朱娟娟，馬海軍，李 敏，倪志婧，劉雅琴，王 薇

(1.北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏葡萄與葡萄酒技術(shù)創(chuàng)新中心，寧夏 銀川 750021)

葡萄(VitisviniferaL.)屬于葡萄科葡萄屬植物，是比較耐旱的果樹樹種。目前，寧夏葡萄種植面積達(dá)到4萬hm2，其中釀酒葡萄3.5萬hm2，葡萄酒莊184家，年產(chǎn)葡萄酒10.0萬t、產(chǎn)值200億元，已初步形成以銀川市、青銅峽市、紅寺堡區(qū)、農(nóng)墾系統(tǒng)和石嘴山市五大葡萄種植基地為主體的賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)業(yè)帶，成為中國最大葡萄酒產(chǎn)區(qū)之一[1]。葡萄酒質(zhì)量主要取決于原料品質(zhì)，而葡萄園土壤肥力的高低直接影響葡萄養(yǎng)分的供應(yīng)，并進(jìn)一步影響果實(shí)的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。因此，對賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力綜合評價對寧夏葡萄酒產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有指導(dǎo)性的作用。

有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，在土壤形成過程中都具有極其重要的作用[3]，直接影響土壤屬性和土壤結(jié)構(gòu)[4]，也是土壤微生物生命活動所需養(yǎng)分和能量的重要來源，故有機(jī)質(zhì)含量的高低通常表明土壤質(zhì)量的優(yōu)劣[5]。腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的主要組成物質(zhì)，一般占有機(jī)質(zhì)總量的50%～70%，且腐殖質(zhì)組成成分是衡量其品質(zhì)的重要指標(biāo)，直接與土壤理化性狀相關(guān)，最終影響土壤肥力。胡敏酸是土壤腐殖質(zhì)最重要組分，其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化直接與土壤的保肥和供肥性質(zhì)相關(guān)，對土壤結(jié)構(gòu)的形成起著重要作用。富里酸是腐殖質(zhì)中分子量較小、活性和氧化程度較高的組分，它既是形成胡敏酸的一級物質(zhì)，又是胡敏酸分解的一級產(chǎn)物，在胡敏酸的積累和更新中起著重要作用[6]。胡敏素是腐殖質(zhì)中與土壤礦物質(zhì)結(jié)合最緊密的組分，占大部分腐殖質(zhì)中的有機(jī)C和有機(jī)N，從而影響碳截獲、土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分保持性、氮素循環(huán)以及生物地球化學(xué)循環(huán)等[7]。同時，土壤中礦質(zhì)元素為葡萄生長發(fā)育提供營養(yǎng)，氮、磷、鉀是植物生長發(fā)育的基本元素；鈣離子參與植物種子萌發(fā)、生長分化、形態(tài)建成、開花結(jié)果等生長時期的整個過程，對其生理活動具有廣泛的調(diào)節(jié)作用[8]；銅是多種酶的活性中心和輔因子，廣泛參與植物生長發(fā)育過程中的多種代謝[9]；硼促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管的伸長，對果樹受精有著顯著的影響[9]；硒能夠提高作物體內(nèi)營養(yǎng)成分的含量，從而改善果實(shí)品質(zhì)，且調(diào)控光合和呼吸作用。硒是谷光甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的組分，GSH-Px可清除脂氫過氧化物所產(chǎn)生的自由基，降低膜受過氧化損害，具有抗氧化和拮抗環(huán)境毒害功能[10-11]。此外，土壤酸堿性是土壤許多化學(xué)性質(zhì)的綜合反映，不僅表征土壤肥力狀況，還直接影響著土壤養(yǎng)分的有效性以及調(diào)控土壤中微量元素的形態(tài)與遷移，對植物生長發(fā)育有著重要影響[12]。利用土壤物理、化學(xué)和生物指標(biāo)對土壤肥力狀況進(jìn)行綜合評價在農(nóng)業(yè)科學(xué)工作中占重要地位，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[13]。

