第４ｌ卷第７期 东北林业大学学报 Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．７ ２０１３年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＯＲＴＨＥＡＳＴ ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｊｕ１．２０１３ 不同诱导改造后大兴安岭蒙古栎低质林 土壤养分的灰色关联评价 ） 曾翔亮 董希斌 高 明 （东北林业大学，哈尔滨，１５００４０） 摘要对大兴安岭蒙古栎低质林进行不同面积的带状和块状皆伐后，种植樟子松、西伯利亚红松、落叶松进 行诱导改造．采用灰色关联分析法对各诱导改造样地和对照样地的土壤养分建立综合评价模型。结果显示：和对 照样地相比．诱导改造后各样地的土壤养分在总体上均有所上升；块状改造比带状改造更能有效提高林地土壤养 分．其中２０ ｍｘ２０ ｍ林窗改造方式最有利于土壤养分的积累，最适宜大兴安岭蒙古栎低质林的改造；采用灰色关联 分析法对土壤养分建立评价模型，不但简单可靠，而且模型具有通用性，稍加修改便可对其他区域的土壤养分进行 比较评价。 关键词 蒙古栎低质林；诱导改造；土壤养分；灰色关联分析法 分类号ｓ７１４．８：ｓ７５６．５ Ｇｒｅｙ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｔｏ Ｑｕｅｒｃｕｓ ｍｏｎｇｏｌｉｃａ Ｌｏｗ－Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆｏｒｅｓｔ ｉｎ Ｄａｘｉｎｇ’ａｎ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ ａｆｔｅｒ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ／Ｚｅｎｇ Ｘｉａｎｇｌｉａｎｇ，Ｄｏｎｇ Ｘｉｂｉｎ，Ｇａｏ Ｍｉｎｇ（Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒ－ ｂｉｎ １５ｏｏ４０）／／Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．一２０１３，４１（７）．一４８～５２ Ａｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｄｏ ｔｈｅ ｃｌｅａｒ—ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎ Ｑｕｅｒｃｕｓ ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ｌｏｗ．ｑｕａｌｉｔｙ ｆｏｒｅｓｔ ｏｆ Ｄａｘｉｎｇ’８．１＂１ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｉｒｐ ａｎｄ ｂｌｏｃｋ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｐｌａｎｔｉｎｇ Ｍｏｎｇｄｉｃａ Ｌｉｔｖ，Ｐ／ｎｕｓ ｋｏｒａｉｅｎ— ｓｉｓ ａｎｄ Ｌａｒｉｘ ｇｍｅｌｉｎｉｉ．Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｎｕｔｉｒｅｎｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈｅｃｋ ｚｏｏｎ ｗｅｒｅ ａｓ－ ｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｅｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈｅｃｋ ｚｏｏｎ．ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａ－ ｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ｃａｎ ｒｉｓｅ ｉｎ ｇｅｎｅｒａ１．Ｔｈｅ ｂｌｏｃｋ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ－ｑｕａｌｉｔｙ ｆｏｒｅｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒａｔｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｔｉｒｐ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ２０ ｍｘ２０ ｍ ｆｏｒｅｓｔ ｇａｐ ｉｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｗａｙ ｔｏ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｂｌｏｃｋ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｗａｙ ｔｏ ｔｒａｎｓｆｏｒｉＢ ｔｈｅ Ｏｕｅｒｃ￣ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ｌＯＷ．ｑｕａｌｉｔｙ ｆｏｒｅｓｔ ｉｎ Ｄａｘｉｎｇ’ａｎ Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ．Ｉｔ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｎｕｔｉｒｅｎｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｇｒｅｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ Ｃａｎ ｃｏｍｐａｒｅ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｅ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ａｒｅａｓ ｗｉｔｈ ｍｉｎｉｍａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｑｕｅｒｃｕｓ ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ｌＯＷ．ｑｕａｌｉｔｙ ｆｏｒｅｓｔ：Ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ｓｏｉｌ ｎｕｔｉｒｅｎｔ；Ｇｒｅｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ 土壤作为植物生长的重要介质．不仅为植物的 壤养分的评价主要侧重于定性评价和单因素评价， 生长提供了物理支撑，而且为植物生长提供了水分、 导致评价结果粗糙，可用信息量少，而传统的定量化 微生物和必要的养分，是生态系统中物质和能量循 描述则存在较大的主观随意性，已经无法满足人们 环的重要场所…。因此，土壤养分不但直接影响植 对土壤研究的需要［５］。灰色关联分析法是采用关 物的生长发育，而且也对森林群落内植物种类的分 联度来量化研究系统内各指标的相互联系、相互影 布格局具有重要影响，但由于受到人为因素和自然 响与相互作用的一种方法，若两指标参数矩阵构成 因素的共同作用．