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摘 要：為了明确喀斯特山区植烟土壤速效养分分布特点和土壤综合肥力，以安顺市西秀区为研究区域，采集100个植烟土壤样本，运用主成分分析法确定各土壤养分指标的权重，通过土壤肥力综合指标（IFI）法进行综合评价，同时运用普通克里金法对土壤pH值、碱解氮、速效钾、有效磷、IFI值的空间分布进行拟合。结果表明：安顺市西秀区植烟土壤pH值、有效氮、碱解磷、速效钾的含量范围、均值和变异系数分别为4.13～7.64、4.97 mg/kg、10.39%，62.52～249.17 mg/kg、158.40 mg/kg、22.14%，4.44～56.08 mg/kg、19.17 mg/kg、54.93%，35.53～593.35 mg/kg、165.61 mg/kg、56.93%。适宜烤烟生长的土壤pH值面积占总面积的85.89%，呈连续分布;碱解氮高及较高区域占60.01%，适宜区域占15.92%，低及较低区域占24.07%，交替分布，多呈岛状零星分布;土壤有效磷西低东高，适宜区域占64.22%，低及较低区域占35.78%，分布较连续;速效钾含量也呈西低东高，适宜区域占20.01%，低及较低区域占79.99%，分布零星。评价显示土壤综合肥力西高东低，低肥力（IFI<0.2）区域分布占31.84%，限制因素是碱解氮含量过高、磷钾含量过低;较低肥力（0.2≤IFI<0.4）区域面积占26.54%，限制因素是钾含量低下;肥力中等及较高（0.4≤IFI<0.8）区域面积占36.56%，氮含量是主要限制因素，磷钾适宜;高肥力（IFI≥0.8）区域面积占5.06%，氮磷钾养分含量及比例协调。
关键词：植烟土壤;土壤肥力;综合评价;空间分布
中图分类号：S572
文献标识码：A
文章编号：1008-0457（2021）02-0029-07
国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.02.005
Abstract：In order to clarify the distribution characteristics of available nutrients and comprehensive soil fertility of tobacco-growing soil in karst mountainous areas，100 tobacco-growing soil samples were collected in Xixiu District of Anshun City，and the weight of each soil nutrient index was determined by principal component analysis.Comprehensive evaluation was carried out by IFI method，and the spatial distribution of soil pH value，alkali-hydrolyzable nitrogen，available potassium，available phosphorus and IFI value was fitted by ordinary Kriging method.The results showed that the range，mean value and coefficient of variation of pH value，available phosphorus，available nitrogen and available potassium in tobacco-growing soil in Xixiu District of Anshun City were 4.13～7.64 mg/kg，4.97 mg/kg，10.39%，62.52～249.17 mg/kg and 158.40 mg，4.44～56.08 mg/kg，19.17 mg/kg，54.93%，35.53～593.35 mg/kg，165.61 mg/kg，respectively.The soil pH value area suitable for flue-cured tobacco growth accounted for 85.89% of the total area，showing a continuous distribution; high and high alkali-hydrolyzable nitrogen accounted for 60.01%，suitable areas accounted for 15.92%，and low areas accounted for 24.07%，which were alternately distributed and mostly distributed sporadically like islands; Soil available phosphorus was low in the west and high