前人[14-16]從土壤質(zhì)地、土壤團(tuán)聚體、土壤容重、土壤表層孔隙、土壤酸堿度以及土壤常規(guī)營養(yǎng)元素等方面剖析了寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄園土壤肥力質(zhì)量，而對土壤腐殖質(zhì)及其組成含量鮮有報(bào)道。因此，本研究選取賀蘭山東麓銀川產(chǎn)區(qū)、青銅峽產(chǎn)區(qū)和永寧產(chǎn)區(qū)的釀酒葡萄通過測定土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸和胡敏素含量，結(jié)合土壤酸堿度以及土壤營養(yǎng)元素，采用主成分分析與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法，構(gòu)建賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力評價最小數(shù)據(jù)集(MDS)，實(shí)現(xiàn)本區(qū)土壤肥力質(zhì)量綜合評價，旨在為寧夏優(yōu)勢特色釀酒葡萄的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培提供科學(xué)依據(jù)，為寧夏葡萄酒產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于寧夏回族自治區(qū)賀蘭山東麓釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)(105°45′～ 106°47′E，37°43′～39°23′N)，屬中溫帶干旱氣候區(qū)，氣候干燥，風(fēng)大沙多，多年平均降水量180～200 mm，多年平均蒸發(fā)量1 312.0～2 204.0 mm,溫差大、光熱資源豐富，年平均日照時數(shù)2 800～3 000 h，年均氣溫8.5℃、≥10℃有效積溫3 135～3 272℃、晝夜溫差10℃～15℃，日照率67%，無霜期180 d。該區(qū)域?yàn)橘R蘭山洪積扇與黃河沖積平原之間的狹長地帶，土壤類型以灰鈣土為主。

1.2 樣品采集與分析

2016年10月— 2017年10月在寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄主產(chǎn)區(qū)銀川蘆花臺、青銅峽甘城子和永寧黃羊?yàn)┻x取具有代表性的釀酒葡萄園，采集土樣150個。每個果園采用“S”型布點(diǎn)選取采樣樹10～15株，在采樣樹的樹冠滴水線(避開施肥穴、施肥溝)四周選5個采樣點(diǎn)，每個采樣點(diǎn)取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm五層土壤約200 g，除去植物根、石塊等雜質(zhì)，10～15株樹的采樣點(diǎn)采集的土壤混合均勻后，采用四分法取土樣約500 g，編號登記后帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干、磨細(xì)，過20目尼龍篩，置于干燥、避光容器中保存，待測定分析用。

為建立土壤肥力質(zhì)量評價最小數(shù)據(jù)集，共選擇16個指標(biāo)，包括：有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸、胡敏素、堿解氮、有效鉀、有效磷、pH值、全鈣、交換態(tài)鹽基鈣、全銅、有效銅、全硼、有效硼、硒。其中有機(jī)質(zhì)測定用重鉻酸鉀-濃硫酸-外加熱法；堿解氮用堿解擴(kuò)散法；速效鉀用乙酸銨浸提-上分FP-6450火焰光度計(jì)；有效磷用鉬銻抗比色法；pH值用電位法測定；腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸和胡敏素用腐殖質(zhì)組成修改法，主要是參照竇森等[17]測定方法。微量元素全量分析，全銅和全鈣采用王水-高氯酸-火焰法；有效銅和交換態(tài)鹽基鈣采用DTPA浸提-原子吸收測定法；全硼采用磷酸-硝酸-高氯酸-氫氟酸四酸分解，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定；有效硼采用甲亞胺法測定；硒采用微波消解-原子吸收法測定，各指標(biāo)進(jìn)行3次平行測定，結(jié)果取平均值。

1.3 土壤肥力評價方法

1.3.1 最小數(shù)據(jù)集建立 首先利用AVOVA分析賀蘭山東麓3個產(chǎn)區(qū)葡萄園之間土壤肥力差異情況，剔除差異不顯著指標(biāo)，隨后對差異性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(PAC)，選擇特征值≥1的主成分，每個主成分中選取因子載荷絕對值達(dá)到該主成分中最大因子載荷90%的指標(biāo)進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集中的候選指標(biāo)。當(dāng)一個主成分中僅有一個高因子載荷指標(biāo)，則該指標(biāo)進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集(MDS)；當(dāng)一個主成分中不止有一個高因子載荷指標(biāo)，則對其進(jìn)行相關(guān)性分析。若相關(guān)系數(shù)高(r>0.5)時，則相關(guān)系數(shù)之和最大的高因子載荷指標(biāo)進(jìn)入MDS；若相關(guān)系數(shù)低(r<0.5)時，各候選指標(biāo)均被選入MDS。

