基于gis和gps的烟田养分管理研究.docx

基于 GIS 和 GPS 的烟田养分管理研究摘要：利用土壤养分数据库，以地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)为平台，研究了 XX 烟区土壤养分的空间分布与变异结果表明：XX 烟区土壤有机质含量普遍偏低，速效磷含量中等偏低，西南部土壤速效氮水平偏低并对 XX 烟区的平衡施肥提出了“增氮补磷稳钾和降氯补锌增硼”的建议关键词：地理信息系统；全球定位系统；土壤；养分施用化学肥料是农业生产中投入资金较多的项目之一，但是，一般情况下，化肥的当季利用率不足 50%[1]其原因除施肥方法不当外，与土壤养分的空间变异密切相关近年来，随着精准农业的提出与发展，基于 GIS 和 GPS技术对农田土壤养分进行定量的实时诊断，充分了解大田生产力的空间变异成为土壤养分管理的热点[2，3]烟草作为一种特殊的经济作物，养分对其产量和品质影响极大，因此研究烟区土壤养分的空间分布和变异就尤为重要目前只有较少的研究涉及到利用 GIS 研究田间土壤养分空间分布与变异[4，5]本研究以 XX 烟草生产为例，利用 GIS和 GPS 技术研究了 XX 烟区土壤养分的变异情况，为烟区实施定位、定量的精准田间养分管理提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 土壤样品采集根据全国第二次土壤普查中土壤采集方法进行土壤采样[6]在河南省 XX 市选择有代表性的植烟土壤，取耕层 0～20cm 土样每个采样点代表的面积为 20hm2，共采集土壤样品 697 个，在样品采集的同时用GPS 定位采集的样品经处理后，分析土壤有机质、全氮、全磷、全钾、pH 值、有效氮、速效磷、速效钾、交换性钙、镁、有效硫、水溶性氯、有效铁、锰、铜、锌、硼和钼等养分[6]，测定数据采用 SAS 统计软件进行统计分析，结果见数据表 11.2 采样点数字化首先将 697 个采样点的 GPS定位的经纬度信息由度、分、秒格式转换为度的格式，然后导入到地理信息系统软件 ARCGIS8.3 中，生成点状的 SHP文件，再套合上 1：25 万 XX 市政区电子地图，如图 1 所示图 1.XX 植烟区土壤采样点分布 1.3 数据分析将采样点的 ID 号与土壤养分数据 ID 号链接，在 ARCGIS83 环境中利用空间分析模块中的 KRIGlNG 插值方法将各点养分信息和成 XX 市植烟区养分平面分布图2.结果与分析 2.1XX 植烟区土壤养分分布状况从土壤养分化验结果表 1 和图 2 可以看出，XX 烟区土壤 pH 值多在 7.0 以上，偏碱性，具有北方石灰性土壤的特性；速效氮和速效磷含量处于中等水平，钙含量高，钾钙比偏低，土壤微量元素：铁、锰、铜基本不缺，硼、钼偏少，锌含量差异较大；部分地块土壤中氯含量偏高。

2.2 土壤中有机质和氮磷钾空间分布 XX 烟区土壤有机质和氮磷钾空间分布如图 3 所示，从图中可以看出，XX 植烟区土壤有机质含量基本在 10.5g/kg 以下，只有灵宝市和陕县部分烟区超过 1.48%，相关研究表明，优质烤烟生产的土壤有机质含量以 15.0g/kg-25.0g/kg[7]为宜，因此，土壤有机质含量偏低已成为保持烟区烟叶“浓香型”质量风格特色的制约因素之一表 1.XX 烟区土壤养分分析结果图 2.XX 植烟区 pH 值空间分布 XX 烟区速效氮平均水平普遍在 79.87mg/kg 以下，卢氏县的多数烟田和陕县、渑池县部分烟田的土壤速效氮含量已降至 50mg/kg 以下，多数地区应该注意适当增加氮肥的施用量，以保证烟叶生产一定的单产水平植烟土壤最适宜的速效磷含量范围在 10-20mg/kg 之间[8]，XX 烟区土壤的速效磷含量多数在8～15mg/kg，属中等偏低水平，因此应注意适当补充磷肥钾对烤烟正常生长和品质至关重要，因此对植烟土壤速效钾含量的正确评价和有针对性地施用钾肥对生产优质烤烟有重要意义植烟土壤最适宜速效钾含量范围为150～220mg/kg[7]，从 XX 烟区土壤钾空间分布分析结果看，速效钾含量普遍在 155-230mg/kg，符合生产优质烤烟的基本需求，但灵宝和陕县局部地区钾含量偏低，应注意增施钾肥。

