李小梅，劉學(xué)鋒，黃敏，張沛健，張國武*

藍(lán)花楹生長與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性研究

李小梅，劉學(xué)鋒，黃敏，張沛健，張國武

(1. 湛江科技學(xué)院，廣東 湛江 524000；2. 國家林業(yè)和草原局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022)

為了解土壤養(yǎng)分對(duì)藍(lán)花楹生長的影響，利用主成分回歸方法，研究廣東省遂溪縣2個(gè)試驗(yàn)地20個(gè)樣地的6種土壤養(yǎng)分與藍(lán)花楹生長的相關(guān)性。結(jié)果表明：藍(lán)花楹樣地土壤養(yǎng)分中，土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、堿解氮、有效鐵含量分別為12.43 ～ 39.69 g·kg、0.37 ～ 1.95 g·kg、52.56 ～ 180.27 mg·kg和30.51 ～ 64.06 mg·kg，其變幅較大；速效鉀和交換性鈣的含量分別為51.75 ～ 74.83 mg·kg、113.11 ～ 178.27 mg·kg，其變幅較小；變異系數(shù)范圍為12.63% ～ 55.27%，均為中等變異；藍(lán)花楹的生物量、平均胸徑、平均樹高變異系數(shù)分別是59.54%、52.68%、35.83%，均為中等變異。從土壤養(yǎng)分對(duì)藍(lán)花楹生長的相關(guān)系數(shù)看，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮與生物量、平均樹高為極顯著正相關(guān)，平均胸徑為顯著正相關(guān)；且養(yǎng)分間有機(jī)質(zhì)與全氮、堿解氮極顯著正相關(guān)，速效鉀與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮為顯著正相關(guān)。主成分分析表明有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮對(duì)藍(lán)花楹生長均有影響，且有機(jī)質(zhì)對(duì)藍(lán)花楹生長影響較大且略大于全氮。

藍(lán)花楹；土壤養(yǎng)分；相關(guān)性

藍(lán)花楹()系紫葳科藍(lán)花楹屬植物，別名巴西紫葳、非洲紫葳、西紫葳、金鳳花、紫云木。原產(chǎn)中南美洲，廣泛分布于秘魯、墨西哥、坡利維亞、巴西、阿根廷、南非等國。由于藍(lán)花楹在木本植物中具有與眾不同的藍(lán)紫色花朵，花期為春末至夏季的少花時(shí)節(jié)，壯觀、浪漫、優(yōu)雅的開花特點(diǎn)別具一格，因此被多國首都選為行道樹種植。其樹形優(yōu)美，花紫色，可作行道樹、遮蔭樹同時(shí)還是優(yōu)良的家具用材，是一種值得推廣應(yīng)用的園林樹種。

土壤養(yǎng)分狀況是影響植被生長和生產(chǎn)力的重要因素，是植被生長的基礎(chǔ)。國內(nèi)關(guān)于藍(lán)花楹的研究報(bào)道比較少，且主要集中于藍(lán)花楹的抗寒性及病蟲害等，鮮有對(duì)土壤養(yǎng)分與藍(lán)花楹生長關(guān)系的研究。本文主要采用主成分回歸分析法對(duì)湛江市藍(lán)花楹樣地林下土壤養(yǎng)分與藍(lán)花楹生長之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，以期為藍(lán)花楹生長提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地1、2均位于廣東省湛江市遂溪縣，其中試驗(yàn)地1位于遂溪縣嶺北鎮(zhèn)南方國家級(jí)林木種苗示范基地院內(nèi)(21°30? N，111°38? E)，面積0.83 hm，種植年份為2013年。試驗(yàn)地2位于遂溪縣周屋村，面積2.88 hm，造林時(shí)間為2013年。遂溪屬北熱帶季風(fēng)氣候，夏長，春秋冬季短；日光充足，太陽輻射能豐富；高溫多雨，雨熱同季，分布不勻，干濕季明顯；夏秋季雨多，雷多，臺(tái)風(fēng)多。年平均溫度為22.7℃。土壤為磚紅壤，成土母質(zhì)主要有：淺海沉積物占68.4%，玄武巖占20.4%，砂頁巖占5.4%，濱海沉積物占5.8%。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地設(shè)置

試驗(yàn)地1、2均設(shè)置于2016年，在藍(lán)花楹林內(nèi)共設(shè)置20 m × 30 m標(biāo)準(zhǔn)地，共設(shè)樣地18塊。

