全 文 ：曲靖植烟土壤养分空间变异及土壤肥力适宜性评价*
李摇 强1 摇 周冀衡1**摇 杨荣生2 摇 张拯研2 摇 解摇 燕1,2 摇 张一扬1 摇 黄夸克2 摇 李摇 卫1
( 1 湖南农业大学烟草科学与健康重点实验室, 长沙 410128; 2 云南省烟草公司曲靖市公司, 云南曲靖 655000)
摘摇 要摇 采用 GPS技术在云南曲靖烟区布置了 2088 个采样点,测定其耕作层(0 ~ 20 cm)土
壤主要养分含量,利用经典统计方法和地统计学方法对植烟土壤养分状况的总体特征和空间
变异特征进行分析,并采用模糊数学方法对植烟土壤肥力适宜性进行综合评价. 结果表明:
曲靖植烟土壤 pH、有机质、有效硫和水溶性氯含量适宜,全氮和碱解氮含量偏高,速效钾、有
效钙、有效镁、有效铜、有效铁、有效锌、有效钼和有效锰含量丰富,速效磷含量中等,全磷、全
钾和有效硼含量偏低;区域内植烟土壤养分指标均表现为各向异性分布,其中速效磷和有效
硼的空间变异主要受随机性因素的影响,其他养分指标的空间变异是结构性因素和随机性因
素共同作用的结果.植烟土壤肥力适宜性指数为优的区域缺乏,为良的区域占 8郾 0% ,一般的
区域占 51郾 6% ,中等的区域占 39郾 0% ,为差的区域占 1郾 4% .
关键词摇 植烟土壤摇 养分摇 地统计学摇 空间变异摇 肥力摇 适宜性
文章编号摇 1001-9332(2011)04-0950-07摇 中图分类号摇 S158,S572摇 文献标识码摇 A
Soil nutrients spatial variability and soil fertility suitability in Qujing tobacco鄄planting area.
LI Qiang1, ZHOU Ji鄄heng1, YANG Rong鄄sheng2, ZHANG Zheng鄄yan2, XIE Yan1,2, ZHANG Yi鄄
yang1, HUANG Kua鄄ke2, LI Wei1 ( 1Key Laboratory of Tobacco Science & Health, Hunan Agricul鄄
tural University, Changsha 410128, China; 2Qujing Branch of Yunnan Province Tobacco Company,
Qujing 655000, Yunnan, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(4): 950-956.
Abstract: By adopting GPS technique, 2088 sampling sites were installed in the tobacco鄄planting
area of Qujing City, Yunnan Province, with 0-20 cm soil samples collected to determine their main
nutrients contents. The overall characteristics and spatial variability of the tobacco soil nutrients
were analyzed by classic statistics and geo鄄statistics, and the soil fertility suitability in planting to鄄
bacco was evaluated by the methods of fuzzy mathematics. In the study area, soil pH and soil or鄄
ganic matter, available S, and water鄄soluble Cl contents were appropriate, soil total N and alkali鄄
hydrolyzable N contents were too high, soil available K, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn, Mo, and Mn con鄄
tents were abundant, soil available P content was at medium level, while soil total P and K and
available B contents were insufficient. All the nutrient indices presented anisotropic distribution,
among which, the spatial variability of soil available P and B was mainly caused by random factors,
and that of other nutrients was caused by the co鄄effects of structural and random factors. The spatial
distribution map of soil fertility suitability index (SFI) showed that there was no the excellent grade
region for tobacco鄄planting, good grade region accounted for 8郾 0% , general grade region accounted
for 51郾 6% , moderate grade region accounted for 39郾 0% , and low grade region accounted for
1郾 4% .
Key words: tobacco soil; nutrient; geostatistics; spatial variability; fertility; suitability.
*国家烟草专卖局项目(2009037)、烟草工商研共建原料与品牌协同发展机制(ESTB)项目(曲靖烟草公司) (110200801036)和湖南省研究生
创新项目(CX2010B309)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jhzhou2005@ 163. com
2010鄄09鄄28 收稿,2011鄄01鄄19 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 4 月摇 第 22 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2011,22(4): 950-956
摇 摇 土壤资源是烟草自然资源的重要组成部分,适
宜的土壤肥力是烟草优质、适产的重要基础[1] . 烟
草是一种土壤适应性较广的作物,在不同肥力的土
壤上均可以生长发育,但烟叶品质对土壤肥力的反
应十分敏感,烟草生产需要养分含量适宜的土壤,烟
叶品质与土壤养分含量水平有着密切的关系[2-4] .
