有機–無機肥配施比例對雙季稻田土壤質(zhì)量的影響

呂真真，吳向東，侯紅乾，冀建華，劉秀梅，劉益仁*

（1江西省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，江西南昌330200；2國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，江西南昌330200；3江西省水利科學研究院，江西南昌330029）

有機–無機肥配施比例對雙季稻田土壤質(zhì)量的影響

呂真真1,2，吳向東3，侯紅乾1,2，冀建華1,2，劉秀梅1,2，劉益仁1,2*

（1江西省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，江西南昌330200；2國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，江西南昌330200；3江西省水利科學研究院，江西南昌330029）

【目的】利用江西省稻田土壤質(zhì)量演變定位監(jiān)測試驗為平臺，系統(tǒng)分析長期不同施肥措施下土壤質(zhì)量狀況，明確提升紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量的優(yōu)化施肥措施。【方法】長期定位試驗設(shè)置8個處理，分別為不施肥處理(CK)，施磷鉀肥處理(PK)，施氮磷肥處理(NP)，施氮鉀肥處理(NK)，施氮磷鉀肥處理(NPK)，施70%化肥+30%有機肥處理(70F+30M)，施50%化肥+50%有機肥處理(50F+50M)，施30%化肥+70%有機肥處理(30F+70M)，于2012年晚稻收獲后測定2個土壤物理性質(zhì)指標(容重和總孔隙度)、7個基礎(chǔ)化學性質(zhì)指標(有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀和pH值)及3個生物學性質(zhì)指標(細菌、真菌和放線菌數(shù)量)，分析長期不同施肥對各土壤性質(zhì)的影響，并運用主成分分析對各處理土壤質(zhì)量進行綜合評分，最后將綜合得分進行聚類分析，以評價長期不同施肥措施對紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量的影響。【結(jié)果】經(jīng)28年連續(xù)不同施肥處理后，各土壤性質(zhì)在處理間均產(chǎn)生顯著差異，但各土壤性質(zhì)在處理間的變化趨勢并不完全一致。化肥配施有機肥處理較化肥處理土壤容重降低12.7%～20.6%，土壤孔隙度增加2.3%～17.4%，有機質(zhì)增加22.5%～41.8%，全氮和堿解氮分別提高9.8%～20.9%和11.1%～30.3%，全磷和有效磷分別提高11.1%～71.7%和1.31～1.75倍，pH值提高0.19～0.48個單位；主成分分析方法將原12個土壤性質(zhì)指標降維、提取出2個主成分，反映了原信息量的87.4%，有機質(zhì)、容重、真菌、全氮、有效磷、放線菌、總孔隙度、細菌、全磷和堿解氮在第一主成分上有較高載荷值，pH值和速效鉀在第二主成分上有較高載荷；各施肥處理下土壤質(zhì)量綜合水平高低排序為：30%F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK>NP>NK>PK>CK；聚類分析方法將長期不同施肥制度下稻田土壤質(zhì)量劃分為一級(30F+70M)，二級(50F+50M、70F+30M)，三級(NPK、NP)，四級(NK、PK、CK)4個等級。【結(jié)論】與單施化肥相比，有機無機配施可有效增加土壤養(yǎng)分含量，改善土壤物理性質(zhì)，緩解土壤酸化，提高土壤微生物數(shù)量，是提高紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量的有效施肥措施。

長期施肥；紅壤性水稻土；土壤質(zhì)量；主成分分析；聚類分析

我國人口基數(shù)大、增長快，對糧食的需求日益增加，糧食問題關(guān)系國計民生，隨著工業(yè)化加速、城鎮(zhèn)化步伐的加快及生態(tài)退耕，耕地面積銳減[1–2]，不斷增長的糧食需求和不斷減少的耕地面積之間的矛盾日益突出。糧食生產(chǎn)受多種因素制約，土壤質(zhì)量是影響單位面積糧食產(chǎn)量和糧食安全的關(guān)鍵因素[3]。近年來，耕地質(zhì)量問題日益突顯，土壤肥力退化、土壤酸化、鹽堿化、重金屬污染等問題逐漸加劇，我國土壤質(zhì)量狀況不容樂觀，提高土壤質(zhì)量是實現(xiàn)我國糧食安全保障的基礎(chǔ)[4]，提升技術(shù)及其優(yōu)劣評價成為研究熱點。

