土壤肥力是影响烤烟产量和品质的关键因素之一，对提升烟草产业的整体效益具有重要意义。随着现代农业技术的进步和环境保护意识的增强，传统的粗放施肥模式已不再适应对烟叶品质和产量日益增长的需求^[1]。因此，科学合理的土壤管理和精准施肥技术已成为烤烟生产中亟待解决的重要议题^[2]。精准施肥技术不仅能够提高烟叶的质量和产量^[3]，而且是生产高品质烟叶原料的根本途径。

近年来，随着现代烟草农业的发展，合理的养分管理成为优质烟叶生产的重中之重，各烟区逐渐加强了对植烟土壤肥力的综合评价研究。李玉宝等^[4]通过对贵州毕节主要烟区土壤样品的分析，提出“控氮、增磷、补钾、分类施有机肥”及“普遍控制含硫肥料，因地制宜地增施相应的微肥”等施肥建议。代先强等^[5]于2024年通过对重庆市丰都县植烟区土壤样品进行分析研究，指出重庆市丰都县植烟土壤适宜烟草生长，土壤养分含量较高，但部分地块酸化，在实际生产中需要注意合理施用有机肥，提高肥料的利用率，因地制宜调节土壤pH等。李政昊等^[6]通过对辽宁省铁岭植烟区土壤样品进行研究，指出该植烟区整体土壤物理性状不良，土壤酸化趋势明显，有机质含量低，中微量元素匮乏，养分不均衡，总体肥力水平较低。

四川宜宾作为我国西南地区著名的烤烟产区，拥有悠久的烟草种植历史和丰富的烤烟品种资源。近年来，针对宜宾烟区开展的土壤研究主要包括探讨土壤耕作方式对耕层土壤物理性状的影响、海拔对土壤主要养分分布的影响、土壤养分空间变异等^[7-9]，对土壤肥力指标的大范围研究不足，导致烤烟的营养管理优化及生产配置的策略制定缺少了连贯的理论基础。因此，本研究以宜宾市筠连县、珙县、兴文县、屏山县4个主要植烟区土壤作为研究对象，通过运用描述性统计、主成分分析以及模糊综合评价分析手段对土壤养分适宜性及综合肥力状况进行了全面的评价，以为不同植烟区科学施肥策略制定和优质烟叶生产提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 研究区概况

宜宾市位于金沙江、岷江、长江交汇处，是川滇黔接合部核心区域，地处27°50′N ~ 29°16′N，103°36′E ~ 105°20′E。该市年平均气温18.7℃，冬季平均气温8.2℃，夏季平均气温28.5℃，平均日照时数为1370 h，相对湿度为79%，降水量为980 mm。土壤类型主要有紫色土、水稻土、黄壤、石灰土、黄棕壤和新积土6个土类，其中以紫色土(43.58%)、水稻土(24.96%)和黄壤(22.25%)为主，共占宜宾市土壤总面积的90.79%^[7]。

1.2 土壤采样点的确定及样品采集

2023年在宜宾市主要植烟区(筠连县、兴文县、珙县及屏山县)，依据各区烤烟种植面积、密度及产量确定采样点并采用GPS定位，对目标区域的烟草种植农户开展精确调研，科学布设肥水管理水平基本一致的94个采样点。选择烤烟完全采收后采集土样，采样时避开雨季，以防有效养分的淋溶，并在烟农的引领下，采集具备典型特征的土壤样本。在地力均匀或方形地块采用5点取样法，在地力不均匀或长形地块采用“S”形取样法，取样深度为0 ~ 20 cm的耕作层^[10]。每个采样点按照四分法留取不少于1 kg土样，经登记编号、自然风干、研磨、筛选、均匀混合，装袋备测。

1.3 测定项目及方法

pH，电位法^[11]；有机质(OM)，重铬酸钾容量法^[12]；全氮(TN)，凯氏定氮法^[13]；碱解氮(AN)，滴定法^[14]；全磷(TP)，碱熔–钼锑抗分光光度法^[15]；有效磷(AP)，盐酸硫酸浸提–比色法^[16]；全钾(TK)，酸溶–火焰光度计法^[17]；速效钾(AK)，乙酸铵浸提—火焰光度计法^[18]；有效硫(AS)，比浊法^[19]。

