全 文 ：不同有机物料对渭北旱塬耕地土壤短期
培肥效应的综合评价*
王摇 芳1 摇 张金水1**摇 高鹏程2 摇 同延安1
( 1 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100; 2 西北农林科技大学理学院, 陕西杨凌 712100)
摘摇 要摇 通过田间试验和室内分析,研究了施用不同有机物料对渭北旱塬耕地土壤化学性质
和酶活性的影响,选取有机质等 10 个能够反映土壤肥力质量特性的定量因子作为评价指标,
采用因子分析对土壤肥力质量进行综合评分,然后用欧氏距离最短距离法对其进行聚类,最
后利用作物产量结果进行验证.结果表明:通过土壤有机培肥,土壤肥力质量和作物产量均有
显著提高,与单施化肥相比,施加秸秆堆肥和厩肥处理的小麦产量分别提高了 20郾 43%和
22郾 38% ;对土壤肥力综合进行评价,秸秆堆肥配施化肥的土壤肥力质量最高,综合得分达
56郾 53,厩肥配施化肥较高,高量秸秆配施化肥次之.可见,通过秸秆堆肥或厩肥配施化肥进行
培肥土壤,能显著提高土壤肥力水平,从而提高作物产量;利用有机质等 10 项土壤肥力特性
因子,采用因子分析对土壤肥力质量进行综合评价,能够准确反映土壤肥力水平,预测土壤生
产力状况.
关键词摇 有机培肥摇 土壤肥力摇 因子分析摇 聚类分析
文章编号摇 1001-9332(2010)04-0930-07摇 中图分类号摇 S158. 2摇 文献标识码摇 A
Short term effect of applying organic materials in improving soil fertility of Weibei rainfed
highland. WANG Fang1, ZHANG Jin鄄shui1, GAO Peng鄄cheng2, TONG Yan鄄an1 ( 1College of Re鄄
sources and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi, China; 2College
of Science, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2010,21(4): 930-936.
Abstract: A comprehensive evaluation was made on the effects of applying different organic materi鄄
als on the soil chemical properties and enzyme activities in Weibei rainfed highland, based on field
experiment and laboratory analysis. A total of ten quantitative indices were selected, and factor
analysis and minimum Euclidean distance method were employed to evaluate the overall soil fertili鄄
ty. Crop yield was used to verify the evaluation results. Applying organic materials promoted soil
fertility and crop yield significantly. Compared with applying chemical fertilizer alone, its combina鄄
tion with straw compost and with organic manure increased the wheat yield by 20郾 43% and
22郾 38% , respectively. The soil quality under the combined application of chemical fertilizer with
straw compost was the highest, with an integrated score up to 56郾 53, followed by the combined ap鄄
plication of chemical fertilizer with organic manure, and of chemical fertilizer with high amount
straw. Therefore, a combined application of chemical fertilizer with straw compost or organic ma鄄
nure could improve the soil fertility significantly, and thereby, increase the crop yield. Using the
selected 10 factors and factor analysis to evaluate the quality of soil fertility could accurately reflect
the soil fertility level, and predict the soil productivity in the highland.
Key words: building up fertility with organic materials; soil fertility; factor analysis; cluster analy鄄
sis.
*国家科技支撑计划项目(2006BAD05B07)资助.
**通讯作者. E鄄mail: changsui@ 21cn. com
2009鄄09鄄01 收稿,2010鄄01鄄31 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 4 月摇 第 21 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2010,21(4): 930-936
摇 摇 合理进行土壤培肥,不仅是提高土壤质量的关
键,也是保证土壤资源可持续利用的核心问题[1-2] .
研究表明,对耕地土壤培肥最有意义的途径,就是施
用有机物料或有机肥料,即土壤有机培肥[3] . 侯光
炯等[4]认为,有机肥料依靠日变幅较小的土壤水热
动态周期性变化,给微生物活动创造了良好的环境,
使其能够顺利通过腐殖化阶段,形成保水、保肥力高
的腐殖质,从而提高土壤肥力及作物产量和品质.渭
北旱塬是传统旱作农业区,降雨偏少,土壤瘠薄,生
产水平较低. 近年来,随着农业生产技术的不断提
高,该区耕地土壤肥力状况得到相应改善,但是土壤
有机质含量仍然偏低,并且作物产量低而不稳定,属
于落后的农业耕作区,所以培肥地力仍是实现该区
农业可持续发展的关键措施.而充分利用有机肥源,
不仅可以提高土壤肥力,而且可以降低生产成本,提
高资源的利用效率.
