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Response of Soil Fertility Quality to Continuous Cropping of Eucalyptus urophylla Plantation in Northern Guangxi
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摘要: 以桂北尾叶按三代连栽连作人工林为研究对象，分析20项土壤理化性质差异，筛选出尾叶按林地土壤肥力质量评价最小数据集，并对土壤肥力进行质量评价。结果表明：第三代尾叶按人工林大部分土壤理化指标比第一、第二代林土壤显著降低，其中第三代林土壤持水量、毛管孔隙度、有机质、全磷、有效磷、速效钾、有效元素含量显著低于第一代林、第二代林。基于主成分分析及皮尔逊相关性分析筛选出毛管孔隙度、有机质、全磷、有效磷、速效钾、有效硼、有效钙和有效锌含量，建成反映桉树人工林土壤肥力质量的最小数据集。评价发现，三代连栽尾叶按人工林土壤肥力为第二代（0.785）>第一代（0.642）>第三代林（0.566），土壤肥力质量先增加后降低，尾叶按连栽两代之后土壤理化性质显著退化。因此，建议在第二代林采伐后要及时补充因连栽下降的元素，以达到桉树速生丰产的目的。Abstract: The soil of 3 generation of Eucalyptus urophylla plantation in northern Guangxi was studied. Based on the determination of 20 soil physical and chemical properties, the minimum data set of soil fertility quality evaluation of Eucalyptus forest land was selected by principal component analysis, and the quality evaluation of soil fertility was carried out. The results show that the physical and chemical properties of the 3rd generation E. urophylla plantations are significantly lower than that of other generation forest. Soil water holding capacity, capillary porosity, organic matter, total phosphorus, available phosphorus, available potassium and effective elements in the 1st and 2nd generation are significantly higher than those of 3rd generation E. urophylla plantations. The minimum data set of capillary porosity, organic matter, total phosphorus, available phosphorus, available potassium, available boron, available calcium and effective zinc are selected as the minimum data sets for evaluating the soil fertility quality of E. urophylla plantation. The results show that the 2nd generation (0.785) > 1 st generation (0.642) > 3 rd generation (0.566). The soil quality increases first and then decreases. After 2 generations, the soil physical and chemical properties are significantly degraded. Therefore, after the 2nd generation forest harvesting, it is necessary to replenish the element content decreased by continuous planting in order to achieve the fast-growing and high-yield production of E. urophylla.