1.4 土壤肥力评价

1) 土壤肥力指标适宜性评价。为明确采样区土壤对烤烟种植的适宜性、‌适宜程度及其限制状况，本研究参考肖钰等^[20]提出的四川植烟土壤肥力指标分级评价标准，并结合梁红^[21]提出的重庆烟区植烟土壤肥力指标分级标准，综合构建了一套适用于宜宾市的植烟土壤肥力指标5级评价体系(表 1)。

2) 基于模糊数学的土壤肥力综合评价。模糊数学评价是基于模糊数学理论的评价方法，对多指标进行综合处理，建立指标分级体系，以确保评价模型的科学性和可行性。本研究利用模糊数学综合评价法的基本原理，首先，根据烟草生长的效应曲线和实际栽培经验，确定各土壤属性指标的隶属度函数类型(公式(1)~(2))，计算每个土壤样本在不同肥力指标下的隶属度；然后，采用主成分分析法，以得到的公因子方差大小反映变量对土壤肥力的影响力或重要性，并将共同度归一化之后的结果作为权重值；最后，利用公式(3)计算每个土壤样本的综合肥力指数(Integrated fertility index，IFI)^[22]。

使用隶属度函数方法将土壤肥力指标转换为0 ~ 1之间的标准化无量纲数值。通常使用的隶属度函数主要有两种形式，即抛物线型(公式(1))和S型(公式(2))：

$ f(x)=\left\{\begin{array}{cc} 0.1 & \left(x \leqslant x_1, x>x_2\right) \\ 0.9 \times\left(x-x_1\right) /\left(x_3-x_1\right)+0.1 & \left(x_1 \leqslant x＜x_3\right) \\ 1.0 & \left(x_3 \leqslant x \leqslant x_4\right) \\ 1.0-0.9 \times\left(x-x_4\right) /\left(x_2-x_4\right) & \left(x_4＜x \leqslant x_2\right) \end{array}\right. $

(1)

$ f\left( x \right) = \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.1}&{x < {x_1}} \\ {0.9 \times \left( {x - {x_1}} \right)/\left( {{x_2} - {x_1}} \right) + 0.1}&{\left( {{x_1} \leqslant x < {x_2}} \right)} \\ {1.0}&{\left( {x \geqslant {x_2}} \right)} \end{array}} \right. $

(2)

$ \mathrm{IFI}_i=\sum\limits_{i=1}^m W_{i j} N_{i j} \quad(i=1,2, \ldots ; j=1,2, \ldots) $

(3)

式中：x、x₁、x₂、x₃和x₄分别代表土壤样品指标实际值、土壤养分指标的下限、最优下限、最优上限和上限；N_ij和W_ij分别代表第i个土壤样本的第j个土壤肥力指标的隶属度值及其对应的权重因子。

