兩種果園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)及生物量與土壤元素的關(guān)系

史進(jìn)，李文勝，張俊苗

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，烏魯木齊　830052)

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兩種果園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)及生物量與土壤元素的關(guān)系

史進(jìn)，李文勝，張俊苗

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，烏魯木齊830052)

摘要：【目的】果園土壤質(zhì)量受多方面因素影響，生草栽培是改善土壤肥力、營(yíng)養(yǎng)狀況的可行方法之一，為開(kāi)發(fā)實(shí)用和普遍的果園土壤管理方式提供基礎(chǔ)資料?！痉椒ā坎捎霉麍@生草法和清耕法2種不同處理方式的田間試驗(yàn)，采用PCA、SQI、相關(guān)性分析方法?！窘Y(jié)果】反映土壤肥力狀況的OM、TN、AP、AK和土壤鹽分特征的Ca、Cu、Fe、Zn、Mn是果園土壤立地條件的主導(dǎo)因子。果園經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生草栽培可以明顯提高不同年限果園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，增強(qiáng)了土壤的肥力條件和營(yíng)養(yǎng)狀況。果園地下生物量(UB)與土壤中AN、OM、TP、TK、AK、Ca、Cu、Fe、Mn、pH相關(guān)性顯著，與土壤養(yǎng)分含量和SQI存在顯著的線性關(guān)系?！窘Y(jié)論】果園通過(guò)生草的方式改善了土壤的理化性質(zhì)，提高了土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，增強(qiáng)了土壤生物量與土壤元素的相關(guān)性，使得土壤生物量和SQI及土壤養(yǎng)分含量的關(guān)系更為密切。

關(guān)鍵詞：生草栽培；蘋果；土壤質(zhì)量；主成分分析；綜合評(píng)價(jià)

0引 言

【研究意義】果園生草是一種常見(jiàn)的果園管理方法[1]，此技術(shù)在我國(guó)采用的相對(duì)較少，我國(guó)絕大部分果園仍然為清耕果園，而在許多西方國(guó)家此技術(shù)已被廣泛運(yùn)用[2]。果園生草能夠延長(zhǎng)根系的生長(zhǎng)，優(yōu)化土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善林木生長(zhǎng)的土壤條件[3]。林木生長(zhǎng)的土壤條件是最為重要的外部環(huán)境，正確認(rèn)識(shí)生草對(duì)土壤條件的改善作用是林木經(jīng)營(yíng)、立地樹(shù)種選擇及SQI的基礎(chǔ)，這對(duì)于干旱半干旱地區(qū)的果園管理和土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)化顯得尤為重要。目前，有關(guān)土壤立地條件劃分的研究很多[4-7]，并已成為一個(gè)實(shí)用行、成熟行、大眾行的研究領(lǐng)域。在影響土壤條件的各因素中，植被條件是最主要的影響因素，其中土壤肥力狀況的高低不僅是影響土壤立地條件的重要指標(biāo)，更直接影響林木生長(zhǎng)所需要的物質(zhì)供給基礎(chǔ)，土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)對(duì)合理利用土地資源和優(yōu)化土壤理化性質(zhì)具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】果園生草是西方發(fā)達(dá)國(guó)家較為推崇的果園土壤管理方式[8]，我國(guó)有關(guān)果園生草栽培與立地條件的關(guān)系研究大多分布在南方的果園[9]，干旱半干旱地區(qū)研究相對(duì)較少，目前基本上是進(jìn)行果園土壤營(yíng)養(yǎng)狀況試驗(yàn)研究，以及果園不同草種種植對(duì)果園氣候的影響，而果園長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)觀測(cè)缺乏實(shí)質(zhì)有效的觀測(cè)依據(jù)[10]。果園生草栽培對(duì)不同土壤層次的土壤改善效果不同，改善效果與果園生草的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)[11]。生草可以明顯提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，優(yōu)化土壤立地條件[12]。渭水以北和鴉金高原生草園和清耕園試驗(yàn)表明，生草園較清耕園土壤容重降低了6.5%，增加田間持水量7.19%，增加了直徑1.0 mm以上的土壤團(tuán)粒，土壤孔隙度增加4%左右，土壤總孔隙度提高更為明顯[13-15]。【本研究切入點(diǎn)】基于土壤剖面調(diào)查及采樣分析，采用PCA對(duì)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行分析，以確定果園土壤綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)的主導(dǎo)因子為切入點(diǎn)。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究選擇新疆阿克蘇紅旗坡地區(qū)的“新紅一號(hào)”富士果園，測(cè)定和分析生草園和清耕園土壤養(yǎng)分含量變化及主成分分析中各因子的載荷量，探討該地區(qū)蘋果園生草與土壤立地條件的相互關(guān)系，為該區(qū)域果園生草技術(shù)及改善果園土壤管理方式提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材 料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于新疆阿克蘇地區(qū)紅旗坡農(nóng)場(chǎng)，地處天山南麓中段，南臨阿克蘇市，西毗溫宿縣，該地區(qū)空氣干燥，云量少，晴天多，屬于暖溫帶大陸性干旱氣候，光熱條件較好，熱量資源豐富。年平均氣溫為10.8 ℃，年平均≥10 ℃穩(wěn)定積溫達(dá)3 953 ℃，果園土壤表面年平均溫度13.5 ℃，無(wú)霜期7個(gè)月左右，凍土層深度一般在50 cm以上。試驗(yàn)園土壤類型為鹽土，土層較厚。