2.2 生物量測定

(1)樹高、胸徑：為確保調(diào)查數(shù)據(jù)具有代表性，對(duì)每個(gè)樣方內(nèi)的藍(lán)花楹進(jìn)行每木胸徑、樹高測量。樹高用測高桿測量，單位為m，胸徑用數(shù)顯游標(biāo)卡尺，單位為cm。

(2)樹干樹皮干質(zhì)量：按照2 cm胸徑為徑階分別選取標(biāo)準(zhǔn)木，以1 m為區(qū)分段在每一區(qū)分段中部位置剝?nèi)?0 cm長的完整且無病蟲害的樹皮，并稱其鮮質(zhì)量。將樹皮樣品帶回105℃恒溫箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量，稱干質(zhì)量，計(jì)算含水率，按比例推算出整個(gè)樹干樹皮干質(zhì)量。

(3)整株樹的樹枝與樹葉的干質(zhì)量：分別從區(qū)分段中挑選出2 ～ 3枝標(biāo)準(zhǔn)枝，先測量標(biāo)準(zhǔn)枝的帶葉鮮質(zhì)量，隨后將葉子全部摘除后測量其去葉后的鮮質(zhì)量，同時(shí)稱其葉片后的鮮質(zhì)量。每段按比例取少量樣品稱量其鮮質(zhì)量后在105℃恒溫箱中烘至恒質(zhì)量，稱其干質(zhì)量并計(jì)算得到含水率，進(jìn)而推算整株樹的樹枝與樹葉的干質(zhì)量。

(4)根系生物量：在樣地內(nèi)分層分級(jí)稱取根部，取樣并稱其鮮質(zhì)量。將樣品置于105℃恒溫箱中烘至恒質(zhì)量后得到其干質(zhì)量，計(jì)算其含水率推算出根系生物量。

根據(jù)上述可得到每徑階標(biāo)準(zhǔn)木生物量，依據(jù)每徑階藍(lán)花楹株數(shù)，即可得到每徑階藍(lán)花楹生物量，各個(gè)徑階藍(lán)花楹生物量之和，即為樣地藍(lán)花楹總生物量。

2.3 土壤測定

2019年7月對(duì)藍(lán)花楹試驗(yàn)地0 ～ 40 cm 根際土壤進(jìn)行了取樣測定，土壤基本理化性質(zhì)測定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0對(duì)土壤養(yǎng)分含量和藍(lán)花楹生物量數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算其最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差。采用主成分分析法分析，以土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)(N1)、全氮(N2)、堿解氮(N3)、有效磷(N4)、速效鉀(N5)、交換性鈣(N6)為自變量，藍(lán)花楹生物量(Y)為因變量。對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出對(duì)藍(lán)花楹生物量貢獻(xiàn)率較大的主成分。再對(duì)生物量和貢獻(xiàn)率較大的主成分進(jìn)行逐步回歸分析，得到回歸方程，用標(biāo)準(zhǔn)化方程替代。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤養(yǎng)分含量與藍(lán)花楹生長的統(tǒng)計(jì)特征

由表1可知，從藍(lán)花楹純林下土壤養(yǎng)分含量看，速效鉀、交換性鈣含量分別為51.75 ～ 74.83、113.11 ～ 178.27 mg·kg，其變幅不大；土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、堿解氮、有效鐵含量分別為12.43 ～ 39.69 g·kg、0.37 ～ 1.95 g·kg、52.56 ～ 180.27 mg·kg、30.51 ～ 64.06 mg·kg，其變幅較大。

土壤的變異系數(shù)范圍為12.63% ～ 55.27%，均為中等變異，說明不同取樣點(diǎn)的土壤含量存在一定的差異；生物量、平均胸徑、平均樹高變異系數(shù)分別是59.54%、52.68%、35.83%，均為中等變異，說明樣地中藍(lán)花楹的生長情況存在一定變化，可能與林地土壤養(yǎng)分含量有一定關(guān)系，需要進(jìn)一步研究與分析。

表1 土壤養(yǎng)分含量與藍(lán)花楹生長

注：變異系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比，≤10%時(shí)為弱變異性，10% ～ 100%為中等變異，≥100%為強(qiáng)變異性。

