价人的主观判断而受影响,相对较为客观。同一质地的土壤在同一平面或不同深度上并不完全均质,其土壤物理特性等参数在各点的值也并不相同。了解烟田土壤特性特别是养分空间变异,是管好土壤养分和合理施肥的基础。反过来其养分的变异必然会引起其烟株生长的变异,所以,开展烟田土壤养分空间变异性研究可以合理地制定农田施肥方案,提高养分资源科用率,实现精确施肥都具有重要意义。本研究采用GPS定位,对河南南阳社旗烟草科技示范园的烟田进行40×40米的网格取样。将烟叶的和土壤的养分结合起来,用烟叶的化学品质筛选出与其相关度大的土壤养分,综合运用GIS和地统计学方法,分析了土壤养分的空间变异规律,并绘制了土壤养分空间格局,经一步利用层次聚类分析的方法对土壤养分管理分区,为实现土壤的差异化管理提供支持。
　　 (1)研究区烟叶样本含碳化合物略高于适宜范围,含氮化合物的平均值均的在适宜范围内,钾、氯及其比值代表的燃烧性指标也基本上适宜,烟叶的酸碱关系均适宜。
　　 (2)对烟叶样品的化学成分进行了因子分析,提取了4个烟叶化学成分的因子,占到10种化学成分总方差的89.839％,并用碎石图证实了利用因子分析的可行性。将这4个因子分析分类为综合因子、碳化合物因子、氮化合物因子和燃烧性因子,最后给出每个取样点烟叶化学成分的综合得分。
　　 (3)土壤速效氮、速效磷和速效钾的平均含量分别为114.270mg/kg、10.737mg/kg和135.780mg/kg,基本上属于适宜范围；全磷的平均值为0.663g/kg,在偏低的范围内,全钾的平均值为27.574个g/kg,属于极高的水平；土壤有机质的平均含量为14.798g/kg,属于偏低范围。土壤有机质、速效氮、全钾、速效钾和有效铜的变异系数在11.866％-23.883％之间;速效磷、全磷、有效铁、有效锰和有效锌的变异系数较大在33.484％-60.895％之间。在土壤养分的频度分析中,除有机质和有效铜外,其余养分均分为不同的级别。说明土壤表现出较大的空间变化,有必要对其进行差异化管理。
　　 (4)利用灰色关联度分析方法,用烟叶样品的化学成分的综合得分筛选出与其关联度大的土壤属性。结果显示:土壤速效钾、速效磷、有机质、全钾、有效锌和有效铜的关联系数分别为0.665、0.663、0.632、0.624、0.616和0.607。
　　 (5)对土壤全钾、有效锌进行cox-box、对数转换后,符合正态分布。用GS+统计软将对土壤养分进行了地统计学分析,土壤速效磷和有效铜的块金效应<25％,表现出强烈的空间相关性,表明速效磷和有效铜中结构性因素占总变异的比重较大；土壤速效钾、有机质、全钾和有效锌的Co/(Co+C)比值在25‰～75％之间,表现出中等强度的空间相关性,表明其空间变异是由随机因素和结构因素共同决定的。
　　 (6)在Arcgis平台上,精确的描述了研究区土壤养分的分布格局。并用层次聚类法对其进行了分区,每个区的土壤养分的方差分析表明,分为3个管理单元最好,但是结合农业生产的投入产出比,综合考虑以2个管理单元为最佳分区数。