稻米是我國消費的主要糧食種類，雙季稻在糧食生產(chǎn)中占有重要地位[5]，施肥是水稻增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)最重要的農(nóng)藝措施之一[6–7]，但不合理施肥現(xiàn)象普遍，肥料利用率低，不僅導(dǎo)致資源浪費及環(huán)境污染[8–9]，而且導(dǎo)致土壤養(yǎng)分不均衡、土壤肥力低下[10]以及土壤酸化[11]，影響水稻產(chǎn)量。施肥制度不同，土壤物理、化學和生物學性質(zhì)不同[12–14]，而這種差異又會對土壤結(jié)構(gòu)、肥力和生產(chǎn)力產(chǎn)生重要影響。長期肥料定位試驗在研究土壤-植物-環(huán)境評價對不同施肥制度的響應(yīng)關(guān)系中具有重要作用[15]，是評價和檢驗施肥制度的有效手段。近年來，利用長期定位試驗平臺，開始進行長期施肥對水稻產(chǎn)量[16–18]、土壤養(yǎng)分[19–21]、理化性質(zhì)[12,22–23]、微生物學特性[24–25]、酶活性[26–28]等影響的眾多研究，但多是對單一或幾種土壤性質(zhì)指標的影響，而缺乏對土壤質(zhì)量的綜合評價研究。本研究以1984年建立在第四紀亞紅粘土母質(zhì)發(fā)育的中潴黃泥田上的肥料長期定位實驗為平臺，研究不同施肥制度對土壤物理、化學和生物學性質(zhì)的影響，并結(jié)合各土壤性質(zhì)指標綜合評價土壤質(zhì)量對長期不同施肥制度的響應(yīng)，為建立雙季稻科學施肥制度，提高土壤質(zhì)量和土地生產(chǎn)力，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及實現(xiàn)“藏糧于地”提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

紅壤性雙季稻長期定位試驗位于江西省農(nóng)業(yè)科學院試驗農(nóng)場內(nèi)，地處江西省南昌市南昌縣(N28°57′，E115°94′)，海拔高度25m。地處中亞熱帶，隸屬鄱陽湖氣候區(qū)，年平均氣溫17.5℃，≥10℃積溫5400℃，年降雨量1600mm，年蒸發(fā)量1800mm，無霜期約280d。試驗基地土壤為第四紀亞紅粘土母質(zhì)發(fā)育的中潴黃泥田，種植制度為一年兩熟雙季稻(早稻–晚稻)，0—20cm土層土壤基本理化性質(zhì)(1984年)：有機質(zhì)25.6g/kg、全氮1.36g/kg、全磷0.49g/kg、堿解氮81.6mg/kg、有效磷20.8mg/kg、速效鉀35.0mg/kg、緩效鉀240mg/kg、陽離子交換量7.54cmol/kg、容重1.25、pH6.50。

1.2 試驗設(shè)計

試驗始于1984年，共設(shè)8個處理，3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為33.3m2，小區(qū)間以0.50m深和0.50m寬的水泥田埂隔開，各小區(qū)獨立排灌。每年4月中下旬移栽早稻，7月中旬收獲；7月下旬移栽晚稻，10月下旬收獲。試驗處理：1)不施肥(CK)；2)磷鉀肥(PK)；3)氮磷肥(NP)；4)氮鉀肥(NK)；5)氮磷鉀肥NPK；6)70%化肥+30%有機肥(70F+30M)；7)50%化肥+50%有機肥(50F+ 50M)；8)30%化肥+70%有機肥(30F+70M)，處理6)、7)、8)中30%、50%及70%配施比例是根據(jù)氮肥用量計算，磷和鉀用化肥補足。

對照組中出現(xiàn)不良事件患者共8例，不良事件發(fā)生率為18.18%；再住院患者為10例，再住院率為22.72%；觀察組中出現(xiàn)不良事件患者共3例，不良事件發(fā)生率為6.82%，再住院患者2例，再住院率為4.55%。觀察組患者的不良事件發(fā)生率及在住院率均低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

2.2.1 土壤質(zhì)量的主成分分析土壤質(zhì)量各指標具有不同的含義，因而在數(shù)量級和量綱上都不同，為了保證其客觀性和科學性，需對原始數(shù)據(jù)矩陣進行標準化處理，采用Z-score方法對原始數(shù)據(jù)進行標準化。對標準化的數(shù)據(jù)計算特征值及其方差貢獻率和累積方差貢獻率(表4)，根據(jù)特征值大于1的原則選取主成分，據(jù)此本文提取了2個主成分，第1和2個主成分對總方差的貢獻率分別為75.8%和11.6%，前2個主成分累積方差貢獻率為87.4%，特征值之和為10.50，即前2個主成分可以反映出土壤全部指標提供信息的87.4%。

早稻施用純N、P2O5和K2O量分別為150、60和150kg/hm2；晚稻施用純N、P2O5和K2O量分別為180、60和150kg/hm2。早晚稻氮、磷和鉀化肥施用品種相同，分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀，有機肥品種分別為紫云英和腐熟豬糞，紫云英N、P2O5和K2O含量分別為0.30%、0.08%和0.23%，腐熟豬糞分別為0.45%、0.19%和0.60%。磷肥和有機肥全部作基肥；化學氮肥50%作基肥，25%作分蘗肥，25%作幼穗分化肥；鉀肥50%作分蘗肥，50%作幼穗分化肥。