以往人们多采用部分土壤性质或环境因素与作
物产量的相关关系来表征培肥后土壤的肥力状
况[5],较难综合反映土壤肥力的高低,所以需要选
择较客观、全面的方法对其进行综合评价,目前主成
分分析、聚类分析、因子分析等方法已被用于土壤肥
力的综合评价.为此,本研究通过不同有机物料与化
肥配合施用来培肥土壤,采用因子分析法和聚类分
析法[6-7]对渭北旱塬不同有机培肥措施下土壤肥力
指标进行评价,旨在阐明有机物料对提升该地土壤
质量的作用,从而为寻求合理的培肥措施提供理论
依据和技术支撑.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
田间试验在西北农林科技大学甘井旱农试验基
地进行.该基地位于陕西省合阳县甘井村(35毅19忆
87义 N,110毅05忆22义 E),海拔高度约 880 m,年平均降
水量 572 mm,年蒸发量 1833 mm,年均温度 9 益 ~
10 益,全年无霜期 160 ~ 200 d,逸10 益积温 2800 益
~4000 益 .冬春干旱,四季多风. 2007 年 9 月开始田
间试验.试验前 0 ~ 20 cm 土壤的化学性质为:有机
质 12郾 5 g · kg-1, 全氮 0郾 81 g · kg-1, 速效磷
10郾 7 mg·kg-1,速效钾 108 mg·kg-1,pH 8郾 24.
1郾 2摇 试验设计
试验共设 7 个处理:1)不施肥(CK);2)施用化
肥(T1);3)化肥+低量秸秆(玉米茎叶 3750 kg·
hm-2,干质量,下同,T2);4)化肥+中量秸秆(玉米茎
叶 7500 kg·hm-2,T3);5)化肥+高量秸秆(玉米茎
叶 15000 kg·hm-2,T4);6)化肥+秸秆堆肥(7500 kg
·hm-2,T5);7)化肥+厩肥(15000 kg·hm-2,T6),每
个处理重复 3 次,采用随机区组设计,小区面积为
27 m2(4郾 5 m伊6 m). 化肥施用量均为 N 150 kg·
hm-2、P2O5 90 kg·hm-2、K2O 60 kg·hm-2,化肥品
种为尿素、磷酸二铵和硫酸钾.秸秆堆肥为粉碎的玉
米秸秆加入少量鸡粪及 EM 菌剂堆制而成. 厩肥为
农户垫土牛圈粪. 粉碎的玉米秸秆、秸秆堆肥、厩肥
及化肥均于冬小麦播种前作为基肥一次性施入. 供
试作物为冬小麦,品种为晋麦 47 号. 2007 年 9 月 23
日播种,基本苗密度约 270 万株·hm-2,2008 年 6
月 13 日收获,6 月 23 日在各小区按照“S冶形 5 点采
样,采集 0 ~ 20 cm土层土样风干备用.
1郾 3摇 测定方法
土壤有机质、全氮、全磷、全钾分别采用重铬酸
钾稀释热法、凯氏定氮法、HClO4 鄄H2SO4 法、NaOH
熔融鄄火焰光度法测定;土壤速效磷、速效钾分别采
用 0郾 5 mol·L-1NaHCO3 浸提鄄钼锑抗比色法、1 mol
·L-1NH4OAc 浸提鄄火焰光度计法[8]测定;土壤脲
酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶分别采用靛酚比色法、硫代
硫酸钠滴定法、磷酸苯二钠比色法[9]测定;pH 采用
水土比为 2郾 5 颐 1 的电位法测定.
1郾 4摇 数据处理
数据分析采用 SPSS 16郾 0 软件的 Factor Analysis
和 Cluster Analysis及 Microsoft Excel软件进行.
