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user: 3. 结果与分析 3.1. 不同构型土体对土壤肥力的影响 图3为不同构型土体处理中土壤肥力状况，从重构土壤全氮含量来看，试验田1和试验田2表现出了相似的规律，随着土壤深度的增加，土壤全氮含量增加，这可能是由于灌溉过程中土壤氮随着水分流向底层，试验田3与试验田4表现出近乎相反的规律，这可能是由于施肥不均造成试验田4表层土壤全氮含量异常高，试验田5和试验田6则与试验田1、2表现出相反的规律，即随着土壤深度的增加，土壤全氮含量降低，这主要是因为粘土强于细沙的阻隔作用。不同剖面构型试验田的土壤有效磷和有机质表现出较为凌乱的规律，可能是因为在玉米生长过程中施用过一定量的磷肥和有机肥以及玉米生长状况不均造成的。不同剖面构型试验田的土壤速效钾在不同深度土壤中表现出相似的规律，并且不同深度土壤速效钾含量差异不显著，主要是因为在玉米生长前期，主要消耗土壤中的碳氮养分元素，对土壤中钾消耗较少。与原状土相比，不同构型试验田土壤中硝态氮和铵态氮含量都有所增加，并且均表现出了相似的规律，即随着土壤深度的增加，土壤硝态氮和铵态氮含量逐渐降低。试验田1和2土壤中铵态氮含量高于其他试验田，硝态氮主要分布在不同构型土壤表层土壤中，这可能与植物根系分布有关。就土壤pH而言，不同剖面构型之间土壤pH差异不显著，均表现为随着土壤深度增加而增加，说明不同剖面构型对土壤pH的影响暂时不显著。不同构型土壤电导率差异也不显著，但是与土壤pH的分布规律相反，随着土壤深度的增加而降低，土壤电导率是限制植物和微生物活性的阈值，影响到土壤养分和污染物的转化存在状态及有效性 [ 11 ] ，是反映土壤电化学性质和费力特性的基础指标，不同构型土壤表层土壤电导率 图3. 不同构型土体对土壤肥力的影响 高于深层土壤，主要是因为施肥使得表层土壤含有较多离子造成。 以上研究表明，试验田1和试验田2对于土壤有机重构过程中土壤活性具有较好的作用，而试验田5和6则主要表现除了较好的防水和阻隔效果。 3.2. 不同构型土体对玉米生长状况的影响 通过L-S-D法对不同时间不同处理的玉米株高进行了方差分析，结果显示(如图4)，5月18日所测 图4. 不同构型土体对玉米生长状况的影响 株高中，试验田1与试验田5 (P = 0.031 < 0.05)、试验田6 (P = 0.021 < 0.05)之间玉米株高差异显著，试验田2与试验田5 (P = 0.004 < 0.05)、试验田6 (P = 0.003 < 0.05)之间玉米株高差异显著；5月23日所测株高中，不同试验田之间株高差异不显著；5月31日所测株高中，试验田5与试验田2 (P = 0.012 < 0.05)、试验田4 (P = 0.006 < 0.05)之间株高差异显著，与试验田3 (P = 0.001)之间株高差异极显著，试验田6与试验田2 (P = 0.027 < 0.05)、试验田3 (P = 0.003 < 0.05)、试验田4 (P = 0.013 < 0.05)之间玉米株高差异显著；6月5日所测株高中，试验田5与试验田1 (P = 0.007 < 0.05)之间玉米株高差异显著，试验田6与试验田2 (P = 0.011 < 0.05)、试验田3 (P = 0.010 < 0.05)之间株高差异显著，与试验田1 (P = 0.001)之间株高差异极显著；6月12日所测株高中，与6月5日所测株高显示出类似的规律，即试验田5与试验田1 (P = 0.001)之间玉米株高差异极显著，试验田6与试验田2 (P = 0.013 < 0.05)、试验田3 (P = 0.019 < 0.05)之间株高差异显著，与试验田1 (P = 0.001)之间株高差异极显著；7月3日所测株高中，试验田5与试验田1 (P = 0.000)、试验田2 (P = 0.000)、试验田3 (P = 0.000)之间差异极显著，与试验田4 (P = 0.005 < 0.05)之间差异显著，试验田6与试验田1 (P = 0.000)、试验田2 (P = 0.000)、试验田3 (P = 0.000)、试验田4 (P = 0.000)之间株高的差异性均十分显著。结果还表明，试验田1、2、3、4之间玉米株高差异不显著，试验田5、6之间玉米株高差异不显著。 因此可知，细沙和壤土作为过渡层的试验田玉米生长状况优于粘土作为过渡层的试验田玉米生长状况，不同覆土厚度对于玉米生长状况的影响不显著，可以在工程实践中采用40 cm覆土，节约成本。粘土作为过渡层的试验田玉米生长状况较差，主要是由于粘土的透气性和透水性均差于细沙和壤土，直接导致玉米生长状况不佳。 