山西黃連木不同種源地土壤肥力分析評價

楊延青，張彩紅，楊 飛，顧思思，安 榮，高 暢

(1.山西省林業和草原科學研究院，山西 太原 030012；2.山西省桑干河楊樹豐產林實驗局，山西 大同 037000)

黃連木是生物質能源樹種，具有較高的觀賞、綠化和藥用價值。在山西省晉城市陽城、澤州，運城市垣曲和陽泉市平定等縣都存在黃連木天然分布[1]。土壤是植物生長的基礎，其肥力大小對黃連木的引種栽培具有重要影響。筆者利用主成分分析法和聚類分析法[2]評價了山西黃連木不同種源地的土壤養分條件，可為黃連木的栽培管理提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2020年9月，在山西黃連木10個分布區的典型地段采集土樣。包括陽城縣駕嶺(陽城1)、蟒河(陽城2)，澤州縣南嶺上(澤州1)、南嶺(澤州2)，垣曲縣皋落(垣曲1)、英言(垣曲2)和平定縣7個天然分布區，以及垣曲縣同善(新栽植苗)、沁水縣(2008年造林地)和襄汾縣(2019年移栽苗)3個人工造林地。

1.2 測定方法

全氮采用半微量凱氏定氮法測定，有效磷采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用火焰光度計法測定，有機質采用重鉻酸鉀容量法測定，pH值采用酸度計測定，有效態鐵、錳、銅、鋅采用DTPA浸提法測定，交換性鈣、鎂采用原子吸收分光光度法測定[3]。

1.3 數據處理與分析

選擇與土壤營養成分密切相關的11個指標，包括全氮、有效磷、速效鉀、有機質、pH值、有效態鐵、有效態錳、有效態銅、有效態鋅、交換性鈣、交換性鎂，并分別用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11表示。用SPSS 22軟件對土壤營養成分指標進行相關性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 黃連木不同種源地的土壤營養成分指標

黃連木不同種源地的土壤營養成分指標見表1。

由表1可知，山西黃連木自然分布地的土壤有機質含量平均為60.31 g/kg，明顯高于人工造林地的22.40 g/kg。土壤pH值8.0左右，為弱堿性土壤。除交換性鈣含量外，自然分布區的土壤營養成分指標均高于人工造林地。

2.2 黃連木不同種源地土壤營養成分相關性分析

黃連木不同種源地土壤營養成分相關性分析見表2。

由表2可知，土壤養分中全氮含量與速效鉀、有機質、有效態鐵、有效態錳、有效態鋅之間呈極顯著正相關，與交換性鎂之間呈顯著正相關，與pH值之間呈極顯著負相關；速效鉀含量與有機質、有效態鐵、有效態錳、有效態鋅、交換性鎂之間呈極顯著正相關，與pH值之間呈顯著負相關；有機質含量與有效態鐵、有效態錳、有效態鋅之間呈極顯著正相關，與pH值之間呈極顯著負相關；pH值與有效態鐵、有效態錳、有效態鋅之間呈極顯著負相關；有效態鐵含量與有效態錳、有效態鋅之間呈極顯著正相關；有效態錳含量與有效態鋅之間呈極顯著正相關；交換性鈣含量與交換性鎂之間呈極顯著負相關。各土壤營養成分指標間存在較為密切的關系，將其直接用于土壤肥力評價容易導致信息重疊，影響評價結果。

表1 黃連木不同種源地的土壤營養成分指標

表2 黃連木不同種源地土壤營養成分相關性

2.3 黃連木不同種源地土壤營養成分主成分分析

2.3.1 共同度

黃連木不同種源地土壤營養成分指標的公因子方差見第3頁表3。

由表3可知，全氮、有機質、有效態鐵和有效態鋅的提取值最大，均超過0.900，pH值的提取值最小，損失率最大。

表3 公因子方差

2.3.2 方差貢獻率

黃連木不同種源地土壤營養成分指標的方差貢獻率見表4。

表4 不同種源地土壤營養成分指標的方差貢獻率

由表4可知，前3個主成分的累積方差貢獻率達92.044%。第1主成分的方差是6.047，第2主成分的方差是2.454，第3主成分的方差是1.624。因此，可將11個指標減少為3個主成分。

2.3.3 主成分函數表達式

3個主成分中不同營養成分指標的特征向量見表5。

根據表5中不同營養成分指標的特征向量，得到3個主成分的函數表達式為：

Y1=0.148X1+0.009X2+0.115X3+0.161X4-0.123X5+0.203X6+0.215X7-0.013X8+0.164X9+0.107X10-0.039X11，

Y2=-0.092X1+0.422X2+0.149X3-0.108X4+0.191X5+0.087X6+0.084X7+0.409X8+0.069X9-0.017X10-0.053X11，

Y3=0.077X1-0.040X2+0.084X3+0.035X4-0.104X5-0.155X6-0.267X7+0.004X8+0.002X9-0.475X10+0.437X11。

表5 不同營養成分指標的特征向量

2.3.4 主成分綜合得分

黃連木不同種源地的主成分得分及排序見表6。

表6 黃連木不同種源地主成分得分及排序

由表6可以看出，黃連木7個自然分布區中，陽城駕嶺排名第1，垣曲皋落排名第2，陽城蟒河排名第3。3個人工造林地中，沁水排名較高，垣曲同善的排名最低。

2.4 黃連木不同種源地聚類分析

黃連木不同種源地聚類分析圖見第58頁圖1。

由圖1可知，距離為5時，可將黃連木不同種源地分為3類，第1類為澤州南嶺、襄汾、沁水和同善，第2類為垣曲皋落、平定和澤州南嶺上，第3類為陽城蟒河、垣曲英言和陽城駕嶺。聚類分析結果與主成分分析綜合排序結果相符，第3類和第2類種源地的土壤條件較好，均為黃連木的自然分布區。

3 結論與討論

本研究利用主成分分析法評價山西黃連木不同

圖1 黃連木不同種源地聚類分析圖

種源地的土壤營養成分指標，結果表明，澤州南嶺上、垣曲皋落、陽城蟒河3個地區的排序最高，其土壤養分指標可以作為黃連木栽培管理的參考條件。根據聚類分析結果可知，陽城、垣曲和澤州部分地區的土壤條件適合黃連木生長。因此，在選擇黃連木引種及造林地時，可以參考這些地區的土壤營養條件。