正宁县苹果园土壤肥力综合指数评价

张彦山，韩明玉，马 杰，张有龙，张文伟

（1.西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100；2.甘肃省庆阳市农业科学研究院，甘肃 庆阳745000）

正宁县苹果园土壤肥力综合指数评价

张彦山1，2，韩明玉1，马 杰2，张有龙2，张文伟2

（1.西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100；2.甘肃省庆阳市农业科学研究院，甘肃 庆阳745000）

应用综合指数评价模型，对正宁县60个苹果园土壤进行土壤肥力综合评价。结果表明，土壤钾素营养充足，有机质、有效Fe和有效Zn是影响土壤肥力水平的限制性因子，施肥时应重视有机质、有效Fe和有效Zn的投入。土壤肥力质量指数为0.5～0.6，土壤质量总体处于中等水平。

隶属度；限制因子；土壤肥力；评价；正宁县

基于数理统计方法的土壤质量定量评价成为土壤质量评价研究的热点［1］，土壤质量指数法是定量化评价土壤质量的常用方法。我们于2012年选用土壤质量指数法对正宁县苹果园土壤进行评价，旨在了解研究区果园土壤肥力的现状，为研究果园生产力的调控提供参考。

1 研究区概况

正宁县位于黄土高塬沟壑区，属大陆性季风半湿润气候，年均温9℃，气温≥35℃为2～5 d。1月中旬均温-8～-6℃，年最低温度-19.7～21.6℃。≥10℃年有效积温3 000～3 300℃，年降水量694.8 mm，果园土壤以黑垆土为主。

2 材料与方法

2.1 试验方法

选取树龄负载量基本一致的富士系果园60个左右。每个地块按照“S”型走向选取6～8个点进行采样，采样深度为30～40 cm。各点土样充分混合后，用四分法保留1 kg样品测定相关指标。有机质采用重铬酸钾-硫酸氧化法测定，全氮采用开氏法测定，速效P采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效K采用1 mol/L乙酸铵浸提-原子吸收法测定，有效Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn采用原子吸收法测定，pH采用水土比= 2.5∶1电位法测定，缓效K采用1 mol/L硝酸浸提-原子吸收法测定，速效氮采用扩散法测定［2～3］。

2.2 计算方法

式中t为T分布函数相对应的值，n为自由度，a为置信水平，S为样本标准差，d=样本平均值×相对误差（%）［4］。

式中Nik为第i个变量在特征值≥1的前k个主成分上的综合载荷，uik为第i个变量在第k个主成分上的载荷，λk为第k个主成分的特征值。

评价指标权重=单个公因子方差/（∑单个公因子方差）

式中x1、x2为这种类型肥力评价指标在曲线中的转折点（表1）

表1 隶属度函数中转折点的取值

模糊数学中的综合肥力指数评价模型IFI及权重加权求和指数ADD FQI模型数学表达为：

式中：Wi为第i个因子的权重；Fi为第i个因子的隶属度；n为参评因子数［5］。

3 结果与分析

3.1 采样数目的合理性分析

用样本土壤的肥力特性去估计正宁县的土壤肥力状况，有必要对采样数目进行合理性分析。从表2可以看出，除速效P、速效K、有效Zn外，其他指标均能够满足90%置信水平条件下15%和20%的相对误差精度需求，说明用60个样点结果去估计正宁县整体的土壤肥力状况具有可行性。

表2 在90%置信水平下合理取样数量分析

3.2 最小数据库集及权重的确定

进行土壤肥力评价，需从土壤肥力指标中筛选出参评指标组成最小数据库集（MDS）。根据李桂林等的研究，主成分分析法并结合Norm值是进行土壤肥力评价的常用方法［6］。通过参评土壤属性Norm值（表3），结合符合MDS中稳定性、易测定性、重现性、主导型、精确性、实用性等原则，所选的11项土壤肥力指标最终进入MDS指标集的为有效Zn、有效Cu、速效K、有机质和有效Fe。由于果园土壤肥力指标内在的关联性，结合黄婷、吴玉红等的研究［7～8］，通过公因子方差占公因子方差总和的百分数，将权重值转换为0～1的数值（表4）。

