基于聚类及PCA分析的红壤坡耕地耕层土壤质量评价指标

• 作者: 刘益军 史东梅 娄义宝 杨旭 金慧芳 陈正发
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 土壤 聚类分析 主成分分析 最小数据集 红壤坡耕地 合理耕层 土壤质量
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 所属期刊栏目: 农业水土工程
• 页码范围: 155-164
• 页数: 10页
• 分类号: S157.1
• 字数: 10098字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.07.020

摘要

为准确评价红壤坡耕地耕层土壤质量特征,该文采用聚类分析法(CA)和主成分分析法(PCA)分别建立了南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量诊断最小数据集(minimum data set,MDS),并利用最小数据集土壤质量指数(soil quality index-CA, SQI-CA和soil quality index-PCA, SQI-PCA)和全量数据集土壤质量指数(soil quality index-total, SQI-T)对坡耕地耕层特征进行分析.结果表明:1)红壤坡耕地耕层土壤质量变化特征差异明显,其中耕层平均厚度(19.93±4.9) cm,接近作物生长适宜水平;土壤有机质、全氮平均含量分别为(17.43±8.71)和(0.97±0.42) g/kg,处于中度贫瘠化水平;土壤有效磷和速效钾含量丰富,平均含量分别为(26.1±22.22)和(155.46±88.35 )mg/kg;pH均值为(5.34±0.77),土壤呈弱酸性.2)红壤坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集由耕层厚度、土壤容重、土壤贯入阻力、土壤有机质、pH值和有效磷组成.基于不同数据集的耕层土壤质量评价结果差异明显,土壤质量指数变化范围、均值表现为SQI-T>SQI-CA>SQI-PCA,变异系数表现为SQI-T<SQI-CA<SQI-PCA,SQI-CA与SQI-T的Nash有效系数和相关度高于SQI-PCA,而相对偏差系数和平均相对误差则低于SQI-PCA,这表明基于聚类分析最小数据集(MDS-CA)较基于主成分分析最小数据集(MDS-PCA)更适合替代全量数据集(total data set,TDS)对耕层土壤质量进行评价.3)从保水、保土、保肥及增产潜力角度看,红壤坡耕地合理耕层诊断指标适宜性阈值为耕层厚度≥20.39 cm,土壤容重0.92~1.21 g/cm3,土壤贯入阻力≤1.21 kg/cm3,土壤有机质含量≥18.82 g/kg,pH值5.04~5.38,有效磷≥28.83 mg/kg.合理深松是构建合理耕层的有效措施之一.该研究结果可为南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量恢复、农作物生产适宜性调控和坡耕地水土流失阻控提供参考,有利于红壤丘陵区坡耕地资源持续利用.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	史东梅	西南大学资源环境学院	106	1322	21.0	32.0
2	刘益军	西南大学资源环境学院	17	250	10.0	15.0
3	娄义宝	西南大学资源环境学院	14	102	5.0	9.0
4	金慧芳	西南大学资源环境学院	16	105	5.0	10.0
5	杨旭	西南大学资源环境学院	10	48	3.0	6.0
6	陈正发		8	67	4.0	8.0