in the east，with suitable area accounting for 64.22%，low and lower areas accounting for 35.78%，and the distribution was continuous; The content of available potassium was also low in the west and high in the east，with suitable areas accounting for 20.01%，low and lower areas accounting for 79.99%，with sporadic distribution.The evaluation showed that the comprehensive soil fertility was high in the west and low in the east，and the regional distribution of low fertility （IFI<0.2） accounted for 31.84%.The limiting factors were the high content of alkali-hydrolyzable nitrogen and the low content of phosphorus and potassium.The area with low fertility （0.2 ≤ IFI < 0.4） accounted for 26.54%，and the limiting factor was low potassium content.The area with medium and high fertility （0.4 ≤ IFI < 0.8） accounted for 36.56%，nitrogen content was the main limiting factor，and phosphorus and potassium were suitable; The area with high fertility （IFI≥0.8） accounted for 5.06%，and the nutrient contents and proportions of N，P and K were coordinated. Keywords：Tobacco growing soil;soil fertility;comprehensive assessment;Xixiu District of Anshun
烟草是中国西南部主要的经济作物，以收获叶片为主，烟叶质量的好坏直接决定了其经济价值。随着农业种植集约化程度的提高和化学肥料的不合理施用，养分亏缺加剧，非均衡化问题日逾突出，烟区面临烟叶质量下降等严峻问题[1]。由于西南烟区是典型的喀斯特地貌，长期不合理的土地利用方式导致水土流失严重，土壤逐渐石漠化，养分贫瘠，地表崎岖不平，因而土壤异质性高[2]。环境对喀斯特土壤养分异质性的形成影响极为复杂，在人为干预下，土地利用方式是影响坡地土壤养分含量的主要环境制约因子[3-4]。刘玉等[5]在研究土地利用方式对养分影响时也发现喀斯特地区土壤理化性质随土地利用方式改变而改变。在贵州、云南、广西三地，喀斯特地貌以缓坡丘陵为主，山地特征显著，土壤空间异质性的现象较为普遍。这三个烟区每年烤烟种植面积占全国植烟面积的52.32%，所以了解土壤养分在喀斯特地貌空间的分布特征是有必要的。土壤养分的丰缺状况与供应程度直接影响着烤烟的生长发育[6]及烤烟化学品质[7]，因此选取喀斯特山地地貌发育典型的区域——安顺西秀区为调查对象，分析探讨在植烟土壤养分空间分布特征，可为喀斯特地貌区域植烟土壤养分的变化规律提供理论支撑，为优化烟叶生产施肥技术提供数据支撑。
1 材料与方法
1.1 研究地概况
以贵州省安顺市西秀区东部所辖同一烟草基地单元为研究区域，包括了杨武乡、双堡镇、鸡场镇、东屯镇、岩腊乡及相邻区域。研究区域地处贵州高原中部，介于E105°57′38″～106°17′22″，N 26°0′7″～26°14′17″之間。属于亚热带季风湿润型气候，年平均气温在13.2～15.0 ℃之间。年平均降雨量在968～1309 mm，雨量较为充沛。地处长江系乌江流域和珠江水系北盘江流域的分水岭地带，地层为溶岩与非溶岩地貌相间发育特征，山峰、溶洞遍布，土壤资源类型多。地势西北高，东南低。
1.2 数据来源及取样方法
2019 年8月选取烟草基地单元内连片烟田，采用随机取样法，每一百亩设置一个取样点，共采集土壤样品100份。取样深度0～20 cm 土层，每个取样点按五点取样法，混匀后取2 kg带回实验室用于养分指标分析。
1.3 方法
1.3.1 空间插值
用半方差函数和克里金插值分析，得到土壤养分空间分布情况。克里金插值是空间插值一种较为广泛的方法，其中以精度较高适用性较强的普通克里金插值法应用最广[8]。
1.3.2 土壤肥力综合评价
采用模糊评价法对土壤综合肥力进行评价。为避免计算结果受数量级不同的影响，先对土壤各项养分指标值进行标准化处理。本研究采用求隶属度的方法对原始数据进行处理。常用的隶属函数有两种类型，即S型（公式1）和抛物线型（公式2）[9]。
