红河州植烟土壤肥力时空变异特征及综合评价

作     者：冯俊娜 

作者单位：昆明学院 

学位级别：硕士

导师姓名：夏体渊;王炽

授予年度：2024年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 090301[农学-土壤学] 

主      题：植烟土壤 时空变异 土壤肥力评价 最小数据集 驱动因子 红河州 

摘      要：土壤肥力的好坏直接影响农作物的产质量,土壤肥力评价是农业生产管理中的重要环节。在同一地点或植烟区域内采用多种方法进行综合评价,有利于针对特定区域构建综合评价体系,进而明确植烟土壤肥力变化特征,为促进烤烟生产提供理论依据。然而,目前对植烟土壤肥力评价体系构建的研究重视不足,综合时空尺度的土壤肥力变异特征及其影响因素研究也较少。 本研究以2011-2021年红河州6个县（市）植烟区3684个土壤样品为研究对象,选取土壤p H、有机质（SOM）、水解性氮（AN）、有效磷（AP）、有效钾（AK）、有效锌（Zn）、有效硼（B）、水溶性氯（Cl）、交换性镁（Mg）9个指标,采用指标选取(全量数据集（Total data set,TDS）和最小数据集（Minimum data set,MDS）)、权重确定(熵权法（Entropy weight,EW）和相关系数法（Correlation coefficient,CC）)和不同评价方法(土壤基础生态位适宜度（Soil basical niche-fitness,SBNF）和土壤肥力指数（Soil fertility index,SFI）)三步骤构建八种土壤肥力评价体系。同时,量化年际间植烟土壤肥力,采用等分法将土壤肥力分为四个等级,分别为0-0.25,0.25-0.5,0.5-0.75,0.75-1,对应土壤肥力“好,“较好,“中等和“较差。采用回归分析、Kappa检验、和相关性分析评价结果的准确性和敏感性,从而确定红河州植烟土壤肥力最优评价体系。最后,采用地统计学和地理信息系统（Geographic information Systems,GIS）技术实现土壤肥力时空变异可视化,并借助结构方程模型分析土壤肥力变化的影响因素。基于上述研究内容,本研究得出如下结果: （1）红河州植烟土壤最适宜的土壤肥力评价体系为最小数据集+熵权法+土壤肥力指数法（MESFI,MDS+EW+SFI）,因其对应的决定系数R,Kappa值和相关系数r均为最高（R=0.89,kappa=0.664,r=0.998）,其中,最小数据集包括:Cl、AP、AK、p H、SOM、B6个指标,对应的权重分别为0.295、0.277、0.166、0.139、0.099、0.023。 （2）从总体肥力来看,2011-2021年红河州植烟土壤肥力适宜性为“较好和“中等的区域较大,平均比例分别为49.20%和38.76%,年际间变化不规律,土壤肥力变化范围在0.386-0.588之间;平均综合肥力由大到小依次为泸西（0.488）建水（0.486）弥勒（0.471）石屏（0.467）个旧（0.459）蒙自（0.438）。各项肥力指标统计结果表明,红河州植烟土壤在2019-2021年有酸碱两级分化增加的趋势,2021年“极酸等级占比7.3%,“微碱等级占比14.16%,2011-2021年均无“极碱等级的分布。6个县（市）的植烟土壤适宜的p H等级（5.5-6.5）占比范围在37.69-53.49%内。除个旧市2011-2021年土壤平均有机质含量高于适宜范围（20-30g/mg）外,其它五个县（市）植烟土壤平均有机质均处于优质烤烟适宜范围内,适宜的有机质等级占比范围为41.78-56.39%。6个县（市）的土壤有效磷含量有增加的趋势,但土壤有效磷含量分布十分不均匀,范围在9.66-50.82mg/kg之间。土壤“中等（150-220mg/kg）、“高等（220-350mg/kg）有效钾比例分布最广,平均比例分别为22.51%和27.38%,总体上钾含量适宜烟株生长,范围在151.76-332.44mg/kg之间。土壤“很低（0.3 mg/kg）和“低等级（0.3-0.5 mg/kg）有效硼分布频率较高,平均比例分别为34.76%和35.85%,并且分布较不平衡,变化范围在0.23-0.78mg/kg之间。49.34%的土壤可溶性氯含量处于“很低等级（10mg/kg）,24.57%处于“低等级（10-20mg/kg）,变化范围在3.82-39.02mg/kg之间,各县（市）间可溶性氯含量差异较小。 （3）红河州植烟土壤肥力指数54%的变异被土壤化学性质、气候、环境和人为因素所解释。其中,土壤化学性质对土壤肥力有显著直接正效应0.713（p0.05）,环境（0.116）和人为因素（0.082）对土壤肥力有显著间接正效应（p0.05）。影响土壤肥力的环境因子中,平地植烟土壤的土壤肥力指数最高（0.516±0.172）,坡地土壤的肥力指数最低（0.451±0.187）;植被状况越好,土壤肥力指数越高（0.493±0.173）;海拔1600-1800 m土壤肥力指数最高（0.499±0.179