植烟田土壤肥力适宜性评价是指通过对某区域内各
土壤肥力因素的综合评价来确定其对烤烟种植的适
宜性程度[1] .进行植烟土壤肥力适宜性评价对于指
导植烟农田施肥实践,稳定烟叶品质,促进植烟土壤
资源的可持续利用具有重要意义.
近年来,地理信息技术(GIS)的发展为生态评
价提供了更为便捷和精确的数据收集和处理平台,
使得各种评价与规划的时效性和精细度有了大幅度
的提高. GIS技术为地理空间分析提供多种空间和
动态的地理信息,并为定量分析、综合评价和决策制
定提供支持[5] .利用地统计学和 GIS 技术相结合的
方法研究土壤空间异质性已成为目前相关领域的研
究热点之一[6-8] . 王子芳等[9]和陈海生等[10]利用
GIS和模糊数学相结合的方法,分别对重庆彭水县
和河南省植烟土壤肥力适宜性进行了综合评价. 胡
月明等[11]利用 GIS 和灰色关联综合评价模型相结
合的方法,对东莞赤红壤农业现代化试验区土壤质
量进行了综合评价. 但有关云南烟区的相关研究报
道较少.本研究以云南省曲靖烟区土壤为对象,利用
GIS、地统计学和模糊数学相结合的方法研究了该烟
区植烟土壤养分的空间变异规律,对植烟土壤的肥
力适宜性进行了综合评价,以期为曲靖植烟土壤养
分管理与施肥决策提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区自然概况
曲靖烟区地处云南省东部(24毅19忆—27毅03忆 N,
102毅42忆—104毅50忆 E),海拔 563 ~ 3675 m,地势由西
北部向东南部倾斜(图 1). 属低纬高原亚热带季风
气候区,有南亚热带到北温带 6 种气候类型,主要为
亚热带季风气候,年均气温 14郾 24 益,年均降雨量
800 ~ 1700 mm,年日照时数 1584 ~ 2195 h,无霜期
204 ~ 282 d.曲靖总耕地面积 72郾 9伊104 hm2,其中水
田面积 25郾 1伊104 hm2,旱地面积 47郾 8伊104 hm2,适宜
种植烤烟面积 56郾 3伊104 hm2 . 曲靖烟区年均烟叶产
量达 1郾 8伊105 t,是云南乃至全国最大的烤烟产区.
土壤类型主要有红壤、紫色土、黄壤、水稻土、冲积
土、新积土和石灰岩土.
1郾 2摇 样品采集与分析
2008 年 4 月,采用 GPS 定位技术,对曲靖市 9
个植烟县(市、区)基本烟田进行定位取样. 研究区
内共布置 2088 个取样点(图 2),取样点遵循均匀
性、代表性的原则,根据基本烟田分布情况进行布
置.田间取样时,用手持式 GPS 定位,记录采样点的
经纬度和高程,以定位点为中心,在半径 10 m 的圆
形区域内多点(10 个点)混合取样,取样深度 0 ~ 20
cm,用四分法取约 1 kg土样带回实验室.
土样登记编码后经风干、研磨及过筛后,进行土
壤养分含量测定.土壤 pH 值采用玻璃电极法,土壤
有机质采用重铬酸钾氧化法,土壤全氮采用开氏定
图 1摇 曲靖市行政区划及高程
Fig. 1摇 Administrative regions and elevation of Qujing City.
图 2摇 土壤取样点分布
Fig. 2摇 Distribution of sampling sites.
1594 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 强等: 曲靖植烟土壤养分空间变异及土壤肥力适宜性评价摇 摇 摇 摇 摇
氮法,土壤全磷和速效磷采用钼锑抗比色法,土壤全
钾和速效钾采用火焰光度法,土壤速效氮采用碱解
扩散法,土壤有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效
锰、有效锌和有效铜采用原子吸收分光光度法,土壤
有效硼采用甲亚胺比色法,土壤有效钼采用极谱法,
土壤水溶性氯采用硝酸银电位滴定法测定[12] .
