system: [SYSTEM]

user: 4. 讨论与结论 4.1. 各个肥力指标时空变化 土壤肥力时空变化描述性统计见图1，植烟土壤适宜pH值为5.5~7.0 [ 12 ] [ 13 ]，以这个标准来看，仁和烟区土壤pH值适宜。从表1看出，2010年土壤pH值比较适中，但高海拔土壤pH值有酸化趋势，故在此基础上进行施肥调整，注意进行土壤酸化改良，在2017年结果显示，总体土壤pH值有所提高仍然比较适中，但高海拔土壤pH值大幅度增加，这说明前期普查结果后制定的缓解土壤酸化的措施作用显著并且存在过量的可能性，这进一步表明在土壤酸化改良的措施上应该特别慎重。 Table 3 Comprehensive evaluations of soil fertility statu 各等级比例 The proportion of each grade 土壤肥力综合指标值(IFI) Integrated fertility index I (IFI ≥ 0.75) II (0.50 ≤ IFI < 0.75) III (0.25 ≤ IFI < 0.50) IV (IFI < 0.25) 平均值 Mena 标准差 S 最小值 Min 最大值 Max 变异系数 CV% 2009~2010 <1600 m 0.00 32.56 67.44 0.00 0.47 0.11 0.27 0.73 23.40% 1600~1800 0.00 59.38 40.62 0.00 0.53 0.12 0.30 0.70 22.64% >1800 6.25 50.00 43.75 0.00 0.53 0.12 0.29 0.79 22.64% 总体Total 2.44 46.34 51.21 0.00 0.51 0.12 0.27 0.79 23.53% 2015~2017 <1600 m 4.00 36.00 48.00 12.00 0.48 0.15 0.19 0.80 31.25% 1600~1800 5.26 84.21 10.52 0.00 0.64 0.11 0.37 0.82 17.19% >1800 0.00 56.67 41.67 1.66 0.51 0.11 0.21 0.74 21.56% 总体Total 1.92 56.73 37.50 3.85 0.52 0.13 0.19 0.82 25.00% 表3. 土壤肥力综合评价 总体上，仁和烟区土壤有机质较低，属于偏低范畴，且从2010年至2017年呈现下降趋势，总体上降低12.5%。不同海拔看，三个海拔高度土壤有机质均有降低，以>1800 m海拔降幅最大(降幅为31.07%)，这主要可能与该海拔上土壤有机质本身较高、相同种植制度下降幅最快有关。 土壤碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙镁、水溶性氯等养分含量受化学肥料施用影响巨大。植烟土壤碱解氮含量适宜范围为65~120 mg∙kg −1 [ 14 ]，以这个标准看，不论是2010年还是2017年，仁和烟区土壤碱解氮含量适宜。从空间看，1600~1800 m海拔碱解氮稍高于其他两个海拔高度，从时间尺度上看，土壤碱解氮基本没有变化，这说明目前的施氮量适宜。 2010年至2017年交换性钙、交换性镁含量大幅度上升，尤其是交换性钙，总体上升幅度达到695%，>1800 m海拔高度交换性钙增幅更是达到962%，不论是增幅还是含量，本研究结果与前人研究结果基本一致 [ 15 ] 这与土壤pH值结果完全一致，基本可以肯定是受到酸化土壤改良措施的影响，该烟区主要的改良土壤酸化措施为使用石灰，该改良剂使用广泛、改良效果好，同时可补充土壤钙含量，但过量和不合理使用石灰会引起短期内土壤pH值急剧升高 [ 16 ]，并由此导致部分土壤碱化，因此在施用石灰时应该注意用量和频率。 随着种植时间的延长，土壤速效磷和速效钾也大幅度提高，磷、钾分别提高50%和36.4% (图1)，这主要和施肥有关，2011~2017年该烟区氮磷钾年均投入量为N:P 2 O 5 :K 2 O = 100:116:320 kg∙hm −1 ，而烟株氮、磷、钾含量约为6~10 g、1~1.5 g和8~12 g/株 [ 17 ]，若分别以8.0、1.2、10.0 g/株计算烟株氮、磷、钾累积量，每公顷按16500株计算，则每公顷烟株带走氮、磷、钾分别为132、19.8和165 kg，由此可见氮素投入量稍低于烟株带走量，并由此导致土壤碱解氮稍有降低、有机质下降，同时磷钾投入量远远高于烟株需要量，即使降雨会导致钾素流失，但长期高量投入肯定引起土壤磷钾累积，这可以从前人研究得到印证 [ 18 ]。 