藍花楹生長與土壤養分的相關性研究

李小梅，劉學鋒，黃敏，張沛健，張國武*

藍花楹生長與土壤養分的相關性研究

李小梅，劉學鋒，黃敏，張沛健，張國武

(1. 湛江科技學院，廣東 湛江 524000；2. 國家林業和草原局桉樹研究開發中心，廣東 湛江 524022)

為了解土壤養分對藍花楹生長的影響，利用主成分回歸方法，研究廣東省遂溪縣2個試驗地20個樣地的6種土壤養分與藍花楹生長的相關性。結果表明：藍花楹樣地土壤養分中，土壤有機質、土壤全氮、堿解氮、有效鐵含量分別為12.43 ～ 39.69 g·kg、0.37 ～ 1.95 g·kg、52.56 ～ 180.27 mg·kg和30.51 ～ 64.06 mg·kg，其變幅較大；速效鉀和交換性鈣的含量分別為51.75 ～ 74.83 mg·kg、113.11 ～ 178.27 mg·kg，其變幅較小；變異系數范圍為12.63% ～ 55.27%，均為中等變異；藍花楹的生物量、平均胸徑、平均樹高變異系數分別是59.54%、52.68%、35.83%，均為中等變異。從土壤養分對藍花楹生長的相關系數看，有機質、全氮、堿解氮與生物量、平均樹高為極顯著正相關，平均胸徑為顯著正相關；且養分間有機質與全氮、堿解氮極顯著正相關，速效鉀與有機質、全氮、堿解氮為顯著正相關。主成分分析表明有機質、全氮、堿解氮對藍花楹生長均有影響，且有機質對藍花楹生長影響較大且略大于全氮。

藍花楹；土壤養分；相關性

藍花楹()系紫葳科藍花楹屬植物，別名巴西紫葳、非洲紫葳、西紫葳、金鳳花、紫云木。原產中南美洲，廣泛分布于秘魯、墨西哥、坡利維亞、巴西、阿根廷、南非等國。由于藍花楹在木本植物中具有與眾不同的藍紫色花朵，花期為春末至夏季的少花時節，壯觀、浪漫、優雅的開花特點別具一格，因此被多國首都選為行道樹種植。其樹形優美，花紫色，可作行道樹、遮蔭樹同時還是優良的家具用材，是一種值得推廣應用的園林樹種。

土壤養分狀況是影響植被生長和生產力的重要因素，是植被生長的基礎。國內關于藍花楹的研究報道比較少，且主要集中于藍花楹的抗寒性及病蟲害等，鮮有對土壤養分與藍花楹生長關系的研究。本文主要采用主成分回歸分析法對湛江市藍花楹樣地林下土壤養分與藍花楹生長之間的相關性進行研究，以期為藍花楹生長提供一定的科學依據。

1 試驗地概況

試驗地1、2均位于廣東省湛江市遂溪縣，其中試驗地1位于遂溪縣嶺北鎮南方國家級林木種苗示范基地院內(21°30? N，111°38? E)，面積0.83 hm，種植年份為2013年。試驗地2位于遂溪縣周屋村，面積2.88 hm，造林時間為2013年。遂溪屬北熱帶季風氣候，夏長，春秋冬季短；日光充足，太陽輻射能豐富；高溫多雨，雨熱同季，分布不勻，干濕季明顯；夏秋季雨多，雷多，臺風多。年平均溫度為22.7℃。土壤為磚紅壤，成土母質主要有：淺海沉積物占68.4%，玄武巖占20.4%，砂頁巖占5.4%，濱海沉積物占5.8%。

2 材料與方法

2.1 試驗地設置

試驗地1、2均設置于2016年，在藍花楹林內共設置20 m × 30 m標準地，共設樣地18塊。

2.2 生物量測定

(1)樹高、胸徑：為確保調查數據具有代表性，對每個樣方內的藍花楹進行每木胸徑、樹高測量。樹高用測高桿測量，單位為m，胸徑用數顯游標卡尺，單位為cm。

(2)樹干樹皮干質量：按照2 cm胸徑為徑階分別選取標準木，以1 m為區分段在每一區分段中部位置剝取10 cm長的完整且無病蟲害的樹皮，并稱其鮮質量。將樹皮樣品帶回105℃恒溫箱內烘干至恒質量，稱干質量，計算含水率，按比例推算出整個樹干樹皮干質量。

(3)整株樹的樹枝與樹葉的干質量：分別從區分段中挑選出2 ～ 3枝標準枝，先測量標準枝的帶葉鮮質量，隨后將葉子全部摘除后測量其去葉后的鮮質量，同時稱其葉片后的鮮質量。每段按比例取少量樣品稱量其鮮質量后在105℃恒溫箱中烘至恒質量，稱其干質量并計算得到含水率，進而推算整株樹的樹枝與樹葉的干質量。