1郾 3摇 数据处理
首先采用域法识别特异值,即把分布于平均值
加减 3 倍标准差之外的数值定为特异值,分别用正
常最大值或最小值代替特异值. 利用 SPSS 17郾 0 软
件对样品数据进行描述性分析,并对数据进行 Kol鄄
mogorov鄄Smimov(K鄄S)检验[13] . 半方差函数的计算、
理论模型拟合及 Kriging 插值和图形绘制采用 Arc鄄
GIS 9郾 3 软件的地统计学模块(geostatistical analyst)
完成[14] .
1郾 4摇 模糊综合评价方法
植烟土壤肥力适宜性评价采用模糊数学隶属函
数的数学模型进行.参考文献[1]的研究结果,依据
模糊数学原理构建土壤养分指标的隶属函数,使用
构建的隶属函数计算各土壤养分指标的隶属度,再
利用加乘法得出土壤肥力适宜性指数( soil fertility
suitability index, SFI).设有 n个土壤样品,m个土壤
养分指标,则第 i 个土壤样本的肥力适宜性指数的
计算公式为:
SFIi =移
m
j = 1
WijNij
( i = 1,2,…,n,j = 1,2,…,m) (1)
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系数[15-16] .
2摇 结果与分析
2郾 1摇 曲靖植烟土壤养分指标的总体特征
曲靖植烟土壤养分指标统计特征见表 1. 从土
壤养分指标的平均值来看,pH 和有机质、水溶性氯
和有效硫含量均在适宜范围内;全氮和碱解氮含量
稍高,全磷和速效磷含量中等,全钾含量较低,速效
钾含量较丰富;有效钙和有效镁含量均十分丰富;有
效硼极度缺乏,其他微量元素均十分丰富.从变异系
数来看,除有效硫为强变异性外,其他土壤养分指标
变异系数均在 10% ~ 100% ,表现为中等变异性,以
pH变异最小,有效硫变异最大.
2郾 2摇 曲靖植烟土壤养分含量的空间结构分析
半方差函数分析要求数据符合正态分布或近似
正态分布,否则可能存在比例效应,使实际变异函数
值畸变,估计精度降低,甚至会掩盖其固有结构,导
致一些结构特征不明显. 经过域法处理和对数转换
后,18 项养分指标均服从对数正态分布或近似对数
正态分布,基本满足半方差函数分析要求.根据半方
差函数计算公式,分别利用环状模型(Circular)、球
状模型( Spherical)、指数模型(Exponential)和高斯
模型(Gaussian)对研究区土壤各项养分指标进行拟
表 1摇 曲靖植烟土壤 pH值和主要养分含量的描述统计
Table 1摇 Descriptive analysis of pH and nutrient contents of tobacco soil in Qujing (n=2088)
指 标
Index
变 幅
Range
平均值
Mean
标准差
SD
变异系数
CV(% )
pH 4郾 28 ~ 8郾 37 6郾 26 0郾 85 13郾 7
有机质 Organic matter (g·kg-1) 1郾 97 ~ 95郾 99 36郾 34 14郾 80 40郾 7
全氮 Total N (g·kg-1) 0郾 10 ~ 4郾 38 1郾 72 0郾 60 34郾 7
全磷 Total P (g·kg-1) 0郾 18 ~ 4郾 74 1郾 24 0郾 65 52郾 1
全钾 Total K (g·kg-1) 0郾 86 ~ 38郾 56 12郾 67 7郾 17 56郾 5
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzable N (mg·kg-1) 18郾 82 ~ 343郾 79 128郾 75 45郾 66 35郾 5
速效磷 Available P (mg·kg-1) 0郾 13 ~ 97郾 24 28郾 41 20郾 42 71郾 9
速效钾 Available K (mg·kg-1) 23郾 00 ~ 726郾 80 199郾 78 113郾 33 56郾 7
有效钙 Available Ca (mg·kg-1) 179郾 63 ~ 7908郾 42 2579郾 17 1470郾 12 57郾 0