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桉树（Eucalyptusspp.）连栽在获得高经济收益的同时，也面临着可能导致土壤性质变差的质疑。相关研究表明桉树高强度连栽会产生林地土壤板结、肥力下降、土壤微生物多样性降低、林地生产力下降等负面影响[1-3]。桉树作为一种速生树种，在广西大面积种植，其人工林的面积已达165.3万hm2，占全国桉树种植总面积的60.4%，因此广西已成为我国桉树的主要栽培区[4-6]。
国内外桉树土壤养分相关的研究大都以短期林龄或者1个轮伐期的桉树为研究对象[7-12]，极少有以三代轮伐期的桉树为研究对象，建立桉树林地土壤理化性质最小数据集的研究。本研究利用方差分析、主成分分析和相关性分析等方法对三代尾叶桉人工林的土壤理化指标进行分析，研究三代连栽尾叶桉人工林土壤理化性质变化规律，并筛选指标建立桂北桉树人工林土壤肥力质量评价最小数据集，研究高强度连栽桉树人工林土壤肥力质量的变化特征，分析影响桉树土壤肥力质量的主要因素。
1. 研究区概况
试验地位于桉树林种植主产区之一的广西国有大桂山林场（111°20′5″～111°54′39″E，23°58′33″～24°14′25″N），地处广西东北部，海拔最高1 204 m，最低80 m，属于典型的低山丘陵地貌。该区域为湿润亚热带季风气候，热量丰富，雨量充沛；年平均气温19.3 ℃，极端最高气温39.7 ℃，极端最低气温-2.4 ℃，年积温6 243 ℃；年平均降雨量2 056 mm，年蒸发量1 275 mm，平均相对湿度82%，有霜期12d。试验地海拔200～300 m，土层厚度在60～100 cm，平均坡度30°～40°，土壤肥力中等。试验地桉树品种为尾叶桉（Eucalyptus urophylla），是常绿乔木，树皮红棕色，5a即可成材采伐。土壤为寒武系砂岩发育而来的富铝湿润富铁土，林下植被主要有五节芒（Miscanthus floridulus）、黄茅草（Heteropogon contortus）、山芝麻（Helicteres angusifolia）、铁芒萁（Dicranopteris dichotoma）等。
2. 材料与方法
2.1 样地设置
在试验地选择海拔、土壤、地形等相近的3个不同时期的尾叶桉人工林，组成年代序列，命名为：第一代（F）、第二代（S）和第三代（T）桉树人工林，分别代表林龄5a、10a和15a。试验地造林前为常绿阔叶林，炼山及全垦后种植桉树，即第一代桉树人工林；第一代林采伐后在其伐桩上萌芽生长形成第为第二代林；第二代林伐桩萌芽生长形成第三代林。大桂山林场桉树每5年进行一次采伐，萌芽更新生长时连续3个月施入无机肥。第一代林种植时将幼苗移至20 cm深的坑中，株行距为2 m×3 m。3个不同时期尾叶桉人工林分别是2012年营造的第一代林、2007年造林经过1次采伐后萌芽形成的第二代林和2002年营造经过2次采伐后萌芽形成的第三代林。
2.2 土样采集
采样时间为2017年3月底，在3个不同时期尾叶桉人工林中设置面积为20 m×20 m的标准地，每个时期的林分设置标准样地6块，共18块。采样前对标准样地进行树高、胸径等调查。然后去除枯枝落叶后，采集0～20 cm层土壤，取500 g带回实验室，经过风干、研磨、过筛、混合分样后供土壤化学性质分析，同时每个样地用环刀取样2～3个供土壤物理性质的测定。
2.3 土壤理化指标测定
2.3.1 土壤物理指标测定
土壤容重、田间持水量、总孔隙度和毛管孔隙度、土壤通气度等指标，均参照LY/T 1230—1999采用环刀法测定[13]。
2.3.2 土壤化学指标测定
土壤pH值采用蒸馏水浸提土壤法，用pH计进行测定（土水比为1：2.5）[14] ；有机质含量采用重铬酸钾加热法测定[15]；全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定[16]；全磷含量硝化后用全自动间断化学分析仪进行测定[17]；全钾含量用碱熔-火焰光度法测定[18]；有效磷含量采用Mehlich3浸提剂浸提后用全自动间断化学分析仪测定[19]；速效钾含量用醋酸铵浸提-火焰光度计法测定[20]；有效元素钙、镁、铁、锰、铜、锌含量用Mehlich3液体浸提，原子吸收光度计测定[21]；土壤有效硼含量通过沸水加活性炭浸提5 min后，用全自动间断化学分析仪测定[22]；硝态氮含量依据LY/T 1230—1999采用酚二磺酸比色法测定；铵态氮含量采用全自动间断化学分析仪测定。
2.4 土壤肥力质量评价
2.4.1 土壤肥力质量评价指标筛选
