楊 越，賴朝圓，王一鳴，王蓓蓓，趙 艷，洪 珊，劇虹伶，盧 明，阮云澤

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輪作作物對(duì)連作香蕉園玄武巖磚紅壤綜合質(zhì)量的影響①

楊 越，賴朝圓，王一鳴，王蓓蓓，趙 艷，洪 珊，劇虹伶，盧 明，阮云澤*

(海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院，海南省熱帶生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，?？?570228)

海南玄武巖磚紅壤香蕉園的連作生物障礙嚴(yán)重，輪作是緩解香蕉園連作生物障礙最有效的方式之一。本研究使用主成分分析法結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)，根據(jù)不同土壤指標(biāo)的敏感程度以及指標(biāo)間的相關(guān)度篩選出的土壤pH、速效鉀、有效磷、堿解氮、有機(jī)質(zhì)、細(xì)菌總數(shù)、真菌總數(shù)、放線菌總數(shù)、線蟲數(shù)、香蕉枯萎病病原菌數(shù)量10項(xiàng)指標(biāo)對(duì)5種輪作模式下的香蕉園土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)可以較好地反映土壤實(shí)際的質(zhì)量，并能夠在一定程度上反映香蕉的產(chǎn)量及發(fā)病狀況，是較為理想的土壤評(píng)價(jià)指標(biāo)；用所得到的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)5種輪作模式及香蕉連作進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)輪作能有效地提高土壤質(zhì)量，降低香蕉發(fā)病率，提高香蕉產(chǎn)量，其中菠蘿、甘蔗、辣椒、冬瓜4種作物相對(duì)適合香蕉的輪作。

香蕉園；輪作與連作；主成分分析；評(píng)價(jià)；玄武巖磚紅壤

長期連作擾亂了土壤微生態(tài)平衡，土壤理化性質(zhì)及土壤正常的微生物群落和結(jié)構(gòu)被打破，土壤中病原菌數(shù)量持續(xù)增加，更容易侵染植物并引發(fā)植物各種病害[1]，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的連作生物障礙。香蕉園由于連作而導(dǎo)致香蕉土傳病害的蔓延已經(jīng)嚴(yán)重威脅到香蕉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。眾多的研究表明，輪作是緩解香蕉連作生物障礙最經(jīng)濟(jì)和有效的措施之一[2-3]。然而，目前關(guān)于輪作對(duì)連作生物障礙蕉園緩解的效果更多的集中在對(duì)土壤中各項(xiàng)單一指標(biāo)的評(píng)價(jià)，而缺乏一個(gè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法。

在對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，因?yàn)樗婕耙蜃颖姸?，增加了分析研究的工作量，?dǎo)致了對(duì)研究結(jié)果的表述更加困難，研究對(duì)象本質(zhì)信息重要性得不到充分體現(xiàn)[4-5]，由此急需一種適當(dāng)?shù)姆椒▽⒍鄶?shù)因子轉(zhuǎn)化為少數(shù)因子，在此過程中要保留大部分的信息并不發(fā)生數(shù)據(jù)的重疊，最后以單一化標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)指數(shù)來描述土壤質(zhì)量[6-7]。目前土壤常用的綜合評(píng)價(jià)方法有偏相關(guān)分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、通徑分析法等，本研究嘗試建立土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)用以描述土壤綜合質(zhì)量，以上方法在科研實(shí)踐中因?yàn)樽陨淼奶匦噪y以達(dá)到本項(xiàng)目研究的期望，如偏相關(guān)分析法和通徑分析法主要關(guān)注各因素間的相關(guān)關(guān)系，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法多用于樣本的分類和需求預(yù)測等。主成分分析法作為一種新興的多元統(tǒng)計(jì)方法在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中被大量應(yīng)用，它不但能夠?qū)⒅笜?biāo)變量轉(zhuǎn)化成不相關(guān)的綜合指標(biāo)，而且轉(zhuǎn)化的指標(biāo)能夠用少量的綜合指標(biāo)提取原始變量大部分信息，最終得到一個(gè)綜合指標(biāo)來反映被評(píng)價(jià)土壤的整體情況[8-9]。本研究以海南省澄邁縣玄武巖磚紅壤連作香蕉地和輪作地塊為對(duì)象，運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件及主成分分析法(PCA)對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在為海南連作生物障礙蕉園選擇合適的輪作作物提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地屬海南省澄邁縣，位于海南島西北部，地理坐標(biāo)為19°23′~ 20°01′N，109°45′ ~ 110°15′ E。該區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫23.8℃，年均降雨量1 786.1 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 059 h，雨熱同季，終年基本無霜，土壤類型為玄武巖磚紅壤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及樣品采集