3.2 土壤養(yǎng)分與藍(lán)花楹生長的相關(guān)矩陣

由表2可知，土壤養(yǎng)分與藍(lán)花楹的生物量、胸徑和樹高存在一定的相關(guān)關(guān)系，其中有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮與生物量、平均樹高為極顯著正相關(guān)，與平均胸徑為顯著正相關(guān)，且生物量、平均胸徑、平均樹高兩兩極顯著正相關(guān)。同時(shí)養(yǎng)分間有機(jī)質(zhì)與全氮、堿解氮為極顯著正相關(guān)，速效鉀與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮為顯著正相關(guān)，表明土壤養(yǎng)分之間具有一定的相互促進(jìn)作用。

表2 生長與土壤養(yǎng)分的相關(guān)矩陣

注：**與*分別表示<0.01、<0.05。

3.3 土壤養(yǎng)分與藍(lán)花楹生長的主成分回歸分析

3.3.1 多重共線性診斷

有機(jī)質(zhì)、全氮、有效率、交換性鈣、有效鐵、有效錳進(jìn)行性診斷結(jié)果(表3)表示，第3 ～ 6個(gè)特征根的條件數(shù)均>10，且第5 ～ 6個(gè)特征根的條件數(shù)>30，第5個(gè)特征根中有堿解氮、有效磷所占比例較大，說明兩者之間存在一定的共線性。

3.3.2 多重線性回歸

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的逐步回歸，在回歸方程中保留了有機(jī)質(zhì)、全氮自變量，由表4得出，仍存在中等程度的共線性，第2個(gè)特征根的條件數(shù)大于10，因此可采用主成分回歸分析。

3.3.3 主成分回歸

在各土壤養(yǎng)分的主成分分析中(表5)，前3個(gè)主成分包含了原始變量82.61%的信息，因此選擇前3個(gè)主成分取代原來的6個(gè)原始變量，同時(shí)用前4個(gè)主成分對(duì)藍(lán)花楹生物量、平均胸徑、平均樹高進(jìn)行預(yù)測。表5顯示了前3個(gè)主成分的特征向量，以藍(lán)花楹生物量1、平均胸徑2、平均樹高3為因變量和主成分1、2、3進(jìn)行逐步回歸分析，得出1與1、2、3的回歸方程：

1=62.667+13.34×1 (1)

2=12.948+0.56×1 (2)

3=9.224+0.31×1 (3)

由表5，將主成分Z1用標(biāo)準(zhǔn)化變量表達(dá)，得到如下函數(shù)表達(dá)式：

1=0.56x+0.49x+0.27x-0.37x+0.22x+0.19x(4)

將式(4)分別代入式(1)、(2)、(3)中得到新方程：

1=62.667+7.47x+6.54x+3.60x-4.94x+2.93x+2.53x(5)

2=12.948+0.31x+0.28x+0.15x-0.21x+0.12x+0.11x(6)

3=9.224+0.17x+0.15x+0.09x-0.11x+0.07x+0.06 x(7)

由式(5)、式(6)、式(7)可知，自變量系數(shù)越大，其代表的對(duì)應(yīng)養(yǎng)分對(duì)藍(lán)花楹生長的影響越大，由此可見，X1、X2、X3、X5、X6系數(shù)依次遞減，即有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣，其中有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮對(duì)藍(lán)花楹生長影響較大，且有機(jī)質(zhì)對(duì)藍(lán)花楹生長影響最大，從系數(shù)數(shù)值來看，有機(jī)質(zhì)比全氮對(duì)藍(lán)花楹生長影響略大，可能是土壤有機(jī)質(zhì)中含有其他的土壤養(yǎng)分元素。

表3 生長與土壤養(yǎng)分的多重線性診斷

表4 生長與土壤養(yǎng)分逐步回歸的多重線性診斷

表5 各土壤養(yǎng)分的主成分分析及前3個(gè)主成分的特征向量

注：Z、Z、Z、Z、ZZ分別表示第1、2、3、4、5、6個(gè)主成分，x、x、x、x、x、x分別表示有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣。

4 結(jié)論與討論

(1)對(duì)土壤養(yǎng)分含量與藍(lán)花楹生長的統(tǒng)計(jì)特征分析，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣變異系數(shù)范圍為12.63% ～ 55.27%，均為中等變異，說明不同樣地的土壤存在一定的差異；藍(lán)花楹的生物量、平均胸徑、平均樹高變異系數(shù)分別是59.54%、52.68%、35.83%，均為中等變異。