1.2方 法

試驗(yàn)于2014年4～11月紅旗坡地區(qū)“新紅1號(hào)”富士果園進(jìn)行，分別選取生長(zhǎng)著樹(shù)齡為3、5、10、15、20 a果樹(shù)的生草園(果園I)和清耕園(果園II)，且其修剪、水肥、管理等一致的富士蘋果生產(chǎn)園，在不同年限的果園中分別按照“S”型取樣方法選取5個(gè)試驗(yàn)樣點(diǎn)，并用GPS進(jìn)行位置記錄，再根據(jù)果樹(shù)根系的生長(zhǎng)情況，確定挖土深度為60 cm，分層采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層的土壤樣品，并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤理化性質(zhì)分析。分析指標(biāo)包括：有機(jī)質(zhì)(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)、堿解氮(AN)、速效磷(AP)、速效鉀(AK)、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn、pH共14項(xiàng)指標(biāo)，分析方法均采用常規(guī)分析法。

將果園土壤生草所產(chǎn)生的生物量分為地上部分和地下部分，每個(gè)果園在果樹(shù)的行間分別取5個(gè)1×1 m的樣方，用鐮刀貼地將地上部分割去，放在80 ℃烘箱中，持續(xù)24 h，烘干后稱重，記為地上生物量(AB)。地上部分去除后，按照1×1 m的面積在再往地面以下1 m取1 m3的土，取出的土用200目的篩子進(jìn)行篩選，小心取出篩子上的植物的根系部分，同地上部分一樣放入烘箱，烘干后稱重，記為地下生物量(UB)。

果園I：果園地面以自然條件下所生長(zhǎng)的雜草為主。

果園II：果園土壤采用全面中耕除草的耕作方式，其中除草主要利用除草劑和人工除草兩種方式。

以50個(gè)樣點(diǎn)的OM、TN、TP等14項(xiàng)指標(biāo)的分析結(jié)果為試驗(yàn)參數(shù)，分析土壤的立地條件情況，借以反應(yīng)土壤的真實(shí)情況，并依據(jù)各項(xiàng)參數(shù)與蘋果果樹(shù)生長(zhǎng)的關(guān)系確定各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)，對(duì)于OM、AP、AK等有利于植物生長(zhǎng)的條件確定為“S”型隸屬函數(shù)，對(duì)于Ca、pH等鹽類條件確定為反“S”型隸屬函數(shù)。結(jié)合各年限蘋果果園的真實(shí)情況，然后利用公式計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度值。再根據(jù)PCA中的公因子方差占公因子方差和的百分?jǐn)?shù)求出指標(biāo)權(quán)重，最后通過(guò)公式(3)計(jì)算出各年限的土壤質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