1.5 数据处理与分析

使用Excel 2019和SPSS 22.0对数据进行统计分析及表格绘制，采用Origin 2018绘制土壤综合肥力指数累积频率分布图。

2 结果与分析 2.1 宜宾烟区主要土壤肥力指标描述性统计特征及适宜性评价

由表 2可知，筠连县、珙县、兴文县和屏山县烟田pH分别介于5.22 ~ 7.23、4.67 ~ 7.13、5.47 ~ 7.37和4.39 ~ 7.10，4县均不存在pH过高的烟田，但珙县和屏山县分别有9.52% 和5.56% 的烟田pH极低。同时，4县的pH标准差和变异系数均较小，表明pH空间变异较小。对于OM，筠连县最丰，兴文县和珙县次之，屏山县最低，筠连县OM介于12.8 ~ 67.1 g/kg，珙县介于14.3 ~ 49.5 g/kg，兴文县介于9.2 ~ 56.5 g/kg，屏山县介于2.6 ~ 29.3 g/kg，筠连县、兴文县和珙县总体上OM较丰富，屏山县处于适宜水平以下比例较高，为88.89%。筠连县、珙县、兴文县和屏山县TN含量分别在0.97 ~ 4.01、0.78 ~ 2.95、0.78 ~ 3.63和0.61 ~ 2.43 g/kg，屏山县TN含量有1/3处于中下水平，筠连县、珙县和兴文县基本处于适宜水平。筠连县、珙县、兴文县和屏山县烟田AN含量分别介于52.0 ~ 290.0、83.0 ~ 214.0、43.0 ~ 249.0和13.0 ~ 299.0 mg/kg，屏山县处于极低和低水平分别占27.78% 和22.22%，其他3县AN处于高与过高水平的占比较大，且4县的AN标准差和变异系数较大，说明AN空间差异较大。筠连县TP在0.83 ~ 2.21 g/kg，珙县在0.45 ~ 1.56 g/kg，兴文县为0.29 ~ 2.39 g/kg，屏山县为0.15 ~ 1.45 g/kg，兴文县整体上高于其余3县，珙县、屏山县以及兴文县的部分烟田TP处于极低水平，尤其是屏山县最为显著，88.88% 处于适宜水平以下，4县的TP变异系数均较大，表明TP空间差异较大。筠连县AP在10.9 ~ 142.3 mg/kg，珙县在3.8 ~ 169.7 mg/kg，兴文县在0.8 ~ 173.7 mg/kg，屏山县在1.4 ~ 301.5 mg/kg，其中，屏山县AP较丰富且变化范围广，其余3县AP适宜及以上水平烟田占比高，但存在部分极低或低水平，且4县AP变异系数均较大，说明AP空间差异较大。除筠连县外，其余3县TK大部分处于适宜以上水平，以珙县最为显著，90.48% 烟田处于高水平，而筠连县仅烟田10.71% 烟田处于适宜水平，处于高和低水平的分别占39.29% 和46.43%，且4县的TK变异系数较大，表明TK空间差异较大。筠连县、珙县、兴文县和屏山县AK含量分别处于129 ~ 1 194、119 ~ 962、244 ~ 2 861和63 ~ 1 199 mg/kg，兴文县最为丰富，其烟田均处于高和过高水平，分别占比22.22% 和77.78%，但屏山县有近1/3的烟田处于低和极低水平，同时，4县的AK标准差和标准系数较大，烟田AK空间差异显著。4县AS均较为丰富，尤其是兴文县，筠连县、珙县、兴文县和屏山县处于过高水平的烟田分别占82.86%、100.00%、96.30% 和88.89%。

2.2 宜宾烟区植烟土壤综合肥力评价 2.2.1 各肥力指标隶属度函数类型及其曲线拐点取值

结合前人的研究及烟草生产实践经验和专家建议^{[21, 23-26]}，本研究确定了各肥力指标适宜的隶属度函数类型及其曲线转折点取值(表 3)。其中，pH、OM、TN、AN和AS的隶属度函数为抛物线型，而TP、TK、AP和AK的隶属度函数为S型。将各指标的实测值代入各自的隶属度函数公式，计算相应的隶属度，隶属度值反映了土壤肥力的情况。

2.2.2 各项肥力指标公因子方差和权重

指标权重是指各指标对土壤肥力的影响程度或贡献率，反映各指标在土壤肥力评价中的重要性，本研究通过对不同肥力指标赋予不同的权重来评价其对土壤肥力的影响程度或贡献率。从表 4结果中可知，OM和TN的权重值最为显著，分别达到了0.138和0.136，表明二者在肥力评价中占有较大的影响力。相对而言，TK的权重值最低，仅为0.043，说明其在整体评估中的重要性相对较小。

2.2.3 不同烟区土壤综合肥力评价

为全面评价各烟区土壤肥力水平，本研究按照等间距分级法将综合肥力指数从高到低分为5个等级(表 5)。由各评项指标隶属度值和与之对应的权重值，根据公式(3)计算土壤样品的IFI值，结果如表 6所示。宜宾4县植烟土壤肥力存在显著差异，其中，兴文县土壤肥力最优，IFI平均值达到0.62，变动区间为0.33 ~ 0.85，变异系数为16.69%，平均肥力等级为Ⅱ级，而其余3县的平均肥力等级则均为Ⅲ级，筠连县与珙县的IFI平均值均为0.59，变异系数分别为13.83% 和18.09%，而屏山县的IFI平均值略显偏低，为0.56，变异系数为20.55%，波动幅度相对较大。

