西藏波密波棱瓜野生地與栽培地土壤肥力質(zhì)量分析

關(guān)法春，王 超，鐘國輝，蘭小中

（西藏農(nóng)牧學(xué)院，西藏 林芝 860000）

波棱瓜（Herpetospermum pedunculosum（Ser.）Baill.）具有瀉肝火、膽熱、解毒之功效，為常用藏藥之一[1]，在西藏主要分布于波密、林芝等地。在當(dāng)今野生波棱瓜資源面臨枯竭的背景下，進(jìn)行野生撫育是一種對環(huán)境友好的中藥資源再生技術(shù)，該技術(shù)以往已經(jīng)在貝母[2]、冬蟲夏草[3]等野生撫育方面取得良好效果。在當(dāng)前藥用植物野生撫育生理生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論相對薄弱的背景下，中藥材人工栽培環(huán)境對其野生生長環(huán)境的模擬，是中藥材野生撫育能否成功的關(guān)鍵。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)[4-5]，土壤肥力條件的模擬是中藥材野生撫育非常重要的一環(huán)，采用定量方法對不同生境下的土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行客觀評價(jià)，是今后準(zhǔn)確指導(dǎo)波棱瓜人工栽培地土壤合理培肥的前提。

本文應(yīng)用基于實(shí)碼加速遺傳算法（Real coding based accelerating genetic algorithm，RAGA）的投影尋蹤模型（Projection pursuit，PP）[6-7]對土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評判，該方法是用于分析和處理非線性、非正態(tài)高維數(shù)據(jù)，曾被應(yīng)用于圖像處理[8-9]、航海導(dǎo)航[10]、水質(zhì)評測[11]等領(lǐng)域。運(yùn)用投影尋蹤法對波棱瓜野生地與栽培地土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合比較，明確兩者之間的土壤肥力質(zhì)量差異，可為后續(xù)栽培地土壤培肥措施的正確運(yùn)用，提供理論評價(jià)依據(jù)和技術(shù)決策參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2010年5月在西藏波密縣野生波棱瓜典型分布的12個(gè)區(qū)域內(nèi)，使用土鉆，每個(gè)區(qū)域隨機(jī)采取多個(gè)樣點(diǎn)0～15 cm的混合土樣，土樣過4 mm篩分出植物根系和殘?bào)w，樣品風(fēng)干后過80目土壤篩后待測。

1.2 測定指標(biāo)和方法

土壤肥力指標(biāo)采用常規(guī)方法進(jìn)行[12]，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外熱氧化法測定；全氮采用凱氏定氮法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；全磷采用酸溶-鉬銻抗比色法測定；速效磷采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法測定；全鉀采用氫氧化鈉-火焰光度法測定；速效鉀采用乙酸銨-火焰光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用土壤肥力質(zhì)量綜合評價(jià)PP模型進(jìn)行分析處理，PP模型具體建模步驟參見文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]。

2 結(jié)果與分析

野生地與栽培地土壤肥力指標(biāo)見表1。首先將評價(jià)指標(biāo)的測定值進(jìn)行歸一化處理，對于土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀等指標(biāo)，采用公式（1-a）歸一化處理。

表1 不同類型土壤肥力指標(biāo)Table1 Nutrient index of experimental soils

采用MATLAB 6.5軟件編程處理數(shù)據(jù)，選定父代初始種群規(guī)模為n＝400，交叉概率pc＝0.80，變異概率pm＝0.80，優(yōu)秀個(gè)體數(shù)目選定為20個(gè)，α＝0.05，加速次數(shù)為20，得出最大投影指標(biāo)函數(shù)值Q（a*）＝488.4206，各個(gè)狀態(tài)變量的最佳投影方向代入式（2）后即得各個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本綜合評價(jià)的函數(shù)投影值z*（j）＝（1.7609，0.3682）。樣本優(yōu)序關(guān)系見圖1。

圖1 不同類型土壤肥力質(zhì)量函數(shù)投影值排序Fig.1 Values on soil fertility quality under different types of fields

野生地與栽培地的土壤肥力質(zhì)量函數(shù)投影值排序圖表明，野生地土壤肥力質(zhì)量綜合評價(jià)值為1.7609，栽培地僅為0.2682，野生地土壤肥力質(zhì)量極顯著高于栽培地（n＝6，P＜0.01）。由此說明，野生地土壤的肥力質(zhì)量遠(yuǎn)高于栽培地。

3 討論與結(jié)論

3.1 評價(jià)方法的適用性

土壤評價(jià)方法有多種，但不同方法適用對象亦不同。投影尋蹤模型評價(jià)結(jié)果客觀、定量、準(zhǔn)確，且能夠最大限度地利用全部選取指標(biāo)的數(shù)據(jù)信息，保證土壤肥力的信息利用最充分，因而適合對土壤肥力的總體狀況來評價(jià)，而非對土壤單一肥力指標(biāo)進(jìn)行分析和評價(jià)[13]。

3.2 投影尋蹤技術(shù)的客觀性和準(zhǔn)確性

土壤肥力指標(biāo)構(gòu)成復(fù)雜，進(jìn)行土壤肥力評價(jià)時(shí)涉及到大量的數(shù)據(jù)。投影尋蹤模型將土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)作為多個(gè)投影參數(shù)來尋求其最佳投影方向，并由最佳投影指標(biāo)函數(shù)值的大小來反映各個(gè)土壤樣本質(zhì)量的好壞。與灰色關(guān)聯(lián)法[13]、層次分析[14]模糊分析[15]等方法相比，由于避免了評價(jià)指標(biāo)權(quán)重賦值帶來的人為主觀因素干擾問題，并避免變異信息的遺失，投影尋蹤評價(jià)結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確[16]。

3.3 對生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)

根據(jù)野生地與栽培地的土壤肥力質(zhì)量綜合評價(jià)結(jié)果，結(jié)合野生地與栽培地的土壤肥力單一指標(biāo)（見表1），在今后波棱瓜的野生撫育過程中，重點(diǎn)需要采取增施有機(jī)肥的策略來提高栽培地的土壤肥力水平，從而在土壤有機(jī)質(zhì)含量提高的同時(shí)，調(diào)節(jié)其它土壤養(yǎng)分指標(biāo)含量，盡可能接近野生地的土壤肥力水平，而不能簡單采取增施化肥的策略，這樣做對提高土壤有機(jī)質(zhì)含量無益，無法從根本上改善土壤理化性質(zhì)。

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