式中，f（x）为各个指标的隶属函数值;x为各指标含量;x1、x2、x3、x4为指标转折点。抛物线型隶属函数是指土壤一些性质对土壤肥力的影响有一个最佳范围，超过此范围，随着评价指标偏离程度的增大，对土壤肥力、作物生长的影响越不利。S型隶属函数是指在一定范围内，土壤评价指标值与土壤肥力的好坏呈正相关关系，而低于某转折点或高于某转折点对土壤功能、作物生长的影响均较小。隶属函数各指标评价的临界值是依据烟草生长发育对土壤养分适宜性，结合烟草产量和品质对土壤肥力指标需求效应[10-11]来划定的。其中pH值、碱解氮为抛物线型隶属函数，速效钾、有效磷为S型隶属函数。烤烟生长和植烟土壤养分上、下限及最优值界限如下（表1）[12-15]：pH值分别为X2=5.5，X3=7.5，X1=4.5、X4=8.5;土壤碱解氮划分为：X2=110 mg/kg，X3=180 mg/kg，X1= 65 mg/kg，X4=240 mg/kg;有效磷划分为：X1=5 mg/kg，X4=40 mg/kg;速效钾划分为：X1=80 mg/kg，X4=350 mg/kg。通过隶属度函数将各指标转换成0.1～1之间的数值。评价因素等于1时表示最适宜烤烟生长，越偏离1代表越限制烤烟的生长。
各个养分指标对土壤肥力的影响程度不同，根据前人的研究方法[16]，用主成分分析方法，采用公式（3）计算出各指标的权重系数
式中，βj为第 j 个变量的权系数;αij为第i个主成分的特征向量（主成分得分）;Ci为提取主成分之后，第i个主成分因素在所有主成分因素中的方差相对贡献率，k为提取主成分个数。再根据公式（4）将权系数归一化，得到最终的权重。结果见表2。
式中，Wj为第 j 个变量的权重，n为评价指标体系的变量数。
1.3.3 测定项目与方法
土壤养分测定方法参照文献[17]进行，其中有机质采用重铬酸钾容量法—外加热法，酸碱度采用pH计法，碱解氮采用碱解扩散法，有效磷采用Olsen法，速效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度法。
1.4 数据处理
利用Excel 2010对土壤养分含量进行描述性统计，ArcGIS 10.5软件进行空间分析，SPSS 15.0进行主成分分析。
2 结果与分析
2.1 土壤pH
适宜烤烟生长的土壤呈酸性至中性反应，pH值范围为4.5～8.5[18]。安顺市西秀区植烟土壤pH范围在4.13～7.64，平均值为4.97，变异系数为10.39%（表3）。有部分烟田的土壤pH值低于4.5，呈强酸性反应，占了总面积的17.39%。土壤pH 4.5～8.5的土壤面积占了总面积的85.89%，适宜烤烟生长;最利于养分有效化和优质烤烟生长的区域（pH 5.5～7.5）占总面积的32.47%。 从空间分布上看（图2a），pH<4.5的区域主要分布在东部区域，即东屯北部与双堡相接区域、双堡南部与杨武相接区域;pH7.5～8.5的区域分别在鸡场北部、东屯南部。分布均无连续性，呈零星分布。其余区域因为分布面积大，所以呈连片分布。
2.2 土壤速效养分
2.2.1 土壤碱解氮
适宜烤烟生长的碱解氮一般认为在60～240 mg/kg[18]。由表3可知，研究区域内速效氮含量范围为62.52 ～249.17 mg/kg，平均值为158.40 mg/kg，变异系数为22.14%，大部分适宜烤烟生长，且含量较高，分布较为零星。图2b显示，氮过低含量（<60 mg/kg）区域占总面积的5.99%，较低含量（60～110 mg/kg）的占18.08%，较高含量（180～240 mg/kg）的占33.62%，氮过高含量（大于240 mg/kg）区域占26.39%。土壤碱解氮有一个高值区呈斑块状零星分布，高值区域出现在种植技术较差的西部，以鸡场乡、岩腊乡为主。低含量区域分布在杨武北部、东屯东南部。总的来看，碱解氮含量以岩腊、鸡场较高，杨武和东屯南部含量较低，且不同含量区域交替出现，多处呈岛状分布，空间分布上无明显规律。
2.2.2 土壤有效磷
土壤有效磷含量10 ～20 mg/kg，被认为是最适宜烤烟生长的范围[18]，5～40 mg/kg是可以种植烤烟范围[18]。由表3得知研究区域土壤有效磷含量最小为4.44 mg/kg，最大值为56.08 mg/kg，平均值为19.17 mg/kg，变异系数达到54.93%，说明西秀区土壤有效磷区域间差异较大。土壤有效磷含量极度缺乏（<5 mg/kg）的区域面积达13.47%，土壤有效磷含量丰富（>40 mg/kg）的有15.08%，有效磷适宜烤烟生长（>10 mg/kg）的土地占64.22%的面积，分布最广泛。从分布来看（图2c），呈现明显的西低东高规律，东屯、双堡有少部分零星分布，缺乏的地区在岩腊、鸡场乡境内，高值区出现在杨武乡。有效磷分布整体呈块状分布，说明相邻种植区域内磷肥管理措施相似。
2.2.3 土壤速效钾
烟草是喜钾的作物，钾是公认的烟草品质元素，国际上普遍将烟叶含钾量作为优质烟的重要指标之一。
