基于主成分-聚类分析的植烟土壤障碍因子诊断

周旭东; 韩天华; 申云鑫; 施竹凤; 贺彪; 杨明英; 裴卫华; 何永宏; 杨佩文; 《中国土壤与肥料 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：烤烟长期连作与过度施肥导致土壤障碍问题频发,病虫害增加,严重影响烟叶质量.通过对以烤烟为中心的不同作物轮作模式下土壤障碍因子识别与评价,探究烤烟轮作体系下土壤酶活性的响应规律,并建立障碍模型,对保障植烟土壤高质量、可持续发展经营具有重要意义.采集分析了丽江金沙江流域 5 县(区)植烟区大麦-烤烟(Ⅰ)、大蒜-烤烟(Ⅱ)、油菜-烤烟(Ⅲ)和蚕豆-烤烟(Ⅳ)主要轮作模式土壤典型样品 111 个,利用主成分分析法结合聚类分析法分析了 19 个土壤养分指标,从中挖掘主要障碍因子,并探究土壤酶活性的响应机制,同时引入障碍度模型对不同轮作模式下土壤养分因子进行定量化分析.结果表明:不同轮作模式下土壤主要障碍因子存在差异.大麦-烤烟(Ⅰ)模式中土壤障碍因子有 4 个,pH、全氮和水解性氮均属土壤重度障碍因子,有机质属轻度障碍,障碍度为 8.29%.大蒜-烤烟(Ⅱ)模式中,有效磷和有效锌障碍度分别为 5.67%和 9.98%,均属于轻度障碍;水解性氮、交换性镁和有效铁障碍度分别为 42.34%、28.41%和 19.28%,属于重度障碍.油菜-烤烟(Ⅲ)模式中,有机质、全氮、水解性氮和交换性镁等土壤障碍因子均属重度障碍,障碍度从大到小依次排列为:有机质(45.95%)>全氮(38.82%)>水解性氮(34.23%)>交换性镁(22.61%).蚕豆-烤烟(Ⅳ)模式中,有机质和有效铁属轻度障碍,障碍度分别为 4.12%和 8.33%,交换性镁属重度障碍,障碍度为38.30%.土壤化学指标与酶活性相关性分析表明:土壤过氧化氢酶活性与土壤有机质、全氮、水解性氮、有效磷、有效铁存在显著正相关关系(P<0.05);与土壤pH、交换性镁存在显著负相关关系(P<0.05).土壤脲酶活性与交换性镁存在显著正相关关系,与有效铁和过氧化氢酶活性存在显著负相关关系(P<0.05).由于烤烟施用配方肥料,因此,该研究区 4 种不同轮作模式土壤的大量元素供应充分,土壤障碍集中表现为土壤酸化、低氮,部分中、微量元素缺失等共性问题.在烤烟种植管理中,针对不同前茬作物应当制定不同施肥方案,因地制宜,减少土壤障碍的发生.

关键词： 金沙江流域 烤烟轮作体系 土壤养分 土壤障碍因子评价 障碍度模型