S型隸屬函數(shù):

反S型隸屬函數(shù):

公式(3)中Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，F(xiàn)i為第i個(gè)指標(biāo)隸屬度。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)果使用Microsoft Office Excel 2003、Spss17進(jìn)行分析和處理，圖形處理使用Orgini7.5進(jìn)行繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1果園土壤主導(dǎo)因子

研究表明，經(jīng)過(guò)對(duì)50個(gè)樣方的土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到各主成分和土壤養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)關(guān)系的因子載荷矩陣。結(jié)果顯示前4個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到73.614 %，基本可以反映土壤養(yǎng)分指標(biāo)信息。依據(jù)各主成分與土壤養(yǎng)分的負(fù)荷系數(shù)可以看出，第一主成分中AK具有最大的正向載荷，達(dá)到了0.929，除此之外，OM、Cu、Fe、Zn、Mn、AP在第一主成分中的載荷也較大，只有pH值在第一主成分中的載荷為負(fù)，這說(shuō)明第一主成分與土壤養(yǎng)分中的微量元素及OM、AK關(guān)系密切。第二主成分中TN、TP、TK、Ca具有較大的正向載荷，AN具有最大的負(fù)向載荷，其中TN、TP、TK、Ca是土壤最為主要的立地條件，AN是土壤植被最為重要的養(yǎng)分類型，這說(shuō)明第二主層分與土壤營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和類型密不可分。第三主成分主要包括AN和pH這兩個(gè)正向載荷因子，這兩個(gè)土壤養(yǎng)分指標(biāo)均與土壤酸堿程度有關(guān)，特別是pH值更能直接反應(yīng)土壤的堿性程度。第四主成分中TP和Mg的正向載荷最大，但只有TP與土壤養(yǎng)分的主成分分析中因子的關(guān)系密切，Mg在第一、第二、第三主成分中載荷量均較小。因此在4個(gè)主成分分析中只有前3個(gè)主成分是最主要的，AK、OM、Cu、Fe、Zn、Mn、TN、TP、TK、Ca、AN、AP是決定土壤類型的空間變異趨勢(shì)最為主要的因素。表1

表1　主成分因子負(fù)荷系數(shù)、貢獻(xiàn)率及公因子方差

2.2果園土壤質(zhì)量

土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)體系是建立在主成分分析(PCA)的基礎(chǔ)上的，也是評(píng)價(jià)在土壤肥力條件的重要指標(biāo)參數(shù)，可以對(duì)土壤的立地條件進(jìn)行客觀的定性評(píng)價(jià)，研究表明，以O(shè)M、TN、TP等為主要的指標(biāo)參數(shù)。阿克蘇紅旗坡地區(qū)不同年限的蘋果果園立地類型土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.405～0.560，平均為0.458，由此可見(jiàn)各個(gè)蘋果園土壤的質(zhì)量較差，通過(guò)SQI的分析結(jié)果及隸屬度值，再結(jié)合土壤的物理性質(zhì)可以看出，各個(gè)蘋果園土壤總體呈現(xiàn)養(yǎng)分較低、堿性大、土壤板結(jié)等特點(diǎn)，因此要想改善土壤的理化性質(zhì)和達(dá)到創(chuàng)收的目的，必須優(yōu)先改善土壤的立地條件，為了探討生草對(duì)土壤質(zhì)量的影響過(guò)程，對(duì)土壤屬性進(jìn)行定量和定性的評(píng)價(jià)。分析了土壤中物理和化學(xué)共16項(xiàng)指標(biāo)。研究表明，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生草栽培，果園I土壤養(yǎng)分總量有了明顯提高，總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而與之對(duì)應(yīng)的果園II 20 a里土壤養(yǎng)分總量基本不變，呈平穩(wěn)態(tài)勢(shì)。果園I從最初的66 g/kg增加到108.9 g/kg，在20 a里單位質(zhì)量上提高了42.9 g/kg，總體提高了65 %，其中在生草的前3年土壤養(yǎng)分含量增加的尤為明顯，而由于果園II沒(méi)有經(jīng)過(guò)生草的處理，土壤質(zhì)量沒(méi)有明顯的提高，導(dǎo)致土壤相對(duì)貧瘠。表2，表3，圖1