(4)根系生物量：在樣地內分層分級稱取根部，取樣并稱其鮮質量。將樣品置于105℃恒溫箱中烘至恒質量后得到其干質量，計算其含水率推算出根系生物量。

根據上述可得到每徑階標準木生物量，依據每徑階藍花楹株數，即可得到每徑階藍花楹生物量，各個徑階藍花楹生物量之和，即為樣地藍花楹總生物量。

2.3 土壤測定

2019年7月對藍花楹試驗地0 ～ 40 cm 根際土壤進行了取樣測定，土壤基本理化性質測定參照《土壤農業化學分析方法》。

2.4 數據處理

采用SPSS 20.0對土壤養分含量和藍花楹生物量數據進行描述性統計分析，計算其最大值、最小值、平均值、標準差。采用主成分分析法分析，以土壤養分有機質(N1)、全氮(N2)、堿解氮(N3)、有效磷(N4)、速效鉀(N5)、交換性鈣(N6)為自變量，藍花楹生物量(Y)為因變量。對土壤養分進行綜合評價，得出對藍花楹生物量貢獻率較大的主成分。再對生物量和貢獻率較大的主成分進行逐步回歸分析，得到回歸方程，用標準化方程替代。

3 結果與分析

3.1 土壤養分含量與藍花楹生長的統計特征

由表1可知，從藍花楹純林下土壤養分含量看，速效鉀、交換性鈣含量分別為51.75 ～ 74.83、113.11 ～ 178.27 mg·kg，其變幅不大；土壤有機質、土壤全氮、堿解氮、有效鐵含量分別為12.43 ～ 39.69 g·kg、0.37 ～ 1.95 g·kg、52.56 ～ 180.27 mg·kg、30.51 ～ 64.06 mg·kg，其變幅較大。

土壤的變異系數范圍為12.63% ～ 55.27%，均為中等變異，說明不同取樣點的土壤含量存在一定的差異；生物量、平均胸徑、平均樹高變異系數分別是59.54%、52.68%、35.83%，均為中等變異，說明樣地中藍花楹的生長情況存在一定變化，可能與林地土壤養分含量有一定關系，需要進一步研究與分析。

表1 土壤養分含量與藍花楹生長

注：變異系數為標準差與平均值之比，≤10%時為弱變異性，10% ～ 100%為中等變異，≥100%為強變異性。

3.2 土壤養分與藍花楹生長的相關矩陣

由表2可知，土壤養分與藍花楹的生物量、胸徑和樹高存在一定的相關關系，其中有機質、全氮、堿解氮與生物量、平均樹高為極顯著正相關，與平均胸徑為顯著正相關，且生物量、平均胸徑、平均樹高兩兩極顯著正相關。同時養分間有機質與全氮、堿解氮為極顯著正相關，速效鉀與有機質、全氮、堿解氮為顯著正相關，表明土壤養分之間具有一定的相互促進作用。

表2 生長與土壤養分的相關矩陣

注：**與*分別表示<0.01、<0.05。

3.3 土壤養分與藍花楹生長的主成分回歸分析

3.3.1 多重共線性診斷

有機質、全氮、有效率、交換性鈣、有效鐵、有效錳進行性診斷結果(表3)表示，第3 ～ 6個特征根的條件數均>10，且第5 ～ 6個特征根的條件數>30，第5個特征根中有堿解氮、有效磷所占比例較大，說明兩者之間存在一定的共線性。

3.3.2 多重線性回歸

通過試驗數據的逐步回歸，在回歸方程中保留了有機質、全氮自變量，由表4得出，仍存在中等程度的共線性，第2個特征根的條件數大于10，因此可采用主成分回歸分析。

3.3.3 主成分回歸

在各土壤養分的主成分分析中(表5)，前3個主成分包含了原始變量82.61%的信息，因此選擇前3個主成分取代原來的6個原始變量，同時用前4個主成分對藍花楹生物量、平均胸徑、平均樹高進行預測。表5顯示了前3個主成分的特征向量，以藍花楹生物量1、平均胸徑2、平均樹高3為因變量和主成分1、2、3進行逐步回歸分析，得出1與1、2、3的回歸方程：

1=62.667+13.34×1 (1)

2=12.948+0.56×1 (2)

3=9.224+0.31×1 (3)

由表5，將主成分Z1用標準化變量表達，得到如下函數表達式：

1=0.56x+0.49x+0.27x-0.37x+0.22x+0.19x(4)

將式(4)分別代入式(1)、(2)、(3)中得到新方程：

1=62.667+7.47x+6.54x+3.60x-4.94x+2.93x+2.53x(5)

2=12.948+0.31x+0.28x+0.15x-0.21x+0.12x+0.11x(6)

3=9.224+0.17x+0.15x+0.09x-0.11x+0.07x+0.06 x(7)