1.3.2 土壤肥力評價指數(shù)構(gòu)建 土壤肥力評價指數(shù)(SFI)的計(jì)算公式為：

式中，Wi為指標(biāo)權(quán)重，Ni為指標(biāo)隸屬度，n為指標(biāo)個數(shù)，SFI值的范圍為0～1，高SFI值代表土壤肥力質(zhì)量良好。其中，各指標(biāo)權(quán)重均由主成分分析獲得，評價指標(biāo)權(quán)重值為各指標(biāo)公因子方差與總公因子方差之比[18-19]。

評價指標(biāo)的隸屬度由其所屬的隸屬度函數(shù)確定。因土壤因子的變化具有連續(xù)性，故采用具有連續(xù)性的隸屬度函數(shù)對各土壤因子評價指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并運(yùn)用主成分因子負(fù)荷量值的正負(fù)性來確定隸屬度函數(shù)分布的升降型，評價指標(biāo)的最小值和最大值作為函數(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)[20-21]。由于土壤中某一養(yǎng)分含量不可能為零，因此最小值參考金慧芳等[21]設(shè)置為0.1，則隸屬度值取值范圍為0.1～1.0，最大值 1.0 表示土壤肥力非常適合作物生長，最低值0.1表示土壤肥力嚴(yán)重缺乏。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 16. 0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計(jì)(Descriptive Statistics)和方差分析(AVOVA)，利用因子分析(Factor Analysis)對土壤性質(zhì)進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤理化指標(biāo)一般性描述

對寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄園0～100 cm土層的有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸、胡敏素、堿解氮、速效鉀、速效磷、pH值以及礦質(zhì)元素全鈣、交換態(tài)鈣、全銅、有效銅、全硼、有效硼、硒含量等16項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)一般性描述(表1)可知：不同產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分含量存在差異，其中差異最大指標(biāo)為速效磷，含量變幅為0.20～476.0 mg·kg-1，相差474 mg·kg-1，相對極差達(dá)到16.8%，變異系數(shù)超過100%，屬于強(qiáng)變異；堿解氮、速效鉀、有效銅、交換態(tài)鈣、胡敏酸、富里酸、腐殖質(zhì)、硒、有效硼、有機(jī)質(zhì)、胡敏素、全鈣、全硼和全銅變異系數(shù)均在 10%～100%，屬于中等變異；pH值變異系數(shù)低于10%，屬于弱變異。

表1 寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)分析

2.2 寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤理化指標(biāo)分析

2.2.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量 由表2可知，有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸和胡敏素含量均隨土層的加深逐漸減少。不同產(chǎn)區(qū)相比較，0～100 cm各土層中有機(jī)質(zhì)含量均存在顯著差異(P<0.05)，而腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸和胡敏素含量因土層不同差異性有所不同。整體而言，銀川蘆花臺產(chǎn)區(qū)有機(jī)質(zhì)、胡敏素含量最高，較青銅峽甘城子和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)分別平均高53.7%、44.4%和19.9%、20.3%；永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸含量最高，分別比銀川蘆花臺和青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)平均高13.1%、6.1%、9.9%和31.9%、25.5%、45.4%。