从表3可知土壤速效钾含量最小值为35.53 mg/kg，最大值为593.35 mg/kg，平均165.51 mg/kg。区域内速效钾对烤烟生长来说含量较低，有不同程度的匮乏，其中有44.02%的区域处于极度贫乏（<80 mg/kg），较低水平的有35.97%（80～160 mg/kg），一共占了总面积的79.99%。速效钾含量丰富的地区仅占1.34%。
速效钾含量变异系数达56.93%，且在同一种植区域内不同钾含量土壤呈岛状、零星分布（图2d），说明不同区域土壤速效钾含量差异大，呈现高度异质性。速效钾含量从西到东逐渐增高，高值区域在东部，东屯南部，所占面积极小。
2.3 土壤肥力综合评價
烟区土壤肥力综合评价可为烤烟精准施肥提供依据。土壤肥力综合评价，挑选的均是对烤烟生长产生重要影响的土壤因素。前人研究发现土壤综合肥力指数IFI与烟叶产质量的正相关关系均极有统计学意义，模糊综合评价法对于植烟土壤肥力状况的评价是可行的[19]。
从表4可知，西秀区四个烟区土壤肥力综合评价得分为0.56，属中等肥力（III）。变异系数为35.78%。将土壤计算出的IFI值根据前人的标准划分为5个等级 [20-21]：高（IFI≥0.8）、较高（0.6≤IFI<0.8）、中等（0.4≤IFI<0.6）、较低（0.2≤IFI<0.4）和低（IFI<0.2）。土壤肥力综合评分高的土壤占总面积的5.06%，较高的区域也仅占总面积的14.94%。低肥力土壤占了总面积的31.84%。
总的来说土壤肥力综合评价的分布为：土壤肥力从西向东逐渐增加，呈条带状分布，杨武地区出现岛状分布。高肥力区域仅出现在东屯乡的东南部。低值区出现在西部以及东屯北部。中等肥力区域分布在整个杨武乡及部分东屯东南部、双堡东部。低肥力主要分布在西部鸡场、岩腊及东屯北边部分地方。
土壤肥力低的部分主要集中在西部鸡场、岩腊乡及东屯北部部分地区，此区域碱解氮含量较高、磷钾含量过低，氮磷钾比例严重失衡导致土壤肥力低下。较低肥力的区域分布在东北部，主要覆盖在鸡场东部、双堡除西部以外的区域以及东屯西北部，该区域氮含量较高，磷含量处于适宜水平，钾含量过低，说明钾含量低下是限制该区土壤肥力的主要因素。中等及较高肥力区域，土壤磷含量高、钾含量相对较高、氮含量偏低，说明氮含量是此等级土壤中主要限制因素。高肥力的地区氮磷含量适宜，钾含量较高，最适宜烤烟种植。总的来说，提高西秀区土壤肥力，要考虑各地方单质元素含量背景值，因缺补缺，才能更有效地提高土壤肥力。
3 结论与讨论
以往对喀斯特土壤养分研究表明，土地利用方式会导致土壤理化性状的改变[22]。氮是影响烟草生长发育及烟叶品质的最重要矿质元素，它对烟草碳代谢有重要的影响，氮过高过低都会导致烟叶品质下降[23-24]。本研究中，土壤碱解氮隶属平均值达到0.77 mg·kg-1（表2），说明整个区域适宜种烟面积较多，总体来说碱解氮含量略高，主要以岩腊、鸡场较高，且不同含量区域交替出现，多处呈岛状分布，空间分布上无明显规律，且变异系数为22.14%，说明在同一种植区域内，土壤碱解氮在空间分布上无关联。烤烟种植采取轮作制度，烤烟种植季田间水肥管理基本一致，轮作期间种植的作物类型、施肥量、田间管理措施等差异可能是导致碱解氮空间分布差异的主要原因。因此，在原有“玉米—烤烟”轮作模式被打破的情况下，应重视前作对土壤氮素含量及有效性的影响。
有效磷、速效钾变异系数相对pH、碱解氮较高，异质性强，变异系数分别为54.93%、56.93%，喀斯特山区地形复杂，所以在同一种植区域内呈零星分布，大部分区域有效磷含量适宜，速效钾含量偏低。而影响土壤有效磷、速效钾含量的原因较多，坡度、质地、风化速率和淋溶、肥料施用、轮作方式都会对土壤磷、钾含量产生影响[25-28]。土壤有效磷、速效钾呈明显西低东高规律，有效磷分布较连续，速效钾伴随部分零星分布。不同有效磷含量区域分布与行政区域分布较为吻合，说明相同行政区域土壤磷的管理具有相似性，而地形地貌不是影响磷异质性分布的主要因素，可能是磷移动性较差所致。不同速效钾含量区域分布零星，且变异系数大，固然是地形地貌及人为因素共同作用的结果，但钾含量高低与生产种植技术水平在地域上高度吻合，说明人为因素应该是主导因素，地形地貌可能加剧了钾的异质性分布。 研究区域部分烟田pH值小于4.5，主要分布在双堡、杨武，呈零星分布状，大部分连片区域pH处于适宜水平。烟田酸性较强的原因应该是自然酸化和人为活动酸化的叠加，在熟化过程中土壤自然酸化是缓慢的，人为活动也是造成土壤酸化的因素，其中，化肥的施用会加速土壤酸化[29]。也有报道认为铵态氮的硝化和NO-3的淋溶会导致土壤酸化[30]，土壤碱解氮较高，说明过度的施用氮肥可能是导致土壤酸化的主要原因。尽管如此，与土壤速效养分相比，土壤酸碱性的变化仍是缓慢的，土壤pH差异较小，变异系数仅为10.39 %，在空间上分布较N、K连续。
总之，空间分析表明在烤烟基地单元内，土壤养分存在明显的异质性，而导致异质性的的原因主要是養分的人为管理过程，而喀斯特地貌仅加剧了养分异质性分布。对于变化缓慢的pH值、移动性较差的磷地形地貌的影响较小，而对于移动性较强的氮、钾，地貌的影响较大。