1.3 土壤樣品采集及分析方法

早晚稻分小區(qū)單打單收，測定產(chǎn)量。于2012年晚稻收獲后，采用多點混合取樣法用土鉆在各小區(qū)采集0—20cm土層土壤樣品，剔除石塊、植物殘根等雜物，混合裝袋帶回實驗室，一部分土壤樣品在4℃冷藏保存，進行土壤微生物性質(zhì)測定；其余土壤樣品自然風干，研磨、過篩分裝以備測定土壤養(yǎng)分含量和pH值。用環(huán)刀在各小區(qū)采集原狀土，測定土壤容重和土壤孔隙度。

參照《土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法》[29]進行土壤指標測定：土壤pH用pH計法，有機質(zhì)用油浴加熱—重鉻酸鉀容量法，全氮用凱氏定氮法，全磷用高氯酸–硫酸—鉬銻抗比色法，堿解氮用1.0mol/L NaOH堿解擴散法，速效鉀用1.0mol/L NH4OAc—火焰光度計法，有效磷用Olsen法；細菌、真菌和放線菌數(shù)量采用稀釋平板法，分別用牛肉膏蛋白胨、孟加拉紅和高氏1號培養(yǎng)基。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過文獻內(nèi)容分析可知，對聽障學生微課的研究主要集中在微課的開發(fā)，應(yīng)用、其應(yīng)用效果及其對傳統(tǒng)課堂模式的改進的研究，其中針對聽障學生微課的開發(fā)較少，針對微課在聾生課堂教學中的應(yīng)用及應(yīng)用效果探究的較多，針對聽障學生基于微課的教學模式的也較多，這說明，聽障學生微課的研究已經(jīng)從初始的開發(fā)研究，轉(zhuǎn)向探討其應(yīng)用及效果的研究，研究也進一步地深入，更加深入考察微課在改變聽障學生課堂教學模式的作用及改進措施。

經(jīng)過28年連續(xù)施肥，4個平衡施肥處理間土壤養(yǎng)分含量和pH產(chǎn)生了顯著差異，與NPK相比，配施有機肥顯著提高了土壤有機質(zhì)含量，提高幅度為22.5%～41.8%，不同配比條件下提高幅度不同，土壤有機質(zhì)含量隨有機肥配施比例的提高而增加；全氮和堿解氮與土壤有機質(zhì)呈現(xiàn)出相似規(guī)律，與NPK相比，配施有機肥較化肥處理，可以提高土壤全氮和堿解氮含量，提高幅度分別為9.8%～20.9%和11.1%～30.3%，以高比例配施有機肥處理(30F+ 70M)的全氮和堿解氮含量最高，分別為1.85g/kg和181.38mg/kg，低比例(70F+30M)和中比例(50F+ 50M)配施有機肥處理較化肥處理雖然有提高土壤全氮和堿解氮含量的趨勢，但差異未達到顯著水平，且低比例(70F+30M)和中比例(50F+50M)配施有機肥的2個處理間差異不顯著，高比例(30F+70M)和中比例(50F+50M)配施有機肥處理間差異同樣不顯著，但高比例(30F+70M)與低比例(70F+30M)配施有機肥處理相比，差異達顯著水平，這表明在等氮量條件下配施有機肥比純化肥處理顯著增加氮素庫容；與化肥處理相比，配施有機肥可以提高土壤全磷和有效磷含量，且提高幅度隨有機肥配施比例的增高而增加，提高幅度分別為11.1%～71.7%和1.31～1.75倍，低比例配施有機肥處理(70F+30M)未能顯著提高全磷含量，但顯著提高了有效磷含量，總之，配施有機肥處理較純化肥處理能夠顯著提高土壤供磷能力。4個平衡施肥處理間，土壤速效鉀含量差異不顯著，且配施有機肥處理的速效鉀含量低于化肥處理，可能因外源提供鉀素不足，而配施有機肥促進了作物對鉀素的吸收利用所致；與化肥處理相比，配施有機肥處理可以顯著提高土壤pH 0.19～0.48個單位，表明配施有機肥可以有效減緩?fù)寥赖乃峄厔荨?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥制度對紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量評價指標的影響