表2 寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)垂直分布

2.2.2 土壤酸堿度和大量元素含量 由表3可知，寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤均為堿性土壤，但不同產(chǎn)區(qū)間0～20 cm土層的pH值存在顯著差異，而20～100 cm各土層中均無顯著差異；其中青銅峽甘城子葡萄園土壤pH值最高，銀川蘆花臺次之，永寧黃羊?yàn)┳畹?。同時，堿解氮、速效鉀和速效磷含量均隨土層深度的增加逐漸減少。與表土層(0～20 m)相比，堿解氮、速效鉀和速效磷在20～40 cm土層分別平均減少10.9%、10.3%和34.2%；在40～60 cm土層分別平均減少28.0%、18.8%和78.3%；在60～80 cm土層分別平均減少54.0%、61.3%和88.5%；在80～100 cm土層分別平均減少48.0%、59.3%和88.1%。不同產(chǎn)區(qū)間相比較，青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)的土壤堿解氮、速效鉀和速效磷含量明顯低于銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)，而銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)間無顯著性差異。

表3 寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤酸堿度和大量元素含量垂直分布

2.2.3 土壤中量和微量元素含量 由表4可知，土壤全鈣、交換態(tài)鹽基鈣和全硼含量隨著土層深度的增加呈先增后降趨勢，而全銅、有效銅、有效硼和硒含量隨土層深度的增加逐漸降低。銀川蘆花臺土壤全銅、有效銅、全硼、有效硼和硒含量均在0～20 cm土層中最高，全鈣含量在20～40 cm土層中最高，交換態(tài)鹽基鈣含量在40～60 cm土層中最高；青銅峽甘城子葡萄園全鈣含量也為20～40 cm土層中最高，交換態(tài)鹽基鈣、全銅、有效銅、全硼和有效硼含量在40～60 cm土層中最高，硒含量60～80 cm土層中最高。永寧黃羊?yàn)┩寥廊~、有效銅、有效硼和硒含量在0～20 cm土層中最高；全硼含量在20～40 cm土層中最高；全鈣和交換態(tài)鹽基鈣含量在40～60 cm土層中最高。不同產(chǎn)區(qū)相比較，土壤全鈣、交換態(tài)鹽基鈣、全銅、有效銅、全硼、有效硼和硒含量在0～20 cm土層均存在顯著性差異，銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)土壤鈣、銅、硼和硒含量均顯著高于青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)。

2.3 寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力指標(biāo)間相關(guān)性分析

主成分分析(PAC)是綜合評價寧夏賀蘭山東麓不同產(chǎn)區(qū)土壤肥力質(zhì)量的基礎(chǔ)，而肥力指標(biāo)間存在顯著相關(guān)性是進(jìn)行PAC分析的前提條件。由表5可知，土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、富里酸、胡敏酸和胡敏素含量與堿解氮、速效鉀、速效磷、全銅、有效銅、有效硼和硒含量間在0.01置信水平上均存在極顯著正相關(guān)；pH值與堿解氮、速效磷、全鈣、交換態(tài)鈣、全銅、有效銅、全硼、硒含量間均存在顯著性負(fù)相關(guān)；堿解氮與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)；全硼含量與有機(jī)質(zhì)、富里酸、胡敏素、堿解氮、速效鉀、全鈣、全銅、有效銅、硒含量間均存在顯著正相關(guān)；有效硼含量與堿解氮、速效鉀、速效磷、全銅、有效銅、全硼和硒含量間也存在顯著正相關(guān)。如果直接用上述指標(biāo)進(jìn)行土壤肥力質(zhì)量的綜合評價，必然造成信息的重疊，從而影響評價結(jié)果的客觀性。因此，以主成分分析為基礎(chǔ)，運(yùn)用加權(quán)綜合法和模糊數(shù)學(xué)中的加乘法綜合評價寧夏賀蘭山東麓不同產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄園土壤肥力質(zhì)量。