(2)土壤養(yǎng)分與藍(lán)花楹生長的相關(guān)矩陣表明了有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮與生物量、平均樹高為極顯著正相關(guān)，與平均胸徑為顯著正相關(guān)，說明藍(lán)花楹生長與養(yǎng)分之間存在密切關(guān)系；從養(yǎng)分間的相關(guān)系數(shù)表明了有機(jī)質(zhì)與全氮、堿解氮為極顯著正相關(guān)，速效鉀與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮為顯著正相關(guān)，說明林地土壤養(yǎng)分之間的元素有一定的增效作用，需要進(jìn)一步研究其間的量化關(guān)系。

(3)主成分分析表明在有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣六種土壤養(yǎng)分中，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮對(duì)藍(lán)花楹生長均有影響，且有機(jī)質(zhì)對(duì)藍(lán)花楹生長影響較大且略大于全氮，可能是土壤有機(jī)質(zhì)中含有其他的土壤養(yǎng)分元素，也說明了在實(shí)際的施肥措施中要注意有機(jī)肥的施加。

藍(lán)花楹的生長除了與土壤養(yǎng)分有關(guān)以外，實(shí)際栽培中與樣地地形、溫度、濕度、撫育措施等因子均有關(guān)。本研究側(cè)重于對(duì)藍(lán)花楹的生長于土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析，表明了土壤肥力與藍(lán)花楹的生長存在密切相關(guān)，但是實(shí)際的林木經(jīng)營管理措施如不合理，也可能導(dǎo)致藍(lán)花楹生長不佳，因此需要進(jìn)一步研究，才能更好發(fā)揮林地施肥及養(yǎng)分之間的管理對(duì)藍(lán)花楹生長的指導(dǎo)作用。

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Study on the Relationship between the Growth ofand Soil Nutrients

LI Xiaomei, LIU Xuefeng, HUANG Min, ZHANG Peijian, ZHANG Guowu

(1.;2.)

In order to comprehend the effect of soil nutrients on the growth of, principal component regression and correlations were used to examine relationships between 6 soil nutrients and the growth of Jacaranda in 20 plots of two experimental plots in Suixi County, Guangdong Province. The results showed that the contents of soil organic matter nitrogen, available nitrogen, alkaline hydrolysis nitrogen and available iron in the sample plots were 12.43 ～ 39.69 g·kg, 0.37 ～ 1.95 g·kg, 52.56 ～ 180.27 mg·kgand 30.51 ～ 64.06 mg·kgrespectively, and that the amplitude of variation of these nutrients was large; The contents of available potassium and exchangeable calcium were 51.75 ～ 74.83 mg·kgand 113.11 ～ 178.27 mg·kgrespectively, and these two nutrients showed a low amplitude of variation with variation coefficients ranging from 12.63% to 55.27%. The variation coefficients of biomass, DBH and height were 59.54%, 52.68% and 35.83% respectively, which were all moderate. From the perspective of the correlation coefficients of soil nutrients on the growth of Jacaranda, organic matter, total nitrogen, and alkali hydrolyzed nitrogen are extremely significantly positively correlated with biomass and average tree height, and average diameter at breast height is significantly positively correlated; and organic matter among nutrients is related to total nitrogen and alkalinity. Nitrogen solution is extremely significantly positively correlated, and available potassium is significantly positively correlated with organic matter, total nitrogen, and alkali-hydrolyzable nitrogen. Principal component analysis showed that organic matter, total nitrogen and alkali-hydro nitrogen all affected the growth of Jacaranda, while soil organic matter content had greater effect on its growth, and the effect of total soil nitrogen was slightly greater than total nitrogen.

; soil nutrients; correlation

10.13987/j.cnki.askj.2021.02.011

S685.99

A

中央級(jí)公益科研院所專項(xiàng)資金項(xiàng)目“藍(lán)花楹種質(zhì)資源保存評(píng)價(jià)及其遺傳多樣性研究”(CAFYBB2019MB004)；廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目“全國藍(lán)花楹種質(zhì)資源測定與保存評(píng)價(jià)技術(shù)研究”(2018KJCX024)

李小梅(1988— )，女，碩士，講師，主要從事園林植物學(xué)研究，E-mail: 592189491@qq.com.

張國武(1966— )，男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事園林植物學(xué)研究，E-mail: fyzgwu@163.com