◆362 北京科技大学学报 2000年第4期 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)（10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)19)(20)(21)(22)(23)(24(25) (1)1.00 (2)0.181.00 (1)NO(6)Ca2(11)电导率 (16)pH (21)中性疏化菌 (3)0.250.521.00 (2)CI(7)Mg(12)含水量(17)有机质(22)酸性硫化菌 (4)0.380.11-0.241.00 (3)SO(8)K(13)密度 (18)全氮 (23)疏酸盐还原菌 (5)0.300.01-0.60-0.261.00 (6)0.250.260.66-0.220.351.00 (4)CO(9)Na(14)总孔隙度(19)Eh, (24)真菌 (7)0.300.430.93-0.21-0.490.811.00 (5)HC0,(10)全盐(15)含气率(20)泥糊电导(25)异氧菌 (8)0.510.110.70-0.140.800.560.741.00 (9)0.430.730.320.370.10-0.060.15-0.101.00 (10)0.620.670.86-0.47-0.360.620.820.580.581.00 (11)0.610.380.800.68-0340.680.790.690.450.911.00 (12)-035-0.84-0.590.360.04-0.05-0.45-0.090.82-0.76-0.581.00 (13)0.84-0.25-0.220.600.10-0.26-0.18-0.27-0.63-0.57-0.610.371.00 (14)0.840250.220.60-0.100260.180.270.630.570.61-0.37-1.001.00 (15)0.790.540.41-0.610.090.220.320.250.820.750.71-0.70-0.930.931.00 (160.020.36-0.510.050.80-0.49-0.49-0.800.50-0.17-0.31-0.300.120.120.211.00 (17)0.530.740.11-0.340.24-0.080.02-0.250.900.500.32-0.750.670.670.820.661.00 (18)0.520.760.120.330.220.110.030.240.880.510.33-0.78-0.620.620.800.650.991.00 (19)0.650.50-0.1】-0250.28-0.07-0.11-0.230.760.350.21-0.47-0.760.760.780.670.910.881.00 (20)0.110.810.81-0.21-0.290,310.650.250.520.760.56-0.860.090.09-0.420.080.400.440.051.00 (21)0.44-0.21-0.140.030.280.02-0.04-0.110.33-028-0.050.260.45-0.45-0.450.010.34-027-0.35-0251.00 (22) (23)0.46033-0.15-0.310.23-0.590.30-0240.700.190.13-0.62-0.460.460.610.610.770.790.680.20-0.27-1.00 (24)0.790.580230.400.000.320240.100.720.640.53-0.53-0.890.890.900.340.850.810.900.250.40-0.481.00 (25)0.260.700.32-0.290.040.210.15-0.170.800.490.31-0.57-0.61-0.600.700.310.720.660.62047-0.55-0.300.681.00 图1土壤腐蚀性因素相关系数矩阵 Fig.1 The matrix of correlation coefficients of soil corrosive factors 间的相关系数为90%.再如，总孔隙度（物理因 聚类时可不考虑这2个因素，聚类基础为23项 素)与含气率（物理因素）两者之间的相关系数 因素. 为92%.另外，由于采样和保存方法不当以及室 2.2聚类结果分析 内测量造成的系统误差，使得pH值与中性硫化 从某种程度上说，相关系数的大小反映出 菌之间的相关性不理想 由一种因素表征另一种因素的准确程度，使得 2土壤腐蚀性因素的聚类分析 属于同类的因素在某种意义上彼此相似，而属 于不同类的因素则具有不同的性质，图2为聚 2.1土壤腐蚀性因素的聚类 类谱系图，表明在相关系数r>0.8的情况下，将 在相关性分析的基础上，进行模式识别的 土壤腐蚀性的23项因素聚成明显的6类.同时 聚类方法有很多，本文采用的是系统聚类方法， 可以看到，土壤的化学性质、物理性质、电化学 它以类间距离作为聚类的依据.类间距离有几 性质和土壤微生物在同一类中交错出现，这说 种不同的定义方式，本文选用最小距离法，即将 明南、北两地的土壤腐蚀性因素交互作用明显， 两因素之间的相关系数的倒数(1r)看作两因 因素间既互相联系，又互相制约， 素间的广义距离.