为了使土壤肥力评价指标符合实用、稳定、易测等原则，对所测定的20个土壤指标进行主成分分析[23]，提取特征值≥1的主成分，依据分组原则进行分组并计算各指标的Norm值，将各主成分中因子栽荷≤0.5的土壤指标分为一组，选取每组中Norm值在最高值10%范围内的指标。为了进一步消除数据冗余，对这些指标再进行相关性分析，最终获得的评价指标基本符合实用、稳定、易测等原则。
2.4.2 评价指标隶属度
各指标隶属度一般用隶属度函数来表达，可分为三类：戒上型函数；梯形函数；戒下型函数 [24]。本研究用雷达图来表示计算出的各指标隶属度值，即隶属度越小表示其属性状态越差，相反则属性状态越好，各点所组成的多边形面积大小则表示评价对象的整体状况。隶属度函数的各转折点根据桉树人工林土壤实际情况，结合NY/T309—1996全国耕地类型区、耕地地力等级划分及参考相关研究确定。
2.4.3 土壤综合肥力指数计算方法
采用土壤综合肥力指数（IFI）来评价土壤肥力质量，其值越大说明土壤肥力质量越好。权重系数为各指标的公因子方差与总公因子方差之比。
${\text{IFI}} = \sum\limits_{i = 1}^n {{W_i}} \times {C_i}$
(2) 式中：Wi表示各个指标隶属度值，Ci表示指标相应的权重系数，n表示指标个数。
2.5 分析方法
运用SPSS 18.0对土壤理化性质差异进行单因素方差分析和LSD检验；运用Pearson相关性分析、主成分分析筛选指标，建立最小数据集。
3. 结果与分析
3.1 不同代桉树人工林土壤理化性质
三代桉树人工林土壤的物理性质比较见表1。由表1可知，土壤容重、最大持水量、毛管孔隙度、土壤通气度均存在显著差异（P<0.05）。桉树F、S林土壤容重显著低于T林；土壤持水量为S最大；毛管孔隙度T显著大于F，桉树F林土壤通气性最好，土壤通气度随着连栽代数的增加而降低。
表 1 土壤物理性质显著性比较Table 1. Significant comparison of soil physical properties代数 土壤容重/（g∙cm-3） 最大持水量/% 毛管孔隙度/% 土壤通气度/% F 1.34b 55.99b 36.98c 25.78a S 1.29c 70.66a 46.50a 19.66b T 1.66a 47.41c 42.28b 15.66c 注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。 三代桉树人工林土壤的化学性质比较见表2。由表2可知，桉树三代连栽土壤化学性质中除有效铁与有效锰外均存在显著差异（P<0.05）。桉树人工林土壤有机质含量、全磷含量、有效磷含量、速效钾含量、有效镁含量均表现出相同的规律，具体表现为S>F>T。各代之间全钾含量差异显著（P<0.05），F较S低56.78%。T林速效钾含量比S林含量低22.68%。有效铜表现为F、S林显著大于T林（P<0.05），F、S之间无显著差异。S林有效镁含量显著高于T，比T高57.41%。S林土壤有效锌含量是T林的1.71倍。S桉树人工林土壤全氮、铵态氮、硝态氮量显著高于T与F，桉树F林与T林含量之间无显著差异；有效硼含量表现为随代数的增加逐渐下降的趋势，F和S含量显著高于T。
表 2 土壤化学性质显著性比较Table 2. Significant comparison of soil chemical properties代数 pH 有机质 铵态氮 硝态氮/（mg∙kg−1） 全氮 全磷 全钾 有效硼/（mg∙kg−1） （mg∙kg−1） （g∙kg−1） F 4.13a 21.68b 16.14b 1.76b 1.73b 0.33b 9.76c 0.15a S 4.04a 34.45a 25.62a 2.28a 2.66a 0.48a 22.58a 0.14a T 4.12a 18.42c 16.19b 1.97b 1.99b 0.20c 14.64b 0.12b 代数 有效磷 速效钾 有效钙 有效镁 有效铁 有效锰 有效铜 有效锌 （mg∙kg−1） F 2.92b 60.67b 58.58a 11.94b 313.46a 3.33a 1.05b 2.23a S 5.20a 73.50a 61.62a 15.19a 334.33a 3.39a 0.98b 2.81a T 1.12c 56.83c 39.08b 9.65c 315.54a 2.80a 1.56a 1.64b 注：同列不同小写字母表示差异显著（P< 0.05）。 3.2 土壤肥力质量评价指标筛选