研究表明，SQI作為土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的綜合反映，隨著生草年限的增加而變大，并且呈顯著的線性相關(guān)。在生草的前3年，兩果園的SQI指數(shù)沒(méi)有較大的差異，果園I為0.424，果園II為0.431，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生草栽培處理后，兩果園的土壤差異慢慢變大，從第5年開(kāi)始，果園I的SQI指數(shù)就在緩慢變大，尤其是經(jīng)過(guò)20 a生草處理之后，果園I的SQI指數(shù)已經(jīng)達(dá)到0.560，而果園II在20 a里，SQI指數(shù)沒(méi)有明顯的變化，基本維持在0.461左右，可見(jiàn)生草對(duì)土壤質(zhì)量的改善作用明顯?？梢钥闯觯寥郎輰?duì)土壤質(zhì)量產(chǎn)生了量變和質(zhì)變的影響。圖2

2.3土壤大量元素與生物量的相關(guān)性

研究表明，果園生物量的地上部分與土壤大量元素的相關(guān)性并不大，而地下部分與土壤的大量元素的相關(guān)性較大，且各元素之間的相關(guān)性也達(dá)到了顯著或極顯著水平。AB與UB有相關(guān)性，可相關(guān)性并不大，可見(jiàn)隨著果園的年限增長(zhǎng)，AB在一定程度上受到果園的微環(huán)境的影響導(dǎo)致AB不可能持續(xù)性的增長(zhǎng)，AB與土壤中的大量元素的相關(guān)性并不大，其中與TN的相關(guān)性最大，達(dá)到0.417。UB與土壤中大量元素的相關(guān)性較大且均為正相關(guān)，并且與AN、OM、TP、AK的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，分別達(dá)到0.791、0.763、0.900、0.899，與TK和AP的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，分別為0.575和0.58，UB含量的多少與土壤大量元素關(guān)系密切。AN與土壤大量元素的相關(guān)性最大，與OM、TP、TK、AP、AK的相關(guān)性均為極顯著正相關(guān)，分別為0.845、0.650、0.732、0.824、0.793。OM與TP、TK、AP、AK的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，分別為0.656、0.743、0.825、0.699，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生草栽培使得土壤中OM含量顯著增加，與UB的相關(guān)性也達(dá)到了極顯著水平。TN是不能被植物體直接吸收的營(yíng)養(yǎng)元素，與土壤的生物量和土壤中其它元素相關(guān)性不大，TP與AK的相關(guān)性水平達(dá)到了0.783，呈極顯著水平，TK與AP的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，相關(guān)性為0.944，與AK呈顯著水平，相關(guān)性達(dá)到0.622，AP與AK作為植物體直接吸收的營(yíng)養(yǎng)元素，相關(guān)性極顯著，達(dá)到0.651。果園土壤表面的果園經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生草栽培使得地上部分的生物量逐漸向地下方向滲透，經(jīng)過(guò)十幾年UB逐年增加漸漸腐爛變質(zhì)，最終變成植物體可以吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這直接改善了土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，改善了果園土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況。表4