烟草是忌氯作物，但氯也是烟草必需营养元素之一 [ 19 ]。烟叶氯含量的61.8%来自土壤，土壤水溶性氯含量是植烟土壤一个重要指标 [ 20 ] [ 21 ]。植烟土壤适宜水溶性氯含量为20~30 mg∙kg −1 [ 22 ]，2010年结果表明仁和烟区总体土壤水溶性氯含量11.41 ± 7.84 mg∙kg −1 ，2017年为11.02 ± 7.93 mg∙kg −1 ，氯含量主要受施肥和降雨的影响，说明目前的施肥水平和降雨两下土壤水溶性氯含量有缓慢降低风险。从不同海拔看，不同海拔上土壤水溶性氯含量基本一致，说明海拔对此无明显影响。 4.2. 海拔与各个指标的相关关系 2009~2010年结果表明，土壤有机质、速效钾含量与海拔显著正相关，而交换性钙、交换性镁、pH与海拔显著负；2015~2017年结果显示，交换性镁与海拔显著负相关，其他因子均不相关(图2)。海拔是影响山地植烟土壤的重要因子，土壤理化性质随海拔高度而变化，如低海拔土壤碱解氮、有机质、有效硫含量明显低于中高海拔 [ 11 ]。 pH值与交换性钙显著正相关，与有机质、碱解氮极显著负相关。植烟土壤pH值与土壤养分的关系已经有大量报道 [ 6 ] [ 12 ]，且已有报道结果并不完全一致，这说明样本量大小、土壤母质、气候条件以及种植制度等对土壤pH值与养分之间关系均有影响，但即便如此，所有报道均表明土壤pH值与土壤交换性钙、交换性镁显著正相关，这与本研究结果一致，说明在更大尺度范围内，交换性钙镁与土壤pH值的关系会更加紧密。 土壤有机质对土壤肥力至关重要，通常情况下认为土壤有机质的高低直接反应了土壤肥力的高低。本研究显示两次调查土壤有机质与速效氮磷钾极显著正相关，但2015~2017年的相关性比2009~2010年相关系降低；与交换性钙镁呈现显著或不显著负相关，这从侧面反应了土壤有机质可以直接反应养分指标的高低。 土壤速效钾、水溶性氯含量直接影响烟叶中钾和氯的含量，因此在植烟土壤养分管理中尤为重要。本研究显示，两次调查均显示土壤速效钾与有机质、碱解氮、速效磷极显著正相关，与其他因子无相关关系；2009~2010年水溶性氯与碱解氮、交换性镁显著正相关，2015~2017年则与有机质、碱解氮、速效磷极显著正相关。土壤中的速效钾、水溶性氯含量输入主要受施肥量的影响，而输出受到降雨量和作物吸收的影响强烈，相关系数表明施肥对钾、氯两种营养元素影响巨大。 4.3. 综合肥力评价指标值时空变化 综合肥力指标值来源于隶属度值和权重值，其中隶属度值受函数类型影响较大，如S型函数中，当养分含量超过上限后，含量越高对总体贡献无负影响，而抛物线型则养分含量过高或过低均不好。不同作物营养元素函数类型选择不同，由于烟草对氮、氯、钾等营养元素的敏感性和偏好性，本研究中速效磷和速效钾为S型，其他指标均为抛物线型。 从2009~2010年至2015~2017年两次普查结果显示，总体上土壤肥力综合指标值IFI有升高趋势(表3，图3)，这主要受到有机质和碱解氮的贡献上升，速效磷、速效钾、水溶性氯的贡献则降低，其中速效磷和速效钾影响最大，交换性钙对IFI值基本无影响。同时可以看出，上述指标对IFI的贡献与该指标的权重的变化完全一致、与隶属度值变化基本相反，这说明权重值在IFI中的贡献可能大于隶属度值。 从不同海拔看，两次结果显示<1600 m海拔IFI值稍有升高(增幅6.98%)，1600~1800 m海拔范围IFI值明显升高(增幅20.76%)，>1800 m海拔则稍有降低(降幅7.23%)，同时，<1600 m、1600~1800 m和>1800 m样品数量分别占两次普查总样品数量的34.69%、26.02%、39.02%和24.03%、15.38%、57.69%，可见烟草种植海拔在逐步提高，而高海拔的IFI值在降低，高海拔(>1800 m)植烟土壤上有机质、碱解氮两个指标的含量在降低而权重值在增加，同时速效磷、速效钾、交换性钙三个指标含量在提高而权重值降低，说明养分不均衡度在增加，由此可见平衡施肥比单纯提高某一个养分指标更重要。在仁和烟区植烟土壤的海拔逐步攀升的条件下，注重高海拔地区平衡施肥对提升整个植烟土壤肥力有重要影响。 图2. 海拔、pH与土壤养分之间相关系数 图3. 不同海拔IFI值