在澄邁縣福山鎮(zhèn)豐西村140個(gè)連作4 季以上地勢平坦的香蕉園設(shè)置試驗(yàn)。在不同作物輪作(菠蘿、甘蔗、辣椒、冬瓜和南瓜)一季后(2015年6月)及再種植香蕉一季采收后采集土壤樣品(2016年6月)。試驗(yàn)以田塊為單元共采集了100個(gè)輪作地塊樣品和40個(gè)連作(種植一季其他作物后再種植一季香蕉后留芽)地塊樣品，樣地及樣品信息見表1。香蕉種植期施用土壤改良劑1 800 kg/hm2，普通有機(jī)肥2.5 kg/株、生物有機(jī)肥0.5 kg/株、香蕉抽蕾期施高鉀復(fù)合肥150 g/株，同時(shí)配合農(nóng)民常規(guī)施肥，管理措施按農(nóng)民常規(guī)管理。

表1 采樣地塊基本情況

1.3 樣品分析

采用常規(guī)分析方法測定土壤 pH及速效鉀、有效磷、堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量[10]；土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量采用平板涂布計(jì)數(shù)法測定(細(xì)菌使用LB培養(yǎng)基，真菌使用孟加拉紅培養(yǎng)基，放線菌使用高氏1號(hào)培養(yǎng)基)[11]；線蟲采用淺盤分離法分離并進(jìn)行計(jì)數(shù)[12]；土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量采用K2培養(yǎng)基，采用平板涂布計(jì)數(shù)法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理，利用 SPSS19.0軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析及主成分分析(PCA)，樣本間土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)差異性比較采用單因素方差分析檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 輪作及連作蕉園土壤質(zhì)量主成分分析

主成分分析的方法較為一致，步驟有一定的標(biāo)準(zhǔn)，其中大部分計(jì)算可以采用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行，通過SPSS19.0對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理可得到初步的分析結(jié)果[13-16]。

2.1.1 蕉園土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì) 從表2可以看出，供試土壤微生物指標(biāo)相對(duì)于肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異系數(shù)普遍較高，這與地塊土壤本身的變異較大有關(guān)。其中尖孢鐮刀菌指標(biāo)變異程度最大，是土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的敏感指標(biāo)，通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的方差分析，可以發(fā)現(xiàn)土壤尖孢鐮刀菌指標(biāo)的差異來自于栽培管理措施(不同作物輪作或連作)以及土壤樣地本底間的差異。

2.1.2 蕉園土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)主成分分析的可行性 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析(表3)，可以看出部分?jǐn)?shù)據(jù)有顯著相關(guān)性或極顯著相關(guān)性，由于這些指標(biāo)相關(guān)性的存在，直接利用它們對(duì)輪作及連作蕉園土壤質(zhì)量狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)將會(huì)產(chǎn)生信息重疊，從而影響評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性[17-18]。

表2 輪作及連作蕉園土壤質(zhì)量指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)

表3 土壤質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

經(jīng)過KMO和巴里特球形度檢驗(yàn)，本文得到原有數(shù)據(jù)KMO測度>0.5，其對(duì)應(yīng)的因子貢獻(xiàn)率較大，支持進(jìn)行主成分分析；球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為471.474，伴隨概率0.000，即相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣有顯著差異可以進(jìn)行主成分分析。

變量共同度即原有變量信息中能被所提取的公因子表示的程度，也表現(xiàn)出所提取的公因子對(duì)該原始變量的方差貢獻(xiàn)率，變量的共同度平均為0.614 8，由此可見變量在進(jìn)行主成分分析時(shí)保留了較多的信息，使用主成分分析法對(duì)本研究原始變量進(jìn)行分析所得出的結(jié)論合理準(zhǔn)確。