也就是说相关系数越大，两因 下面对各因素聚类的依据及可信度进行分 素间的距离越小， 析. 聚类步骤为：(1)先把每个因素看成一类；(2) (1)第1类：NO浓度，C1浓度，SO浓度，Na 把相关系数中最大的2个因素聚为一类，若最 含量，Ca含量，Mg含量，全盐，电导率，含水量， 大相关系数小于步骤(3)中的标准值，则结束聚 密度，总空隙度，含气率，有机质含量，全氮含量， 类过程；(3)调整聚类结果，即将相关系数大于 Eh,泥糊电导，真菌. 某一标准值的因素都聚为一类，这样聚合程度 在这一类中，包含了土壤腐蚀性因素的所 好，又不会对结果的准确性影响太大 有性质.其中，含水量，密度，总孔隙度，含气率是 而后，在相关系数大于标准值的情况下，不 常用的表征土壤物理性质的指标.它们都是土 断重复步骤(2)就能看出不同程度的聚类情况. 壤通气性的直接或间接指标，都受到土壤质地 由于在土壤成分实际分析过程中，其CO 及土壤松紧度的影响，任何一种变化都会引起 含量为微量，且酸性硫化菌含量均为0，所以在 其他因素的变化，这观点可由这些因素的测量一 3 6 2 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 0 年 第 4 期 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) (8 ) ( 9 ) ( 1 0 ) (川 ( 1 2 ) ( 13 ) ( 1 4 ) ( 1 5 ) ( 16 ) ( 1 7 ) ( 1 8 ) ( 1 9 ) ( 2 0 ) ( 2 1 ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) ( 2 4 ) ( 25 ) ( l ) N O至 (6 )C 扩 ( 1 1) 电导 率 ( 1 6 )P H ( 2 1)中性硫 化菌 (2 )C I 一 ( 7 )M g ,一 ( 12)含水 量 ( 17 )有 机质 (22 )酸 性硫 化菌 ( 3 )50 圣 一 ( 8 )r ( 13 )密 度 ( 18 )全 氮 ( 2 3 )硫酸 盐还原菌 ( 4 )C O 圣 一 ( 9 )N a ( 14 )总孔 隙度 ( 19 )hE : ( 2 4 )真菌 (5) H C O至( 10)全 盐 ( 15 )含 气率 ( 2 0)泥糊 电导 (2 5)异氧菌 ō 10084 nU , ``, nU气乙八西, óOR 才 . . … 01 八比0 l , o 0 . 1 8 1 . 0() 0 之5 0 . 5 2 l . 0() -0 .3 8 刃 . 11 一众2 4 1 . 0 一3 0 0 . 0 1 _ 0 石0 _ 0 2 6 l . 0() 0 2 5 0 . 26 0 . 6 一 0 . 22 一 0 3 5 1 . 0 0 0 3 0 0 . 43 0 月3 一 0 2 1 一 0 . 4 9 0 , 8 1 1 . 加 0 万 1 一 1 1 0 7 0 一 0 . 14 0名 0 0 .5 6 07 4 0 4 3 07 3 0 3 2 一3 7 0 . 1 0 一 0 . 06 0 . 1 5 0 石2 0 . 6 7 0 . 8 6 _ 0 4 7 _ 0 3 6 0 石2 0 . 82 0 6 1 03 8 0 名0 一 0 . 68 一 0 3 4 0 石8 07 9 一3 5 一 0 . 84 一 0 5 9 0 3 6 _ 0 . 04 一 0 . 0 5 一 0月 5 一 84 一 0 . 2 5 一 0 之2 0 . 6 0 0 . 1 0 一 0 之6 一 0 . 1 8 0 一 84 0 2 5 0 之2 0 . 6() 一 0 . 1 0 0 . 2 6 0 . 1 8 0 . 7 9 0 . 54 0 . 4 1 一 0 . 6 1 一 0 . 09 0 . 2 2 0 . 32 一 , 02 0 . 3 6 一 0 乃 1 一 0 . 05 0 . 8 0 一 0 4 9 _ 0泌9 0 一 5 3 0 . 7 4 0 . 1 1 一 0 . 3 4 0之4 一 0 刀8 0 . 0 2 0 . 5 2 0 7 6 0 12 0 3 3 0之 2 一 0 . 1 1 0 . 03 0 一 65 0 j 0 一 0 1 1 _ 02 5 0 , 2 8 一 0 . 0 7 一 0 . 1 1 0 . 11 0 . 8 1 0 名l 一 0 . 2 1 一 0 2 9 0 3 1 0 . 65 1 . 00 0夕 1 1 . 0() 一 0 夕6 一 0 5 8 一 0石 7 一 0 . 6 1 0 j 7 0石 1 0 . 75 07 1 45088263632 -0仪住众认L 心住仓习L 0275869劝02710 一 0名 0 0 5 0 一 0 . 1 7 _ 03 1 一 3 0 一 0 . 1 2 0 . 1 2 一4 一 0 2 1 一 0 . 1 4 一乃3 0 . 2 8 0 . 0 2 一 0 刀4 一 0 . 1 1 0 3 2 一 0 . 7 5 一 0 . 6 7 0 . 