石門縣耕地土壤pH值的時空演變特征

謝天洋 周衛(wèi)軍 羅思穎

摘要 作為耕地重要屬性之一，pH值分布及變化情況對耕地質(zhì)量管理及合理施肥有重要參考作用。通過利用統(tǒng)計分析及地理信息系統(tǒng)空間分析，比較了第二次土壤普查調(diào)查和測土配方施肥調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)果表明：石門縣2個時期耕地pH值平均值下降了0.5個單位，有42.51%的耕地pH值下降，酸性土壤面積在擴大，呈酸化趨勢。不同的土壤類型pH值變化程度不一，潮土與紫色土的緩沖能力最強，而紅壤與水稻土的變化程度較大，其中紅壤酸性和弱酸性面積分別增加了12.7%和7.3%。

關鍵詞 耕地；土壤pH值；時空變化；湖南石門

中圖分類號 S151 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）09-0198-03

Abstract As one of the most important soil properties，distribution and change of pH value can provide important references for farmland quality management and reasonable fertilization. Comparing the data of the second soil survey with soil-testing fertilization by statistical and spatial analysis，the results showed that the area of acidic soil of farmLand was expanded. The average pH value of farmland in Shimen County in two periods of cultivated land decreased by 0.5 units，42.51% farmland appeared pH value decrease，and soil showed acidification. The degree of change of pH value differed from soil types. The purple soil and alluvia soil changed little，but paddy soil and red soil changed a lot. The areas of acidic and weak acidic red soil increased by 12.7% and 7.3% respectively.

Key words farmland；soil pH value；spatial and temporal evolution；Shimen Hunan

土壤pH值是衡量耕地質(zhì)量的重要指標之一，是對土壤鹽基狀況的綜合反應，對土壤的其他性質(zhì)有重要的影響[1]。自然狀態(tài)下土壤酸堿性的變化十分緩慢，而隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的變化，土壤酸化的過程在加快[2]。為了解石門縣耕地pH值分布狀況，按照不同耕作方式和土壤類型，通過對石門縣第二次土壤普查所記載的土壤剖面信息和測土配方施肥數(shù)據(jù)的檢測和調(diào)查，系統(tǒng)分析了1982—2007年近25年來全縣耕地土壤pH值的時空變化趨勢，并探討其原因，為土壤改良和科學施肥提供依據(jù)。

1 區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

石門縣地處湘鄂邊陲，澧水中游，介于東經(jīng)110°29′～111°33′、北緯29°16′～30°8′之間，總面積3 973 km2?？?cè)丝谶_70萬人以上，其中農(nóng)業(yè)人口在80%以上，是一個農(nóng)業(yè)大縣。石門縣地處武陵山脈向洞庭湖濱湖平原過渡帶上，地貌大體輪廓為北闊南窄，呈倒葫蘆形。西北部地勢較高，地表起伏大，有湖南最高的壺瓶山；而東南區(qū)域地勢較平緩，河流較多，最低處海拔僅42 m。石門縣處于中亞熱帶向亞熱帶過渡區(qū)，紅-黃壤地帶。土壤母質(zhì)主要有板頁巖、第四紀紅色黏土、石灰?guī)r和紫色砂、頁巖。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

1982年的土壤pH值數(shù)據(jù)來自第二次土壤普查的土壤剖面記載表，篩選出耕地的記錄，將其錄入為表格文件，剔除不合理的記錄，最終選出6 099個樣點。2007年的數(shù)據(jù)來源于石門縣測土配方施肥數(shù)據(jù)庫，這些樣點是帶有經(jīng)緯度坐標信息的。地圖數(shù)據(jù)來源于石門縣的土地利用現(xiàn)狀圖和行政區(qū)劃圖。

1.3 研究方法

第二次土壤普查的調(diào)查數(shù)據(jù)沒有帶經(jīng)緯度的位置信息，因此坐標難以確定，本研究中采取的方式是根據(jù)其村名稱及土壤類型一致或相似與石門縣耕地圖斑進行連接，然后轉(zhuǎn)換成點文件，再進行空間插值，制作成空間分布圖。2007年的采樣點有GPS定位，采用克里金插值方法來得到土壤pH值的空間分布圖。然后求算2幅圖的差值來得到土壤pH值的時空變化圖。

對制作好的各圖件和采樣數(shù)據(jù)采取常規(guī)的統(tǒng)計學方法進行統(tǒng)計分析。其中pH值分級分為5級，pH值變化分為5級，如表1所示[3]。

2 耕地土壤pH值變化特征分析

2.1 石門縣耕地土壤pH值變化總體情況

根據(jù)第二次土壤普查的剖面記載和測土配方施肥數(shù)據(jù)庫的資料，得到1982年和2007年2個時期的石門縣耕地pH值的采樣點數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征（表2）?？梢钥吹剑?5年來石門縣耕地pH平均值下降了0.5個單位，其中1982年呈正態(tài)分布，2007年呈偏正態(tài)分布，變異系數(shù)從0.13增加到了0.17，可以看出石門縣耕地pH值有下降趨勢。