2.1.3 蕉園土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的主成分模型 表4為部分主成分的特征值，根據(jù)主成分分析法的要求選取特征值>1的主成分來解釋原始變量，本研究得到3個(gè)特征值大于1的主成分，其特征值依次為3.428、1.501、1.219，其方差貢獻(xiàn)率依次為34.28%、15.01%、12.19%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到61.48%，即這3個(gè)主成分可以解釋土壤大部分的變異，因此，將這3個(gè)主成分作為評(píng)價(jià)140個(gè)磚紅壤香蕉園土壤樣品土壤質(zhì)量的綜合變量。

表4 主成分方差貢獻(xiàn)率

第一主成分方差貢獻(xiàn)率為34.28%，是方差貢獻(xiàn)率最高的主成分，由表5中可見，主成分1與pH、細(xì)菌、真菌、放線菌、尖孢鐮刀菌5個(gè)指標(biāo)關(guān)系較為密切，可以認(rèn)為該主成分主要反映了土壤微生物的數(shù)量，將其定義為土壤微生物因子；第2主成分方差貢獻(xiàn)率達(dá)到15.01%，是僅次于第1主成分的重要影響因子，其與土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷、堿解氮之間有顯著的正相關(guān)，故將第2主成分定義為土壤養(yǎng)分因子；第3主成分中載荷系數(shù)絕對(duì)值最高的是線蟲指標(biāo)，其中線蟲數(shù)量為正相關(guān)，而pH為負(fù)相關(guān)，與線蟲數(shù)量和土壤pH原始變量間的相關(guān)關(guān)系一致，將它定義為土壤線蟲因子。

表5 因子載荷矩陣

2.1.4 蕉園土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的主成分得分及綜合評(píng)價(jià)指數(shù) 將對(duì)應(yīng)的載荷系數(shù)除以特征值的平方根可以得到各成分得分系數(shù)(表6)，如pH指標(biāo)在主成分1中載荷系數(shù)為0.676，而主成分1的特征值為3.428，可以計(jì)算出此項(xiàng)成分得分系數(shù)=–0.676/sqrt(3.428)= 0.365，根據(jù)載荷矩陣以及各主成分的特征值計(jì)算得到成分得分系數(shù)矩陣。

表6 因子得分系數(shù)矩陣

將得到的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)相乘，得到主成分得分表達(dá)式：1= 0.3651– 0.1222+ 0.2853+ 0.1094– 0.2635– 0.2576+ 0.4117+ 0.4578– 0.1169+ 0.48010；2= –0.1711+ 0.5792+ 0.2923+ 0.3734+ 0.5495+ 0.1696+ 0.1527+ 0.1278+ 0.0889+ 0.18010；3= –0.3701– 0.4562+ 0.2073+ 0.4194– 0.1505+ 0.0306– 0.0897+ 0.0108+ 0.6299+ 0.09810。1~3為第1 ~ 3主成分得分，1~10為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。以各主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重可以得到f=0.342 841+0.150 082+0.121943(f為號(hào)樣品的土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù))。

為了驗(yàn)證主成分分析在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中其指數(shù)解釋土壤質(zhì)量的真實(shí)性和正確性，在收獲期采集了部分樣本地塊發(fā)病率及產(chǎn)量數(shù)據(jù)與土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行回歸分析(圖1、圖2)，結(jié)果表明發(fā)病率與綜合評(píng)價(jià)指數(shù)有顯著的線性相關(guān)關(guān)系，= 19.462+ 24.039(<0.012=0.853)；產(chǎn)量與土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的回歸方程為= –4.5246+ 15.049(<0.012=0.873)，線性模型擬合度良好。土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)與發(fā)病率呈正相關(guān)，與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。這說明主成分分析法能適宜于本區(qū)域的玄武巖磚紅壤香蕉園土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)，且評(píng)價(jià)結(jié)果具有客觀性合理性。

