玉溪市100m级植烟土壤质地品质的区划研究.pdf
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1、第 60 卷 第 4 期 土 壤 学 报 Vol.60,No.4 2023 年 7 月 ACTA PEDOLOGICA SINICA Jul.,2023 *红塔烟草(集团)有限公司科技项目(S-6019001)、江苏省社会发展计划项目(BE2018759)和国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项项目(2016YFC0402805)资助 Supported by Hongta Tobacco(Group)Co.,LTD.Technology Project(No.S-6019001),Jiangsu Social Development Plan Project(No.BE2018759
2、),the National Key Research and Development Program of China(No.2016YFC0402805)通讯作者 Corresponding author,E-mail: 作者简介:谢新乔(1988),男,云南曲靖人,农艺师,主要从事烟叶质量评价和烟叶原料基地建设。E-mail: 收稿日期:20210928;收到修改稿日期:20220127;网络首发日期():20220307 http:/ DOI:10.11766/trxb202109280526 谢新乔,陆俊平,田育天,杨继周,李湘伟,孙维侠,宋正姗,史学正.玉溪市 100 m 级植烟土
3、壤质地品质的区划研究J.土壤学报,2023,60(4):11131122.XIE Xinqiao,LU Junping,TIAN Yutian,YANG Jizhou,LI Xiangwei,SUN Weixia,SONG Zhengshan,SHI Xuezheng.Soil Texture Grading and Zoning for Tobacco Planting in Yuxi at 100 m Spatial ResolutionJ.Acta Pedologica Sinica,2023,60(4):11131122.玉溪市 100 m 级植烟土壤质地品质的区划研究*谢新乔1,陆俊
4、平1,田育天1,杨继周1,李湘伟1,孙维侠2,宋正姗3,史学正2(1.红塔烟草(集团)有限责任公司,云南玉溪 653100;2.土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京 210008;3.江苏师范大学地理与测绘城乡规划学院,江苏徐州 221116)摘 要:开展以质地为关键因子的高精度植烟土壤区划,对综合提升区域烟叶品质具有现实指导意义。以云南省玉溪市植烟区为研究对象,利用云南省、地市和县级土种志所记录的玉溪市土壤剖面数据为基础,并结合 GIS 技术和地统计学等方法,对玉溪市植烟土壤质地品质进行高精度区划。建立了玉溪市 100 m 级土壤质地数据池,对烟草区划的土壤关
5、键因子土壤质地进行了科学的品质等级划分。结果表明,玉溪市适宜植烟的土壤质地品质差异较大,按土壤质地品质分级一等五等的面积比例分别为 9.87%、36.08%、11.7%、21.38%和 20.97%,其中,最适宜植烟的一等土壤主要分布在峨山和华宁县,面积分别为 26.2 km2和 25.2 km2,较适宜的二等土壤主要分布在新平、元江和江川,面积分别为 87 km2、58.6 km2和 55.5 km2。不同海拔上的植烟土壤质地品质存在较为明显的差异,海拔 1 6002 000 m 是玉溪烟叶主产区和优质植烟土壤质地主要分布区。玉溪市 100 m 级土壤质地空间分布图,详细程度达到村镇尺度,极
6、大地提高了植烟区划精度及其实用性。研究结果可为优质烟叶生产及其长期规划布局和科学管理提供理论依据。关键词:100 m 级;植烟土壤;质地品质等级;区划 中图分类号:S152;S159 文献标志码:A Soil Texture Grading and Zoning for Tobacco Planting in Yuxi at 100 m Spatial Resolution XIE Xinqiao1,LU Junping1,TIAN Yutian1,YANG Jizhou1,LI Xiangwei1,SUN Weixia2,SONG Zhengshan3,SHI Xuezheng2(1.Hon
7、gta Tobacco Group Company Limited,Yuxi,Yunnan 653100,China;2.State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China;3.School of Geography,Geomatics and Planning,Jiangsu Normal University,Xuzhou,Jiangsu 221116,China)1114 土 壤
8、 学 报 60 卷 http:/ Abstract:【Objective】The development of soil texture grading and zoning is of practical significance for improving tobacco quality.【Method】Based on the soil profile data recorded in the soil species records of Yunnan Province(prefecture and county),combined with GIS technology and ge