3.3. 基于主成分分析评价不同土壤构型肥力特征 表2是不同土壤剖面构型土壤肥力特征之间的相关系数矩阵，可以发现不同指标之间相关性不高，可以用于主成分分析，不会带来共线性的问题。表3列举了不同指标的方差比，即按照所选标准提取相应数量的主成分后，各变量中的信息分别被提取出的比例 [ 12 ] 。 Table 2 Correlation coefficient matrix of soil composition fertility characteristic 覆土厚度 全氮 有机质 pH 电导率 有效磷 速效钾 铵态氮 硝态氮 覆土厚度 1.000 0.175 −0.007 −0.236 −0.066 0.086 0.067 −0.046 0.008 全氮 0.175 1.000 0.382 −0.209 0.158 −0.004 0.285 −0.062 0.243 有机质 −0.007 0.382 1.000 −0.110 0.201 0.057 −0.038 0.223 0.073 pH −0.236 −0.209 −0.110 1.000 −.491 0.274 −0.558 −0.116 −0.668 电导率 −0.066 0.158 0.201 −0.491 1.000 −0.132 0.542 0.551 0.888 有效磷 0.086 −0.004 0.057 0.274 −0.132 1.000 −0.161 0.426 −0.274 速效钾 0.067 0.285 −0.038 −0.558 0.542 −0.161 1.000 0.298 0.578 铵态氮 −0.046 −0.062 0.223 −0.116 0.551 0.426 0.298 1.000 0.339 硝态氮 0.008 0.243 0.073 −0.668 0.888 −0.274 0.578 0.339 1.000 表2. 土壤构型肥力特征之间相关系数矩阵 Table 3 The characteristic root of each variable and the corresponding contribution rat 组分 初始特征值 主成分分析提取结果 特征根 贡献率 累计百分比 特征根 贡献率 累计百分比 覆土厚度 3.243 36.038 36.038 3.243 36.038 36.038 全氮 1.554 17.266 53.305 1.554 17.266 53.305 有机质 1.337 14.858 68.163 1.337 14.858 68.163 pH 1.081 12.011 80.174 1.081 12.011 80.174 电导率 0.693 7.705 87.879 有效磷 0.454 5.043 92.921 速效钾 0.389 4.323 97.244 铵态氮 0.193 2.146 99.390 硝态氮 0.055 0.610 100.000 表3. 各变量的特征根及相应的贡献率 表3左侧为所有指标特征根及其占相应特征根总之的百分比(贡献率)和累计百分比。表中显示，组分覆土厚度、全氮、有机质和pH这四个主成分的贡献率分别为36.038%、17.266%、14.858%、12.001%，累计贡献率达到80.174%，不需要再增加主成分。 表4给出了4个主成分的特征向量，4个主成分分别用y1、y2、y3和y4表示，分别为：y1 = 0.028x1 + 0.112x2 + 0.073x3 − 0.235x4 + 0.273x5 − 0.066x6 + 0.235x7 + 0.144x8 + 0.283x9；y2 = −0.081x1 − 0.030x2 + 0.235x3 + 0.197x4 + 0.116x5 + 0.519x6 − 0.073x6 + 0.500x8 − 0.062x9；y3 = 0.395x1 + 0.561x2 + 0.437x3 − 0.067x4 − 0.165x5 + 0.095x6 − 0.050x7 − 0.164x8 − 0.123x9；y4 = 0.686x1 − 0.173x2 − 0.486x3 − 0.175x4 − 0.106x5 + 0.324x6 + 0.171x7 + 0.107x8 − 0.037x9。第一主成分表明硝态氮、速效钾、电导率和铵态氮具有较大的荷载，第二主成分表明有机质、pH、电导率和有效磷具有较大的荷载，第三主成分表明覆土厚度、全氮、有机质和有效磷具有较大的荷载，第四主成分表明覆土厚度、有效磷、速效钾和铵态氮具有较大的荷载。