由各烟区的IFI分布情况可知，4个植烟区IFI主要分布在Ⅱ级和Ⅲ级。筠连县IFI处于Ⅱ级和Ⅲ级的烟田占比分别为46.43% 和53.57%；珙县IFI主要处于Ⅱ级和Ⅲ级的烟田占比分别为47.62% 和42.86%，IFI处于Ⅰ级和Ⅳ的烟田占比级较少，均为4.76%；兴文县烟田IFI也主要处于Ⅱ级和Ⅲ级，分别为51.85% 和40.74%，处于Ⅰ级和Ⅱ级的均为3.70%；屏山县烟田IFI处于Ⅱ级和Ⅲ级的均为44.44%，处于Ⅳ级所占比例为11.11%(图 1)。

3 讨论

土壤肥力是土壤物理、化学和生物学性质的综合表现^[27]。土壤肥力综合评价是烟区土壤改良和合理施肥的重要依据，在选取土壤肥力综合评价指标时，应遵循主导性原则，着重考虑对烟草生长具有显著影响的土壤要素。本研究以宜宾市主要烟区土壤为研究对象，依据土壤肥力指标分级标准建立模糊数学模型，通过主成分分析法对土壤pH、OM、TN、AN、AP、TP、TK、AK和AS进行评价，其结果能够客观真实地反映土壤综合肥力情况。

pH对烤烟生长具有极大影响，pH过低或过高，通常会改变土壤元素的有效性，从而导致烟株元素的失调^[28]，适宜的土壤pH有利于改善烟株根系微环境，增强烟株抗逆能力，促进烟草生长发育，提高烟叶的产质量^[29-30]。本研究显示，宜宾市主要烟区土壤pH均相对适宜烤烟的生长，筠连县、珙县、兴文县和屏山县分别有89.29%、80.95%、88.89和83.33% 的烟田土壤pH在适宜pH(5.5 ~ 7.0)范围内，且均不存在pH过高的情况。因此，烟区应维持土壤pH现状。

OM对烤烟生长的影响非常重要，是评价土壤肥力的一项重要指标。当OM过高时，烟叶会出现贪青晚熟的现象，难以正常黄化，甚至可能出现黑暴现象，而烤制后的烟叶主脉会显得粗大，叶片过厚，烟碱和蛋白质含量偏高，色泽不佳，刺激性增强，整体品质下降。当OM过低时，则烤烟香气会显得不足^[31-32]。筠连县、兴文县和珙县总体上烟区土壤OM较为丰富，其中筠连县OM处于高和过高水平的烟田占28.57% 和32.14%，珙县和兴文县烟田OM基本均处于15 ~ 35 g/kg，而屏山县OM处于适宜水平的烟田仅占11.11%，处于极低和低水平的烟田分别占38.89% 和50.00%，整体上远低于其他3县，这可能是由于当地烟田土壤自身肥力比较贫瘠。与OM相似，除屏山县外，其余3县烟田TN和AN大多处于适宜以上水平，而屏山县TN低水平烟田占27.78%，AN处极低水平烟田占27.78%，低水平占22.22%。对于屏山县OM、TN和AN较低的情况，建议可以通过秸秆还田、翻压绿肥以及适当调整无机氮肥和有机肥的施用量提高土壤肥力。

磷素是烤烟生长和发育过程中不可或缺的营养成分，它与有机物的转运、糖类合成以及光合作用等生物过程紧密相关。AP是评价土壤肥力的重要指标^[33]。适宜的磷素营养有助于烤烟形成优良的品质，并对提高产量和价值起到积极作用^[34]。兴文县植烟土壤TP整体上高于其余3县，而屏山县的情况恰恰相反，显著低于其余3县。筠连县和兴文县植烟土壤TP处于高水平占比较高，分别占39.29% 和37.04%，这可能会对烟草生长产生不利影响，如导致营养生长过旺、成熟期推迟、烟叶品质下降等。而珙县、屏山县以及兴文县的部分地区土壤TP较低，尤其是屏山县最为显著，这也会对烤烟的生长产生不利影响，如生长受限、根系发育不良、光合作用降低、产量和品质下降，以及抗逆性减弱等^[35]。因此，建议针对筠连县、珙县、兴文县和屏山县主要烟区的不同情况，及时调整磷肥施用量，保障烤烟的正常生长。