6 7 0 , 33 · 0 . 7 8 · 0 石2 0 石2 一 0 4 7 一 0 刀6 0 7 6 一 0 86 0 . 09 0 . 09 一 0 . 42 0之6 0 . 4 5 一 0 4 5 _ 0 , 4 5 1 . 0 0乃5 1 . 00 一 0 . 35 一 0之 5 1 . 0 0 -0 2524325 .0 0 滩6 0 3 3 一 0 . 1 5 一 0 3 1 0 2 3 一 0 5 9 0 刀9 0 5 8 0 之3 _ 0 . 4 0 0 . 0() 0 3 2 0 之6 0 7 0 0 3 2 一 0 之9 0 . 04 0 . 2 1 F 论 · 1 一 0 . 3 0 一 0 . 2 4 0 7 0 0 . 1 9 0 . 1 3 一 0 . 6 2 一 0滋 6 0 46 0 石 1 0 . 6 1 0 . 7 7 0刀 9 0 . 6 8 0 . 20 一 0 . 2 7 0 之4 0 . 10 0 . 7 2 0 . 64 0 万3 一 0 . 5 3 一 0名9 0 . 8 9 0 . 9 0 0 . 34 0名5 0名1 0 . 9() 02 5 0 . 4 0 0 . 1 5 一 0 . 1 7 0 . 80 0 4 9 0 j l _ 0乃7 一 0石 1 一 0石 0 0 夕0 0 3 1 0 , 72 0石6 0 石2 0 4 7 一 0 5 5 1 . 0 0 04 8 1 . 0 0 3 0 0 . 6 8 1 0 0 l()sz’ev0 l(0)l(1)l(2)345167(8)9l203(4)5 图 1 土壤腐蚀性因素相关系数矩阵 T h e m a t r l盆 o f C 0 r 代la it o n C 0 e币C i e l st o f S 0 il C 0 r m s iv e fa C t o 邝 间 的相 关 系数 为 90 % . 再 如 , 总 孔 隙度 ( 物理 因 素 ) 与含气率 ( 物理 因素 ) 两 者 之 间 的 相 关系数 为 9 2% . 另 外 , 由于 采样和保存方法不 当 以及 室 内测量造成 的系统误 差 , 使得 p H 值与中性硫 化 菌 之 间 的相 关性不 理想 . 2 土壤腐蚀性 因素的聚 类分析 2 . 1 土 壤腐蚀 性因素的聚 类 在相 关性分 析 的基础上 , 进行模式识 别 的 聚类方法有很 多 , 本文 采用 的 是 系统聚 类方法 , 它 以类间距 离作 为 聚类 的依 据 LS] . 类 间距 离有几 种不 同 的定义方式 , 本文选用最 小距 离法 , 即将 两 因素之 间 的相 关 系数 的倒 数 ( l/ 介 ) 看作两 因 素 间的广义 距 离 . 也 就是 说 相 关系数越大 , 两 因 素 间 的距离越小 . 聚类步骤为 : ( l) 先 把每个 因素 看成 一 类; (2) 把相 关系数 中最 大 的 2 个 因素聚 为一类 , 若最 大 相 关 系数小 于 步 骤 (3 ) 中的标准值 , 则 结束聚 类过程 ; (3 ) 调整 聚类结 果 , 即 将相 关系数 大 于 某一 标准值 的 因素都聚 为一 类 , 这样聚合 程度 好 , 又不 会对结果 的准确性影 响太大 . 而后 , 在相 关系数大于标准值 的情况下 , 不 断 重 复步骤 (2 ) 就能看出 不 同程度 的聚类情况 . 由于 在土 壤成分 实 际分析过程 中 , 其 C O ; - 含量 为微量 , 且酸性硫化菌含量 均为 0 , 所 以在 聚 类 时可 不 考虑 这 2 个因 素 , 聚 类基 础 为 23 项 因素 . .2 2 聚类结果 分析 从 某种程度上 说 , 相 关系数的大小 反 映 出 由一 种 因素表征另一 种 因素 的准确程度 , 使得 属 于 同类 的 因素在某种意义上彼 此 相似 , 而 属 于 不 同类 的 因素则具 有不 同 的性质 . 图 2 为聚 类谱系 图 , 表明 在相 关系数 r 。 > 0 . 8 的情 况 下 , 将 土 壤 腐蚀 性 的 23 项 因 素聚 成 明显 的 6 类 . 同 时 可 以看到 , 土 壤 的化学性质 、 物理 性质 、 电化学 性 质 和 土 壤 微生 物 在 同一 类 中交 错 出现 , 这 说 明南 、 北 两 地的土 壤腐蚀性 因素交互 作用明 显 , 因素 间 既互 相 联系 , 又互 相 制 约 . 下 面对 各 因素聚类的依据及 可 信度进行 分 析 . ( l) 第 1 类 : N O 了浓度 , lC 一 浓度 , 5 0 茸 一 浓 度 , N 扩 含量 , c +az 含量 , M 宫 十 含量 , 全盐 , 电导率 , 含水量 , 密 度 , 总 空 隙度 , 含气 率 , 有机质 含量 ,全氮含 量 , E 玩 , 泥 糊 电导 ,真菌 . 在这一类 中 , 包含 了土 壤腐 蚀性 因素 的所 有性质 . 其 中 , 含水量 ,密度 , 总孔 隙度 ,含气率是 常用 的表征 土 壤物理 性质 的指 标 . 它 们 都是 土 壤通气性的直接或间接指标 , 都受到 土 壤质地 及 土 壤 松紧度的 影 响 , 任何 一 种变化 都 会引 起 其他 因素的变化 , 这观 点可 由这 些因 素的测 量