其中因子分析和聚类分析的主要步骤为:1)选
取土壤肥力指标变量,计算原始指标数据矩阵;2)
将原始数据矩阵标准化;3)确定初始因子载荷矩
阵,选取主因子,为了使因子所表达的意义更直观,
运用 Varimax旋转法对初始因子进行旋转,根据最
终因子载荷矩阵,对各主因子进行解释;4)计算各
施肥处理的因子得分值,并以因子贡献率为权重计
算每个施肥处理土壤肥力质量的综合得分及排名;
5)再以原始数据经标准化后的数据矩阵为聚类变
量,用系统聚类法对各施肥处理下土壤肥力质量进
行类型划分,并进行评价;6)最后通过各施肥处理
下的作物产量进行进一步验证.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同有机培肥措施下土壤肥力评价指标的选
取
为了综合评价土壤培肥效果,需要对土壤肥力
指标进行筛选.土壤质量评价指标应以能较显著影
响土壤生产力的土壤养分为主[10] . 一般来说,评价
1394 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 芳等: 不同有机物料对渭北旱塬耕地土壤短期培肥效应的综合评价摇 摇 摇 摇
土壤质量需要土壤物理、化学和生物指标[11] . 刘世
梁等[12]提出使用频率最高、具有稳定性的评价耕作
土壤质量的因子,共有 10 项,包括:有机质、全氮、全
磷、全钾、有效磷、速效钾、pH、CEC、质地、耕层厚
度.依据科学性、合理性和可比性[13]的土壤质量评
价原则,结合试验区实际情况,本文选取了能反映该
区域土壤肥力状况的 10 项指标进行土壤肥力质量
评价,包括:有机质(X1)、全氮(X2)、全磷(X3)、全
钾(X4)、速效磷(X5)、速效钾(X6)、pH(X7 )、脲酶
(X8)、碱性磷酸酶(X9)、蔗糖酶(X10),各指标的测
定值见表 1.
2郾 2摇 不同有机培肥措施下土壤肥力质量评价方法
的选择
因子分析法是主成分分析法的扩展.它是研究
如何以最少的信息丢失,将众多原始变量浓缩成少
数几个因子变量,以及如何使因子变量具有较强的
可解释性的一种多元统计分析方法[14] .其特点是命
名清晰性高,应用上侧重成因清晰性的综合评
价[15] .因此本文采用因子分析法对不同有机培肥措
施下的土壤肥力质量进行评价.
2郾 2郾 1 土壤肥力质量的因子分析摇 把原始数据标准
化,依据因子分析方法[16]的原理,运用 SPSS 16郾 0
统计软件可计算出各指标的相关系数矩阵(表 2),
各指标变量旋转后的因子载荷矩阵,各因子所对应
的特征值、贡献率和累计贡献率等(表 3).由表 3 可
以看出,前四个主因子的贡献率已达 98郾 6% ,说明
前四个主因子能反映土壤全部指标信息的 98郾 6% ,
因此利用因子分析法评价土壤肥力质量是可靠的.
第一主因子(Z1)上,脲酶、蔗糖酶、速效钾、有机质
有较大正值.土壤酶活性与土壤物理、化学和生物学
性质及农业耕作措施有显著的相关性[17],土壤有机
质含量也是评价土壤肥力的重要指标[18],因此,第
一主因子可定义为酶活性因子;第二主因子( Z2 )
上,全氮、全钾及碱性磷酸酶有较大正值,其中全氮、
全钾可反映土壤养分的总贮量,故可定义为养分供应
容量因子;第三主因子(Z3)上,全磷、速效磷、速效钾
有较大正值,其中速效磷、速效钾反映了土壤供给作
物养分强度的大小,且三者间有显著的相关性,故可
定义为养分供应强度因子;第四主因子(Z4)在 pH指
标上的载荷绝对值较大,故定义为土壤环境因子.