圖1 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)與香蕉枯萎病發(fā)病率的線性回歸分析

圖2 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)與香蕉產(chǎn)量的線性回歸分析

2.2 基于主成分分析法的輪作及連作蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

分析并驗(yàn)證所得到的土壤綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，可知土壤綜合評(píng)價(jià)指數(shù)與香蕉枯萎病發(fā)病率呈正相關(guān)，與香蕉平均單株產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，可以認(rèn)為土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)越低土壤質(zhì)量越高，對(duì)于下一季的香蕉種植越有利。

2.2.1 蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià) 采用主成分分析法得到輪作及連作蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)見圖3。由圖3可知，連作土壤樣品與輪作土壤樣品的土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)間有顯著差異，通過描述性統(tǒng)計(jì)可知連作香蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)均值為–0.343 6，而輪作香蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)均值為–0.623 0，反映了輪作相較于連作對(duì)香蕉園土壤質(zhì)量有明顯的提升作用，對(duì)于香蕉的連作障礙有一定的緩解，這也與前人研究結(jié)果相符[19-21]。

圖3 輪作及連作蕉園的土壤綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

2.2.2 再種香蕉對(duì)輪作后蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的影響 圖4顯示經(jīng)過一季香蕉種植后，土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)大幅上升。種植前土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為–0.575 5，而種植一季香蕉后達(dá)到了1.438 7。經(jīng)過對(duì)原始變量的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，重新種植香蕉后土壤中真菌由2.10×104cfu/g干土增加至1.97×105cfu/g干土，而尖孢鐮刀菌由1.76×103cfu/g干土增加至3.98× 104cfu/g干土，而細(xì)菌數(shù)量則由1.96×107/g干土減少至7.47×106cfu/g干土，從而導(dǎo)致土壤質(zhì)量大幅度下降，這與已見報(bào)道的連作障礙發(fā)生機(jī)理的結(jié)論相一致[22-24]。

圖4 輪作一季后再種植香蕉對(duì)香蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的影響

2.2.3 不同作物輪作對(duì)蕉園土壤質(zhì)量的影響 如圖5所示，不同作物輪作后香蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)下降，但各輪作作物之間土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)差異不顯著，然而在輪作再種植一季香蕉之后，輪作對(duì)香蕉園土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的影響產(chǎn)生了差異，其中，南瓜-香蕉輪作體系土壤質(zhì)量顯著下降，其他下降順序依次是菠蘿、冬瓜、辣椒、甘蔗與香蕉輪作體系。進(jìn)一步觀察原始變量發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象主要是由于真菌和尖孢鐮刀菌數(shù)量的上升以及細(xì)菌數(shù)量和堿解氮含量的下降造成的。有研究表明輪作辣椒可以顯著提高土壤細(xì)菌數(shù)量，降低真菌數(shù)量，并對(duì)病原菌產(chǎn)生明顯的抑制，甘蔗通過根系分泌物或殘?bào)w腐解物調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)環(huán)境，從而抑制香蕉枯萎病菌，輪作菠蘿的土壤中對(duì)于香蕉枯萎病病原菌有拮抗作用的活菌數(shù)有顯著增加，且菠蘿植株浸提液對(duì)于尖孢鐮刀菌菌絲生長有明顯的抑制作用，由此可見輪作對(duì)香蕉連作障礙有一定的緩解效應(yīng)[25-27]，但輪作作物的選擇至關(guān)重要，如果真菌和尖孢鐮刀菌數(shù)量得不到有效的控制，那么在下一輪的香蕉種植中土壤質(zhì)量將會(huì)大幅下降。用所得到的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)不同作物與香蕉輪作及香蕉連作進(jìn)行對(duì)比，本研究選擇出辣椒、冬瓜兩種相對(duì)適合香蕉的前茬作物，其與前人研究結(jié)果相一致[20-26]。但冬瓜和南瓜作為輪作作物對(duì)于土壤質(zhì)量的影響鮮見報(bào)道，更加深入的機(jī)制機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。