基于主成分分析、皮尔逊相关性分析和Norm值的大小顺序确定土壤肥力质量评价指标，土壤肥力指标的主成分分析结果见表3。由表3可知，特征根≥1的主成分有4个，累积贡献率大于93%，能够解释土壤大部分的信息。各指标的Norm值及分组结果如下：第1组为pH、有机质含量、铵态氮含量、全氮含量、全钾含量、有效磷含量、有效钙含量、有效镁含量、有效铁含量、土壤容重、最大持水量，有效磷含量和有机质含量作为土壤肥力评价中的重要指标，其测定结果准确可靠被保留，根据相关性分析结果（表4）剔除与之显著相关的指标，第1组最后保留有机质含量、有效磷含量和有效钙含量。同样方法，第2组最后保留有效硼含量、全磷含量和毛管孔隙度。第3组为有效锌含量，第4组为速效钾含量。最终保留毛管孔隙度、有机质含量、全磷含量、有效磷含量、速效钾含量、有效硼含量、有效钙含量、有效锌含量8个指标作为多代桉树人工林土壤肥力质量评价的指标。
表 3 土壤肥力指标的主成分分析Table 3. Principal component analysis of soil fertility index指标 主成分 分组 Norm 1 2 3 4 pH −0.610 0.030 0.610 0.440 1 2.12 有机质 0.830 0.490 −0.100 −0.180 1 2.81 铵态氮 0.960 −0.030 0.140 0.110 1 2.94 硝态氮 −0.180 0.860 0.310 −0.190 2 2.21 全氮 0.880 0.190 −0.150 −0.050 1 2.73 全磷 0.580 0.620 0.210 0.320 2 2.37 全钾 0.940 0.240 −0.070 0.180 1 2.93 有效硼 0.030 −0.910 −0.080 0.270 2 2.23 有效磷 0.930 −0.280 −0.070 0.140 1 2.92 速效钾 0.420 0.590 0.140 0.620 4 2.07 有效钙 0.710 0.040 0.410 −0.480 1 2.32 有效镁 0.940 0.140 0.060 −0.290 1 2.91 有效铁 0.890 −0.160 0.220 0.230 1 2.77 有效锰 −0.460 0.830 0.080 0.190 2 2.46 有效铜 −0.480 0.750 0.350 −0.160 2 2.39 有效锌 −0.130 −0.390 0.880 −0.030 3 1.61 土壤容重 −0.860 0.200 −0.340 0.140 1 2.72 最大持水量 0.900 −0.410 0.040 0.110 1 2.92 毛管空隙度 0.160 0.760 −0.430 0.230 2 2.02 土壤通气度 −0.180 −0.950 0.050 0.200 2 2.38 特征根 9.300 5.853 2.013 1.448 方差贡献率/% 46.502 29.284 10.064 7.239 累积贡献率/% 46.502 75.786 85.849 93.088 表 4 主成分分析的第一组指标间皮尔逊相关分析Table 4. Pearson correlation analysis among the 1st set of indicators of principal component analysis指标 PH 有机质 铵态氮 全氮 全钾 有效磷 有效钙 有效镁 有效铁 土壤容重 最大持水量 pH 1 有机质 −0.611 1 铵态氮 −0.421 0.766* 1 全氮 −0.663 0.854** 0.875** 1 全钾 −0.522 0.870** 0.896** 0.845** 1 有效磷 −0.566 0.618 0.871** 0.712 0.844** 1 有效钙 −0.390 0.623 0.695 0.621 0.565 0.510 1 有效镁 −0.633 0.896** 0.558 0.858* 0.863 0.770* 0.849** 1 有效铁 −0.355 0.568 0.601 0.853** 0.830 0.914** 0.626 0.735* 1 土壤容重 0.399 −0.632 −0.852** 0.683 −0.716* −0.856** −0.727* −0.822** −0.829** 1 最大持水量 −0.501 0.510 0.874** 0.436 0.774* 0.970** 0.593 0.752* 0.923** −0.852** 1 注:*表示显著相关，**表示极显著相关。 3.3 土壤肥力质量综合评价
3.3.1 隶属度分析
最小数据集指标隶属度值雷达图见图1。由图1可知，各指标组成的区域整体处于中心位置说明土壤的肥力中等，不同代数桉树人工林土壤多边形面积大小排序为S林>F林>T林，表明S桉树人工林土壤肥力状况最好，T桉树人工林多边形面积最小说明T土壤肥力最差。计算出最小数据集的隶属度值，结果显示有效磷的平均隶属度值最小，最接近中心原点，其次是有效锌，说明两者对桉树林土壤肥力的作用分值比较小。不同代数的桉树人工林土壤各指标的隶属度值稍有差异，S林土壤有机质、有效磷、有效钙、全磷明显高于F林和T林。F、S林有效硼含量明显高于T。F、S、T毛管空隙度、有效锌隶属度值差异不明显。