表 1摇 各指标测定结果
Tab. 1摇 Measured values of the indices
处 理
Treatment
X1
(g·kg-1)
X2
(g·kg-1)
X3
(g·kg-1)
X4
(g·kg-1)
X5
(mg·kg-1)
X6
(mg·kg-1)
X7 X8
(滋g·g-1
·h-1)
X9
(滋g·g-1
·h-1)
X10
(滋g·g-1
·h-1)
CK 12郾 95b 0郾 877a 0郾 498b 16郾 39ab 8郾 27b 108郾 2c 8郾 21a 59郾 3c 49郾 1c 587郾 5d
T1 13郾 59ab 0郾 897a 0郾 561a 15郾 86b 9郾 79b 107郾 3c 8郾 14c 68郾 3bc 49郾 4c 650郾 7cd
T2 13郾 41ab 0郾 885a 0郾 545ab 15郾 87b 10郾 54b 116郾 4bc 8郾 17bc 70郾 9b 55郾 0c 725郾 0bc
T3 13郾 56ab 0郾 882a 0郾 553ab 16郾 06b 10郾 66b 122郾 4abc 8郾 18abc 75郾 6b 85郾 4b 716郾 0bc
T4 13郾 83a 0郾 899a 0郾 546ab 16郾 15b 8郾 76b 131郾 5ab 8郾 18abc 95郾 7a 89郾 8b 856郾 3a
T5 13郾 45ab 0郾 918a 0郾 595a 16郾 09b 23郾 41a 137郾 3a 8郾 19ab 95郾 5a 106郾 8ab 759郾 7b
T6 13郾 80a 0郾 923a 0郾 544ab 16郾 88a 10郾 77b 114郾 2bc 8郾 18abc 91郾 0a 130郾 0a 702郾 8bc
同列数据后不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different letters in the same column meant significant difference at 0郾 05 level.
表 2摇 各指标的相关系数矩阵
Tab. 2摇 Correlation coefficients matrix of the indices
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10
X1 1 0郾 12 0郾 38 0郾 03 0 0郾 04 -0郾 19 0郾 36 0郾 21 0郾 20
X2 1 0郾 57** 0郾 35 0郾 33 0郾 63** 0郾 14 0郾 40 0郾 30 0郾 28
X3 1 -0郾 09 0郾 62** 0郾 47* -0郾 12 0郾 43* 0郾 29 0郾 30
X4 1 -0郾 11 0郾 05 0郾 37 0郾 16 0郾 43* -0郾 14
X5 1 0郾 46* 0郾 06 0郾 55** 0郾 43* 0郾 24
X6 1 0郾 15 0郾 53* 0郾 47* 0郾 61**
X7 1 -0郾 06 0郾 10 -0郾 06
X8 1 0郾 71** 0郾 67**
X9 1 0郾 46*
X10 1
*P<0郾 05; ** P<0郾 01.
239 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 3摇 旋转因子载荷矩阵
Tab. 3摇 Rotated component matrix
Z1 Z2 Z3 Z4
X1 0郾 605 0郾 426 -0郾 06 0郾 664
X2 0郾 207 0郾 769 0郾 495 0郾 271
X3 0郾 359 0郾 034 0郾 812 0郾 447
X4 -0郾 126 0郾 911 -0郾 251 -0郾 301
X5 0郾 155 0郾 121 0郾 969 -0郾 142
X6 0郾 823 0郾 033 0郾 527 -0郾 203
X7 0郾 041 0郾 173 -0郾 043 -0郾 983
X8 0郾 748 0郾 543 0郾 355 0郾 101
X9 0郾 43 0郾 834 0郾 273 -0郾 007
X10 0郾 971 0郾 062 0郾 118 0郾 159
特征值 Total 2郾 944 2郾 644 2郾 404 1郾 866
方差贡献率
Rate of variance (% )
29郾 443 26郾 438 24郾 308 18郾 664
累计方差贡献率
Cumulative rate of
variance (% )
29郾 443 55郾 881 79郾 919 98郾 583
2郾 2郾 2 土壤肥力质量的得分与排名摇 为了更清楚直
观地比较各培肥处理下土壤肥力质量状况,需要计
算出各处理的因子得分.因子得分函数 Z i 的表达式
为:Z i = biX,其中 bi 是 SPSS 软件中表“Component
Score Coefficient Matrix(因子得分系数矩阵)冶的第 i
列向量(表 4). 把各公因子的特征值贡献率作为权
数进行加权求和可得到综合评价指标值(表 5).
Z total =移
m
i = 1
(vi / P)Z i
式中: vi / P 在 SPSS 软件中表 “ Total Variance Ex鄄
plained冶下“Rotation Sums of Squared Loadings(旋转
后因子对 X的方差)冶栏的“% of Variance冶.