由式(5)、式(6)、式(7)可知，自變量系數越大，其代表的對應養分對藍花楹生長的影響越大，由此可見，X1、X2、X3、X5、X6系數依次遞減，即有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣，其中有機質、全氮、堿解氮對藍花楹生長影響較大，且有機質對藍花楹生長影響最大，從系數數值來看，有機質比全氮對藍花楹生長影響略大，可能是土壤有機質中含有其他的土壤養分元素。

表3 生長與土壤養分的多重線性診斷

表4 生長與土壤養分逐步回歸的多重線性診斷

表5 各土壤養分的主成分分析及前3個主成分的特征向量

注：Z、Z、Z、Z、ZZ分別表示第1、2、3、4、5、6個主成分，x、x、x、x、x、x分別表示有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣。

4 結論與討論

(1)對土壤養分含量與藍花楹生長的統計特征分析，有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣變異系數范圍為12.63% ～ 55.27%，均為中等變異，說明不同樣地的土壤存在一定的差異；藍花楹的生物量、平均胸徑、平均樹高變異系數分別是59.54%、52.68%、35.83%，均為中等變異。

(2)土壤養分與藍花楹生長的相關矩陣表明了有機質、全氮、堿解氮與生物量、平均樹高為極顯著正相關，與平均胸徑為顯著正相關，說明藍花楹生長與養分之間存在密切關系；從養分間的相關系數表明了有機質與全氮、堿解氮為極顯著正相關，速效鉀與有機質、全氮、堿解氮為顯著正相關，說明林地土壤養分之間的元素有一定的增效作用，需要進一步研究其間的量化關系。

(3)主成分分析表明在有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣六種土壤養分中，有機質、全氮、堿解氮對藍花楹生長均有影響，且有機質對藍花楹生長影響較大且略大于全氮，可能是土壤有機質中含有其他的土壤養分元素，也說明了在實際的施肥措施中要注意有機肥的施加。

藍花楹的生長除了與土壤養分有關以外，實際栽培中與樣地地形、溫度、濕度、撫育措施等因子均有關。本研究側重于對藍花楹的生長于土壤養分的相關性分析，表明了土壤肥力與藍花楹的生長存在密切相關，但是實際的林木經營管理措施如不合理，也可能導致藍花楹生長不佳，因此需要進一步研究，才能更好發揮林地施肥及養分之間的管理對藍花楹生長的指導作用。

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Study on the Relationship between the Growth ofand Soil Nutrients

LI Xiaomei, LIU Xuefeng, HUANG Min, ZHANG Peijian, ZHANG Guowu

(1.;2.)

In order to comprehend the effect of soil nutrients on the growth of, principal component regression and correlations were used to examine relationships between 6 soil nutrients and the growth of Jacaranda in 20 plots of two experimental plots in Suixi County, Guangdong Province. The results showed that the contents of soil organic matter nitrogen, available nitrogen, alkaline hydrolysis nitrogen and available iron in the sample plots were 12.43 ～ 39.69 g·kg, 0.37 ～ 1.95 g·kg, 52.56 ～ 180.27 mg·kgand 30.51 ～ 64.06 mg·kgrespectively, and that the amplitude of variation of these nutrients was large; The contents of available potassium and exchangeable calcium were 51.75 ～ 74.83 mg·kgand 113.11 ～ 178.27 mg·kgrespectively, and these two nutrients showed a low amplitude of variation with variation coefficients ranging from 12.63% to 55.27%. The variation coefficients of biomass, DBH and height were 59.54%, 52.68% and 35.83% respectively, which were all moderate. From the perspective of the correlation coefficients of soil nutrients on the growth of Jacaranda, organic matter, total nitrogen, and alkali hydrolyzed nitrogen are extremely significantly positively correlated with biomass and average tree height, and average diameter at breast height is significantly positively correlated; and organic matter among nutrients is related to total nitrogen and alkalinity. Nitrogen solution is extremely significantly positively correlated, and available potassium is significantly positively correlated with organic matter, total nitrogen, and alkali-hydrolyzable nitrogen. Principal component analysis showed that organic matter, total nitrogen and alkali-hydro nitrogen all affected the growth of Jacaranda, while soil organic matter content had greater effect on its growth, and the effect of total soil nitrogen was slightly greater than total nitrogen.

; soil nutrients; correlation

10.13987/j.cnki.askj.2021.02.011

S685.99

A

中央級公益科研院所專項資金項目“藍花楹種質資源保存評價及其遺傳多樣性研究”(CAFYBB2019MB004)；廣東省林業科技創新專項資金項目“全國藍花楹種質資源測定與保存評價技術研究”(2018KJCX024)

李小梅(1988— )，女，碩士，講師，主要從事園林植物學研究，E-mail: 592189491@qq.com.

張國武(1966— )，男，博士，教授級高級工程師，主要從事園林植物學研究，E-mail: fyzgwu@163.com