有效镁 Available Mg (mg·kg-1) 0郾 00 ~ 1256郾 98 323郾 02 213郾 48 66郾 1
有效硫 Available S (mg·kg-1) 1郾 97 ~ 228郾 37 37郾 62 38郾 06 101郾 2
有效铜 Available Cu (mg·kg-1) 0郾 23 ~ 18郾 95 3郾 91 3郾 34 85郾 6
有效锌 Available Zn (mg·kg-1) 0郾 10 ~ 24郾 95 3郾 95 3郾 67 93郾 1
有效铁 Available Fe (mg·kg-1) 2郾 45 ~ 224郾 62 57郾 36 42郾 71 74郾 5
有效锰 Available Mn (mg·kg-1) 0郾 32 ~ 247 57郾 82 36郾 32 62郾 8
有效硼 Available B (mg·kg-1) 0郾 02 ~ 1郾 34 0郾 43 0郾 23 54郾 0
水溶性氯 Water soluble Cl (mg·kg-1) 0郾 00 ~ 97郾 15 27郾 41 19郾 37 70郾 7
有效钼 Available Mo (mg·kg-1) 0郾 00 ~ 1郾 23 0郾 23 0郾 21 92郾 8
259 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
合,并对不同模型的拟合精度进行交叉验证,对不同
模型的相关参数值进行比较,进而选择合适的模型
进行拟合.半方差函数模型选择合适与否的标准为:
标准化平均误差(MSE)最接近于 0;标准化均方根
误差(RMSSE)最接近于 1,若 RMSSE<1,则高估了
预测值,若 RMSSE>1,则低估了预测值[17] . 据此评
判标准可对土壤养分指标进行模型拟合,得到各养
分指标的半方差函数理论模型及其相关参数
(表 2).
摇 摇 表 2 中,C0 为块金方差(块金值),是间距 h 为
0 时的半方差,是由试验误差和小于试验取样尺度
上施肥、管理水平等随机因素引起的变异,较大的块
金值表明较小尺度上的一些过程不容忽视. C 为结
构方差(偏基台值),是由土壤母质、地形、气候等非
人为区域因素(空间自相关部分)引起的变异. C0+C
为基台值(半方差函数随间距递增到一定程度后出
现的平稳值),表示系统内总的变异;块金值与基台
值之比 C0 / (C0+C)为块金效应,可以表明系统变量
的空间相关性程度,当 C0 / (C0+C)<25% ,说明系统
具有强烈的空间相关性,且空间变异主要受结构性
因子的影响;当 C0 / (C0 +C)在 25% ~ 75% ,表明系
统具有中等的空间相关性;C0 / (C0 +C) >75%说明
系统空间相关性很弱,且空间变异主要受随机性因
子的影响[18] .
曲靖植烟土壤养分指标的块金效应在 30郾 0%
~77郾 8% ,其中速效磷和有效硼的块金效应>75% ,
表明这两项养分指标的空间相关性很弱,空间变异
主要受随机因子的影响;而其他养分指标的块金效
应在 30郾 0% ~ 71郾 3% ,表明这 16 项养分指标具有
中等的空间相关性,反映了它们的空间变异是由结
构性因素(土壤母质、地形和气候等)和随机性因素
(耕作制度、施肥和管理水平等)共同作用的结果.
变程表示随机变量在空间上的自相关性尺
度[18],也称为空间最大相关距离,反映了变量空间
自相关范围的大小.在变程之内,变量间存在空间相
关性,反之则不存在. 曲靖植烟土壤 18 项养分指标
的变程均较小.长轴、短轴变程分别表示半方差在该
轴方向上达到基台值的样本间距(表 2). 各向异性
比(k)为长轴变程与短轴变程的比值,该值>1 时,
表示在长轴方向上距离为 h的两点间的平均变异程
度与在短轴方向上距离为 k·h 的两点间的平均变
异程度相同,此时空间变量具有各向异性[6] . 研究
区域内土壤 18 项养分指标的各向异性比均>1,表
明曲靖植烟土壤 18 项养分指标表现为各向异性,即
各项养分指标具有明显的空间异质性.