西秀区土壤肥力综合评价结果表明土壤综合肥力从西向东逐渐增加，呈条带状分布，杨武地区出现岛状分布，高肥力区域仅出现在东屯乡的东南部，低值区出现在西部以及东屯北部。本研究中土壤肥力低下区域，碱解氮含量过高、磷钾含量过低，氮磷钾比例严重失衡导致土壤肥力低下;较低肥力区域，钾含量低下是主要限制因素;中等及较高肥力区域，氮含量是主要限制因素。由于农业产业结构调整，原有“玉米—烤烟”种植模式被打破，多种种植模式对土壤肥力的影响导致土壤当季肥力差异较大，再加上喀斯特地貌发育，加剧了土壤养分异质化。为了便于养分管理，通过土壤肥力综合性评价，明确了不同肥力区域的限制因子，为基地单元养分的精准化管理提供了可行方法。
本研究仅采用单一的统计方法对植烟土壤土壤肥力进行了综合评价，尚存在不完善的地方，未加入生物、物理指标，未调查地形、气候、土地利用方式等影响因素。后期可结合起来对土壤肥力有一个更全面的分析。
参 考 文 献：
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关键词：植烟土壤;土壤肥力;综合评价;空间分布
中图分类号：S572
文献标识码：A
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国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.02.005
Abstract：In order to clarify the distribution characteristics of available nutrients and comprehensive soil fertility of tobacco-growing soil in karst mountainous areas，100 tobacco-growing soil samples were collected in Xixiu District of Anshun City，and the weight of each soil nutrient index was determined by principal component analysis.Comprehensive evaluation was carried out by IFI method，and the spatial distribution of soil pH value，alkali-hydrolyzable nitrogen，available potassium，available phosphorus and IFI value was fitted by ordinary Kriging method.The results showed that the range，mean value and coefficient of variation of pH value，available phosphorus，available nitrogen and available potassium in tobacco-growing soil in Xixiu District of Anshun City were 4.13～7.64 mg/kg，4.97 mg/kg，10.39%，62.52～249.17 mg/kg and 158.40 mg，4.44～56.08 mg/kg，19.17 mg/kg，54.93%，35.53～593.35 mg/kg，165.61 mg/kg，respectively.The soil pH value area suitable for flue-cured tobacco growth accounted for 85.89% of the total area，showing a continuous distribution; high and high alkali-hydrolyzable nitrogen accounted for 60.01%，suitable areas accounted for 15.92%，and low areas accounted for 24.07%，which were alternately distributed and mostly distributed sporadically like islands; Soil available phosphorus was low in the west and high in the east，with suitable area accounting for 64.22%，low and lower areas accounting for 35.78%，and the distribution was continuous; The content of available potassium was also low in the west and high in the east，with suitable areas accounting for 20.01%，low and lower areas accounting for 79.99%，with sporadic distribution.The evaluation showed that the