長汀縣耕地土壤PH空間分布特征研究

(成都理工大學 四川 成都 610059)

引言

土壤酸堿度是土壤形成過程中綜合因子相互作用的結果，是土壤的許多化學性質，例如鹽基狀況的綜合反映。近年來，由于酸沉降、不當?shù)姆N植和錯誤的施肥模式，以及大量的施用銨態(tài)氮肥等都加劇了土壤酸化問題。

福建省龍巖市長汀縣長期以來作為水土流失的重點研究區(qū)域，土壤酸化問題也十分突出。土壤的酸化問題導致的直接后果是土壤的化學性質相應的發(fā)生變化，一般情況下，土壤的酸化伴隨著土壤肥力退化，而土壤肥力的退化又直接地影響到農作物產量等。

一、研究區(qū)域概況及數(shù)據處理

(一)長汀縣區(qū)域概況。長汀縣，別稱“汀州”，地處閩贛兩省的邊陲要沖福建省的西部山區(qū)，位于汀江上游，武夷山脈的南段，共轄18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。長汀縣在地勢上東部、西部和北部三面較高，南部、中部低，地勢總體是自北向南傾斜。全省的地貌區(qū)劃上屬于閩西南上古生代覆蓋層地山丘陵地貌，全縣主要以低山、丘陵為主。

(二)數(shù)據來源及處理。本文的研究數(shù)據主要來源于福建省長汀縣行政區(qū)劃圖；長汀縣土地利用現(xiàn)狀圖；長汀縣土壤圖；另外，475個采樣點屬性數(shù)據來源于2008年長汀縣耕地測土配方施肥項目的數(shù)據庫，為確保采樣點屬性數(shù)據具有完整性和代表性，主要從采樣點位置、經緯度、pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷及速效鉀等方面篩選出475個采樣點，覆蓋有長汀縣主要農作物單產、總產及播種面積等相關統(tǒng)計數(shù)據，以及長汀縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)有機肥及化肥使用情況資料等。

二、結果與分析

(一)長汀縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地土壤pH空間分布。475個采樣點屬性數(shù)據在長汀縣耕地土壤中分布均勻，采樣點密集區(qū)域耕地集中。根據土壤pH值分級標準，長汀縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地土壤的pH值主要分布在4.13～4.71之間，說明長汀縣耕地土壤以酸性為主。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地土壤pH平均值在4.25～4.42之間，均屬于強酸性水平，其中平均值最高的是大同鎮(zhèn)(4.42)；平均值最低的是宜成鄉(xiāng)(4.25)。

(二)長汀縣不同土壤類型耕地土壤pH分布特征。從長汀縣不同土壤類型耕地土壤pH值分布來看，主要選取了潮土、紅壤、黃壤、水稻土、紫色土5種土類。長汀縣各土類耕地土壤pH值均4.1～4.8之間，各土類土壤pH均值大小依次為：潮土(4.35)>紅壤(4.33)>水稻土(4.32)>紫色土(4.31)>黃壤(4.29)，均處于強酸性水平。

(三)長汀縣不同土地利用類型耕地土壤pH分布特征。長汀縣三種利用類型耕地土壤均為強酸性，大小排序依次為：水田(4.33)>旱地(4.32)>水澆地(4.32)。水澆地的pH值變化較小，應該跟樣本數(shù)量有關；而水田的pH值變化范圍從4.13～4.71，變化最大。

三、長汀縣耕地土壤pH值空間分布原因分析

(一)長汀縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地土壤均值呈酸性的原因分析

1.長汀縣位于中亞熱帶季風氣候區(qū)，全縣氣候溫和濕潤。當降雨量超過蒸發(fā)量時，土壤發(fā)生淋溶過程，土壤中沿剖面向下遷移的水溶性物質會進入地下水或隨地表徑流進入地表水。由于氫離子的性質十分活躍，當降雨中含有氫離子或產生氫離子時，很容易與土壤發(fā)生反應，在土壤中消耗堿性物質，導致土壤呈酸性。