由表 5 可知,第一主因子得分最高的是 T4,其
次是 T5 和 T3,说明 T4、T5 和 T3 在提高土壤脲酶、蔗
糖酶、速效钾、有机质含量方面占有明显优势,表明
施用中、高量秸秆和秸秆堆肥能显著提高土壤酶活
性,对土壤具有较好的培肥作用,这也与近年来大量
的研究结果相吻合[19];T2 和 T6 得分较低,但还是明
显高于 CK 和 T1,表明低量秸秆施用和厩肥对提高
土壤酶活性、改善土壤肥力也有一定作用.第二主因
子得分最高的为 T6,其次为 T5、T4,表明厩肥、秸秆
堆肥及高量秸秆施用均可提高土壤全氮、全钾含量,
增加土壤养分供应容量;得分较低的是 T2、T1 和 T3,
3 个处理甚至低于 CK,说明单施化肥及化肥与中、
低量秸秆配合施用,均未能有效提高土壤全氮、全钾
含量,改善土壤养分容量状况.第三主因子得分较高
的为 T5,表明施用秸秆堆肥明显增加了土壤速效
磷、速效钾含量,提高了土壤养分供应强度;其次是
T1、T2、T3 和 T6,说明单施化肥、化肥与中低量秸秆
及厩肥配施,均可提高土壤养分供应强度;得分最低
的是 T4,说明施入的高量秸秆在腐解过程中对速效
养分可能产生较高的生物固定作用,短期内降低了
土壤养分供应强度. 第四主因子得分较高的为 T1,
其次是施加各种有机物料的处理,最低的是 CK,表
明单施化肥、化肥与有机物料配合施用,均可在一定
程度上降低根际土壤 pH 值,改善作物生长的土壤
环境.
表 4摇 因子得分系数矩阵
Tab. 4摇 Component score coefficient matrix
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10
Z1 0郾 201 -0郾 196 -0郾 086 -0郾 129 -0郾 185 0郾 355 0郾 140 0郾 224 0郾 023 0郾 501
Z2 0郾 122 0郾 318 -0郾 056 0郾 444 -0郾 011 -0郾 162 0郾 029 0郾 110 0郾 302 -0郾 146
Z3 -0郾 236 0郾 207 0郾 376 -0郾 139 0郾 539 0郾 089 -0郾 021 -0郾 017 0郾 015 -0郾 208
Z4 0郾 327 0郾 155 0郾 195 -0郾 111 -0郾 121 -0郾 243 -0郾 573 -0郾 027 -0郾 031 -0郾 040
表 5摇 不同处理各因子得分及综合得分
Tab. 5摇 Scores and general scores of principal components under different treatments
处 理
Treatment
Z1 得分
Score of
Z1
排 名
Order
Z2 得分
Score of
Z2
排 名
Order
Z3 得分
Score of
Z3
排 名
Order
Z4 得分
Score of
Z4
排 名
Order
综合得分
Integrated
score
排 名
Order
CK -1郾 180 7 -0郾 261 4 -0郾 690 6 -1郾 668 7 -89郾 353 7
T1 -0郾 990 6 -0郾 565 6 0郾 126 2 1郾 642 1 -10郾 373 5
T2 -0郾 014 4 -0郾 946 7 -0郾 164 3 0郾 260 3 -20郾 267 6
T3 0郾 321 3 -0郾 445 5 -0郾 205 4 -0郾 062 5 -8郾 381 4
T4 1郾 814 1 -0郾 073 3 -0郾 841 7 0郾 001 4 31郾 249 3
T5 0郾 365 2 0郾 172 2 2郾 144 1 -0郾 553 6 56郾 530 1
T6 -0郾 315 5 2郾 118 1 -0郾 371 5 0郾 380 2 44郾 829 2
3394 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 芳等: 不同有机物料对渭北旱塬耕地土壤短期培肥效应的综合评价摇 摇 摇 摇
摇 摇 由表 5 可知,综合得分位居前列的分别是 T5、
T6 和 T4 .其中 T5 处理得分最高,主要分布在酶活性
因子、养分供应容量因子和养分供应强度因子的得
分上,即全磷、速效磷和速效钾含量较高,有机质和
土壤酶活性也高于其他处理,说明施用秸秆堆肥不
但有效增加了土壤养分储量,还提高了有机质含量
和土壤酶活性. T6 处理得分高主要集中在养分供应
容量因子和环境因子的得分上,即碱性磷酸酶、全
氮、全钾含量高,施用厩肥有促进碱性磷酸酶活性的
作用,并且提高了土壤供氮、供钾的能力. 综合得分
最低的是 CK、T2 和 T1 . T2、T1 处理均在酶活性因子、
养分供应容量因子上得分较低,说明施用低量秸秆
和单施化肥都不利于土壤养分容量的提高,在增强
土壤酶活性方面也无明显优势.