comprehensive soil fertility was high in the west and low in the east，and the regional distribution of low fertility （IFI<0.2） accounted for 31.84%.The limiting factors were the high content of alkali-hydrolyzable nitrogen and the low content of phosphorus and potassium.The area with low fertility （0.2 ≤ IFI < 0.4） accounted for 26.54%，and the limiting factor was low potassium content.The area with medium and high fertility （0.4 ≤ IFI < 0.8） accounted for 36.56%，nitrogen content was the main limiting factor，and phosphorus and potassium were suitable; The area with high fertility （IFI≥0.8） accounted for 5.06%，and the nutrient contents and proportions of N，P and K were coordinated. Keywords：Tobacco growing soil;soil fertility;comprehensive assessment;Xixiu District of Anshun
烟草是中国西南部主要的经济作物，以收获叶片为主，烟叶质量的好坏直接决定了其经济价值。随着农业种植集约化程度的提高和化学肥料的不合理施用，养分亏缺加剧，非均衡化问题日逾突出，烟区面临烟叶质量下降等严峻问题[1]。由于西南烟区是典型的喀斯特地貌，长期不合理的土地利用方式导致水土流失严重，土壤逐渐石漠化，养分贫瘠，地表崎岖不平，因而土壤异质性高[2]。环境对喀斯特土壤养分异质性的形成影响极为复杂，在人为干预下，土地利用方式是影响坡地土壤养分含量的主要环境制约因子[3-4]。刘玉等[5]在研究土地利用方式对养分影响时也发现喀斯特地区土壤理化性质随土地利用方式改变而改变。在贵州、云南、广西三地，喀斯特地貌以缓坡丘陵为主，山地特征显著，土壤空间异质性的现象较为普遍。这三个烟区每年烤烟种植面积占全国植烟面积的52.32%，所以了解土壤养分在喀斯特地貌空间的分布特征是有必要的。土壤养分的丰缺状况与供应程度直接影响着烤烟的生长发育[6]及烤烟化学品质[7]，因此选取喀斯特山地地貌发育典型的区域——安顺西秀区为调查对象，分析探讨在植烟土壤养分空间分布特征，可为喀斯特地貌区域植烟土壤养分的变化规律提供理论支撑，为优化烟叶生产施肥技术提供数据支撑。
1 材料与方法
1.1 研究地概况
以贵州省安顺市西秀区东部所辖同一烟草基地单元为研究区域，包括了杨武乡、双堡镇、鸡场镇、东屯镇、岩腊乡及相邻区域。研究区域地处贵州高原中部，介于E105°57′38″～106°17′22″，N 26°0′7″～26°14′17″之間。属于亚热带季风湿润型气候，年平均气温在13.2～15.0 ℃之间。年平均降雨量在968～1309 mm，雨量较为充沛。地处长江系乌江流域和珠江水系北盘江流域的分水岭地带，地层为溶岩与非溶岩地貌相间发育特征，山峰、溶洞遍布，土壤资源类型多。地势西北高，东南低。
1.2 数据来源及取样方法
2019 年8月选取烟草基地单元内连片烟田，采用随机取样法，每一百亩设置一个取样点，共采集土壤样品100份。取样深度0～20 cm 土层，每个取样点按五点取样法，混匀后取2 kg带回实验室用于养分指标分析。
1.3 方法
1.3.1 空间插值
用半方差函数和克里金插值分析，得到土壤养分空间分布情况。克里金插值是空间插值一种较为广泛的方法，其中以精度较高适用性较强的普通克里金插值法应用最广[8]。
1.3.2 土壤肥力综合评价
采用模糊评价法对土壤综合肥力进行评价。为避免计算结果受数量级不同的影响，先对土壤各项养分指标值进行标准化处理。本研究采用求隶属度的方法对原始数据进行处理。常用的隶属函数有两种类型，即S型（公式1）和抛物线型（公式2）[9]。
式中，f（x）为各个指标的隶属函数值;x为各指标含量;x1、x2、x3、x4为指标转折点。抛物线型隶属函数是指土壤一些性质对土壤肥力的影响有一个最佳范围，超过此范围，随着评价指标偏离程度的增大，对土壤肥力、作物生长的影响越不利。S型隶属函数是指在一定范围内，土壤评价指标值与土壤肥力的好坏呈正相关关系，而低于某转折点或高于某转折点对土壤功能、作物生长的影响均较小。隶属函数各指标评价的临界值是依据烟草生长发育对土壤养分适宜性，结合烟草产量和品质对土壤肥力指标需求效应[10-11]来划定的。其中pH值、碱解氮为抛物线型隶属函数，速效钾、有效磷为S型隶属函数。烤烟生长和植烟土壤养分上、下限及最优值界限如下（表1）[12-15]：pH值分别为X2=5.5，X3=7.5，X1=4.5、X4=8.5;土壤碱解氮划分为：X2=110 mg/kg，X3=180 mg/kg，X1= 65 mg/kg，X4=240 mg/kg;有效磷划分为：X1=5 mg/kg，X4=40 mg/kg;速效钾划分为：X1=80 mg/kg，X4=350 mg/kg。通过隶属度函数将各指标转换成0.1～1之间的数值。评价因素等于1时表示最适宜烤烟生长，越偏离1代表越限制烤烟的生长。