2.1.1 土壤物理指標連續(xù)施肥28年，不同施肥制度下土壤物理性質(zhì)發(fā)生了顯著變化(圖1)。施肥處理較不施肥處理土壤容重顯著降低，降低了4.0%～23.8%，土壤孔隙度顯著增加，增加了5.0%～14.8%，且差異均達顯著性水平(P<0.05)；化肥處理(PK、NP、NK和NPK)間土壤容重差異不顯著；有機–無機配施處理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)較化肥處理(PK、NP、NK和NPK)土壤容重顯著降低(P<0.05)，降低幅度為12.7%～20.6%，土壤孔隙度顯著增加，增加幅度為2.3%～17.4%，且隨有機肥配施比例的增加，土壤容重降低，土壤總孔隙度增大，但配施70%有機肥和50%有機肥處理間差異未達到顯著水平。由此可知，施肥均有疏松土壤、改善土質(zhì)、增加土壤通氣性能的作用，其中配施有機肥效果更優(yōu)。在4個均衡施肥處理(NPK、70F+ 30M、50F+50M和30F+70M)中，以均衡施化肥(NPK)的土壤容重最高，配施30%有機肥處理次之，配施70%有機肥處理最低，呈現(xiàn)出隨著有機肥配施比例的增而顯著減小的變化趨勢；土壤總孔隙度變化趨勢與之相反。表明增施有機肥是降低土壤容重、增加土壤孔隙度的主要原因，長期有機–無機配施與單純施用化肥相比可有效改善土壤物理性質(zhì)。2.1.2土壤化學指標不同施肥制度下土壤基礎(chǔ)肥力指標及pH結(jié)果(表1)顯示，長期施肥較不施肥處理，土壤基礎(chǔ)肥力指標均有不同程度的提高。具體表現(xiàn)在：與CK相比，化肥處理可以提高土壤有機質(zhì)含量，增加幅度為3.8%～17.2%，其中NP處理土壤有機質(zhì)含量最高，與CK具有顯著性差異，其他處理雖增加了有機質(zhì)含量，但影響程度均未達到顯著性水平。化肥處理間比較，NP和NK有機質(zhì)含量差異顯著，其他處理間均差異不顯著；化肥處理土壤全氮和堿解氮含量較CK均有不同程度的增高，增高幅度范圍分別為14.9%～29.8%和8.5%～51.7%，施氮處理(NP、NK和NPK)較缺氮處理(PK)土壤全氮和堿解氮含量均顯著提高，但施氮的3個處理間差異不顯著；除缺磷處理(NK)土壤全磷和有效磷與不施肥處理沒有顯著差異外，施磷處理(NP、PK和NPK)均顯著提高，提高幅度分別為92.0%～110.0%和1.94～2.92倍；施鉀處理(PK、NK和NPK)土壤速效鉀含量較CK顯著提高，提高幅度為62.3%～137.7%，其中PK處理提高幅度最大；施化肥各處理(PK、NP、NK和NPK)pH顯著低于CK，NPK處理pH最低，較對照降低了0.46，其次是NP和NK處理，分別降低了0.33和0.35，施氮處理(NP、NK和NPK)pH均低于缺氮處理(PK)，差異均達到顯著性水平(P<0.05)，可見長期施化肥尤其是氮素化肥會加速土壤酸化。

表1 不同施肥制度對土壤化學性質(zhì)的影響Table 1 Effect of different fertilization systems on soil chemical properties

原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2010軟件整理后，運用SPSS 19.0軟件進行LSD法多重比較、相關(guān)性分析、主成分分析及聚類分析。

很多孕媽媽都感覺乳房，尤其是乳頭附近似乎沉積了很多污垢，特別想清洗。由于孕期激素的改變，乳暈區(qū)域擴大，色素沉著增加，乳頭周圍還會出現(xiàn)一些小隆起，因此乳房看起來會比較“臟”。但這是懷孕后的一種正常變化，不是沉積的污垢。孕媽媽不要刻意去清洗，只需洗澡的時候順便清洗一下就可以，也不建議用肥皂或其他洗液清洗。另外，清洗時，不要使勁搓洗乳房，否則會引起宮縮。

2.1.3 土壤生物指標連續(xù)施肥28年后，不同施肥制度下土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量發(fā)生了顯著變化(表2)。配施有機肥處理的細菌、真菌和放線菌數(shù)量顯著高于不施肥處理，分別提高了0.94～2.68倍、1.67～3.43倍和1.22～1.53倍，其中高比例配施有機肥處理提高幅度均最大。高比例配施有機肥處理，細菌數(shù)量與低、中比例配施有機肥處理間存在顯著性差異，而中、低比例配施有機肥的兩個處理間差異不顯著。3個配施有機肥處理真菌數(shù)量相互間差異顯著，放線菌數(shù)量無顯著差異。

正因為此，相對于“反思性實踐者”而言，這就是關(guān)于中國數(shù)學教師更加恰當?shù)囊粋€定位——作為研究者的教師．這也就是指，只有通過積極的教學研究才能更好地實現(xiàn)自身的專業(yè)成長．