不同地区的土壤养分具有高度的 的空间几何曲线越接近．则关联度越大［６ ］。由于 空间变异性＿２］。周莉等［３］对长白山阔叶红松混交 灰色关联分析法简单、高效，因此，在水质评价、大气 林的不同采伐年限迹地的土壤养分质量分数进行研 质量评价等环境质量评价领域［８ ］得到广泛应用， 究，发现采伐年限对迹地土壤养分质量分数具有重 但在土壤养分评价方面却鲜见报道。 要影响。张泱等［４］对小兴安岭低质林不同采伐强 大兴安岭林区的总经营面积达８．３５×１０ ｈｍ ， 度改造后土壤养分的动态变化进行研究，发现改造 森林资源丰富，是我国重要的林业基地之一，木材贮 后的样地土壤养分高于对照样地．且在改造后初期 量约占全国的一半。但由于２０世纪在强烈的自然和 土壤养分上升，然后下降。但目前国内外学者对土 人为因素共同干扰破坏下．林分结构成分大面积缺 失，生物多样性大幅下降，形成了大片质量低下、林 １）“十二五”农村领域国家科技计划课题（２Ｏｌ２ＢＡＤ２２Ｂ０２Ｏ２— 相残败、林下土壤侵蚀严重的低质林［１ 。文中以大 ３）、林业公益性行业科研专项（２０１００４０４３）。 第一作者简介：曾翔亮，男，１９８９年７月生，东北林业大学工程 兴安岭蒙古栎（Ｑｕｅｒｃ￣ｍｏｎｇｏｌｉｃａ）低质林为研究对 技术学院，硕士研究生。 通信作者：董希斌．东北林业大学工程技术学院，教授。Ｅ—ｍａｉｌ： 象．探讨不同诱导改造方式对林地土壤养分的影响， ｘｉｂｉｎｄｏｎｇ＠ｓｉｎａ．ＣＯｒｎ。 并尝试利用灰色关联分析法对各样地的土壤养分进 收稿日期：２０１３年５月２日。 责任编辑：任俐。 行综合评价，旨在为蒙古栎低质林今后的更新和培 第７期 曾翔亮等：不同诱导改造后大兴安岭蒙古栎低质林土壤养分的灰色关联评价 ４９ 育提供参考依据。 １试验区概况 试验区设在黑龙江省大兴安岭林区的加格达奇 林业局（５Ｏ。３４ ９．１７”～５０。３４ ３２．００”Ｎ．１２４。２３ ４７．８”～ １２４。２４ ３５．１”Ｅ）所属翠峰林场１７４林班。该地区属 于温带性气候，春秋气候分明，冬季漫长并且寒 冷干燥，夏季时间较短，年平均气温为一１．２ ｏＣ，大于 ｌ０℃的年积温只有１ ８０６ ｏＣ。年平均降水量为４９４．８ ｃｍ，主要集中在６—８月份，无霜期为８５～１３０ ｄ；土 壤以暗棕壤和棕色针叶林土为主，土壤平均厚度为 ２２ ｃｍ；该地区海拔为３７０～４２０ ｍ，地势平缓，坡向东 南，坡度多在１５。以下；试验区林分类型为蒙古栎低 质林，乔木平均树高在９ ｍ左右，郁闭度约为０．３， 下层木主要为胡枝子，草本主要为苍术。 ２材料与方法 ２．１样地设置 在加格达奇林业局翠峰林场１７４林班的蒙古栎 低质林进行带状（图１）和块状皆伐（图２），并通过 更新造林进行诱导改造。其中，带状改造试验区包 括４条顺山带，面积依次为６ ｍｘ２００ ｍ（Ｓ１）、１０ ｍ× ２００ ｍ（Ｓ２）、１４ ｍｘ２００ ｍ（Ｓ３）和１８ ｍｘ２００ ｍ（Ｓ４）， 每条皆伐带沿山坡平均分成Ａ、Ｂ、Ｃ ３段进行更新 造林．造林树种分别为樟子松、西伯利亚红松、落叶 松，栽植苗木时遵循以下原则：与相邻保留林带距离 １ ｍ．株行距为２ ｍｘ１．５ ｍ。 图１带状试验区设置图 Ｇ１ Ｇ２ Ｇ３ Ｇ４ Ｇ５ Ｇ６ 图２块状试验区设置图 块状改造试验区共３组，每组由６个沿横坡方 向排列且面积不同的林窗试验区组成。６个试验区 的面积分别为：５ ｍｘ５ ｍ（Ｇ１）、１０ ｍＸ１０ ｍ（Ｇ２）、１５ ｍｘ１５ ｍ（Ｇ３）、２０ ｍｘ２０ ｍ（Ｇ４）、２５ ｍｘ２５ ｍ（Ｇ５）、３０ ｍｘ３０ ｍ（Ｇ６）。在３组林窗改造试验区内分别栽植 西伯利亚红松、樟子松和落叶松。栽植苗木时遵循以 下原则：与原有林分边缘间隔１ ｍ左右。