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图 1 最小数据集指标隶属度值雷达图Figure 1. Radar chart of minimum data set indicator membership value3.3.2 土壤综合肥力指数分析
土壤综合肥力指数计算结果见表5。由表5可知，桉树经过三代连栽土壤肥力质量呈现先增加后降低的趋势。样地土壤综合肥力指数平均为0.672，最小值为0.511，最大值为0.794，各代桉树人工林平均土壤综合肥力指数排序为：S>F>T。把IFI与树高进行线性拟合（图2），拟合得到的直线表达式见式（2），决定系数为0.726，表明土壤肥力指数与树高呈正相关关系，同时也说明IFI能够真实地反映土壤状况且具有显著的生物学意义。
表 5 土壤综合肥力质量显著性比较Table 5. Significant comparison of soil comprehensive fertility quality代数 样地编号 IFI IFI均值 F 1 0.671 0.642±0.11b 2 0.616 3 0.631 4 0.752 5 0.651 6 0.532 S 7 0.784 0.785±0.05a 8 0.788 9 0.768 10 0.783 11 0.790 12 0.794 T 13 0.566 0.566±0.158c 14 0.571 15 0.408 16 0.724 17 0.617 18 0.511 注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。 $ y = 25.324x - 5.531 \; 3\;\;\left( {{R^2} = 0.726} \right) $
(3) 式中：y表示树高（m），x表示IFI值，R2表示决定系数。
4. 结论与讨论
本研究结果表明，桂北地区不同代尾叶桉人工林土壤理化性质总体表现出S林最优，F林次之，T林最差的特点。其中土壤容重、毛管孔隙度、土壤通气度等土壤物理指标随着尾叶桉的连栽存在显著差异（P<0.05），受连栽影响土壤容重变大，土壤孔隙度变小，土壤通气性能变弱，表明桉树三代连栽使土壤变得较紧实、持水性能下降，结论与黄影霞等[23-24]的研究结果一致。在S林至T林的连栽过程中，土壤化学性质除全磷含量外，氮、磷、钾、有机质、微量元素含量均显著下降。但有机质含量随着连栽代数的增加呈现先增加后降低的趋势，T林有机质含量显著降低（P<0.05），此结果与杨尚东等[25]的研究结果一致。这主要是由于炼山将地面上大的植物体进入土壤表层，增加了土壤表层有机质含量，使F林土壤有机质含量增加；还可能是由于炼山使表土层失去植被覆盖，容易引起水土流失从而导致有机质含量的下降。S林表层土壤中的氮、磷、钾含量均不同程度高于T林与F林，说明林地土壤氮、磷、钾的变化规律与有机质一致，与农田土壤中变化规律相似[26]。各代之间全钾含量存在显著性差异（P<0.05），其中S林比F林高56.78%，表明在生长过程中钾元素流失严重。结合桉树连栽产量下降分析，认为桉树连栽中土壤有效磷含量降低可能制约桉树生长，结论与许宇星等[27]的研究一致。不同代桉树人工林土壤中硼元素随种植年限逐渐降低，这与钟继红等[28]的观测结果相符。
通过主成分分析及相关性分析，确定了毛管孔隙度、有机质含量、全磷含量、有效磷含量、速效钾含量、有效硼含量、有效钙含量、有效锌含量8个指标为桂北区桉树人工林土壤肥力质量评价的最小数据集。结果表明，这8个指标能够真实地反映土壤肥力质量状况而且具有显著的生物学意义，说明在对不同代森林土壤肥力质量进行差异分析时选用的指标不是越多越好，评价指标过多反而可能会使土壤肥力质量的某些特性被掩盖，并不利于土壤肥力质量评价[29]。本研究筛选出的指标能够解释较多的土壤肥力质量信息，有机质是土壤肥力质量评价中不可或缺的指标，对土壤的养分保持、蓄水持水等起着至关重要的影响，直接影响桉树人工林的生态作用；桉树的生长与土壤中有效磷、速效钾的含量密切相关，一般作为土壤评价中的重要指标被选择。因此，在实际的土壤肥力质量评价中应结合现实情况进行灵活选择，利用有限的指标和数据达到最接近真实的结果。
