正寧縣蘋果園土壤肥力綜合指數評價

張彥山，韓明玉，馬 杰，張有龍，張文偉

（1.西北農林科技大學園藝學院，陜西 楊凌 712100；2.甘肅省慶陽市農業科學研究院，甘肅 慶陽745000）

正寧縣蘋果園土壤肥力綜合指數評價

張彥山1，2，韓明玉1，馬 杰2，張有龍2，張文偉2

（1.西北農林科技大學園藝學院，陜西 楊凌 712100；2.甘肅省慶陽市農業科學研究院，甘肅 慶陽745000）

應用綜合指數評價模型，對正寧縣60個蘋果園土壤進行土壤肥力綜合評價。結果表明，土壤鉀素營養充足，有機質、有效Fe和有效Zn是影響土壤肥力水平的限制性因子，施肥時應重視有機質、有效Fe和有效Zn的投入。土壤肥力質量指數為0.5～0.6，土壤質量總體處于中等水平。

隸屬度；限制因子；土壤肥力；評價；正寧縣

基于數理統計方法的土壤質量定量評價成為土壤質量評價研究的熱點［1］，土壤質量指數法是定量化評價土壤質量的常用方法。我們于2012年選用土壤質量指數法對正寧縣蘋果園土壤進行評價，旨在了解研究區果園土壤肥力的現狀，為研究果園生產力的調控提供參考。

1 研究區概況

正寧縣位于黃土高塬溝壑區，屬大陸性季風半濕潤氣候，年均溫9℃，氣溫≥35℃為2～5 d。1月中旬均溫-8～-6℃，年最低溫度-19.7～21.6℃。≥10℃年有效積溫3 000～3 300℃，年降水量694.8 mm，果園土壤以黑壚土為主。

2 材料與方法

2.1 試驗方法

選取樹齡負載量基本一致的富士系果園60個左右。每個地塊按照“S”型走向選取6～8個點進行采樣，采樣深度為30～40 cm。各點土樣充分混合后，用四分法保留1 kg樣品測定相關指標。有機質采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定，全氮采用開氏法測定，速效P采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效K采用1 mol/L乙酸銨浸提-原子吸收法測定，有效Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn采用原子吸收法測定，pH采用水土比= 2.5∶1電位法測定，緩效K采用1 mol/L硝酸浸提-原子吸收法測定，速效氮采用擴散法測定［2～3］。

2.2 計算方法

式中t為T分布函數相對應的值，n為自由度，a為置信水平，S為樣本標準差，d=樣本平均值×相對誤差（%）［4］。

式中Nik為第i個變量在特征值≥1的前k個主成分上的綜合載荷，uik為第i個變量在第k個主成分上的載荷，λk為第k個主成分的特征值。

評價指標權重=單個公因子方差/（∑單個公因子方差）

式中x1、x2為這種類型肥力評價指標在曲線中的轉折點（表1）

表1 隸屬度函數中轉折點的取值

模糊數學中的綜合肥力指數評價模型IFI及權重加權求和指數ADD FQI模型數學表達為：

式中：Wi為第i個因子的權重；Fi為第i個因子的隸屬度；n為參評因子數［5］。

3 結果與分析

3.1 采樣數目的合理性分析

用樣本土壤的肥力特性去估計正寧縣的土壤肥力狀況，有必要對采樣數目進行合理性分析。從表2可以看出，除速效P、速效K、有效Zn外，其他指標均能夠滿足90%置信水平條件下15%和20%的相對誤差精度需求，說明用60個樣點結果去估計正寧縣整體的土壤肥力狀況具有可行性。

表2 在90%置信水平下合理取樣數量分析

3.2 最小數據庫集及權重的確定

進行土壤肥力評價，需從土壤肥力指標中篩選出參評指標組成最小數據庫集（MDS）。根據李桂林等的研究，主成分分析法并結合Norm值是進行土壤肥力評價的常用方法［6］。通過參評土壤屬性Norm值（表3），結合符合MDS中穩定性、易測定性、重現性、主導型、精確性、實用性等原則，所選的11項土壤肥力指標最終進入MDS指標集的為有效Zn、有效Cu、速效K、有機質和有效Fe。由于果園土壤肥力指標內在的關聯性，結合黃婷、吳玉紅等的研究［7～8］，通過公因子方差占公因子方差總和的百分數，將權重值轉換為0～1的數值（表4）。