2.4 賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力質(zhì)量評價

2.4.1 最小數(shù)據(jù)集建立 經(jīng)ANOVA分析，不同產(chǎn)區(qū)間16個土壤肥力指標(biāo)均存在顯著差異性，隨后將16個指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，如表6所示。由表6可知，特征值≥1的4個主成分解釋方差變異累積達(dá)到78.95%，說明提取的4個主成分能夠解釋絕大多數(shù)變異。PC1中高因子載荷的指標(biāo)包括有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、堿解氮和有效銅4個指標(biāo)，然而有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、堿解氮和有效銅之間的相關(guān)系數(shù)>0.5(表5)，達(dá)到極顯著水平，從而PC1中有機(jī)質(zhì)選入最小數(shù)據(jù)集。PC2中高因子載荷的指標(biāo)有pH值、全鈣和交換態(tài)鹽基鈣3個指標(biāo)，其中pH值與全鈣和交換態(tài)鹽基鈣的相關(guān)系數(shù)均>0.5(表5)，達(dá)到極顯著水平，且pH值與其他兩個指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)之和最大，從而PC2中pH值選入最小數(shù)據(jù)集。PC3中高因子載荷的指標(biāo)是全硼和有效硼，但全硼和有效硼相關(guān)系數(shù)<0.5(表5)，從而全硼和有效硼均選入最小數(shù)據(jù)集。PC4中高因子載荷的指標(biāo)只有速效磷，則速效磷進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。因此，賀蘭山東麓釀酒葡萄園土壤肥力評價的最小數(shù)據(jù)集包括有機(jī)質(zhì)、pH值、速效磷、全硼和有效硼5個指標(biāo)。

表6 顯著差異性土壤肥力指標(biāo)主成分載荷矩陣

2.4.2 土壤肥力評價指數(shù) 土壤肥力評價指數(shù)(SFI)構(gòu)建涉及肥力指標(biāo)的權(quán)重和隸屬度。首先對全部數(shù)據(jù)集指標(biāo)和最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)分別做主成分分析，獲得各指標(biāo)的公因子方差，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重值，如表7所示。由表7可知，全部數(shù)據(jù)集中有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、pH值和交換態(tài)鹽基鈣含量具有較高的權(quán)重含量；速效磷含量具有較低的權(quán)重含量；在最小數(shù)據(jù)集中，有機(jī)質(zhì)和有效硼的權(quán)重含量最高，pH值次之，速效磷和全硼的權(quán)重含量最低。

表7 基于全部肥力指標(biāo)數(shù)據(jù)集和最小 數(shù)據(jù)集公因子方差及權(quán)重

土壤肥力評價指標(biāo)的隸屬度由各指標(biāo)所屬的隸屬度函數(shù)確定。隸屬度函數(shù)一般分為升型和降型，根據(jù)賀蘭山東麓葡萄園各指標(biāo)對土壤肥力的正負(fù)效應(yīng)，16個肥力指標(biāo)中pH值對土壤肥力為負(fù)效應(yīng)，則采用降型隸屬度函數(shù)，而其它肥力指標(biāo)對土壤肥力為正效應(yīng)，則采用升型隸屬度函數(shù)。分別采用全部數(shù)據(jù)集指標(biāo)和最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)的權(quán)重和隸屬度構(gòu)建寧夏賀蘭山東麓三個產(chǎn)區(qū)的土壤肥力指數(shù)(SFI)值，如圖1所示。由圖1可知，無論利用全部數(shù)據(jù)集指標(biāo)還是最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)構(gòu)建SFI值，其結(jié)果相一致，均表明賀蘭山東麓不同產(chǎn)區(qū)葡萄園土壤肥力存在極顯著性差異。銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)葡萄園土壤肥力極顯著(P≤0.01)高于青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)，同時銀川蘆花臺產(chǎn)區(qū)葡萄園土壤肥力也極顯著高于永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)。

圖1 賀蘭山東麓不同產(chǎn)區(qū)利用最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)(MDS)和 全部數(shù)據(jù)集指標(biāo)(TDS)構(gòu)建的土壤肥力指數(shù)(SFI)值Fig.1 Soil fertility index (SFI) values constructed by using minimum data set index (MDS), and total data set index (TDS) in different producing areas in the eastern foothill of Helan Mountain

利用全部數(shù)據(jù)集指標(biāo)建立的SFI值(SFI-TDS)與最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)建立的SFI值(SFI-MDS)作回歸分析，以便對最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，如圖2所示。結(jié)果表明，SFI-TDS與SFI-MDS之間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.914，故利用最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)能夠代替全部數(shù)據(jù)集指標(biāo)評價寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力狀況。