利用确定的8个指标进行连栽桉树人工林土壤肥力质量评价，可知桉树F林、S林和T林平均土壤综合肥力指数排序为：S>F>T。目前，影响土壤肥力质量评价的主客观因素较多，不同的方法对评价结果也会产生一定影响，业界也没有统一的标准，采用权重和指标评分可以得到理想的土壤肥力质量评价结果，因此土壤质量指数法是评价桉树人工林土壤肥力质量的有效工具[30]。按照全国第二次土壤普查养分分级标准统计其分级情况[31]，研究区采集土壤的肥力质量大部分为良好肥力水平。桉树人工林S与F土壤显著好于T（P<0.05），随着代数的增加，F林砍伐后，林地通过枯枝落叶等方式归还大量养分，从而使S林土壤养分有所提高。此结果与邓富春等[7]采用灰色关联度分析土壤肥力质量得出的结果较为一致。S林土壤肥力质量好于F林，只能说明连栽造成林林地力下降的现象需要一定的作用时间，当到T林的时候这种作用被凸显出来。T林土壤肥力质量下降，导致其树高和胸径生长远不如S林和F林。因此，桉树人工林连栽连作是导致土壤肥力下降的主要原因。
桉树属速生树种，对养分供应需求较大，连栽连作会导致土壤肥力下降。本研究发现桂北地区尾叶桉人工林连栽连作使得土壤肥力质量总体呈下降趋势，特别是T连栽连作后土壤大部分养分元素含量降低，其中土壤有机质、全磷、有效硼、有效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效锌含量显著下降（P<0.05）。土壤养分下降、失衡会导致桉树生长不良，研究区第二代桉树人工林土壤肥力质量最高，桉树长势最好，其次是F林，T林土壤肥力质量最低，生长远不如S林和F林。其中研究区第三代桉树人工林土壤中磷和硼的含量平均值要低于F林20.0%和61.6%，下降速度较快，与臧国长等[32]在其他地区的研究结论一致。因此，对第二代及以后的桉树人工林需要采取一些补肥措施，对土壤缺失元素进行补充。一般应在无机肥施用基础上适当加入有机肥和菌肥，尤其应注重在连栽中对磷肥和硼肥等桉树土壤中较为缺乏的元素适当予以补充[33]。在桉树多代林中，土壤综合肥力系数呈现第二代林增大、第三代林下降的趋势，所以在第二代经营后期适度增加肥料施用量最为重要。在实际的生产活动中，应考虑到桉树在连栽连作三代之后土壤养分不足以及利用低效等问题，第三代林采伐时应充分考虑如何保持土壤养分和维护生态系统养分循环的问题，对采伐剩余物要分散堆放在林地中或者粉碎后均匀撒入林地，从而达到桉树速生丰产和可持续经营的目的。
致谢：感谢中南林业科技大学国家教育部经济林培育和保护重点实验室的全体工作人员提供数据测定方面的帮助，感谢大桂山林场的所有工作人员对取样调查给予的协助。
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图 1 最小数据集指标隶属度值雷达图
Figure 1. Radar chart of minimum data set indicator membership value
表 1 土壤物理性质显著性比较
Table 1 Significant comparison of soil physical properties
代数 土壤容重/（g∙cm-3） 最大持水量/% 毛管孔隙度/% 土壤通气度/% F 1.34b 55.99b 36.98c 25.78a S 1.29c 70.66a 46.50a 19.66b T 1.66a 47.41c 42.28b 15.66c 注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。 
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表 2 土壤化学性质显著性比较
Table 2 Significant comparison of soil chemical properties
代数 pH 有机质 铵态氮 硝态氮/（mg∙kg−1） 全氮 全磷 全钾 有效硼/（mg∙kg−1） （mg∙kg−1） （g∙kg−1） F 4.13a 21.68b 16.14b 1.76b 1.73b 0.33b 9.76c 0.15a S 4.04a 34.45a 25.62a 2.28a 2.66a 0.48a 22.58a 0.14a T 4.12a 18.42c 16.19b 1.97b 1.99b 0.20c 14.64b 0.12b 代数 有效磷 速效钾 有效钙 有效镁 有效铁 有效锰 有效铜 有效锌 （mg∙kg−1） F 2.92b 60.67b 58.58a 11.94b 313.46a 3.33a 1.05b 2.23a S 5.20a 73.50a 61.62a 15.19a 334.33a 3.39a 0.98b 2.81a T 1.12c 56.83c 39.08b 9.65c 315.54a 2.80a 1.56a 1.64b 注：同列不同小写字母表示差异显著（P< 0.05）。
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表 3 土壤肥力指标的主成分分析