表3 土壤肥力評價指標載荷及Norm值

表4 MDS集各因子方差及因子權重

3.3 土壤肥力單因素評價

由于養分指標對土壤質量的影響處在動態變化中，因此，對土壤肥力單因素評價宜采用模糊評價方法。通過建立土壤肥力因子與土壤生產力效應之間的隸屬度函數，可反映各指標在土壤中的優劣狀況，實現評價指標在量綱上的統一，使評價指標間更客觀、具體，易于相互之間的比較。利用隸屬度函數計算得到各指標隸屬度函數值，用各指標的平均隸屬度值制成雷達圖來反映各指標的狀態及研究區肥力質量的整體狀況（圖1）。雷達圖上每個坐標軸上的點離原點越遠，表明該指標屬性越好，相反，離坐標原點越近，表明該指標屬性狀態越差。可見，有效Zn隸屬函數值最小，為0.28；有效Fe和有機質次之，表明有效Zn、有效Fe和有機質是影響土壤肥力水平的限制性因子；有效銅隸屬度值為0.63，速效鉀隸屬度值為0.59，這兩項指標均處在較理想的狀態。

3.4 土壤肥力指數評價

土壤質量指數法是將評價結果轉化成0～1的數值，使評價結果更直觀，更易于比較，土壤質量指數越高代表土壤質量越好。從圖2可以看出，FQI函數圖像位于IFI函數圖像之上，這表明FQI評價結果優于IFI結果。同時觀察到，IFI值主要分布在Y=0.5的軸線上下，FQI值主要分布在Y=0.6的軸線上下。

圖1 土壤肥力各指標隸屬度值雷達圖

圖2 土壤肥力FQI和IFI指數散點圖

4 小結

1）評價結果表明，參評的13項土壤肥力指標能夠基本滿足90%置信水平15%和20%的相對誤差取樣數的需求，表明用60個樣本數去估計研究區土壤肥力狀況具有合理性。研究區土壤鉀素營養充足，有機質、有效Fe和有效Zn是影響土壤肥力水平的限制性因子，施肥時應重視有機質、有效Fe和有效Zn的投入。

2）土壤肥力綜合模型充分考慮了評價因素指標值，評價因素權重和評價因素之間交互作用對土壤肥力質量的共同作用，與加權指數模型相比能夠綜合反映土壤肥力質量的狀況。土壤肥力綜合模型評價結果表明，土壤肥力質量指數為0.5～0.6，說明正寧縣蘋果園土壤質量總體處于中等水平。

［1］ 廖桂堂，李廷軒，王永東，等.2007.基于GIS和地統計學的低山茶園土壤肥力質量評［J］.生態學報，27 （5）：1 978-1 986.

［2］ 魯如坤.土壤農業化學分析方法［M］.北京：中國農業科技出版社，2000.

［3］ 張保田.天水市麥積區耕地土壤養分狀況評價［J］.甘肅農業科技，2014（3）：10-13.

［4］ 王 珂，沈掌泉，John SB，等.精確農業田間土壤空間變異與采樣方式研究［J］.農業工程學報，2001，17 （2）：33-36.

［6］ 王建國，楊林章，單艷紅.模糊數學在土壤質量評價中的應用研究［J］.土壤學報，2001，38（2）：176-183.

［5］ 李桂林，陳 杰，孫志英，等.基于土壤特征和土地利用變化的土壤質量評價最小數據集確定［J］.生態學報，2007，27（7）：2 715-2 724.

［7］ 黃 婷，岳西杰，葛璽祖，等.基于主成分分析的黃土溝壑區土壤肥力質量評價［J］.干旱地區農業研究，2010，28（3）：141-147.

［8］ 吳玉紅，田霄鴻，同延安，等.基于主成分分析的土壤肥力綜合指數評價［J］.生態學雜志2010，29（1）：173-180.

（本文責編：陳 偉）

Assessment of Soil Fertility Comprehensive Index in Apple Orchard in Zhengning County

ZHANG Yan-shan1，2，Han Ming-yu1，MA Jie2，ZAHANG You-long2，ZHANG Wen-wei2
（1.College of Horticulture，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi 712100，China；2.Qingyang Academy of Agricultural Sciences，Qingyang Gansu 745000，China）

Taking 60 apple orchard of Zhengning as a case，the limiting soil fertility factors of apple orchard are evaluated by using comprehensive index evaluation model.The result shows that the organic matter，available Fe and available Zn are the soil fertility factors limiting the level of soil fertility，Fertilization should pay attention to them.The soil fertility quality indices being 0.5～0.6，the total quality of soil at the level of basically well.

Membership degree；Limiting ecological factors；Soil fertility；Assessment；Zhengning county

S661.1

A

1001-1463（2015）02-0006-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.02.003

2014-10-31

慶陽市重大科技專項“慶陽蘋果提質增效關鍵技術研究集成與示范推廣”（ZX2014-01）部分內容

張彥山（1981—），男，甘肅鎮原人，農藝師，主要從事矮化蘋果建園技術等方面的研究工作。聯系電話：（0934）8217710。

韓明玉（1962—），男，陜西寶雞人，教授，主要從事果樹遺傳育種與栽培生理等方面的研究工作。E-mail：hanmy@nwsuaf.edu.cn