2.1.4 土壤質(zhì)量評價指標相關(guān)關(guān)系對上述土壤物理、化學和生物學性質(zhì)進行相關(guān)性分析(表3)表明，有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮及有效磷均與各土壤物理性質(zhì)(土壤容重和總孔隙度)及生物學性質(zhì)(細菌、真菌及放線菌數(shù)量)呈很好的相關(guān)性，其中土壤有機質(zhì)與各物理和生物學性質(zhì)呈極顯著相關(guān)性，且有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮及有效磷之間存在顯著或極顯著相關(guān)性；土壤容重與總孔隙度呈極顯著負相關(guān)，表征生物學性質(zhì)的3個指標間存在顯著或極顯著正相關(guān)；速效鉀、pH與其他指標間相關(guān)系數(shù)未達到顯著水平。分析速效鉀與其他指標相關(guān)性不顯著的原因可能為，本試驗設(shè)計的鉀肥施用量偏低，致使鉀素虧缺，不同施肥處理下土壤速效鉀含量差異較小，施肥對土壤鉀庫影響不顯著。pH與其他指標不存在顯著相關(guān)性，但與速效鉀、有效磷和全磷的相關(guān)性相對較強，且呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，表明磷肥施用在一定程度上導(dǎo)致土壤酸化。

前幾年，我跟一個朋友的妹妹F合租房子。F是個能言善辯，又略帶負能量的女孩。她常說的一句話是：“我只是一個姑娘家，為啥要過得像男人那樣艱辛？讓我嫁個有錢人吧，我就不用過得這么狼狽了。”

一般而言，旅游資源可分為兩大基本類型，即自然旅游資源和人文旅游資源。中國國家旅游局所制定的《旅游資源的分類、調(diào)查與評價》(GB/T 18972－2003)中，將旅游資源分為8大主類、31亞類和155個基本類型。自然旅游資源包括地文景觀、水域景觀、生物景觀、天象與氣候景觀四個大類;人文旅游資源包括遺址遺跡、建筑與設(shè)施、旅游商品、人文活動四個大類。②本文以這一分類體系為基礎(chǔ)，結(jié)合清朝的實際情況加以修正，通過統(tǒng)計、梳理南巡詩歌與匾聯(lián)，明晰康、乾二帝游覽江南景觀類型的基本情況。

由上文對土壤物理、化學和生物學性質(zhì)分析結(jié)果可知，土壤屬性指標在不同施肥處理間的變化趨勢存在差異，故不能簡單地通過一個或幾個土壤性質(zhì)指標對土壤質(zhì)量進行評價，因此需要對土壤質(zhì)量進行綜合評價。各指標相關(guān)分析結(jié)果表明，各指標間存在不同程度的相關(guān)性，直接利用上述指標對土壤質(zhì)量進行綜合評價將會產(chǎn)生信息重疊，使評價結(jié)果出現(xiàn)偏差，不能對不同施肥制度條件下的土壤質(zhì)量狀況進行科學評價。下面以主成分分析綜合得分法來綜合評價不同施肥制度對土壤質(zhì)量的影響程度。評價過程：以上述2個土壤物理指標、7個化學指標和3個微生物指標構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣，經(jīng)過數(shù)據(jù)標準化處理，分別求主成分的方差貢獻率及累積貢獻率，選擇主成分個數(shù)，然后求出相關(guān)矩陣的特征向量，建立主成分解釋表達式，然后計算各主成分得分和綜合得分，根據(jù)綜合得分評價土壤質(zhì)量。

表2 不同施肥制度對土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量的影響Table 2 Effects of different fertilization systems on quantities of soil bacteria, fungi and actinomycetes

表3 各土壤質(zhì)量指標相關(guān)系數(shù)矩陣Table 3 Correlation coefficients matrix among soil quality indices

表4 主成分特征根和貢獻率Table 4 Eigenvalues and variance contributions of the principal components

深入探尋工作重塑理論的發(fā)展脈絡(luò)可以發(fā)現(xiàn)，該理論研究可分為兩大流派。從操作層面上看，流派差異表現(xiàn)為對工作重塑的定義、分類和測量的不同。但究其根源，則各自代表了基于價值理性取向和工具理性取向的不同研究視角。

2.2 不同施肥制度紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量評價

主成分因子載荷是主成分因子與原始變量因子之間的相關(guān)系數(shù)，因子負荷越大，變量在相應(yīng)主成分中的權(quán)重就越大，由土壤性質(zhì)在第1和第2主成分(PC1和PC2)上的因子載荷(圖2)可以看出，有機質(zhì)、真菌、全氮、有效磷、放線菌、總孔隙度、細菌、全磷和堿解氮在PC1上有較高載荷值，且均為正向負荷，載荷值均高于0.9，說明以上土壤指標與PC1相關(guān)性較高，顯著影響土壤質(zhì)量高低，且為正效應(yīng)；容重在第一主成分的載荷值為負，值為–0.975，說明土壤容重亦顯著影響土壤質(zhì)量，且為負效應(yīng)，即土壤容重增大可以顯著降低土壤質(zhì)量；pH在PC2上載荷值為–0.876，載荷值較大，且為負值，而PC2貢獻率為11.6%，說明土壤pH值同樣是影響土壤質(zhì)量的重要因子，且是負效應(yīng)；速效鉀在PC2上具有較高正向載荷值。由以上分析可知，對雙季稻的土壤質(zhì)量系統(tǒng)來說，本文選取的12個土壤質(zhì)量指標在上述兩個主成分上均有較高因子載荷，表明用這兩個主成分可以反映由上述土壤物理、化學和生物學指標所表征的土壤質(zhì)量水平的高低。