圖1　不同年限土壤養(yǎng)分含量變化

圖2　不同年限土壤SQI演變特征

指標(biāo)Variable3a5a10a15a20a果園I果園II果園I果園II果園I果園II果園I果園II果園I果園IIAN0.4710.3870.4580.4340.4970.4670.5480.4060.5060.456OM0.5240.4330.3800.4150.4730.4730.4500.3870.4600.508TN0.5030.4500.4500.4060.3000.6000.5000.4310.5690.446TP0.3620.5710.5500.4970.5760.4790.4780.4450.4430.516TK0.3980.5000.4370.3840.4950.4980.5190.4000.4460.375AP0.4130.3140.4200.3920.4540.4070.4660.4010.5990.413AK0.4120.3940.4910.3920.5170.4540.4650.4250.4900.361Ca0.4300.3990.5220.4890.4830.4590.5520.4000.5290.467Mg0.3820.4480.5050.5350.4480.4980.4920.3720.6280.413Cu0.4610.4920.4040.3590.4620.4670.4420.4230.4730.416Fe0.4740.4640.4340.4170.4820.4000.4970.3980.4040.432Zn0.3470.4340.4380.3320.4990.4720.4840.4930.4160.386Mn0.4630.3430.5390.3410.5100.3740.5630.3370.4790.494pH0.3430.4200.5430.3400.5400.4690.4670.3620.4520.520

表3　各年限立地類型評(píng)價(jià)指標(biāo)的公因子方差

表4　果園生物量與土壤大量元素的相關(guān)性

注：*表示在0.05水平上顯著相關(guān)，**表示在0.01水平上顯著相關(guān)。下同

Note：*Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed)，**Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed).the same as below

2.4土壤微量元素與生物量的相關(guān)性

研究表明，土壤微量元素是植物體正常生長(zhǎng)的必要條件，土壤生物量與土壤微量元素的相關(guān)性密切，土壤生物量為果園土壤提供了有效的物質(zhì)來(lái)源，為改善土壤的立地條件提供了保障。AB與土壤微量元素的關(guān)系不大，與UB呈負(fù)相關(guān)。UB與土壤微量元素的相關(guān)性較大，與Ca、Cu、Fe的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，且呈極顯著正相關(guān)，與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)性水平達(dá)到0.919、0832、0.721、-0.841，與Mn的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，相關(guān)性為0.516，這說(shuō)明UB在一定程度上提高了土壤微量元素的含量，同時(shí)降低了土壤的堿性程度。Ca在土壤中容易結(jié)合氫氧根，可以使土壤堿化，Ca與Cu和Fe的相關(guān)性達(dá)到極顯著正相關(guān)水平，與pH值的相關(guān)性達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)水平，相關(guān)性分別為0.723、0.768、-0.730，與土壤中的Mn的相關(guān)性達(dá)到顯著水平。Mg在土壤中的化學(xué)性質(zhì)與Ca相似，但與土壤中的其它微量元素的相關(guān)性并不明顯。Cu在土壤中含量較少，與Fe的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，與pH值的相關(guān)性為極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)性分別為0.519、-0.740。Fe的化學(xué)性質(zhì)與Ca和Cu類似，與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與Zn的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，相關(guān)性分別為-0.691、0.566。土壤微量元素在土壤營(yíng)養(yǎng)元素中的含量并不高，但確是土壤肥效的重要指標(biāo)，果園經(jīng)過(guò)多年的生草栽培可以明顯提高土壤中微量元素的含量。表5