圖5 不同輪作作物香蕉園種植一季香蕉后土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的變化

近年來，國內(nèi)外已在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法方面開展了大量的研究工作。但目前并沒有統(tǒng)一的土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)椴煌脑u(píng)價(jià)目，側(cè)重的土壤功能不同，決定了評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的差異[28]。選擇土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)需要綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)的類型、土壤的功能、土地利用方式等，另外，與評(píng)價(jià)目的和評(píng)價(jià)尺度也有關(guān)[29]。土壤具有不同等級(jí)的質(zhì)量，這是與土壤的形成因素以及耕作引起的動(dòng)態(tài)變化有關(guān)的一種固有屬性，也是土壤條件動(dòng)態(tài)變化的一種指示，它既能反映土壤管理的變化，也能反映土壤退化恢復(fù)的能力。

本文土壤數(shù)據(jù)均來自海南省澄邁縣玄武巖磚紅壤香蕉園，所得到的土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)是否可以成功地應(yīng)用于不同的土壤類型和其他種植園，還有待進(jìn)一步實(shí)地考察和驗(yàn)證。目前有關(guān)玄武巖磚紅壤香蕉園土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的研究尚少，香蕉連作土壤質(zhì)量研究雖已經(jīng)起步，但還未建立完善的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，相關(guān)工作有待于繼續(xù)深入。

3 結(jié)論

本研究采用主成分分析的方法對(duì)香蕉連作以及不同作物與香蕉輪作土壤進(jìn)行土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，并結(jié)合香蕉枯萎病發(fā)病率對(duì)其可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果證明，得到的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)可以較好地反映香蕉園實(shí)際的土壤質(zhì)量，且能夠在一定程度上反映香蕉的枯萎病發(fā)病及產(chǎn)量狀況。因此，土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)可用于分析不同栽培措施中香蕉土壤質(zhì)量的變化規(guī)律，預(yù)測不同質(zhì)量香蕉園產(chǎn)量及發(fā)病，是較為理想的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。

[1] Peters R D, Sturz A V, Carter M R, et al. Influence of crop rotation and conservation tillage practices on the severity of soil-borne potato diseases in temperate humid agriculture[J] .Canadian Journal Soil Science, 2004, 84: 397-402

[2] Huang Y H, Wang R C, Li C H. Control of Fusarium wilt in banana with Chinese leek[J]. European Journal of Plant Pathology, 2012, 134: 87-95

[3] Wei H U, Zhao L F, Zhang L, et al. Effects of combining bioorganic fertilizer with different cropping systems on controlling fusarium wilt disease of banana[J]. Plant Nutrition & Fertilizer Science, 2012, 18(3): 742-748

[4] 劉占鋒, 傅伯杰, 劉國華, 等. 土壤質(zhì)量與土壤質(zhì)量指標(biāo)及其評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2006, 26(3): 901-913

[5] 孫波, 趙其國. 紅壤退化中的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 1999, 18(2): 24-34

[6] 趙益新. 多因素主成分分析及其在生態(tài)環(huán)境研究中的應(yīng)用[J]. 西南民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2008, 34(2): 203-206

[7] 馮利華. 環(huán)境質(zhì)量的主成分分析[J]. 數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí), 2003, 33(8): 32–35

[8] 孫雷. 主成分分析法和模糊綜合分析法在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的實(shí)例比較[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2011, 36(8): 178-181

[9] 榮躍, 劉志斌. 主成分分析在污灌區(qū)土壤分析中的應(yīng)用[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26(增刊): 252-254

[10] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析(第 3版)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1999

[11] 姚槐應(yīng), 黃昌勇. 土壤微生物生態(tài)學(xué)及其實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2006

[12] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 香蕉穿孔線蟲檢疫鑒定方法(GB/T 24831-2009)[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社2010

[13] 張子龍, 王文全, 繆作清, 等. 主成分分析在三七連作土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2013, 32(6): 1636-1644

[14] 黃婷, 岳西杰, 葛璽祖, 等. 基于主成分分析的黃土溝壑區(qū)土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)——以長武縣耕地土壤為例[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2010, 28(3): 141-147, 187

[15] 吳玉紅, 田霄鴻, 同延安, 等. 基于主成分分析的土壤肥力綜合指數(shù)評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2010, 29(1): 173-180

[16] 陳吉, 趙炳梓, 張佳寶, 等. 主成分分析方法在長期施肥土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 土壤, 2010, 42(3): 415-420