钾素是烤烟在生长发育过程中吸收和积累量最大的元素，供应充足是获得优质烟叶的重要条件^[36]。在常规施肥的基础上，喷施高钙镁钾、高氮高钾肥料可以缩短下部烟叶成熟期，促进烟株生长发育，增强烟株长势及抗病性^[37]。筠连县、珙县、兴文县和屏山县AK处于过高水平的烟田分别占比71.43%、66.67%、77.78% 和50.00%，但屏山县有近1/3的烟田AK处于低和极低水平，这可能是土壤钾素的空间变异、施肥不当、土壤理化性质以及农业生产管理不善等多种因素共同作用的结果。为保障烟叶的品质，屏山县应依据钾素分布不均的情况，采取差异性施肥策略，并在钾肥施用过程中，注意施肥位置和方法，以保证最佳的施用效果。缺硫会导致烤烟生育期推迟，甚至不能现蕾，株高、茎粗、叶片长和宽、干重、根系生物量均明显低于正常供硫植株^[38]。筠连县、珙县、兴文县和屏山县AS处于过高水平的烟田分别占82.86%、100.00%、96.30% 和88.89%，而处于适宜水平的样本仅占7.14%、0.00%、3.70% 和11.11%，这是当地烟农对含硫肥料(硫酸钾、普钙)施用量过多所导致的，因此，建议4县在烤烟生产时合理控制含硫肥料的施用量。

在综合肥力评估方面，本研究选取了pH、OM、AN、TP、TN、AP、AK和AS作为关键的肥力指标，并运用模糊数学综合评价方法对宜宾烟区4县的土壤综合肥力状况进行评价。结果表明，筠连县烟田肥力等级均在Ⅲ级以上，且近一半的烟田肥力处于Ⅱ级以上；珙县综合肥力指数(IFI)平均值为0.59，属Ⅲ级肥力等级，且该区烟田土壤肥力基本均在Ⅲ级及其以上水平；兴文县IFI平均值为0.62，属Ⅱ级肥力水平，且该区烟田一半以上处Ⅱ级肥力水平；屏山县IFI平均值为0.56，也属Ⅲ级水平，该区烟田基本均处Ⅲ级及其以上水平。4县土壤肥力属兴文县最佳。屏山县IFI平均值最小，这可能与屏山县烟草种植区土壤OM、TN、AN这3个权重较高的肥力指标含量水平偏低有关。因此，在土壤养分管理实践中，应当注重合理配施有机肥，确保烟叶在生长期间能够均衡地吸收所需营养。

另外，为了更全面地评价宜宾市主要烟草种植区的适宜种植条件，未来的研究工作需要整合地形、品种、海拔、栽培技术等多方面因素，以及其他土壤肥力指标如水溶性氯、中量元素(钙镁)、微量元素(硼、锌等)，进行更为系统深入的分析和探究。

4 结论

在宜宾市4个典型烟区中，筠连县烟区土壤pH适宜，OM和AP处中上水平，TN及AS丰富，TK空间分布不均；珙县烟区土壤pH基本均处适宜水平，氮素整体上较为丰富，钾和AS过高，OM和磷含量处中下水平，且空间分布不均；兴文县土壤pH适中，OM和氮含量丰富，磷含量分布不均，钾和AS含量偏高；屏山县土壤pH适宜，OM和TP偏低，氮处于中下水平且分布不均，AP偏高，AK和AS较丰富。筠连县、珙县和屏山县土壤综合肥力指数(IFI)均为Ⅲ级，兴文县为Ⅱ级。4县均应对各元素精准调控，以避免过量施肥，并采取差异性施肥策略。总体上，综合施肥策略应基于土壤养分状况和烟草的营养需求，实现“精准控氮、合理调磷、适量减钾、分类施用有机肥”，并考虑大范围控制含硫肥料的使用。