表5　果園生物量與土壤微量元素的相關(guān)性

2.5果園土壤生物量與土壤養(yǎng)分及SQI指數(shù)的線性關(guān)系

研究表明，果園土壤生物量與土壤養(yǎng)分含量的線性關(guān)系，果園土壤養(yǎng)分含量隨著年限的增加逐年增加，AB的含量在20 a中先增加后減小，UB含量呈逐年增加的趨勢(shì)。AB與土壤養(yǎng)分含量線性關(guān)系式為y=-3.288 4，x+90.717，R2=0.013，線性關(guān)系并不強(qiáng)，而UB與土壤養(yǎng)分含量線性關(guān)系式為y=693.21，x+48.932，R2=0.982 8，這說(shuō)明隨著UB的增加，土壤養(yǎng)分含量呈逐年遞增趨勢(shì)，結(jié)合AB和UB的關(guān)系可知，UB含量增加的基礎(chǔ)是AB，只有AB增加才能使UB在長(zhǎng)時(shí)間的生草栽培中逐漸增大。土壤養(yǎng)分含量作為土壤立地條件最直接的表達(dá)，從根本上說(shuō)明了土壤的肥沃和貧瘠程度，同時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生物量積累可以明顯改善土壤的立地條件，果園土壤的生物量積累又是通過(guò)生草栽培的方式實(shí)現(xiàn)的，所以，果園通過(guò)生草栽培明顯提高了果園土壤養(yǎng)分含量，實(shí)現(xiàn)了果園土壤的量變。圖3

研究表明，果園土壤生物量與土壤立地條件的SQI的線性關(guān)系，土壤AB與UB構(gòu)成了果園土壤最為基礎(chǔ)的生物能量來(lái)源，其中AB是UB的基礎(chǔ)，UB是AB延續(xù)，果園經(jīng)過(guò)多年的生草栽培并且通過(guò)翻耕等果園管理方式使得很大一部分的AB轉(zhuǎn)化成UB，可見(jiàn)土壤的AB和UB是密不可分的。AB在多年的生草過(guò)程中并不是逐年增長(zhǎng)的，在20 a的時(shí)間里總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在第10年時(shí)達(dá)到最大，SQI在20 a中是逐年增加的，特別是15～20 a期間，SQI與AB呈正相關(guān)，但關(guān)系并不顯著，其線性關(guān)系為y=-0.079 1，x+0.527 2，R2=0.079。UB經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間在土壤中的積累、腐爛、轉(zhuǎn)化，其總量在逐年增加，總體呈上升趨勢(shì)，并且在一定程度上改善了土壤的理化性質(zhì)，SQI隨著UB的增大而增大，SQI作為土壤的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)與土壤立地條件、理化程度密切相關(guān)，所以提高土壤UB含量的同時(shí)也就間接的改善了果園的土壤環(huán)境，SQI與UB的線性關(guān)系式為y=1.948 7，x+0.372 9，R2=0.83，可見(jiàn)線性關(guān)系明顯?？偟膩?lái)說(shuō)，AB是UB在土壤中積累的基礎(chǔ)，SQI的提高需要改善土壤的環(huán)境，UB通過(guò)直接改變土壤的環(huán)境而間接的提高了SQI，從而實(shí)現(xiàn)了土壤的質(zhì)變。圖4

圖3土壤生物量與土壤養(yǎng)分的線性關(guān)系

Fig.3The linear relationship of soil biomass and soil nutrients

圖4　土壤生物量與土壤綜合質(zhì)量指數(shù)的線性關(guān)系

3討 論

3.1研究利用了主成分分析對(duì)果園土壤進(jìn)行了主導(dǎo)因子分析，前四個(gè)主成分與土壤中土壤鹽分和大多數(shù)養(yǎng)分元素指標(biāo)存在明顯的相關(guān)性，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為73.614%，不足80%，這可能是由于不同果園土壤理化性質(zhì)差異性和第一、二、三主成分中主導(dǎo)因子多所致。有研究表明葡萄園進(jìn)行行間生草栽培可以改變土壤的空間異質(zhì)性[16]。

3.2土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)(SQI)是建立在主成分分析(PCA)的基礎(chǔ)上的，是土壤肥力條件和理化性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，生草栽培可以明顯提高果園I的SQI指數(shù)，并且時(shí)間越長(zhǎng)作用越明顯，阿克蘇紅旗坡地處干旱地區(qū)，土壤條件較差，加上土壤板結(jié)日益嚴(yán)重，所以應(yīng)選擇一種長(zhǎng)期并且有效的土壤改良方式來(lái)緩解干旱區(qū)土壤所面臨的問(wèn)題。