各个养分指标对土壤肥力的影响程度不同，根据前人的研究方法[16]，用主成分分析方法，采用公式（3）计算出各指标的权重系数
式中，βj为第 j 个变量的权系数;αij为第i个主成分的特征向量（主成分得分）;Ci为提取主成分之后，第i个主成分因素在所有主成分因素中的方差相对贡献率，k为提取主成分个数。再根据公式（4）将权系数归一化，得到最终的权重。结果见表2。
式中，Wj为第 j 个变量的权重，n为评价指标体系的变量数。
1.3.3 测定项目与方法
土壤养分测定方法参照文献[17]进行，其中有机质采用重铬酸钾容量法—外加热法，酸碱度采用pH计法，碱解氮采用碱解扩散法，有效磷采用Olsen法，速效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度法。
1.4 数据处理
利用Excel 2010对土壤养分含量进行描述性统计，ArcGIS 10.5软件进行空间分析，SPSS 15.0进行主成分分析。
2 结果与分析
2.1 土壤pH
适宜烤烟生长的土壤呈酸性至中性反应，pH值范围为4.5～8.5[18]。安顺市西秀区植烟土壤pH范围在4.13～7.64，平均值为4.97，变异系数为10.39%（表3）。有部分烟田的土壤pH值低于4.5，呈强酸性反应，占了总面积的17.39%。土壤pH 4.5～8.5的土壤面积占了总面积的85.89%，适宜烤烟生长;最利于养分有效化和优质烤烟生长的区域（pH 5.5～7.5）占总面积的32.47%。 从空间分布上看（图2a），pH<4.5的区域主要分布在东部区域，即东屯北部与双堡相接区域、双堡南部与杨武相接区域;pH7.5～8.5的区域分别在鸡场北部、东屯南部。分布均无连续性，呈零星分布。其余区域因为分布面积大，所以呈连片分布。
2.2 土壤速效养分
2.2.1 土壤碱解氮
适宜烤烟生长的碱解氮一般认为在60～240 mg/kg[18]。由表3可知，研究区域内速效氮含量范围为62.52 ～249.17 mg/kg，平均值为158.40 mg/kg，变异系数为22.14%，大部分适宜烤烟生长，且含量较高，分布较为零星。图2b显示，氮过低含量（<60 mg/kg）区域占总面积的5.99%，较低含量（60～110 mg/kg）的占18.08%，较高含量（180～240 mg/kg）的占33.62%，氮过高含量（大于240 mg/kg）区域占26.39%。土壤碱解氮有一个高值区呈斑块状零星分布，高值区域出现在种植技术较差的西部，以鸡场乡、岩腊乡为主。低含量区域分布在杨武北部、东屯东南部。总的来看，碱解氮含量以岩腊、鸡场较高，杨武和东屯南部含量较低，且不同含量区域交替出现，多处呈岛状分布，空间分布上无明显规律。
2.2.2 土壤有效磷
土壤有效磷含量10 ～20 mg/kg，被认为是最适宜烤烟生长的范围[18]，5～40 mg/kg是可以种植烤烟范围[18]。由表3得知研究区域土壤有效磷含量最小为4.44 mg/kg，最大值为56.08 mg/kg，平均值为19.17 mg/kg，变异系数达到54.93%，说明西秀区土壤有效磷区域间差异较大。土壤有效磷含量极度缺乏（<5 mg/kg）的区域面积达13.47%，土壤有效磷含量丰富（>40 mg/kg）的有15.08%，有效磷适宜烤烟生长（>10 mg/kg）的土地占64.22%的面积，分布最广泛。从分布来看（图2c），呈现明显的西低东高规律，东屯、双堡有少部分零星分布，缺乏的地区在岩腊、鸡场乡境内，高值区出现在杨武乡。有效磷分布整体呈块状分布，说明相邻种植区域内磷肥管理措施相似。
2.2.3 土壤速效钾
烟草是喜钾的作物，钾是公认的烟草品质元素，国际上普遍将烟叶含钾量作为优质烟的重要指标之一。
从表3可知土壤速效钾含量最小值为35.53 mg/kg，最大值为593.35 mg/kg，平均165.51 mg/kg。区域内速效钾对烤烟生长来说含量较低，有不同程度的匮乏，其中有44.02%的区域处于极度贫乏（<80 mg/kg），较低水平的有35.97%（80～160 mg/kg），一共占了总面积的79.99%。速效钾含量丰富的地区仅占1.34%。
速效钾含量变异系数达56.93%，且在同一种植区域内不同钾含量土壤呈岛状、零星分布（图2d），说明不同区域土壤速效钾含量差异大，呈现高度异质性。速效钾含量从西到东逐渐增高，高值区域在东部，东屯南部，所占面积极小。
2.3 土壤肥力综合评價
烟区土壤肥力综合评价可为烤烟精准施肥提供依据。土壤肥力综合评价，挑选的均是对烤烟生长产生重要影响的土壤因素。前人研究发现土壤综合肥力指数IFI与烟叶产质量的正相关关系均极有统计学意义，模糊综合评价法对于植烟土壤肥力状况的评价是可行的[19]。
