山西黄连木不同种源地土壤肥力分析评价

杨延青，张彩红，杨 飞，顾思思，安 荣，高 畅

(1.山西省林业和草原科学研究院，山西 太原 030012；2.山西省桑干河杨树丰产林实验局，山西 大同 037000)

黄连木是生物质能源树种，具有较高的观赏、绿化和药用价值。在山西省晋城市阳城、泽州，运城市垣曲和阳泉市平定等县都存在黄连木天然分布[1]。土壤是植物生长的基础，其肥力大小对黄连木的引种栽培具有重要影响。笔者利用主成分分析法和聚类分析法[2]评价了山西黄连木不同种源地的土壤养分条件，可为黄连木的栽培管理提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2020年9月，在山西黄连木10个分布区的典型地段采集土样。包括阳城县驾岭(阳城1)、蟒河(阳城2)，泽州县南岭上(泽州1)、南岭(泽州2)，垣曲县皋落(垣曲1)、英言(垣曲2)和平定县7个天然分布区，以及垣曲县同善(新栽植苗)、沁水县(2008年造林地)和襄汾县(2019年移栽苗)3个人工造林地。

1.2 测定方法

全氮采用半微量凯氏定氮法测定，有效磷采用钼锑抗比色法测定，速效钾采用火焰光度计法测定，有机质采用重铬酸钾容量法测定，pH值采用酸度计测定，有效态铁、锰、铜、锌采用DTPA浸提法测定，交换性钙、镁采用原子吸收分光光度法测定[3]。

1.3 数据处理与分析

选择与土壤营养成分密切相关的11个指标，包括全氮、有效磷、速效钾、有机质、pH值、有效态铁、有效态锰、有效态铜、有效态锌、交换性钙、交换性镁，并分别用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11表示。用SPSS 22软件对土壤营养成分指标进行相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 黄连木不同种源地的土壤营养成分指标

黄连木不同种源地的土壤营养成分指标见表1。

由表1可知，山西黄连木自然分布地的土壤有机质含量平均为60.31 g/kg，明显高于人工造林地的22.40 g/kg。土壤pH值8.0左右，为弱碱性土壤。除交换性钙含量外，自然分布区的土壤营养成分指标均高于人工造林地。

2.2 黄连木不同种源地土壤营养成分相关性分析

黄连木不同种源地土壤营养成分相关性分析见表2。

由表2可知，土壤养分中全氮含量与速效钾、有机质、有效态铁、有效态锰、有效态锌之间呈极显著正相关，与交换性镁之间呈显著正相关，与pH值之间呈极显著负相关；速效钾含量与有机质、有效态铁、有效态锰、有效态锌、交换性镁之间呈极显著正相关，与pH值之间呈显著负相关；有机质含量与有效态铁、有效态锰、有效态锌之间呈极显著正相关，与pH值之间呈极显著负相关；pH值与有效态铁、有效态锰、有效态锌之间呈极显著负相关；有效态铁含量与有效态锰、有效态锌之间呈极显著正相关；有效态锰含量与有效态锌之间呈极显著正相关；交换性钙含量与交换性镁之间呈极显著负相关。各土壤营养成分指标间存在较为密切的关系，将其直接用于土壤肥力评价容易导致信息重叠，影响评价结果。

表1 黄连木不同种源地的土壤营养成分指标

表2 黄连木不同种源地土壤营养成分相关性

2.3 黄连木不同种源地土壤营养成分主成分分析

2.3.1 共同度

黄连木不同种源地土壤营养成分指标的公因子方差见第3页表3。

由表3可知，全氮、有机质、有效态铁和有效态锌的提取值最大，均超过0.900，pH值的提取值最小，损失率最大。

表3 公因子方差

2.3.2 方差贡献率

黄连木不同种源地土壤营养成分指标的方差贡献率见表4。

表4 不同种源地土壤营养成分指标的方差贡献率

由表4可知，前3个主成分的累积方差贡献率达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，可将11个指标减少为3个主成分。

2.3.3 主成分函数表达式

3个主成分中不同营养成分指标的特征向量见表5。

根据表5中不同营养成分指标的特征向量，得到3个主成分的函数表达式为：

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 不同营养成分指标的特征向量

2.3.4 主成分综合得分

黄连木不同种源地的主成分得分及排序见表6。

表6 黄连木不同种源地主成分得分及排序

由表6可以看出，黄连木7个自然分布区中，阳城驾岭排名第1，垣曲皋落排名第2，阳城蟒河排名第3。3个人工造林地中，沁水排名较高，垣曲同善的排名最低。

2.4 黄连木不同种源地聚类分析

黄连木不同种源地聚类分析图见第58页图1。

由图1可知，距离为5时，可将黄连木不同种源地分为3类，第1类为泽州南岭、襄汾、沁水和同善，第2类为垣曲皋落、平定和泽州南岭上，第3类为阳城蟒河、垣曲英言和阳城驾岭。聚类分析结果与主成分分析综合排序结果相符，第3类和第2类种源地的土壤条件较好，均为黄连木的自然分布区。

3 结论与讨论

本研究利用主成分分析法评价山西黄连木不同

图1 黄连木不同种源地聚类分析图

种源地的土壤营养成分指标，结果表明，泽州南岭上、垣曲皋落、阳城蟒河3个地区的排序最高，其土壤养分指标可以作为黄连木栽培管理的参考条件。根据聚类分析结果可知，阳城、垣曲和泽州部分地区的土壤条件适合黄连木生长。因此，在选择黄连木引种及造林地时，可以参考这些地区的土壤营养条件。