主成分載荷矩陣除以主成分相對應(yīng)特征值算術(shù)平方根，即為各個主成分中每個指標所對應(yīng)的系數(shù)，也就是主成分的特征向量。各主成分的特征向量與各土壤指標標準化后數(shù)據(jù)的乘積之和可以得出2個主成分解析表達式：

在聯(lián)系群眾、服務(wù)群眾方面，重點整治群眾身邊特別是群眾反映強烈的形式主義、官僚主義突出問題。《工作意見》舉例：“漠視群眾利益和疾苦，對群眾反映強烈的問題無動于衷、消極應(yīng)付，對群眾合理訴求推諉扯皮、冷硬橫推，對群眾態(tài)度簡單粗暴、頤指氣使。”這些現(xiàn)象，是嚴重脫離群眾甚至侵害群眾利益的惡劣行為，對此中央明確要求，一定要堅決整治。

圖2 土壤性質(zhì)在 PC1和 PC2的因子負荷分布圖Fig. 2 Correlation between soil property and principal component in projection of components 1 and 2

式中：F1和F2分別為第一、二主成分得分，X1、X2、······、X12分別為容重、總孔隙度、有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值、細菌、真菌和放線菌進行標準化后的數(shù)值。

將標準化的數(shù)據(jù)代入式(1)、(2)獲得不同施肥制度下第一和第二主成分得分(圖3)。

結(jié)果顯示，在以PC1為代表的土壤質(zhì)量水平上，不同施肥處理對土壤質(zhì)量變化影響的大小順序為30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK>NP> PK>NK>CK；在以PC2為代表的土壤質(zhì)量水平上，不同施肥處理對土壤質(zhì)量變化影響的大小順序為30F+70M>CK>NP>NK>70F+30M>50F+ 50M>NPK>PK。不同施肥制度下土壤質(zhì)量在兩個主成分上的排序差異顯著，主要因影響兩個主成分的影響因子存在差異而致。

以每個主成分所對應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重，計算主成分綜合表達式：

式中:F為主成分綜合得分；E1、E2分別為第一和第二主成分的特征值。

近日，海口市瓊山區(qū)法院一審以被告人程立生犯受賄罪，判處有期徒刑五年，并處罰金人民幣50萬元。沒收贓款249.3萬元，上繳國庫。

將2個主成分特征值代入式(3)，結(jié)合式(1)和(2)獲得主成分綜合得分解析表達式：

將標準化的數(shù)據(jù)代入式(4)計算獲得不同施肥制度下主成分綜合得分(圖4)，對土壤質(zhì)量做出綜合評價。不同施肥處理對土壤質(zhì)量變化影響的大小順序為：30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK> NP>NK>PK>CK。由此可知，施肥處理土壤質(zhì)量均優(yōu)于不施肥處理；施肥處理中均衡施肥優(yōu)于不均衡施肥；均衡施肥處理中，有機–無機配施處理優(yōu)于化肥處理，且隨有機肥配施比例增大而升高；不均衡施肥處理中，缺氮處理質(zhì)量水平最低，其次是缺磷處理。

2.2.2 不同施肥制度下紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量等級劃分以各處理的主成分綜合得分作為評價其肥力的新指標，以歐氏距離衡量各處理肥力差異大小，采用最短距離法對各處理土壤質(zhì)量水平的親疏相似程度進行系統(tǒng)聚類。

圖3 不同施肥處理下土壤在 PC1和 PC2的得分分布圖Fig. 3 Distribution of scores from different fertilization soil on PC1and PC2

圖4 不同施肥處理下土壤在 PC1和 PC2的綜合得分Fig. 4 General scores of different fertilization soil in PC1and PC2