2.3 土壤中微量元素空间分布图 3.XX 植烟区土壤有机质和大量元素空间分布情况根据全国烟草区划研究报告，次适宜区土壤含氯量不得超过45mg/kg，最适宜区不得高于 30mg/kg 的区划标准[9]，XX植烟区土壤氯含量较上世纪八十年代不足 5mg/kg 上升至目前较高的水平选取的 233 个代表样中，氯含量在0～30mg/kg 的数据有 105 个，占 45%，31-45mg/kg 数据有76 个，占 32.6%，氯含量在 46～2861mg/kq 的数据有 52 个，占 224%，其中超过 100mg/kg 的数据 14 个，占 6%，空间分布上表现为西部和西南部偏高，部分地块已不宜作为基本烟田，见图 4图 4.XX 植烟区土壤微量元素空间分布情况 XX 烟区土壤多属石灰性褐土，土壤中交换性钙和镁两种中量元素极为丰富，土壤交换性镁基本都在 108cmol/kg 之上[10]，生长在这些土壤的烟株不会出现缺钙、缺镁的症状，但由于交换性钙、镁含量过高，会影响烤烟对钾的吸收植烟土壤中有效锌的含量在 0.5mg/kg 以上才能满足烤烟的生长需求[8]，选取的 231 个代表样中，锌含量在 0～0.5mg/kg 的数据有 47 个，占 20%，0.5-1mg/kg 数据有 114 个，占 49.3%，锌含量在 1mg/kg 以上的数据有 70 个，占 30.7%，空间分布上表现为东部缺锌面积较大，全市 80%的烟田缺锌或处于供锌的临界范围。

由图 4 硼空间分布图，并结合样品分析数据可看出，我市烟田土壤普遍缺硼，仅由选取得样品数据推测，80%的烟田土壤极度缺硼，及时补充硼肥应引起高度重视3.小结与讨论本研究结果表明，XX 烟区有机质含量普遍偏低，速效氮含量中等偏低，烟区西南部和东部部分烟田速效氮水平偏低，烟区土壤有效磷含量普遍偏低，只有局部地区含量达到烟草生长最低要求，速效钾含量普遍在 155mg/kg 以上，符合生产优质烤烟的基本需求，西南部烟区氯离子含量偏高，土壤中钙镁等中量元素丰富，烟区80%的烟田缺锌或处于供锌的临界范围，烟田硼供应严重不足根据土壤化验结果和养分空间分布情况，XX 烟区大量元素的施肥原则为“增氮补磷稳钾” ，中微量元素的施肥原则为“降氯补锌增硼” 为此，建议将现行 10∶12∶18 的烟草专用复混肥配方调整为 15∶15∶15，并在肥料中加入一定的锌、硼等微量元素，以平衡土壤营养施肥量掌握上，西南部应高于东部，西部每公顷施纯氮宜控制在45～60kg，东部每公顷施纯氮宜控制在 30～45kg鉴于土壤微量元素的补充需要一段较长的时期，因此，在烟叶生产当季，应积极采用根外追肥的措施补充微量元素，根外追肥主要追施硼、锌、钼、锰等微量元素，满足烟株生长发育的营养需求，避免缺素症的出现。

其次，应注意改良土壤，对于部分 pH 值较高的土壤，应通过适当选用生理酸性氮肥、钾肥和酸性过磷酸钙等肥料，结合移栽时窝施、环施，改善根际微环境内的酸碱度，同时施用腐植酸肥料也是降低 pH 值的一条有效途径，有研究表明，腐植酸对土壤的酸化作用，有利于偏碱性的土壤上烟株的生长发育和优良品质的形成特别需要指出的是控氯的问题，多年来，烟区西南部山区烟农使用大量农家肥，对改良土壤发挥了积极的作用，但由于管理不严格，有机肥中往往含有畜禽粪便，如猪粪，含大量的无机盐(NaCl)[11]，多年累积，使土壤中氯含量上升很快，今后，粗肥的管理应引起高度重视，同时，在基本烟田保护区，要真正落实以烟为主的耕作制度，在轮作周期中种植其他作物，也要施用不含氯的肥料，以维护烟区的持续发展参考文献 1.赵其国.现代土壤学与农业持续发展土壤学报，1996，33(1)：1—12.2.金继运精准农业及其在我国的应用前景植物营养与肥料学报，1998，4(1)：1-73.石元春土壤学的数字化和信息化革命.土壤学报，2000，37(4)：289-2954.自由路，金继运，杨丽萍等.基于 GIS 的土壤养分分区管理模型研究精准农业与土壤养分管理.XX：中国大地出版社.2001：32-375.刘建利，李志宏，陈江华等 GIS 应用于植烟土壤肥力分区及施肥区划的研究烟草学报，XX，10(3)：19-246.张景略，徐本生等土壤肥料学郑州：河南科学技术出版社 19857.赵振山，陈江华等.中国烟叶生产实用技术指南.XX：135-1738.刘国顺，刘建利等中国烟叶生产实用技术指南.XX：109-1299.陈瑞泰全国烟草种植区划研究报告[R].全国烟草种植区划研究协作组 1985.10.刘廉正，张锡标等.XX 土壤河南科学技术出版社，199611.。