株行距配置 为１．５ ｍｘ１．５ ｍ。同时，在蒙古栎低质林试验区中 设置一个未采伐的样地作为对照。 ２．２试验方法 测定时间选在２０１２年的６月底（改造后第３ ａ），在对照样地和带状改造试验区的每条采伐带沿 山坡上、中、下按“Ｓ”型分别选取５个采样点。在块 状改造试验区随机选取３个采样点．每个样点取土 壤剖面为０～１０ ｃｍ的土壤１ ｋｇ带回实验室．鲜土在 实验室做自然风干处理，然后去除杂质并研磨过筛， 用于分析土壤养分质量分数，分析方法见表１… 。 表１森林土壤分析方法 ２．３数据处理 将测得的数据录入Ｅｘｃｅｌ ２０１０，进行基本的处 理后，再导入Ｍａｔｌａｂ７．０中对矩阵进行计算。 ２．４评价方法 ２．４．１确定决策矩阵 由ｎ个样地的ｍ个评价指标实测值组成的集 合即为决策矩阵 。 ２．４．２初始化决策矩阵 由于各评价指标的量纲和量纲单位均有所不 同．为了消除其对评价结果造成的影响，应该对各评 价指标进行无量纲化处理［１ ，从而得到初始化决策 矩阵 。 ２．４．３计算灰色关联系数 理想对象矩阵 为： Ｓ＝｛Ｓ ｝ （ ＝１，２，…，ｍ）。 式中：ｓ 为初始化后的决策矩阵 中第ｉ行的最大 值。 已知初始化后的决策矩阵 和理想对象矩阵Ｓ 后，就可以利用公式（１）计算出各自的关联系数ｒ ｍｉｎｍｉｎｌ￥ｉ－－Ｘ ｌ＋Ａｍａｘｍａｘｌ￥ｉ－￣ｆ Ｉ — ｌ亡 Ｓｉ－习 Ｉ ＋Ａｍ—ａｘｍ ａｘ ８ｌ ｉ－ｌ 。 （ ） 式中：Ａ为分辨系数，其取值范围为０～１，其值只影 东北林业大学学报 第４１卷 响样地关联度的大小，而不会影响各样地关联度的 的土壤养分指标的实测平均值见表２。从表２中可 排列顺序，一般取０．５； 一 表示ｓ 与 在点 ＝ 知，各改造带的土壤有机质质量分数与对照样地 １，２，…，ｎ的绝对差；ｍｉｎｍｉｎＩｓ Ｉ为因素 １，２，…， （ＣＫ）相比，均有不同程度地下降，总体趋势是随着 ｍ在点 ＝１，２，…，ｎ的最小绝对差，也称二级最小 带宽增加，有机质质量分数下降（Ｓ４带除外）；土壤 差；ｍａｘｍａｘＩ Ｓｉ－￣ ｌ为因素ｉ＝１，２，…，ｍ在点 ＝１， 全磷的质量分数和有机质类似，总体趋势也是随着 ２，…，ｎ的最大绝对差，也称二级最大差。 带宽增加，质量分数下降，且除Ｓ１带略高于对照样 ２．４．４确定评价指标权重 地（ＣＫ）外，其他改造带的全磷质量分数均有不同程 由于土壤养分受各指标的影响程度不一样，因 度地下降；而土壤全氮正好相反，各诱导改造带全氮 此，需要对不同的影响指标赋予不同的权重。 的质量分数均比对照样地高（ＣＫ），且随着带宽增 ２．４．５计算灰色关联度 加，土壤全氮质量分数升高（ｓ２带除外）；各诱导改 已知灰色关联系数和指标权重后，即可根据公 造带土壤全钾和土壤全氮类似。总体趋势是随着带 式（２）计算出各样地的关联度ｂ ： 宽增加，质量分数升高，但Ｓ１带、Ｓ４带与对照样地 相比，土壤全钾质量分数有所降低；在碱解氮和有效 ＝ （Ｗｉ￣ｒｑ）（，：１’２＇… 。 （２） 磷方面．各诱导改造带的质量分数均不同程度地高 于对照样地，但和带宽没有明显的相关性；而速效钾 ３结果与分析 却正好相反．其质量分数与带宽呈显著正相关，但和 ３．１传统定量分析 对照样地（ＣＫ）相比，均有不同程度地下降。 蒙古栎低质林各诱导改造带、林窗和对照样地 表２样地土壤养分实测值 在蒙古栎低质林的林窗改造中，土壤有机质的 对照样地相比，面积较小的林窗（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）有所 质量分数为１５．４７～４Ｏ．