从表4可知，西秀区四个烟区土壤肥力综合评价得分为0.56，属中等肥力（III）。变异系数为35.78%。将土壤计算出的IFI值根据前人的标准划分为5个等级 [20-21]：高（IFI≥0.8）、较高（0.6≤IFI<0.8）、中等（0.4≤IFI<0.6）、较低（0.2≤IFI<0.4）和低（IFI<0.2）。土壤肥力综合评分高的土壤占总面积的5.06%，较高的区域也仅占总面积的14.94%。低肥力土壤占了总面积的31.84%。
总的来说土壤肥力综合评价的分布为：土壤肥力从西向东逐渐增加，呈条带状分布，杨武地区出现岛状分布。高肥力区域仅出现在东屯乡的东南部。低值区出现在西部以及东屯北部。中等肥力区域分布在整个杨武乡及部分东屯东南部、双堡东部。低肥力主要分布在西部鸡场、岩腊及东屯北边部分地方。
土壤肥力低的部分主要集中在西部鸡场、岩腊乡及东屯北部部分地区，此区域碱解氮含量较高、磷钾含量过低，氮磷钾比例严重失衡导致土壤肥力低下。较低肥力的区域分布在东北部，主要覆盖在鸡场东部、双堡除西部以外的区域以及东屯西北部，该区域氮含量较高，磷含量处于适宜水平，钾含量过低，说明钾含量低下是限制该区土壤肥力的主要因素。中等及较高肥力区域，土壤磷含量高、钾含量相对较高、氮含量偏低，说明氮含量是此等级土壤中主要限制因素。高肥力的地区氮磷含量适宜，钾含量较高，最适宜烤烟种植。总的来说，提高西秀区土壤肥力，要考虑各地方单质元素含量背景值，因缺补缺，才能更有效地提高土壤肥力。
3 结论与讨论
以往对喀斯特土壤养分研究表明，土地利用方式会导致土壤理化性状的改变[22]。氮是影响烟草生长发育及烟叶品质的最重要矿质元素，它对烟草碳代谢有重要的影响，氮过高过低都会导致烟叶品质下降[23-24]。本研究中，土壤碱解氮隶属平均值达到0.77 mg·kg-1（表2），说明整个区域适宜种烟面积较多，总体来说碱解氮含量略高，主要以岩腊、鸡场较高，且不同含量区域交替出现，多处呈岛状分布，空间分布上无明显规律，且变异系数为22.14%，说明在同一种植区域内，土壤碱解氮在空间分布上无关联。烤烟种植采取轮作制度，烤烟种植季田间水肥管理基本一致，轮作期间种植的作物类型、施肥量、田间管理措施等差异可能是导致碱解氮空间分布差异的主要原因。因此，在原有“玉米—烤烟”轮作模式被打破的情况下，应重视前作对土壤氮素含量及有效性的影响。
有效磷、速效钾变异系数相对pH、碱解氮较高，异质性强，变异系数分别为54.93%、56.93%，喀斯特山区地形复杂，所以在同一种植区域内呈零星分布，大部分区域有效磷含量适宜，速效钾含量偏低。而影响土壤有效磷、速效钾含量的原因较多，坡度、质地、风化速率和淋溶、肥料施用、轮作方式都会对土壤磷、钾含量产生影响[25-28]。土壤有效磷、速效钾呈明显西低东高规律，有效磷分布较连续，速效钾伴随部分零星分布。不同有效磷含量区域分布与行政区域分布较为吻合，说明相同行政区域土壤磷的管理具有相似性，而地形地貌不是影响磷异质性分布的主要因素，可能是磷移动性较差所致。不同速效钾含量区域分布零星，且变异系数大，固然是地形地貌及人为因素共同作用的结果，但钾含量高低与生产种植技术水平在地域上高度吻合，说明人为因素应该是主导因素，地形地貌可能加剧了钾的异质性分布。 研究区域部分烟田pH值小于4.5，主要分布在双堡、杨武，呈零星分布状，大部分连片区域pH处于适宜水平。烟田酸性较强的原因应该是自然酸化和人为活动酸化的叠加，在熟化过程中土壤自然酸化是缓慢的，人为活动也是造成土壤酸化的因素，其中，化肥的施用会加速土壤酸化[29]。也有报道认为铵态氮的硝化和NO-3的淋溶会导致土壤酸化[30]，土壤碱解氮较高，说明过度的施用氮肥可能是导致土壤酸化的主要原因。尽管如此，与土壤速效养分相比，土壤酸碱性的变化仍是缓慢的，土壤pH差异较小，变异系数仅为10.39 %，在空间上分布较N、K连续。
总之，空间分析表明在烤烟基地单元内，土壤养分存在明显的异质性，而导致异质性的的原因主要是養分的人为管理过程，而喀斯特地貌仅加剧了养分异质性分布。对于变化缓慢的pH值、移动性较差的磷地形地貌的影响较小，而对于移动性较强的氮、钾，地貌的影响较大。
西秀区土壤肥力综合评价结果表明土壤综合肥力从西向东逐渐增加，呈条带状分布，杨武地区出现岛状分布，高肥力区域仅出现在东屯乡的东南部，低值区出现在西部以及东屯北部。本研究中土壤肥力低下区域，碱解氮含量过高、磷钾含量过低，氮磷钾比例严重失衡导致土壤肥力低下;较低肥力区域，钾含量低下是主要限制因素;中等及较高肥力区域，氮含量是主要限制因素。由于农业产业结构调整，原有“玉米—烤烟”种植模式被打破，多种种植模式对土壤肥力的影响导致土壤当季肥力差异较大，再加上喀斯特地貌发育，加剧了土壤养分异质化。为了便于养分管理，通过土壤肥力综合性评价，明确了不同肥力区域的限制因子，为基地单元养分的精准化管理提供了可行方法。
本研究仅采用单一的统计方法对植烟土壤土壤肥力进行了综合评价，尚存在不完善的地方，未加入生物、物理指标，未调查地形、气候、土地利用方式等影响因素。后期可结合起来对土壤肥力有一个更全面的分析。
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