2郾 2郾 3 土壤肥力质量的聚类分析摇 为了使评价结果
更加清晰,以各处理的主因子得分作为评价其肥力
的新指标,以欧氏距离作为衡量各处理肥力差异的
大小,采用最短距离法对各处理进行系统聚类,结果
见图 1.
由表 5 的综合得分可以看出,各处理土壤肥力
质量排列顺序为 T5>T6 >T4 >T3 >T1 >T2 >CK. 从系统
聚类图来看,可以把 7 个处理分为 4 类:一等 =
{T5};二等 = {T6};三等 = {T3,T4};四等 = {T1,T2,
CK}.不同施肥处理土壤肥力质量等级中,T5 最高,
T6 较高,T3、T4 次之,说明秸秆堆肥配施化肥的土壤
肥力质量最高,厩肥配施化肥较高,中高量秸秆与化
肥配施次之. T1 和 T2 与 CK 处于同一等级,说明单
施化肥的培肥作用不大,而秸秆用量不足也同样达
不到好的培肥效果.表明在进行培肥土壤时,首先要
施用一定量的化肥来满足作物生长对养分的需求,
图 1摇 不同有机培肥措施下土壤质量评价系统聚类图
Fig. 1 摇 Hierarchical clustering diagram of soil quality assess鄄
ment under different organic materials application.
1) 对照 Control(CK); 2) T1; 3) T2; 4) T3; 5) T4; 6) T5; 7) T6 郾
下同 The same below.
然后要注意配合施用有机肥,用来提高土壤有机质
含量,改善土壤团聚状况,增强土壤酶活性,提高土
壤系统生产力,从而达到培肥土壤的目的[20-22] .
2郾 3摇 不同有机培肥措施下土壤肥力质量评价与产
量的关系
产量是土壤肥力的综合反映,不同施肥处理对
土壤肥力特性的影响必然要反映到作物产量的变化
上[23] .由图 2 可知,施加不同量的玉米秸秆,对旱地
冬小麦籽粒产量的影响不显著,施加秸秆堆肥后,籽
粒产量显著提高,施加厩肥同样有明显的增产效果.
由各施肥处理的产量和通过因子分析得到的综合得
分排名(表 6)可知,产量与综合得分的排名顺序基
本一致,说明通过这两种方法进行土壤肥力质量评
价得到的结果是可信的.
图 2摇 不同有机培肥措施下的小麦产量
Fig. 2摇 Yield of wheat under different organic materials applica鄄
tion.
图中不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different letters in the figure
meant significant difference at 0郾 05 level.
表 6摇 不同处理产量与综合得分排名
Tab. 6摇 Order of yield and general score of different treat鄄
ments
处 理
Treatment
产 量
Yield
(kg·hm-2)
排 名
Order
综合得分
Integrated
score
排 名
Order
CK 4432c 7 -89郾 35 7
T1 4935b 5 -10郾 37 5
T2 4914b 6 -20郾 27 6
T3 4954b 4 -8郾 38 4
T4 5027b 3 31郾 25 3
T5 5570a 2 56郾 53 1
T6 5710a 1 44郾 83 2
3摇 讨摇 摇 论
土壤酶是土壤营养代谢的重要驱动力.它参与
土壤各种生物化学反应过程,与土壤供应养分能力
密切相关,在许多重要营养元素的生物化学循环中
439 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
起着重要作用[24-26] . 大量的土壤酶活性研究表明,
有机物料含有许多酶,畜禽粪尿中的酶活性比土壤
中的酶活性高几十至几百倍;有机物料能增强土壤
酶活性,特别是与土壤养分转化有关的酶活性,进而
提高土壤肥力. 张辉等[27]的研究结果表明,有机肥
施入土壤后,土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性都明显
提高,促进了土壤有机质的分解转化和速效养分的
释放.本研究结果显示,位居因子分析综合得分首位
的是秸秆堆肥处理,且主要分布在酶活性因子、养分
供应容量因子和养分供应强度因子的得分上,说明
施用秸秆堆肥大大提高了土壤酶活性,同时有效增
加了土壤养分的积累,从而保证了养分的充分供应,
使得该处理下土壤肥力质量等级最高,这与高峻岭
等[28]关于含有玉米秸秆和高比例牛粪的有机肥有
利于土壤有机质的积累,土壤速效磷含量与有机肥
施磷总量呈正相关的研究结果基本一致.
