应用主成分分析和聚类分析评价不同施肥处理条件下

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1、土壤(Soils),2008,40(6):971~975应用主成分分析和聚类分析评价不同施肥处理条件下①新垦淡灰钙土土壤肥力质量陈留美1,4，桂林国3，吕家珑1,2*，王重光1，李政中1，王增1，孙榕1(1西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100；2黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨陵712100；3宁夏农林科学院，银川750002；4中国科学院南京土壤研究所，南京210008)摘要：通过定位试验与室内分析，研究了新垦淡灰钙土的化学、物理、生物学性质，并从中挑选出10个能反映土壤肥力质量特性的定量因子，作为评价指标，采用主

2、成分分析，对淡灰钙土开垦前以及开垦后不同施肥处理进行了综合评分，然后用欧氏距离最短距离法对其进行了聚类。结果表明：淡灰钙土经过开垦、灌溉、种植农作物，土壤肥力质量提高；开垦后不同施肥处理比较，单施有机肥与有机肥配施化肥土壤肥力质量较高，N、P以及与其他化学肥料配施次之，单施N肥与不施肥较差。关键词：土壤肥力质量；新垦淡灰钙土；主成分分析；聚类分析中图分类号：S1582宁夏淡灰钙土的面积为77.2万hm，占我国淡灰试验地设在宁夏红寺堡灌区的淡灰钙土上，该地[1]钙土总面积的32.9%，处于干旱荒漠地区。这一地区区年均降水量为145.8~307.2m

3、m，年均蒸发量为803的光热条件好，但由于干旱缺水，故自引黄灌溉后才~950mm，干旱少雨、蒸发强烈、土壤贫瘠。1998年开始开垦利用，成为宁夏农民的生活依赖之本。而土以前为荒地，1999年红寺堡扬水灌区建成后开垦，2000壤贫瘠使农田生产力水平处于较低的层次，生产效益年粗放种植糜子（不施肥）用来固定表层沙土，2001低下。以往对新垦淡灰钙土的研究多集中在探讨种植年开始定位试验。试验前试验地0~20cm土壤的化学初期施肥对玉米产量和土壤养分含量的影响以及玉米性质为：有机质4.8g/kg，全N0.31g/kg，全P0.42g/kg，[2-6]丰产栽

4、培技术，而对不同施肥处理下新垦淡灰钙土速效P5.1mg/kg，速效K120mg/kg，有效Zn0.49土壤肥力质量的变化情况研究甚少。mg/kg，肥力较低。土壤肥力质量是反映土壤保持生物生产力、环境1.2试验设计质量以及动植物健康能力的土壤的内在属性，是许多试验设7个处理，分别为：①CK(不施肥)；N②物理、化学和生物学性质及其形成过程的综合体现。（施N肥）；③NP（施N、P肥）；④NPZn(施N、P、Zn[7-9]近年来有很多关于土壤肥力质量评价方法的论述，肥)；⑤NPZnK(施N、P、Zn、K肥)；⑥NPM(施N、P聚类分析、因子分析、主成份

5、分析也被用于土壤肥力肥及羊粪)；⑦M（羊粪），每个处理重复3次，采用[10-12]的综合评价。本文选择能反映土壤肥力质量特性随机区组设计，小区面积为4.8m×10.5m，供试作物[13]的定量因子，利用主成分分析和聚类分析的方法，为玉米（西农11号），一年种植一次，各处理的大田着重研究淡灰钙土开垦前，以及开垦后不同施肥的土管理相同。每公顷施肥情况为：N264kg（尿素574.5壤肥力质量变化情况，旨在阐明淡灰钙土能否开垦以kg）、P2O5103.5kg(重钙225kg)、K2O54kg（硫酸钾及不同施肥措施对维护土壤肥力质量的作用，从而为108k

6、g）、硫酸锌45kg、腐熟纯羊粪（M）22500kg。淡灰钙土可持续利用提供科学的理论依据。其中全部P、K、M、Zn肥作基肥，尿素300kg作基肥、274.5kg作追肥。Zn肥除第一年外以后不再施用。1试验概况2005年采集定位试验地各小区0~20cm土样，1.1试验地基本信息①基金项目：黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基金项目（10501-138）、“973”项目（2005CB121102）和西北农林科技大学创新团队计划项目资助。*通讯作者（ljlll@nwsuaf.edu.cn）作者简介：陈留美（1981―），女，河南确山人，博士研

7、究生，主要从事土壤地理与土壤化学方面研究。另外在远离试验地的山坡上采集土壤样品，此土E-mail：lmchen@issas.ac.cn样受972土壤第40卷人为干扰较小，称为生荒处理。性指标，且能反映出原来全部指标所提供的大部分信[14-16]息，因此采用主成分分析来综合评价淡灰钙土的2结果与分析土壤肥力。2.1主成分分析2.1.1搜集原始数据选取土壤有机质、全N、全由于影响土壤肥力的因素很多，且诸因素间存在P、速效P、有效Zn、阳离子交换量、体积质量、黏粒一定的相关性，致使反映土壤肥力状况的若干指标信含量、微生物总量及微生物生物量C共10个因子

8、作为息发生大部分重叠。应用主成分分析方法可在复杂的主成分分析的评价指标，各指标分析结果见表1。土壤肥力指标体系中筛选出若干个彼此不相关的