Table 3 Principal component analysis of soil fertility index
指标 主成分 分组 Norm 1 2 3 4 pH −0.610 0.030 0.610 0.440 1 2.12 有机质 0.830 0.490 −0.100 −0.180 1 2.81 铵态氮 0.960 −0.030 0.140 0.110 1 2.94 硝态氮 −0.180 0.860 0.310 −0.190 2 2.21 全氮 0.880 0.190 −0.150 −0.050 1 2.73 全磷 0.580 0.620 0.210 0.320 2 2.37 全钾 0.940 0.240 −0.070 0.180 1 2.93 有效硼 0.030 −0.910 −0.080 0.270 2 2.23 有效磷 0.930 −0.280 −0.070 0.140 1 2.92 速效钾 0.420 0.590 0.140 0.620 4 2.07 有效钙 0.710 0.040 0.410 −0.480 1 2.32 有效镁 0.940 0.140 0.060 −0.290 1 2.91 有效铁 0.890 −0.160 0.220 0.230 1 2.77 有效锰 −0.460 0.830 0.080 0.190 2 2.46 有效铜 −0.480 0.750 0.350 −0.160 2 2.39 有效锌 −0.130 −0.390 0.880 −0.030 3 1.61 土壤容重 −0.860 0.200 −0.340 0.140 1 2.72 最大持水量 0.900 −0.410 0.040 0.110 1 2.92 毛管空隙度 0.160 0.760 −0.430 0.230 2 2.02 土壤通气度 −0.180 −0.950 0.050 0.200 2 2.38 特征根 9.300 5.853 2.013 1.448 方差贡献率/% 46.502 29.284 10.064 7.239 累积贡献率/% 46.502 75.786 85.849 93.088
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表 4 主成分分析的第一组指标间皮尔逊相关分析
Table 4 Pearson correlation analysis among the 1st set of indicators of principal component analysis
指标 PH 有机质 铵态氮 全氮 全钾 有效磷 有效钙 有效镁 有效铁 土壤容重 最大持水量 pH 1 有机质 −0.611 1 铵态氮 −0.421 0.766* 1 全氮 −0.663 0.854** 0.875** 1 全钾 −0.522 0.870** 0.896** 0.845** 1 有效磷 −0.566 0.618 0.871** 0.712 0.844** 1 有效钙 −0.390 0.623 0.695 0.621 0.565 0.510 1 有效镁 −0.633 0.896** 0.558 0.858* 0.863 0.770* 0.849** 1 有效铁 −0.355 0.568 0.601 0.853** 0.830 0.914** 0.626 0.735* 1 土壤容重 0.399 −0.632 −0.852** 0.683 −0.716* −0.856** −0.727* −0.822** −0.829** 1 最大持水量 −0.501 0.510 0.874** 0.436 0.774* 0.970** 0.593 0.752* 0.923** −0.852** 1 注:*表示显著相关，**表示极显著相关。
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表 5 土壤综合肥力质量显著性比较
Table 5 Significant comparison of soil comprehensive fertility quality
代数 样地编号 IFI IFI均值 F 1 0.671 0.642±0.11b 2 0.616 3 0.631 4 0.752 5 0.651 6 0.532 S 7 0.784 0.785±0.05a 8 0.788 9 0.768 10 0.783 11 0.790 12 0.794 T 13 0.566 0.566±0.158c 14 0.571 15 0.408 16 0.724 17 0.617 18 0.511 注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
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