周晓芬等[29]研究了有机肥对土壤钾素供应的
影响,结果表明,3 种厩肥(猪厩肥、牛厩肥、鸡粪)和
麦秸施用均可明显增加土壤速效钾和缓效钾含量,
土壤供钾能力增强.罗安程等[30]研究了有机肥料对
水稻根际土壤中酶活性的影响,指出有机肥料的施
用大大促进了根系磷酸酶及 ATP 酶的活性.本研究
中施用厩肥的土壤质量综合评价得分也较高,且主
要集中在养分供应容量因子和环境因子的得分上,
施用厩肥增强了土壤碱性磷酸酶活性,提高了全氮、
全钾含量,说明施用厩肥对土壤养分的补充及土壤
环境有较大影响.而单施化肥和低量秸秆还田处理
得分最低,且土壤肥力质量等级也最低,主要是因为
这两种处理在提高养分储量和酶活性方面无明显优
势,且不利于保持土壤养分平衡,说明单施化肥或少
量秸秆还田在短期内对培肥土壤作用不明显.
化肥与有机肥配施,一方面通过有机肥直接补
充了土壤养分,提高了土壤对作物的供肥能力,同时
又通过调节土壤与化肥养分的释放强度和速率,使
作物在生育阶段得到均衡的矿质养分,从而提高了
作物产量.本研究中,施加秸秆堆肥后,小麦籽粒产
量显著提高,施加厩肥同样有明显的增产效果,与单
施化肥相比, 两处理分别提高了 20郾 43% 和
22郾 38% .郭胜利等[31]研究了施肥对半干旱地区小
麦产量的影响后指出,大量施用有机肥的冬小麦 17
年平均产量(2郾 6 t·hm-2)较对照提高 70% ,而有机
肥与化肥配施的产量显著(P<0郾 05)高于其他施肥
处理.
虽然有机物料对提高土壤肥力及作物产量和品
质等方面具有重要作用,但应结合不同地区的气候、
不同种植制度和不同土壤条件,研究其在作物鄄土壤
生态系统中的养分转化、循环和平衡,充分发挥土壤
养分资源和有机物料对提高肥料利用率的作用.
4摇 结摇 摇 论
应用因子分析法对不同有机培肥措施下土壤肥
力质量进行了客观、清晰地评价,得出各处理土壤肥
力质量排序为 T5>T6 >T4 >T3 >T1 >T2 >CK,即秸秆堆
肥与化肥配施处理是该试验区最优的一种培肥模
式.秸秆堆肥与化肥配施显著提高了土壤有机质和
养分含量,增强了土壤脲酶和蔗糖酶活性.
系统聚类分析将 7 个施肥处理分为 4 类,得出
秸秆堆肥与化肥配施处理的土壤肥力质量最高,厩
肥配施化肥较高,中高量秸秆配施化肥次之,与因子
分析结果基本吻合.
施用秸秆堆肥和厩肥有明显的增产效果,这与
因子分析和聚类分析的结果基本一致,说明利用因
子分析对不同有机培肥模式下土壤肥力质量进行评
价是客观、可靠的.
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作者简介摇 王摇 芳,女,1983 年生,硕士研究生.主要从事土
壤与植物营养研究. E鄄mail: wangfang200811@ yahoo. cn
责任编辑摇 张凤丽
639 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