圖2 SFI-MDS與SFI-TDS的線性關(guān)系Fig.2 The linear correlation between SFI-TDS and SFI-MDS

3 討論與結(jié)論

寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力分布極不均勻，根據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)釀酒葡萄園有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量均偏低，平均水平分別為第五級和第六級。銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)葡萄園表土層(0～20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮平均水平均為第四級和第五級，青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)葡萄園表土層(0～20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮平均水平為五級和六級，并且隨著土層深度的增加，土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量水平降低。然而與前人研究結(jié)果相比，隨著種植年限的增加，葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)含量呈緩慢增加趨勢。2008年孫權(quán)等[14]檢測青銅峽葡萄園新園土壤有機(jī)質(zhì)含量為3.71 g·kg-1，3 a園土壤有機(jī)質(zhì)含量為4.60 g·kg-1，6 a園土壤有機(jī)質(zhì)含量為6.55 g·kg-1；2013年王銳等[15]檢測青銅峽產(chǎn)區(qū)葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為7.85 g·kg-1。而本研究中青銅峽產(chǎn)區(qū)葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為8.26 g·kg-1，但仍處于低水平狀態(tài)，表明賀蘭山東麓葡萄園仍需加大有機(jī)肥的投入。

葡萄園土壤有效鉀和速效磷分布差異非常大，其中有效鉀最大值能夠達(dá)到320.7 mg·kg-1，處于一級水平，而最小值卻為47.5 mg·kg-1，處于五級水平；速效磷最大值能夠達(dá)到476.0 mg·kg-1，處于一級水平，而最小值卻為0.20 mg·kg-1，處于六級水平。依據(jù)土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[22]，銀川蘆花臺、青銅峽甘城子和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)葡萄園表土層(0～20 cm)土壤有效鉀含量分別處于三級水平、三級水平和一級水平，均處于中上水平，表明葡萄園鉀肥的施入基本能夠滿足果樹的需求，但葡萄為喜鉀素植物，故銀川蘆花臺和青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)葡萄園仍需增加鉀肥的投入量。銀川蘆花臺、青銅峽甘城子和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)葡萄園表土層(0～20 cm)土壤速效磷含量分別處于一級水平、二級水平和一級水平，均處于豐富水平，能夠滿足果樹的需求，與王銳[15]研究結(jié)果相一致。

同時，寧夏賀蘭山東麓葡萄園全鈣含量達(dá)到50 g·kg-1以上，高于地殼的平均含鈣量(36.4 g·kg-1)，且不同土層間變化幅度較小。同時，微量元素是植物體內(nèi)酶或輔酶的組成成分，具有很強(qiáng)的專一性，對樹體的抗逆性和果實(shí)的品質(zhì)有顯著的影響。賀蘭山葡萄園土壤有效銅含量最低的為青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)，處于三級水平；銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)的土壤有效銅含量豐富，分別達(dá)到二級水平和一級水平。全銅含量在0～60 cm土層中幾乎沒有明顯變化，在60～100 cm土層中僅降低1.7 mg·kg-1，平均含量低于全國平均值(20 mg·kg-1)。孫權(quán)等[14]研究結(jié)果表明賀蘭山葡萄園土壤全銅含量隨剖面加深而顯著減少，但本研究中各土層間無明顯變化。這可能是由于寧夏氣候寒冷，葡萄樹體需要每年冬季埋土，而銅屬于無機(jī)元素，在環(huán)境中移動性差，從而使各土層間全銅含量無顯著差異，尤其是0～60 cm土層。據(jù)資料顯示[23]，我國土壤全硼范圍在0～500 mg·kg-1之間，平均64 mg·kg-1；我國土壤硒元素范圍在0～8.66 mg·kg-1，平均0.29 mg·kg-1。賀蘭山東麓葡萄園土壤全硼含量(44.9 mg·kg-1)低于全國平均含量，不同土層間硼和硒變化幅度微小，銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)土壤有效硼含量均處于三級水平，而青銅峽甘城子產(chǎn)區(qū)土壤有效硼含量均處于四級水平，則說明本地區(qū)應(yīng)該注意硼肥的施入，以免造成落花落果，引起產(chǎn)量的降低；土壤硒元素含量(0.263 mg·kg-1)接近于全國平均含量，銀川蘆花臺葡萄園土壤硒含量超過全國水平。