3.3果園土壤生物量分為地上生物量(AB)和地下生物量(UB)，AB主要是指土壤表面以上的部分，UB主要是指草經(jīng)過(guò)干枯腐爛轉(zhuǎn)移到土壤中的部分，地下生物量的增多可以使土壤變得疏松，增加土壤各種元素的含量，UB的逐年增加得益于充分的AB供給，AB與土壤中各種元素的相關(guān)性并不大，但UB與土壤中營(yíng)養(yǎng)元素和微量元素及一些鹽類關(guān)系密切。

3.4土壤生物量在一定基礎(chǔ)上為優(yōu)化土壤立地條件提供了保障，作為衡量土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的土壤養(yǎng)分含量和SQI指數(shù)與UB存在顯著的線性關(guān)系，AB是UB的基礎(chǔ)，果園生草栽培又是土壤生物量的來(lái)源，這說(shuō)明在以果園土壤為基礎(chǔ)的理論前提下，AB、UB、土壤養(yǎng)分含量、SQI指數(shù)彼此之間存在緊密的聯(lián)系。

4結(jié) 論

生草可有效的改善富士果園土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)果園土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，果園經(jīng)過(guò)一定年限的生草栽培還可以增加土壤養(yǎng)分含量，間接提高能反映土壤肥力的SQI指數(shù)，從而讓果園生草栽培與土壤生物量和土壤養(yǎng)分含量關(guān)系變得更為密切。

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Fund project:Supported by Major Science and Technology Projects of " the 12th Five-year plan" of Xinjiang Uygur Autonomous Region "Research, integration and demonstration of the key technology of high efficiency and safety production of Xinjiang featured fruit tress" (201130102-1)

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.06.015

收稿日期(Received)：2015-12-22

基金項(xiàng)目:新疆維吾爾自治區(qū)“十二五”科技重大專項(xiàng)“新疆特色果樹(shù)高效安全生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究集成與示范”課題(201130102-1)

作者簡(jiǎn)介:史進(jìn)(1991-)，男，新疆人，碩士研究生，研究方向?yàn)楣麡?shù)栽培與生理，(E-mail)450990068@qq.com 通訊作者(Cotresponding author):李文勝(1968-)，男，新疆人，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楣麡?shù)栽培與生理，(E-mail)lwxs@qq.com

中圖分類號(hào)：S606+.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-4330(2016)06-1081-10

Comprehensive Evaluation of the Soil Quality and the Relationship between Biomass and Soil Elements in Two Orchards

SHI Jin， LI Wen-sheng， ZHANG Jun-miao

(CollageofForestryandHorticulture，XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi830052,China)

Abstract：【Objective】 The soil quality of orchard is affected by many factors，grass planting is one of the feasible methods to improve soil fertility and nutrition status，this project aims to provide basic data for the development of practical and universal soil management methods in orchards.【Method】Based on field trials of grass orchard and clean tillage orchard in two different treatments，using PCA and SQI, correlation analysis method.【Result】OM, TN, AP, AK can reflect the status of soil fertility and Ca, Cu, Fe, Zn, Mn can reflect characteristic of soil salinity, which are the dominant factors of soil site conditions in orchard．After a long time of orchard grass cultivation they can significantly improve the comprehensive evaluation of soil quality in different age orchard index, enhance soil fertility conditions and nutritional status. The correlation of TP, OM, TK, AK, Cu, Fe, pH, Mn, Ca, AN and UB were significantly correlated with the soil of the orchard, linear relationship with soil nutrient content and SQI.【Conclusion】The physical and chemical properties of the soil were improved by the way of planting grass and improved SQI, the correlation between soil biomass and soil elements was enhanced and the relationship between soil microbial biomass and SQI and soil nutrient content was more closely related.

Key words:sod culture; apple; soil quality; principal component analysis; integrated evaluation