由聚類樹形圖(圖5)可直觀地看出各施肥方式的歸類情況：30F+70M>50F+50M、70F+30M> NPK、NP>NK、PK、CK。即8種不同施肥制度下土壤質(zhì)量水平劃分為4個等級：一級(30F+70M)；二級(50F+50M、70F+30M)；三級(NPK、NP)；四級(NK、PK、CK)。有機肥施用能顯著提高土壤質(zhì)量水平，高比例配施有機肥處理的土壤質(zhì)量等級高于中、低比例配施，而中、低2個比例配施有機肥處理的土壤質(zhì)量屬于相同等級，說明在本文土壤質(zhì)量綜合評價系統(tǒng)下，高比例配施有機肥提高土壤質(zhì)量等級效果優(yōu)于中、低比例配施，而中、低比例配施效果相同；NPK和NP兩個處理的土壤質(zhì)量屬于同一個等級，說明在本試驗設(shè)計的鉀肥施用量下，鉀肥施用對土壤質(zhì)量等級的提升效果不顯著；缺氮(PK)和缺磷(NK)處理土壤質(zhì)量等級與不施肥處理(CK)處于相同等級，且土壤質(zhì)量等級最低，說明氮肥和磷肥對提升紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量的重要性，表明平衡施肥是提升紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量等級的關(guān)鍵。

圖5 聚類樹形圖Fig. 5 Arborescence of cluster analysis

3 討論

土壤質(zhì)量是眾多土壤物理、化學和生物學性質(zhì)以及形成這些性質(zhì)的一些重要過程的綜合體現(xiàn)[30]，能綜合反映土壤特性，是揭示土壤條件動態(tài)變化的最敏感指標[31]。國內(nèi)外已在土壤質(zhì)量評價指標體系和評價方法方面開展了大量的研究工作，但目前尚未有統(tǒng)一的土壤質(zhì)量評價標準，也沒有固定的方法。早期的評價方法主要是利用簡單相關(guān)性分析論述單項土壤性質(zhì)與土壤質(zhì)量的關(guān)系。近年來，隨著統(tǒng)計學在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，主成分分析和聚類分析法在土壤質(zhì)量評價中得到大量的應(yīng)用[32–35]，此方法能夠減少計算量，降低主觀隨意性，增強了土壤質(zhì)量評價的可靠性。本研究利用主成分分析方法，將原始表征土壤物理、化學和生物學性質(zhì)的12個指標降維、提取出2個主成分，累計貢獻率達87.4%，有機質(zhì)、容重、真菌、全氮、有效磷、放線菌、總孔隙度、細菌、全磷和堿解氮在第一主成分上有較高載荷值，pH和速效鉀在第二主成分上有較高載荷，2個主成分涵蓋了土壤物理、化學和生物學指標，原變量信息整體無丟失，因此，利用文中所選取的2個土壤物理指標，7個基礎(chǔ)化學指標和3個生物學指標對長期不同施肥制度下紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量進行評價是可靠的。

在長期不同施肥制度下的雙季稻田的主成分綜合得分產(chǎn)生較大差異，本研究把主成分綜合得分聚類分析，將8個不同施肥處理下的土壤質(zhì)量分為四個等級，高質(zhì)量等級(30F+70M)；較高質(zhì)量等級(50F+50M、70F+30M)；中等質(zhì)量等級(NPK、NP)；低質(zhì)量等級(NK、PK、CK)。由土壤質(zhì)量等級劃分可以得出，施肥處理土壤質(zhì)量均優(yōu)于不施肥處理；施肥處理中均衡施肥優(yōu)于不均衡施肥；均衡施肥處理中，有機–無機配施處理優(yōu)于化肥處理，且隨有機肥配施比例增大而升高；不均衡施肥處理中，缺N處理質(zhì)量水平最低，其次是缺磷處理，可見施肥結(jié)構(gòu)對雙季稻田土壤質(zhì)量高低水平的影響顯著，聶軍等[23]和陳吉等[35]也得到類似結(jié)論。

（1）詞+名詞：wave-length波長；fuel-tank燃油箱，燃料箱；metal-work金屬制品

本研究表明，在等氮量條件下，長期有機–無機配施在提升稻田土壤質(zhì)量方面優(yōu)于純化肥，且配施70%有機肥土壤質(zhì)量優(yōu)于配施50%和30%，即有機肥施用比例增加，提升土壤質(zhì)量效果更顯著[36]，由此可知，有機–無機配施提升土壤質(zhì)量的原因主要是有機肥的作用。大量研究表明，有機肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)性能，提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，減緩?fù)寥浪峄岣咄寥牢⑸飻?shù)量，對改土培肥，提高土壤質(zhì)量具有積極作用[7,13]。但近年來有關(guān)施用有機肥尤其是畜禽糞便會增加土壤重金屬含量[37]，促進稻田甲烷排放[38]，提高磷素潛在環(huán)境風險[39]，且隨施用量增加其危險性越強等負面報道增多，故在有機–無機配施中應(yīng)當注意配施比例。本研究未考慮施肥對環(huán)境的影響，下一步應(yīng)當注重施肥對土壤及周邊環(huán)境影響，以更全面地評價施肥對土壤質(zhì)量的影響，為提升土壤質(zhì)量，保障環(huán)境健康，建立科學友好的施肥制度提供科學依據(jù)。