土壤肥力綜合評價的方法有模糊數(shù)學(xué)法[24]、灰色關(guān)聯(lián)度法[25]、內(nèi)梅羅指數(shù)[26]、因子分析[27]、聚類分析[27]、物元模型[28]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[29]、TOPSIS[30]以及云模型[31]等。1991年Larson等[32]提出土壤質(zhì)量的最小數(shù)據(jù)集(MDS)概念，本方法最早應(yīng)用于美國醫(yī)療領(lǐng)域，是指在大量需要收集或處理的數(shù)據(jù)中，通過最少的數(shù)據(jù)，較好地掌握一個研究對象所具有的特點(diǎn)或狀態(tài)，其核心是建立起一套精簡實(shí)用的數(shù)據(jù)指標(biāo)代替大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)指標(biāo)，以便獲得所需信息。MDS可以反映土壤質(zhì)量最少的指標(biāo)參數(shù)的集合，在土壤質(zhì)量評價及監(jiān)測工作中得到了廣泛的應(yīng)用。向武等[33]利用主成分分析法建立了低山紅壤油茶林土壤肥力質(zhì)量評價的最小數(shù)據(jù)集，確定了MDS 為土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、堿解氮、全鉀和有效磷；楊梅花等[34]對江西紅壤地區(qū)土壤構(gòu)建最小數(shù)據(jù)集肥力指標(biāo)的肥力指數(shù)綜合模型，結(jié)果表明基于主成分分析提取的最小數(shù)據(jù)集建立的肥力指數(shù)和全部指標(biāo)建立的肥力指數(shù)一致，能夠較好代表全部肥力指標(biāo)信息；鄧紹歡等[35]采用Norm值確定最小數(shù)據(jù)集并評價土壤質(zhì)量；姜龍群等[19]采用因子分析與最小數(shù)據(jù)集相結(jié)合的方法，計(jì)算北京市房山平原區(qū)農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)，評價結(jié)果與層次分析法的結(jié)果一致性、相關(guān)性較高，更能反映地區(qū)之間的差異，且最大程度去掉了主觀性的影響，證明其適用于土壤養(yǎng)分評價。然而，土壤類型不同、土地利用方式不同，其最小數(shù)據(jù)集因子選擇差異較大，需要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w生態(tài)條件構(gòu)建土壤肥力質(zhì)量最小數(shù)據(jù)集。本研究中利用相關(guān)性分析、主成分分析和隸屬函數(shù)，將16個原始指標(biāo)降維和分組建立了含有5個指標(biāo)的最小數(shù)據(jù)集，且通過分析依據(jù)全數(shù)據(jù)集建立的土壤肥力指數(shù)(SFI-TDS)與依據(jù)最小數(shù)據(jù)集建立的土壤肥力指數(shù)SFI-MDS)間的相關(guān)性，表明利用最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)能夠代替全部數(shù)據(jù)集指標(biāo)評價寧夏賀蘭山東麓葡萄園土壤肥力質(zhì)量，這與向武[33]、楊梅花[34]和姜龍群[19]等結(jié)論相一致。

綜上所述，賀蘭山東麓釀酒葡萄園在生產(chǎn)上應(yīng)重視能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)組分有機(jī)碳含量等相關(guān)栽培措施，提高土壤肥力質(zhì)量；同時銀川蘆花臺和永寧黃羊?yàn)┊a(chǎn)區(qū)需減少銅制劑農(nóng)藥的施用，以免造成土壤銅污染。此外，本區(qū)葡萄園土壤肥力最小數(shù)據(jù)集評價指標(biāo)包括有機(jī)質(zhì)、pH值、速效磷、全硼和有效硼5個指標(biāo)，其能夠代替全部數(shù)據(jù)集評價本區(qū)土壤肥力質(zhì)量。