[17] Andrews S S, Karlen D L, Mitchell J P. A comparison of soil quality indexing methods for vegetable production systems in Northern California[J]. Agriculture Ecosystems and Environment, 2002, 90: 25-45

[18] 鄭昭佩, 劉作新. 土壤質(zhì)量及其評(píng)價(jià)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 14(1): 131-134

[19] 黃永紅, 李春雨, 左存武, 等. 韭菜對(duì)巴西香蕉枯萎病發(fā)生的抑制作用[J]. 中國生物防治學(xué)報(bào), 2011, 27(3): 344-348

[20] 趙娜. 三種茄科蔬菜輪作對(duì)高發(fā)枯萎病蕉園土壤微生物的調(diào)控效應(yīng)[D]. ?？? 海南大學(xué), 2014

[21] 辛侃, 趙娜, 鄧小墾, 等. 香蕉-水稻輪作聯(lián)合添加有機(jī)物料防控香蕉枯萎病研究[J]. 植物保護(hù), 2014, 40(6): 36-41,52

[22] 董鮮. 土傳香蕉枯萎病發(fā)生的生理機(jī)制及營養(yǎng)防控效果研究[D]. 南京: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014

[23] Zhong S, Zeng H C, Jin Z Q. Soil microbiological and biochemical properties as affected by different long-term banana-based rotations in the tropics[J]. Pedosphere, 2015, 25(6): 868-877

[24] 周紅玲, 陳石, 鄭加協(xié). 香蕉抗枯萎病機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 中國園藝文摘, 2013(1): 55-57

[25] 趙娜, 李榮, 辛侃, 趙艷, 等. 茄科蔬菜輪作對(duì)高發(fā)枯萎病蕉園土壤可培養(yǎng)微生物的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2014, 35(8): 1469-1474

[26] Wang B B, Li R, Ruan Y Z. Pineapple-banana rotation reduced the amount of Fusarium oxysporum more than maize-banana rotation mainly through modulating fungal communities[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2015, 86(2): 77-86

[27] 柳紅娟. 木薯對(duì)香蕉枯萎病的防控效果及其機(jī)理研究[D]. 海口: 海南大學(xué), 2015

[28] Yemefack M, Jetten V G, Rossiter D G. Developing a minimum dataset for characterizing soil dynamics in shifting cultivation systems[J]. Soil & Tillage Research, 2006, 86: 84-98

[29] 鄭昭佩, 劉作新. 土壤質(zhì)量及其評(píng)價(jià)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 14(1): 131-134

Effects of Crop Rotation on Basalt Laterite Quality Under Continuous Banana-Cropping

YANG Yue, LAI Chaoyuan, WANG Yiming, WANG Beibei, ZHAO Yan, HONG Shan, JV Hongling, LU Ming, RUAN Yunze*

(Institute of Tropical Agriculture and Forestry, Hainan University, Hainan Key Laboratory for Sustainable Utilization of Tropical Bioresource, Haikou 570228, China)

Continuous cropping obstacle is very serious in the banana plantation with basalt laterite in Hainan, reasonable rotation is one of the most effective methods to alleviate this problem. In this study, 10 indexes including pH, organic matter, available N, P and K, populations of bacteria, fungi, actinomycetes, nematode and pathogenic bacteria of banana wilt were selected to assess basalt laterite quality in bananachardsunder 5 rotation modes by PCA method. The results showed that integrated quality index could actually indicate soil quality and the output and disease status of bananachards, thus is an ideal indicator for soil quality assessment. Crop rotation could effectively improve soil quality, reduce wilt incidence and increase banana yield. Pineapple, sugar cane, chili and white gourd are suitably rotated with banana.

Banana plantation; Rotation and continuous cropping; PCA method; Assessment; Basalt laterite

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973 計(jì)劃)項(xiàng)目(2015CB1505030)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31372142，31672239)和海南耕地改良關(guān)鍵技術(shù)研究與示范專項(xiàng)(HNGDg1201502)資助。

(yunzeruan@163.com)

楊越(1991—)，男，新疆阿克蘇人，博士研究生，研究方向?yàn)橥寥牢⑸飬^(qū)系分析及健康土壤微生物區(qū)系構(gòu)建。E-mail: 1525443010@qq.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.03.027

S59

A