2郾 3摇 曲靖植烟土壤肥力适宜性综合评价
2郾 3郾 1 评价指标的选择及权重确定摇 植烟土壤肥力
适宜性评价要求数量化、客观化、综合化.合理的植
表 2摇 土壤 pH和养分含量半方差函数模型及其相关参数
Table 2摇 Semivariogram models of soil pH and nutrient contents and their parameters
指标
Index
模型
Model
块金值
C0
基台值
C0 +C
块金效应
C0 /
(C0 +C)
(% )
长轴变程
Major
range
(km)
短轴变程
Minor
range
(km)
各向异性比 k
Anisotropic
ratio
标准化
平均误差
MSE
标准化
均方根误差
RMSSE
pH 玉 0郾 514 0郾 785 65郾 5 1郾 76 0郾 77 2郾 28 -0郾 012 0郾 962
有机质 Organic matter 域 134郾 290 242郾 060 55郾 5 2郾 52 0郾 80 3郾 15 0郾 005 0郾 935
全氮 Total N 玉 0郾 228 0郾 397 57郾 5 2郾 52 1郾 04 2郾 42 -0郾 002 0郾 954
全磷 Total P 域 0郾 264 0郾 469 56郾 4 1郾 17 1郾 06 1郾 10 -0郾 002 0郾 918
全钾 Total K 域 33郾 101 54郾 337 60郾 9 0郾 88 0郾 59 1郾 48 0郾 001 0郾 880
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzable N 域 1386郾 700 2383郾 120 58郾 2 2郾 52 1郾 37 1郾 83 0郾 005 0郾 959
速效磷 Available P 域 340郾 950 438郾 129 77郾 8 2郾 52 0郾 77 3郾 27 -0郾 001 0郾 926
速效钾 Available K 域 9175郾 900 13418郾 600 68郾 4 1郾 44 0郾 56 2郾 55 0郾 001 0郾 995
有效钙 Available Ca 玉 0郾 175 0郾 270 64郾 9 0郾 23 0郾 20 1郾 17 -0郾 008 0郾 939
有效镁 Available Mg 域 0郾 260 0郾 370 70郾 4 2郾 52 0郾 39 6郾 51 -0郾 0002 0郾 812
有效硫 Available S 玉 0郾 371 0郾 520 71郾 3 0郾 81 0郾 31 2郾 61 -0郾 028 1郾 089
有效铜 Available Cu 域 6郾 195 12郾 999 47郾 7 2郾 52 1郾 26 2郾 00 0郾 004 0郾 937
有效锌 Available Zn 芋 5郾 428 18郾 092 30郾 0 2郾 52 1郾 61 1郾 56 0郾 005 0郾 999
有效铁 Available Fe 域 977郾 090 1851郾 590 52郾 8 0郾 26 0郾 12 2郾 25 -0郾 003 0郾 955
有效锰 Available Mn 域 909郾 380 1510郾 390 60郾 2 2郾 52 1郾 70 1郾 48 0郾 003 0郾 956
有效硼 Available B 域 0郾 042 0郾 056 76郾 4 2郾 52 0郾 70 3郾 60 0郾 001 0郾 915
水溶性氯 Water soluble Cl 域 146郾 680 388郾 290 37郾 8 2郾 35 0郾 84 2郾 82 0郾 002 1郾 034
有效钼 Available Mo 域 0郾 026 0郾 049 52郾 6 2郾 52 0郾 94 2郾 67 0郾 006 0郾 937
玉:高斯模型 Gaussian; 域:指数模型 Exponential; 芋:球状模型 Spherical.
3594 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 强等: 曲靖植烟土壤养分空间变异及土壤肥力适宜性评价摇 摇 摇 摇 摇
烟土壤肥力评价指标既能反映土壤的自然养分状
况,又能显示土壤养分对烤烟的供应能力.本研究在
综合以上因素的基础上,考虑烟草生长发育对土壤
养分的需求,参考前人的研究结果[9-10,19],并根据生
产实践经验和专家建议,同时结合对研究区土壤各
项养分指标含量和空间变异性的分析,依据主导性、
系统性、独立性、空间变异性和指标体系区域性等原
则,选取对烤烟生长发育、品质形成影响较大及对研
究区植烟土壤肥力适宜性影响较大的元素作为评价
指标:pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效
磷、有效钾、有效硫、水溶性氯、有效锌、有效硼和有
效钼共 13 项.
采用层次分析法确定研究区域肥力适宜性评价
指标权重[20](表 3),经检验,随机一致性检验指标
CR=0郾 038604<0郾 10,通过一致性检验,判断矩阵无
须调整.