由石門縣2007年耕地pH值分布圖（圖1）和耕地變化等級圖（圖2）可以看到，石門縣耕地分布不均衡，西北山地區(qū)面積小且較為零碎，而東南平原丘陵區(qū)分布面積大，選取耕地面積在1 000 hm2以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行統(tǒng)計，得到石門縣耕地面積1 000 hm2以上鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地pH值等級分布表（表3）?？梢钥吹匠落佮l(xiāng)、白云鄉(xiāng)等個別外，其余的鄉(xiāng)鎮(zhèn)都表現(xiàn)為第二、第三級面積在擴大而第四級面積在減小。根據(jù)石門縣耕地pH值變化等級圖（圖2），25年來石門縣耕地pH值呈下降趨勢，pH值下降的耕地面積占比例最高（圖3），共有42.51%的耕地pH值在下降，而pH值上升的耕地只有19.95%。整體上雖然以弱酸性和中性為主，但局部地區(qū)也變化明顯，酸性和弱酸性耕地面積在擴大。

2.2 不同土壤類型pH值的變化

根據(jù)不同的土壤類型統(tǒng)計圖1和圖2的屬性表中不同pH值范圍的面積，得到石門縣不同土壤類型各pH值范圍總面積占該土類的百分比（表4）?？梢钥吹?，紅、黃壤，水稻土以酸性為主，其中紅壤酸性比重較大，并且在2次調(diào)查間酸性面積在擴大，第二級面積由22.6%增加到了35.3%，第三級面積由30.6%增加到了37.9%，酸化趨勢明顯。黃壤主要是弱酸性和中性，而在2007年可以看到有明顯的酸性增加。水稻土在各范圍均有分布，但以酸性為主，其面積變化不大。潮土絕大部分為中性，并且在2次調(diào)查間沒有明顯變化。紅色石灰土和黑色石灰土則以中、堿性為主，紫色土在各范圍均有分布，但主要為中性和堿性，表明石門紫色土以堿性紫色土為主。

3 耕地土壤pH值時空變化原因分析

3.1 降雨導致土壤pH值變化

石門縣的降水相對集中，主要在5—9月，降水量在1 000 mm以上。同時氣溫也較高，加劇了降水淋溶作用，從而加速了土壤酸化。在強降雨的影響下，由于水的作用土壤中的鹽基離子向下淋溶，同時土壤吸附空氣和水分中的氫離子，替代土壤淋溶的鹽基離子。當土壤中的溶脫鹽基不能被及時補給后，就會形成不飽和的酸性土壤[4]。隨著土壤的水分循環(huán)，下層土壤中所含的鐵、鋁等離子隨著水分運動帶到耕作層，這些離子長時間在土壤表面富集，導致土壤酸化[5]。

3.2 環(huán)境的改變導致土壤pH值變化

隨著近30年來經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市化、工業(yè)化進程加快，各式的環(huán)境問題也日益凸顯[6]。造紙、化工、紡織、食品、石化等許多工業(yè)部門都會產(chǎn)生高濃度的堿性廢水，加之大量含碳酸鹽的灰塵沉降進入耕地土壤，使pH值略高于其他地區(qū)[7]。而工業(yè)“三廢”中的酸性廢物、汽車尾氣等，通過水循環(huán)進入耕地，會造成pH值的下降[3]。

3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的變化造成土壤pH值變化

近25年來，糧食產(chǎn)量在不斷提高，雖然這離不開各種種植技術(shù)的進步，但其中很重要的一點就是化肥的施用。在化肥的使用中，特別是主要成分為氯化鉀、硫酸銨、氯化銨的酸性肥料，不能做到合理的投放，導致化肥濫用，土壤中的氮磷鉀比例失調(diào)，造成土壤酸化。另外，秸稈還田也會造成土壤酸堿性的變化，其具體趨勢還有待進一步的研究。

4 結(jié)語

在2個時期中，石門縣耕地土壤pH值的分布以酸性和中性為主，這與其所處南方紅壤地區(qū)有關系，但總體表現(xiàn)出酸性土壤面積擴大的趨勢，有必要采取一定的對策來加以控制。

土壤pH值的變化受各種因素影響，不同的土壤類型酸堿變化的程度不一，潮土和紫色土的緩沖能力要強于水稻土和其他土壤，紅壤的變化程度最大，酸性和弱酸性面積分布增加了12.7%和7.3%。

5 參考文獻

[1] 王平.鳳城市耕地土壤pH值的時空變化[J].農(nóng)業(yè)裝備與科技，2014，（11）：3-5.

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