9、ostatistics,this study carried out a high-precision division of soil texture and quality for a tobacco plantation in Yuxi City.A spatial database of soil texture at 100 m spatial resolution level was built,and the quality grade of soil texture of the key soil factors for tobacco zoning was scientifi
10、cally divided.【Result】The results showed that the soil texture and quality suitable for tobacco planting in Yuxi varied greatly.According to soil texture and quality,the areas of grade I to grade V were 9.87%,36.08%,11.7%,21.38%and 20.97%,respectively.The most suitable grade I soil for tobacco plant
11、ing was mainly distributed in Eshan and Huaning counties,with an area of 26.2 km2 and 25.2 km2,respectively.Also,suitable second class soils were mainly distributed in Xinping,Yuanjiang and Jiangchuan,with an area of 87 km2,58.6 km2 and 55.5 km2,respectively.There were obvious differences in soil te
12、xture and quality for tobacco plantation soils at different altitudes.The main suitable tobacco plantation area was at the altitudes of 16002000 m.【Conclusion】The spatial distribution of soil texture at 100 m spatial resolution level in Yuxi was as detailed as village scale,which greatly improved th
13、e precision and practicability for tobacco plantation zoning.These results can provide a theoretical basis for high-quality tobacco production,long-term zoning and scientific management of soils.Key words:100 m Spatial resolution;Tobacco plantation soil;Texture grade;Zoning 质地作为土壤最重要的物理性质之一1-2,与土壤供氮
14、状况紧密相关3。而土壤供氮状况是影响烟叶品质的决定性因素4-6,表现为优质烟叶生产的需氮规律为“少时富,老来贫”,即生长前期土壤氮供应充足,后期供氮少7。国际上优质烟区的烟草栽培表明,土壤质地对烟叶品质具有决定性的影响,轻质地土壤的供氮过程易调控,而质地黏重的土壤烟叶品质普遍较差。云南省玉溪市是我国优质的产烟区8-9,但土壤质地空间变异大,因此,研究植烟区高精度的土壤质地分布对提升烟草种植区划,最终实现区域烟叶品质综合提升具有重要意义。世界上主要优质产烟区,如美国、津巴布韦和巴西等均选择轻质地、通透性好、容易调控氮素供应的土壤作为优质烟草种植区10-11。如美国优质烤烟生产集中在北卡罗来纳和弗
15、吉尼亚等五个州,土壤多为砂壤土12;津巴布韦种植烤烟的农场有 1 600多个,这些农场多数在中性砂土和砂壤土上,海拔分布在 1 0501 650 m 13;巴西烟草种植区主要分布在南部浅山丘岗的红砂土、黄砂土、灰色砂土和平原区砂土上,这些土壤含砂量在 60%以上,土壤通气性较好14。中国对烟草区划一直很重视,自 20 世纪 60 年代以来,我国进行了三次全国性烟草种植区划,区划的关键因子以气候、地形和土壤为主15-18。由于在山区地形与气候紧密相关,实际区划中只考虑气候和土壤这两个关键因子,因此,土壤作为区划关键因子之一,其作用得以凸显。然而,对烟草种植区进行土壤区划时,具体选择哪些土壤性质作
16、为区划指标,每个指标权重赋值多少,以及区划成果的空间分辨率等,均会直接影响到土壤区划成果的实用性。筛选哪些土壤性质作为区划指标,国内外至今仍没有统一认识,如许自成等19在湘南烟区生态因素与烤烟质量的综合评价中,将土壤有机质、pH、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、水溶性氯、全磷和全钾 9 个土壤性质作为评价指标,而土壤质地不在其中;河南省烟草生态适宜性评价的相关研究中,吴克宁等20根据河南省的土壤特点提出了 8 个土壤性质指标,即水溶性氯、耕层厚度、pH、有机质、土壤质地、全氮、速效钾和速效磷,其中土壤质地的权重仅为 0.066,这表明土壤质地被作为区划次要因子。在全国第三次烟草种植区划时,经过专
17、家反复讨论,最终确定土壤质地、土壤有机质、pH、有效土层厚度、土壤氯离子等 5 个土壤性质作为区划指标,其中土壤质地最为重要,其权重为 0.30621。但该评价体系中土壤质地赋值只包含壤土和黏土等7 个类型,而国内外普遍采用美国制粒径分级标准,即土壤质地类型分为 12 类2。不同的土壤质地分级体系以及赋值差异显然不利于当下烟草种植区划。另一方面,在进行烟草种植区划时,区划成果的空间分辨率高低是其是否具有实际指导意义的重要标志。最新的全国第三次烟草种植区划(20032008 年)利用 GIS 技术,打破行政界线,提高了区4 期 谢新乔等:玉溪市 100 m 级植烟土壤质地品质的区划研究 1115