2郾 3郾 2 评价指标的隶属函数构建摇 确定科学的隶属
函数决定模糊数学评价结果的合理性. 常用的隶属
函数的表现形式有线性隶属函数、三角形隶属函数、
S 形隶属函数和梯形隶属函数等. 在实际应用中,
常根据研究对象的特点加以选择, 或通过统计资料
描出大致曲线,结合经验数据确定较符合实际的参
数.本研究基于模糊数学理论[21],根据不同土壤养
分指标对烤烟生长及烟叶品质影响的特点,以云南
省优质烟基地验收标准和相关文献[1,9-11]为参考,
确定了各养分指标的函数类型和转折点(表 3),构
建了 13 项土壤养分指标的隶属函数. 式(2)和(3)
为植烟土壤养分指标的隶属函数,将每个样本的原
始统计资料分别代入相应的隶属函数公式,可以把
不规则分布的、有单位的、定量或定性描述的原始数
值转化为从 0 到 1 分布的、无量纲差异的隶属度值.
f(x)=
1郾 0,x逸x2
0郾 9伊(x-x1) / (x2-x1)+0郾 1,x10郾 1,x臆x
ì
î
í
ïï
ïï
1
(2)
f(x)=
0郾 1,x臆x1,x逸x4
0郾 9伊(x-x1) / (x2-x1)+0郾 1,x11郾 0,x2臆x臆x3
1郾 0-0郾 9伊(x-x3) / (x4-x3),x3ì
î
í
ï
ïï
ï
ïï
4
(3)
2郾 3郾 3 土壤肥力适宜性综合评价及空间分布摇 根据
式(1)可以计算得到植烟土壤肥力适宜性指数. 对
球状模型、指数模型和高斯模型拟合精度的交叉检
验结果表明,指数模型均方根误差 ( RMSE)最小
(0郾 952),故选用指数模型拟合了植烟土壤肥力适
宜性指数的空间结构(表 4). 半方差函数拟合模型
的块金效应为 80郾 83% ,表明土壤肥力适宜性指数
空间自相关性较弱;各向异性比为 1郾 77,表明研究
区域内植烟土壤肥力适宜性分布具有各向异性.
表 3摇 各参评指标权重及其隶属函数和函数转折点取值
Table 3摇 Type of function, turning point value and weight of each soil nutrient index
指标
Index
函数类型
Type of
membership function
拐点值 Turning point value
x1 x2 x3 x4
权重
Weight
pH A 4郾 5 5郾 5 6郾 5 8郾 0 0郾 21
有机质 Organic matter (g·kg-1) A 10 20 30 45 0郾 16
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzable N (mg·kg-1) A 30 60 120 150 0郾 15
水溶性氯 Water soluble Cl (mg·kg-1) A 2 5 25 40 0郾 05
全氮 Total N (g·kg-1) A 0郾 7 1郾 0 1郾 5 2郾 0 0郾 05
有效硫 Available S (mg·kg-1) A 10 16 30 50 0郾 05
速效磷 Available P (mg·kg-1) B 10 40 0郾 11
速效钾 Available K (mg·kg-1) B 50 200 0郾 12
全磷 Total P (g·kg-1) B 0郾 8 2郾 0 0郾 01
全钾 Total K (g·kg-1) B 12 30 0郾 01
有效锌 Available Zn (mg·kg-1) B 1郾 0 5郾 0 0郾 03
有效硼 Available B (mg·kg-1) B 0郾 25 2郾 0 0郾 03
有效钼 Available Mo (mg·kg-1) B 0郾 1 0郾 3 0郾 02
A:抛物线形 Parabola鄄type function; B:S型 S鄄type function
表 4摇 土壤土壤肥力适宜性指数(SFI)的半方差函数模型及相关参数
Table 4摇 Semivariogram model of SFI of soil and its parameters
指标
Index
趋势
Trend
模型
Model
块金值
C0
基台值
C0 +C
块金效应
C0 / (C0 +C)
(% )
长轴变程
Major range
(km)
短轴变程
Minor range
(km)
各向异性比 k
Anisotropic
ratio
SFI 0 阶
0鄄order
指数模型
Exponential
0郾 016 0郾 019 80郾 8 2郾 52 1郾 43 1郾 77
459 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
图 3摇 曲靖植烟土壤肥力适宜性指数空间分布
Fig. 3摇 Spatial distribution of SFI of soil in Qujing.