６８ ｇ・ｋｇ～，其中Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５ 升高，面积较大的林窗（Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６）有所降低；在速 林窗的有机质质量分数与对照样地相比有所降低， 效钾方面，和对照样地相比，除Ｇ５林窗的质量分数 其他林窗则有不同程度地升高；在土壤全氮方面，除 有所降低外，其他林窗均有不同程度地升高。 Ｇ４林窗低于对照样地外，其他林窗均有不同程度地 ３．２灰色关联分析评价 升高，其中最高的是Ｇ３林窗（１３．７５ ｇ・ｋｇ ）；各林 ３．２．１确定决策矩阵 窗改造中，全磷的总体趋势是随着林窗面积增加，其 选择合适的土壤养分评价指标是土壤养分评价 质量分数下降，其中除Ｇ２、Ｇ３林窗高于对照样地 的基础和关键，在遵循生产性、主导性和稳定性三原 外，其他林窗的全磷质量分数均有所下降；全钾的质 则的基础上ｌ ，同时考虑大兴安岭的土壤特征并参 量分数除Ｇ４林窗低于对照样地外，其他林窗均有 考有关专家的指导建议．文中选取对土壤养分和植 所升高，且总体上和林窗面积呈负相关；各林窗改造 物生长影响较大且差异显著的土壤有机质、全氮、全 中，碱解氮的质量分数为４２８．０７ ５９５．５７ ｍｇ・ 磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾７个土壤养分指 ，均远远高于对照样地和诱导改造带；各林窗改 标作为评价指标［１ 。由表２可知，本研究中ｍ＝７， 造有效磷的质量分数为ｌ３．４５ １８．６７ ｍｇ・ｋｇ～．和 ｒｔ＝１１。决策矩阵 为： 第７期 ２１．４６ ８．６０ １．２０ Ｘ＝ ２４．３３ 曾翔亮等：不同诱导改造后大兴安岭蒙古栎低质林土壤养分的灰色关联评价 １９．３１ ８．９４ １．２１ １８．６２ ８．２５ １．０６ １８．５７ ９．４０ １．１３ ２０．０８ １０．５４ １．１１ １６．６２ ３１．２２ １９．６８ ４０．６８ １５．４７ ２５．３０ １０．１１ １．０４ ２９．６０ １０．３１ １．６２ ３７．７５ １３．７５ １．４５ ２９．８１ ６．８８ １．０７ ２０．７６ ｌ２．７５ ０．９０ ２５．５０ １０．８２ １．０６ ２５．４９ ２３．３９ ２６．８６ ２９．４３ ２２．９９ ２９１．１２ ３１６．４０ ３６６．０３ ３４１．２１ ３４１．２１ ４２８．０７ ３９０．８４ ４６５．２９ ５９５．５７ ５２１．１２ ４４６．６８ １８．４２ ４６．８１ ２４．９７ ３２．１１ ２６．０８ ３７．４６ ２０．７４ ４２．９１ ２３．９５ ４５．０３ １８．６７ ５２．４５ １８．６７ ５１．９５ ２１．０３ ５１．２６ １３．４５ ５９．０３ １５．６８ ３５．７０ １５．９９ ４９．６１ ３．２．２初始化决策矩阵 式中： 表示第 个样地的第ｉ种土壤养分指标初 始化后的值； 表示第 个样地的第ｉ种土壤养分指 标的实测值； 表示 在第ｉ种土壤养分指标上的 最大值，即决策矩阵 中第ｉ行的最大值。 （３） 目前，无量纲化处理的方法有很多 １４－１５］，由于 本研究中的指标均为效益型指标，因此，采用公式 （３）对决策矩阵进行初始化处理： ＝ ／ｘｍ（ ＝１，２，…，ｅ；ｒｊ’＝１，２，…，ｎ） 因此，初始化后的决策矩阵 为： Ｏ．５３ ０．４７ ０．４６ ０．４６ ０．４９ ０．４１ ０．７７ ０．４８ １．００ ０．３８ ０．６２ ０．６３ ０．６５ ０．６Ｏ ０．６８ ０．７７ ０．７４ ０．７５ １．００ ０．５０ Ｏ．９３ ０．７９ ０．７４ ０．７５ ０．６５ ０．７０ ０．６９ ０．６４ １．００ ０．９０ ０．６６ Ｏ．５６ ０．６６ ＝ ０．６４ ０．６２ ０．７ｌ ０．７８ ０．６１ ０．７８ １．００ ０．７９ ０．５５ ０．６８ ０．６８ ０．４９ ０．５３ ０．