表3 土壤肥力评价指标载荷及Norm值

表4 MDS集各因子方差及因子权重

3.3 土壤肥力单因素评价

由于养分指标对土壤质量的影响处在动态变化中，因此，对土壤肥力单因素评价宜采用模糊评价方法。通过建立土壤肥力因子与土壤生产力效应之间的隶属度函数，可反映各指标在土壤中的优劣状况，实现评价指标在量纲上的统一，使评价指标间更客观、具体，易于相互之间的比较。利用隶属度函数计算得到各指标隶属度函数值，用各指标的平均隶属度值制成雷达图来反映各指标的状态及研究区肥力质量的整体状况（图1）。雷达图上每个坐标轴上的点离原点越远，表明该指标属性越好，相反，离坐标原点越近，表明该指标属性状态越差。可见，有效Zn隶属函数值最小，为0.28；有效Fe和有机质次之，表明有效Zn、有效Fe和有机质是影响土壤肥力水平的限制性因子；有效铜隶属度值为0.63，速效钾隶属度值为0.59，这两项指标均处在较理想的状态。

3.4 土壤肥力指数评价

土壤质量指数法是将评价结果转化成0～1的数值，使评价结果更直观，更易于比较，土壤质量指数越高代表土壤质量越好。从图2可以看出，FQI函数图像位于IFI函数图像之上，这表明FQI评价结果优于IFI结果。同时观察到，IFI值主要分布在Y=0.5的轴线上下，FQI值主要分布在Y=0.6的轴线上下。

图1 土壤肥力各指标隶属度值雷达图

图2 土壤肥力FQI和IFI指数散点图

4 小结

1）评价结果表明，参评的13项土壤肥力指标能够基本满足90%置信水平15%和20%的相对误差取样数的需求，表明用60个样本数去估计研究区土壤肥力状况具有合理性。研究区土壤钾素营养充足，有机质、有效Fe和有效Zn是影响土壤肥力水平的限制性因子，施肥时应重视有机质、有效Fe和有效Zn的投入。

2）土壤肥力综合模型充分考虑了评价因素指标值，评价因素权重和评价因素之间交互作用对土壤肥力质量的共同作用，与加权指数模型相比能够综合反映土壤肥力质量的状况。土壤肥力综合模型评价结果表明，土壤肥力质量指数为0.5～0.6，说明正宁县苹果园土壤质量总体处于中等水平。

［1］ 廖桂堂，李廷轩，王永东，等.2007.基于GIS和地统计学的低山茶园土壤肥力质量评［J］.生态学报，27 （5）：1 978-1 986.

［2］ 鲁如坤.土壤农业化学分析方法［M］.北京：中国农业科技出版社，2000.

［3］ 张保田.天水市麦积区耕地土壤养分状况评价［J］.甘肃农业科技，2014（3）：10-13.

［4］ 王 珂，沈掌泉，John SB，等.精确农业田间土壤空间变异与采样方式研究［J］.农业工程学报，2001，17 （2）：33-36.

［6］ 王建国，杨林章，单艳红.模糊数学在土壤质量评价中的应用研究［J］.土壤学报，2001，38（2）：176-183.

［5］ 李桂林，陈 杰，孙志英，等.基于土壤特征和土地利用变化的土壤质量评价最小数据集确定［J］.生态学报，2007，27（7）：2 715-2 724.

［7］ 黄 婷，岳西杰，葛玺祖，等.基于主成分分析的黄土沟壑区土壤肥力质量评价［J］.干旱地区农业研究，2010，28（3）：141-147.

［8］ 吴玉红，田霄鸿，同延安，等.基于主成分分析的土壤肥力综合指数评价［J］.生态学杂志2010，29（1）：173-180.

（本文责编：陈 伟）

Assessment of Soil Fertility Comprehensive Index in Apple Orchard in Zhengning County

ZHANG Yan-shan1，2，Han Ming-yu1，MA Jie2，ZAHANG You-long2，ZHANG Wen-wei2
（1.College of Horticulture，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi 712100，China；2.Qingyang Academy of Agricultural Sciences，Qingyang Gansu 745000，China）

Taking 60 apple orchard of Zhengning as a case，the limiting soil fertility factors of apple orchard are evaluated by using comprehensive index evaluation model.The result shows that the organic matter，available Fe and available Zn are the soil fertility factors limiting the level of soil fertility，Fertilization should pay attention to them.The soil fertility quality indices being 0.5～0.6，the total quality of soil at the level of basically well.

Membership degree；Limiting ecological factors；Soil fertility；Assessment；Zhengning county

S661.1

A

1001-1463（2015）02-0006-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.02.003

2014-10-31

庆阳市重大科技专项“庆阳苹果提质增效关键技术研究集成与示范推广”（ZX2014-01）部分内容

张彦山（1981—），男，甘肃镇原人，农艺师，主要从事矮化苹果建园技术等方面的研究工作。联系电话：（0934）8217710。

韩明玉（1962—），男，陕西宝鸡人，教授，主要从事果树遗传育种与栽培生理等方面的研究工作。E-mail：hanmy@nwsuaf.edu.cn