18、 http:/ 划水平,但区划主要依据地理气候,属于一定程度上的经验式划分22,其区划成果的最小单元为县域尺度18,空间分辨率较低,不能满足目前烟草种植发展趋势。以云南省玉溪市为例,其烟草种植区划空间分辨率约为 40 km40 km(1 600 km2),结果显示其所辖 9 个区县如江川区、华宁县和红塔区等区划结果均为优质烟区,这与当前玉溪市烟草种植的实际情况不符,实际上这些地区的烟叶品质存在较大的空间差异。可见,以县域为单元进行烟草种植区划空间分辨率太低,不够准确和科学,因此,更为精细的烟草种植土壤区划已成为当下研究重点。综上所述,红塔集团提出烟草区划成果的空间分辨率至少到村,目前区划的空间
19、分辨率已不能满足烤烟发展的需求。区域土壤调查数据如何应用于烟草种植区划中,影响烤烟品质的土壤关键因子土壤质地等级如何划分等相关问题亟须解决。为此,本文以云南省玉溪市植烟区为研究对象,利用云南省、地市和县级多年土壤调查数据为基础,建立玉溪市 100 m 级空间分辨率土壤数据池,以烟草区划的土壤关键因子土壤质地为例,构建适应烟草区域需求的 100 m 级玉溪市土壤质地等级分布图,探究玉溪市主要植烟区 100 m 级土壤质地品质分布特征。1 材料与方法 1.1 研究区概况 玉溪市位于云南省中部(23192453N,1011610309E),总面积为 15 285 km2,下辖 9个县区,即红塔区、江
20、川区、澄江市、华宁县、通海县、峨山县、易门县、新平县、元江县。该区域地处云贵高原西缘,地势西北高、东南低,地形复杂,山地、峡谷、高原、盆地交错分布,海拔以 1 5001 800 m 为主,属于亚热带季风气候,年平均气温15.424.2,年平均降水量 787.81 000 mm1,23-24。该区域以山区为主,面积近 91%,坝区面积较小,仅占 7%23。种植农作物以水稻、小麦、玉米及烤烟等为主25。土壤类型主要为红壤、棕壤、黄棕壤、燥红壤、赤红壤、紫色土和水稻土,其中红壤、紫色土和水稻土适宜栽种烤烟作物,占总面积的 70%23。1.2 数据来源与处理 玉溪市植烟区分布图由红塔烟草集团提供。依据
21、全国第二次土壤普查资料,在 ArcGIS 支持下建立玉溪市 150 000 土壤空间数据库,并与玉溪市所记录的 444 个土壤剖面数据融合,建立完整的玉溪市 150 000 土壤数据库26,然后将矢量图层进行栅格化,得到 100 m 级(100 m100 m 栅格)的玉溪市土壤属性空间分布图。考虑到当地植烟土壤耕层的深度,本研究所涉及的土壤质地数据均为表层土(020 cm)。利用 ArcGIS 软件将玉溪市土壤质地空间分布图与玉溪市植烟区分布图进行叠加,获得植烟区土壤质地分布图。在此基础上,考虑到当前国内外土壤质地普遍采用美国制粒径分级标准(砂粒 0.052.00 mm、粉粒 0.0020.0
22、5 mm 和黏粒 0.002 mm)及其分类标准(12 级)2,本研究针对植烟土壤特点提出植烟土壤质地品质的分等定级规范。数据统计和分析在 ArcGIS 和 SPSS13.0 完成。2 结 果 2.1 玉溪植烟区 100 m 级土壤颗粒组成及其空间分布特征 依据全国第二次土壤普查资料,本研究建立了详细的玉溪市-区-村镇级土壤质地空间分布图,以土壤砂粒含量为例,结果如图 1 所示。为便于进行比较,现以玉溪市为例,对其面积进行栅格转换,考虑到以往云南烤烟区划精度仅为地市级和县域,玉溪市总面积约 15 000 km2,可转换成对应栅格为120 km120 km;玉溪市下辖 9 个县(区),每个县(区
23、)平均面积约为 1 667 km2,可转换成对应栅格为 40 km40 km。本研究构建的玉溪市土壤属性空间分布图,精度为 100 m,其对应栅格为 0.01 km2。可以看出,与地市级区划空间分辨率相比,本研究烤烟区划空间分辨率提高了 144 万倍(14 400/0.01),与县域相比,空间分辨率提高了 16 万倍(1 600/0.01)。玉溪不同区县植烟区土壤粒级分布情况如图 2所示。玉溪全市土壤表层砂粒含量均值为 25.8%,含量范围为 0.4%83.0%。土壤黏粒含量均值为 1116 土 壤 学 报 60 卷 http:/ 图 1 玉溪市 100 m 级烟草种植土壤质地分布图以砂粒含量
24、为例 Fig.1 Soil texture distribution for the tobacco plantation in Yuxi at 100 m spatial resolutionsoil sand content distribution as an example 图 2 玉溪市各县域植烟区表层土壤颗粒组成 Fig.2 Soil particle composition in the surface soil layer for the tobacco plantation in different counties of Yuxi 4 期 谢新乔等:玉溪市 100 m 级植
25、烟土壤质地品质的区划研究 1117 http:/ 28.5%,含量范围为 3.8%75.5%。可见,玉溪市植烟区表层土壤以粉粒含量为主,砂粒与黏粒含量相当。在变异系数方面,砂粒变异系数最大,为 77%,粉粒变异系数最小,为 32%,黏粒的变异系数处于砂粒和粉粒之间。玉溪市不同县区之间土壤粒径含量空间差异较大,如江川区砂粒含量最高,为 43.5%,易门县砂粒含量最低,为17.5%。2.2 植烟土壤质地品质等级的量化表征 以往的全国烟草种植区划中土壤质地类型仅包含 7 类21,而当前国内外普遍采用美国制土壤质地分类方法,其类型分为 12 类,尚有 5 个质地类型(砂质黏壤土、粉土、粉质黏壤土、砂质
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