６１ ０．５７ ０．５７ ０．７２ ０．６６ ０．７８ １．０ｏ ０．８８ ０．７５ ０．７１ Ｏ．９６ １．０ｏ ０．８０ ０．９２ ０．７２ Ｏ．７２ ０．８１ ０．５２ ０．６０ ０．６１ ０．７９ ０．５４ ０．６３ Ｏ．７３ ０．７６ ０．８９ ０．８８ ０．８７ １．ｏｏ ０．６０ ０．８４ ３．２．３确定灰色关联判断矩阵 根据公式（１）进行计算，可得到灰色关联判断 矩阵Ｒ： 本研究中的理想对象矩阵 为： Ｓ ＝［１ １ １ １ １ １ １］。 ０．４０ ０．３７ ０．３６ ０．３６ ０．３８ ０．３４ ０．５７ ０．３８ １．００ ０．３３ ０．４５ ０．４５ ０．４７ ０．４４ ０．４９ ０．５７ ０．５４ ０．５５ １．００ ０．３８ ０．８１ ０．５９ ０．５５ ０．５５ ０．４７ ０．５１ ０．５０ ０．４６ １．００ ０．７５ ０．４８ ０．４１ ０．４７ ＝ ０．４７ ０．４５ ０．５２ Ｏ．５８ ０．４４ ０．５９ １．００ ０．６０ ０．４１ ０．４９ ０．４９ ０．５５ ０．３８ ０．４０ ０．４５ ０．４２ ０．４２ Ｏ．５２ ０．４７ ０．５９ １．００ ０．７１０．５１ ０．８８ １．００ ０．６０ ０．７９ ０．５２ ０．５２ ０．６２ ０．３９ ｏ．４４ ０．４４ Ｏ．６０ ０．４０ ０．４６ ０．５３ ０．５７ ０．７４ ０．７２ ０．７０ １．ＯＯ ０．４４ ０．６６ ３．２．４确定评价指标权重 ３．２．５确定灰色关联评价矩阵 目前，常用的权重确定方法有层次分析法、熵值 法和变异系数法等 １ ，本研究采用变异系数法来确 定各土壤养分指标的权重。采用变异系数法可以直 接利用土壤养分各影响因子所包含的信息，通过计 算得到各土壤养分影响因子的权重，是一种客观赋 根据公式（２）进行计算，可得到各个样地关联 度ｂ ．组成的集合即为灰色关联评价矩阵曰： ＣＫ Ｓ１ ｓ２ ｓ３ Ｓ４ Ｇｌ Ｇ２ Ｇ３ Ｇ４ Ｇ５ Ｇ６ 口＝［Ｏ．４７ ０．４９ ０．５２ Ｏ．４８ ０．５１ ０．５１ ０．６７ ０．６３ ０．７０ ０．５１ ０．５２］。 根据灰色系统理论中关联度分析原则，由于 权的方法［１ 。各土壤养分指标的变异系数计算公 式如下： ＝ “理想对象”的质量是系统中质量“最高”的，如果被 评价样地土壤养分的关联度越大．则其与“理想对 （ １，２，…，ｍ）。 （４） 象”越接近．表明其土壤养分越高［１ 。通过灰色关 联评价矩阵可知：各诱导改造样地的关联度为０．４８～ ０．７０，均大于对照样地（０．４７），表明各诱导改造样地 的土壤养分均优于对照样地；在各诱导改造带中，ｓ２ 带的关联度最高，但在所有的改造样地中，关联度最 高的是Ｇ４林窗（０．７０），说明２０ ｅｘ２０ ｒｍ林窗改造方 式中： 是第ｉ种土壤养分指标的变异系数，即标准 差系数； 是第ｉ种土壤养分指标的标准差； 是第 ｉ种土壤养分指标的平均值。 各土壤养分指标的权重计算公式为： （ｉ＝１，２，…，ｍ）。 （５） 式比其他改造方式更有利于土壤养分的积累。 将表２中的数据按公式（４）和（５）可计算出各 土壤养分指标的权重系数，因此，各指标的权重矩阵 Ｗ为： ＇＇，＝［０．２２ ０．１３ ０．１２ ０．１２ ０．１５ ０．１４ ０．１２］。 ４结论与讨论 各诱导改造带的土壤有机质、全磷质量分数与 带宽表现为负相关，且和对照样地相比，各诱导改造 ５２ 东北林业大学学报 第４１卷 带的有机质和全磷质量分数均有所降低；各诱导改 造带的土壤全氮、全钾、速效钾质量分数与带宽表现 用了已有的评价指标信息，避免了定性评价和传统 定量评价主观随意性大、结果粗糙的缺点，评价的结 果与实际情况是比较相符的，说明采用灰色关联分 为正相关，但与对照样地相比，各诱导改造带的土壤 全氮质量分数有不同程度地升高，速效钾质量分数有 所降低，全钾质量分数则表现为有升有降；在碱解氮 质量分数和有效磷质量分数方面，各诱导改造带均比 对照样地高，但和带宽没有明显的相关性。