2.農業(yè)生產中長期不合理的施肥也是土壤酸化的重要原因。長期施用硫酸銨、氯化鉀等酸性和生理性酸性肥料，導致土壤中的有機質含量降低、緩沖能力下降，加劇了土壤的酸化。

(二)長汀縣不同土壤類型耕地土壤酸化原因分析

1.長汀縣耕地最主要的土壤類型為紅壤，紅壤本身帶有酸性較強的特點，受地區(qū)降水豐富、氣溫高的影響，土壤的風化和淋溶作用強烈。土壤中的堿性物質隨水不斷發(fā)生淋溶作用，土壤pH值逐漸下降。酸性土壤中的交換性酸主要以交換態(tài)鋁形態(tài)存在，隨著土壤酸化的發(fā)展，土壤pH值降低。

2.鋁是酸性紅壤的主要來源，鋁的水解使土壤溶液中的pH降低、酸度增強，從而導致土壤酸化。

3.福建省長汀縣作為全國丘陵紅壤區(qū)水土流失最嚴重的區(qū)域，全縣水土流失面積達975.154km2。長汀縣紅壤面積廣，受降水影響，土壤的淋溶作用強烈，土層脆弱；嚴重的水土流失導致地表大面積的裸露，缺少植被對土壤的酸化進行調節(jié)，直接造成了長汀縣耕地土壤pH過低。

(三)長汀縣不同土地利用類型耕地土壤酸化原因分析。伴隨著土壤的干濕交替，土壤的pH值也會發(fā)生變化。研究表明，耕地中的土壤干濕交替的過程在一定程度上對土壤酸度會起到加速作用。原因是土壤在落干狀態(tài)下，土壤中的黃鐵礦物質易氧化，導致旱地還原硫氧化產酸速率降低。

四、長汀縣耕地土壤酸化改善措施

(一)控制氮肥施用量，提高氮肥的利用率。銨態(tài)氮肥的施用是耕地土壤加速酸化的重要原因，施入土壤中的氨元素在微生物作用下發(fā)生硝化反應并會釋放質子。在保障糧食安全的前提下，控制氮肥的施用量、提高氮肥的利用率，不僅可以減少氮素損失對環(huán)境造成的污染，而且也是減緩耕地土壤酸化的重要途徑。

(二)減少豆科植物的種植。若將作物收獲后進行秸稈還田，作物中吸收和積累的大部分堿性物質能夠重新回歸土壤，保持土壤體系的酸堿平衡，可以起到減緩土壤酸化的作用。豆科植物的固氮作用，增加了土壤有機氮水平，有機氮的固化和隨后的硝化作用會加速土壤酸化。

(三)在耕地土壤中施用石灰類物質。石灰的施用能有效地抵抗土壤酸化，且隨著石灰用量的增加，其降酸作用也會隨之提高，并能保持相當長的一段時間。但石灰的頻繁施用可能導致土壤再酸化，過量施用石灰不但會造成某些微量金屬元素的缺乏，還會加劇鋁的毒性，抑制作物生長。

(四)增加施用有機物質。有機物質的施用不僅可以增加土壤的緩沖容量，而且由于有機物質有較強的吸附可利用的營養(yǎng)物質的能力，在土壤中添加有機物質可以有效的提高土壤的pH值，降低鋁的飽和度，從而改善作物生長的環(huán)境，降低土壤對酸的敏感性。

(五)在酸性土壤中添加生物質炭。生物質碳呈堿性，富含鹽基陽離子。利用生物質碳作為酸性土壤調理劑可以中和土壤酸度，提高土壤pH值。由農作物秸稈等農用廢棄物制備的生物質炭，含有大量的堿性物質，非常適合用作酸性土壤的改良劑。

(六)植樹造林，提高地表植被覆蓋率。由于土壤侵蝕嚴重，長汀縣地表裸露問題十分突出。加強地表植被的復墾、植樹造林，不僅有利于控制水土流失，保護地表，更有利于對酸性土壤的調節(jié)中和。