摇 摇 对植烟土壤肥力适宜性进行分级,分为优
(逸0郾 8)、良好(0郾 7 ~ 0郾 8)、一般(0郾 6 ~ 0郾 7)、中等
(0郾 5 ~ 0郾 6)和差(<0郾 5)5 个等级,基于土壤肥力适
宜性指数的原始数据,选择 0 阶趋势效应和指数理
论模型,考虑各向异性,利用普通 Kriging 插值法进
行空间插值,获得曲靖植烟土壤肥力适宜性的空间
分布图(图 3).并利用Mapinfo软件的统计模块进行
面积统计,结果表明,土壤肥力适宜性指数为优的区
域缺乏;为良的区域占 8郾 0% ,在除富源以外的各县
均有分布;一般的区域占 51郾 6% ,占据了会泽、沾
益、马龙、陆良和麒麟等县(区)的大部分区域;中等
的区域占 39郾 0% ,占据了宣威、富源和罗平等县
(市)的大部分区域;为差的区域占 1郾 4% ,零星分布
在富源县和宣威市.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 土壤养分空间变异研究方法及样点的确定
地统计学已经被证明是分析土壤性质空间分布
特征及其变异规律最有效的方法之一,其优势在于
弥补了经典统计学忽略空间方位的缺陷[18],而且地
统计学估计出的参数较经典统计学更为精确,可有
效降低系统误差[22] . 然而地统计学对取样密度、数
据正态分布性和半方差变异函数的误差估计有较高
要求. 与前人研究相比,本研究取样密度较大[6-9],
原始数据基本服从对数正态分布,满足地统计分析
的基本要求,运用 ArcGIS 9郾 3 软件的地统计学模块
半方差函数工具,获得了土壤养分指标半方差函数
模型及其特征参数,分析了曲靖植烟土壤养分的变
异特征,揭示了土壤养分的空间异质性和空间自相
关性.
本研究取样点主要根据基本烟田的分布情况布
置.该方法虽然考虑到区域内基本烟田的空间分布
和烤烟生产布局,但对地统计学分析的样点分布均
匀这一要求考虑较少,在以后的研究中须加以改进;
此外,本研究的取样密度较大[6-9],但其合理性未经
检验,理论上参与评价的样本数目越多,评价准确性
越高,但受土壤样品采集和分析费用的影响,取样密
度不可能也不需要无限制地高.因此,确定合理的取
样密度对于准确评价区域土壤养分空间变异和节省
资源十分重要.
3郾 2摇 土壤肥力适宜性评价
土壤肥力评价涉及 3 个关键问题:取样、评价指
标选取和评价方法. 取样方法直接影响到评价结果
的客观性,如何取样及取样密度的确定是肥力评价
中的一个难点,无统一的标准,不同地区取样方法各
异,结合数学方法探索更为科学的取样技术将成为
今后研究的重点.有关土壤评价指标选取的研究较
多[23],但针对烟草土壤肥力评价指标选取的研究报
道较少,不同烟区的相关研究中评价指标选取存在
一定的差异[9-10],这与不同烟区土壤养分状况差异
较大有一定的关系.本研究借鉴前人研究成果,结合
研究区域的养分状况,确定参评土壤养分指标.土壤
肥力评价方法较多,目前不同评价方法的优劣尚无
定论.本研究采用模糊综合评价法.该方法中土壤养
分指标阈值和权重的确定是两个关键问题,直接关
系到评价结果的准确性. 本研究参考现有研究成果
并结合烟区地方标准确定了各养分指标的阈值,采
用层次分析法计算了各养分指标的权重. 在模糊综
合评价的基础上,引入 GIS技术,实现评价结果的可
视化,可以快速、科学、有效地对曲靖植烟土壤肥力
适宜性进行综合评价.必须指出的是,植烟土壤肥力
适宜性评价的结果仅代表曲靖地区植烟土壤的潜在
生产力,还须综合考虑气候、地形、地貌、生产技术等
因素,才能更准确地体现烟区的现实生产力.
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作者简介摇 李摇 强,男,1982 年生,博士研究生.主要从事烟
草科学与工程技术研究,发表论文 8 篇. E鄄mail: zqiangli@
126. com
责任编辑摇 张凤丽
659 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