在林窗诱 导改造中．各改造样地的土壤有机质质量分数的变化 析法对大兴安岭蒙古栎低质林的土壤养分进行综合 评价是科学合理的，并且所建的模型具有通用性，稍 加修改便可对其他区域的土壤养分进行比较评价。 参 考 文 献 『１］徐建明，张甘霖，谢正苗，等．土壤质量指标与评价［Ｍ］．北京： 科学出版社，２０１０． 规律不明显，但土壤全氮、全钾、碱解氮、速效钾质量 分数和对照样地相比，均有不同程度地升高，其中全 钾质量分数随着林窗面积增加而下降；全磷质量分数 的总体趋势是随着林窗面积增加而下降；各林窗改造 样地有效磷的质量分数和对照样地相比，面积较小的 林窗有所升高。面积较大的林窗有所降低。 土壤养分是林木生长的物质基础，二者相互作 用．相互影响：土壤养分状况的好坏直接影响着林木 生长速度及可持续性，而林木生长又反过来影响土 壤的养分状况［１ 。研究采伐后林地土壤养分的分 布特征．对于了解土壤养分循环、森林土壤肥力和森 林生态系统的更新演替规律具有十分重要的意 义［２０ ‘。。本研究采用灰色关联分析法对大兴安岭 不同诱导改造后蒙古栎低质林的土壤养分进行多指 标综合评价，结果显示：诱导改造后各样地的土壤养 分在总体上均有所上升，这主要是因为皆伐改造后 初期的林地透光率增加。土壤温度高于未采伐的对 照样地，森林微气候发生改变，林地上残留的大量采 伐剩余物变得易于分解，从而导致林地土壤养分增 加Ｉ２ ；林窗改造比带状改造更能有效提高林地土壤 养分，这和“林窗的全氮质量分数均高于改造带”的 试验结果一致，这可能是因为林窗改造后的森林微 气候最适宜采伐剩余物的分解，并且和林窗改造样 地不易发生水土流失有关：在所有的诱导改造方式 中，２０ ｍｘ２０ ｍ林窗改造方式最有利于土壤养分的 积累，从土壤养分的角度看，最适宜大兴安岭蒙古栎 低质林的改造。 对于“部分信息已知，部分信息未知”的“小样 本”、“贫信息”的不确定性系统。灰色系统理论能够 精确的描述和理解＿２ ，而在土壤养分评价中．只有 部分影响因子的信息已知，而其他影响因子的信息 是未知的，并且土壤养分的评价样本一般都比较少， 可见，灰色关联分析法在土壤养分评价上是非常合 适的。土壤养分的指标较多，单独从某个指标的角 度来评价各样地的土壤养分高低，是不合理的．本研 究采用灰色关联分析法和变异系数法对各样地的土 壤养分建立的综合评价模型，简单可靠，充分开发利 ［２］ 徐剑波，宋立生，彭磊，等．土壤养分空间估测方法研究综述 『Ｊ］．生态环境学报，２０１１，２０（８）：１３７９—１３８６． ［３］ 周莉，代力民，谷会岩，等．长白山阔叶红松林采伐迹地土壤养 分含量动态研究［Ｊ］．应用生态学报，２００４，１５（１０）：１７７１— １７７５． ［４］ 张泱，宋启亮，董希斌．不同采伐强度改造对小兴安岭低质林 土壤理化性质的影响［Ｊ］．东北林业大学学报，２０１１，３９（１１）： ２２—２４． 『５１姚荣江，杨劲松，陈小兵，等．苏北海涂围垦区耕层土壤养分分 级及其模糊综合评价［Ｊ］．中国土壤与肥料，２００９（４）：１６—２０． ［６］刘碉，薛喜成，．灰色关联分析法在土壤重金属污染评价 中的应用［Ｊ］．安全与环境工程，２００９，１６（１）：ｌ５一ｌ７． ［７］ 刘继明，宋启亮，李芝茹，等．大兴安岭白桦低质林生态功能评 价指标的灰色关联聚类分析［Ｊ］．东北林业大学学报，２０１２，４０ （８）：１１２－ｌ１５． ［８］翟国静．灰色关联分析在水质评价中的应用［Ｊ］．水电能源科 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