4 結(jié)論

在不同化肥與有機肥配施比例下，紅壤性雙季稻田的物理、化學和生物學性質(zhì)均發(fā)生了較大變化。長期施肥顯著降低了土壤容重，增加了土壤總孔隙度，在等氮量投入下，有機–無機配施較單施化肥的效果更顯著。有機–無機配施在提高土壤有機質(zhì)、氮和磷養(yǎng)分含量，延緩?fù)寥浪峄厔荩岣咄寥牢⑸飻?shù)量方面顯著優(yōu)于單施化肥。

土壤質(zhì)量綜合評價及聚類分析表明，有機–無機配施優(yōu)于純化肥，且土壤質(zhì)量隨有機肥配施比例增加而提高，不均衡施肥提升土壤質(zhì)量不顯著，缺氮施肥處理最低。由此可見，對于紅壤性雙季稻田而言，有機肥和無機肥配施有利于培肥土壤，提升土壤質(zhì)量，且有機肥配施比例越高，效果越好，是提升紅壤性雙季稻田土壤質(zhì)量的優(yōu)化施肥措施。

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Effect of different application ratios of chemical and organic fertilizers on soil quality in double cropping paddy fields

LüZhen-zhen1,2,WU Xiang-dong3,HOU Hong-qian1,2,JI Jian-hua1,2,LIU Xiu-mei1,2,LIU Yi-ren1,2*
(1 Institute of Soil Fertilizer and Resource Environment, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; 2 National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement，Nanchang 330200, China; 3 Jiangxi Provincial Institute of Water Sciences, Nanchang 330029, China)

【Objectives】A long-term paddy soil quality evolution experiment started from1984in Jiangxi Province was conducted to systematically analyze soil quality of double-rice cropping field in red soil region,and acquire the optimum fertilization measures to improve soil quality.【Methods】The long-term experiment included eight treatments,control(CK,no nutrient input),phosphorus(P)and potassium(K)fertilizer treatment (PK),nitrogen(N)and Pfertilizer treatment(NP),N and Kfertilizer treatment(NK),N,P and Kfertilizer treatment(NPK),70%chemical fertilizer and30%organic fertilizer treatment(70F+30M),50%chemicalfertilizer and50%organic fertilizer treatment(50F+50M),and30%chemical fertilizer and70%organic fertilizer treatment(30F+70M).Two soil physical properties(soil bulk density and total porosity),7basic chemical properties(organic matter,total N,total P,available N,available P,readily available Kand pH)and3biological properties(the number of bacteria,fungi and actinomycetes)were determined after the harvest of late rice in2012. Effects of the long-term fertilization on soil properties were analyzed.Principal component and cluster analysis were used to evaluate the effect of long-term different fertilization systems on soil quality of double-rice cropping field in red soil region.【Results】The significant differences of soil properties were founded among the treatments.Compared with the chemical fertilizer treatments,the long-term application of chemical fertilizer and organic manure reduced soil bulk density by12.7%–20.6%,and increased soil total porosity by 2.3%–17.4%,increased organic matter,total N,available N,total Pand available Pby22.5%–41.8%, 9.8%–20.9%,11.1%–30.3%,11.1%–71.7%and131%–175%,respectively.In addition,the soil pH in the treatments of chemical fertilizer combined with organic manure were increased by0.19–0.48than those of the chemical fertilizer treatments.The2principal components which could reflect87.4%of the original information were extracted from the initial12indices.In the first principal component,organic matter,bulk density,fungi,total nitrogen,available P,actinomycetes,total porosity,bacteria,total Pand available Nhad higher load value,while pH and readily available Khad higher load value in the second principal component. The levels of soil quality under different fertilization treatments were sorted as follows:30F+70M>50F+ 50M>70F+30M>NPK>NP>NK>PK>CK.The soil quality of paddy soil under the long-term different fertilization systems was divided into4grades:first grade(30F+70M),second grade(50F+50M,70F+ 30M),third grade(NPK,NP),and fourth grade(NK,PK,CK).【Conclusions】The study suggested that chemical fertilizer combined with organic manure can increase soil nutrient content compared with chemical fertilizer,improve soil physical properties,reduce soil acidification and improve soil microbial counts.Thus, chemical fertilizer combined with organic manure is the most effective fertilization measure to improve the soil quality of double-rice cropping field in red soil region.

long-term fertilization;red paddy soil;soil quality;principal component analysis;cluster analysis

2016–11–18接受日期：2017–03–06

國家自然科學基金（31460544）；江西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研協(xié)同創(chuàng)新專項（JXXTCL2016003）；江西省農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新基金（20162CBS001）資助。

呂真真（1987—），女，山東菏澤人，博士，助理研究員，主要從事土壤肥料與植物營養(yǎng)方面的研究。

E-mail：lvzhenzhen808@163.com。*通信作者E-mail：jxnclyr@163.com