陳懷紅

（貴州省安順市西秀區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 土壤肥料站，貴州 安順 561000）

土壤酸化是指土壤吸收性復合體接收了一定數(shù)量交換性氫離子或鋁離子，使土壤中堿性（鹽基）離子淋失的過程[1]，土壤酸化后會對植物產(chǎn)生酸毒害[2]。由于人為活動的影響，土壤的酸化進程大大加快，土壤酸化問題普遍[3]。正常情況下，土壤pH 為5.5～7.5農(nóng)作物能正常生長，過酸或過堿土壤均會影響農(nóng)作物根系對土壤養(yǎng)分的吸收利用[4]。目前，施用石灰是改良酸性土壤的常用方法，施用石灰等堿性物質(zhì)可有效改良土壤酸度[2]。謝會雅等[1]對中國南方土壤酸化原因及土壤酸性改良技術研究，總結了耕地土壤酸化治理技術措施等相關研究成果，指出土壤酸化治理的工作迫在眉睫。安順市西秀區(qū)在2011—2012年實施省、部級酸化土壤改良項目，采取施用石灰和土壤調(diào)理劑改良酸化土壤，同時開展了施用不同調(diào)理劑改良酸化土壤的試驗研究，但目前針對安順市西秀區(qū)耕地土壤的pH 空間分布特征的相關研究較少。因此，應用GIS 技術探究西秀區(qū)耕地土壤pH的空間分布特征，摸清土壤pH 變化趨勢，充分掌握酸化土壤的分布情況和酸化程度，對安順市西秀區(qū)酸化土壤改良治理和防止土壤酸化有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

西秀區(qū)位于貴州省安順市中西部腹地，全區(qū)總面積為1 467.92 km2，總人口87 萬人[5]。土壤類型主要為山地黃棕壤、黃壤、石灰土、紫色土、水稻土、潮土、沼澤土等，共有27個亞類，87個土屬，142個土種[6]。

1.2 材料

土壤樣品選擇4個年份的土壤pH 為研究對象，分別為1983年開展全國第二次土壤普查時采集的785 個樣本，次年進行測樣分析，樣點標注在紙質(zhì)圖件上，根據(jù)標注信息結合地形圖、土壤圖等圖件在ArcGIS 10.0 操作平臺進行樣點矢量化，獲取地理信息；2006年4 124 個樣本和2012年501 個樣本均來源于省部級測土配方施肥項目；2020年108 個樣本來源于省級耕地質(zhì)量等級變更調(diào)查評價與統(tǒng)計項目，2006年、2012年、2020年三次采樣都使用GPS定位儀精確定位，當年采樣，次年測試分析。

1.3 土壤樣品采集與測定

土樣采集均為先室內(nèi)規(guī)劃土樣采集點位，然后按點位圖確定采樣地塊，每個樣點采用S 形布點采樣，采集7～15 個分點樣品混合，用四分法取1 kg 土樣，采用電位法測定土壤pH。耕地資料矢量數(shù)據(jù)來源于自然資源部門。

1.4 指標評估

中值是處于數(shù)據(jù)排列位置中間的觀測值；眾數(shù)是出現(xiàn)頻率最高的觀測值，中值與眾數(shù)均不受極端值影響[6]。平均值是樣本數(shù)據(jù)總體的代表值，反映總體的典型特征或水平，可以作為對樣本總體集中性的一種統(tǒng)計描述[7]，參照土壤酸堿性分級標準[7]，土壤pH 可劃分為5 個等級，分別為強酸性土壤，pH＜4.5；酸性土壤，4.5＜pH＜5.5；弱酸性土壤，5.5＜pH＜6.5；中性土壤，6.5＜pH＜7.5；弱堿性土壤7.5＜pH＜8.5。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應用ArcGIS 10.0 統(tǒng)計學分析模塊對樣本數(shù)據(jù)進行Kriging 插值分析，選擇最優(yōu)模型擬合，繪制土壤pH空間分布圖[8]，運用空間分析模塊的區(qū)域統(tǒng)計功能，提取土壤pH 各等級區(qū)域，計算面積。利用SPSS 21 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計特征分析。

2 結果與分析

2.1 不同年份土壤的pH

由表1 可知，1983年土壤pH 最小值為3.8，最大值為8.4，平均值為6.26；2006年土壤pH 最小值為3.8，最大值為8.3，平均值為5.98；2012年土壤pH 最小值為4.2，最大值為7.8，平均值為5.99；2020年土壤pH 最小值為4.3，最大值為7.1，平均值為5.92。2020年土壤pH 平均值比1983年降低0.34，比2006年降低0.06，比2012年降低0.07。從平均值看，四個年份的土壤總體為弱酸性土壤，其平均值、中值、眾數(shù)等比較接近，也反映了數(shù)據(jù)分布有集中性趨勢。

表1 不同年份的土壤pH統(tǒng)計特征

2.2 土壤pH的空間分布

由圖1 可知，中性耕地土壤在1983年主要連片集中分布在北部，2020年零散分布在8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，弱酸性耕地土壤明顯擴散到全區(qū)范圍。

圖1 土壤pH等級空間分布

2.3 不同年份土壤pH的變化

由表2可知，2020年西秀區(qū)總耕地土壤面積為61 940 hm2，強酸性耕地土壤占比0.12%，酸性耕地土壤占比10.39%，弱酸性耕地土壤占比85.12%，中性耕地土壤占比4.37%；與1983年比較，經(jīng)過37年的變化，弱酸性耕地土壤占比增加36.25百分點，中性耕地土壤減少31.77百分點，酸性和強酸性耕地土壤分別減少2.37百分點、0.03百分點；強酸性耕地土壤占比最小，弱酸性耕地土壤占比最大。從1983年到2020年，酸性和強酸性耕地土壤先上升后下降，酸性耕地面積從7 904.34 hm2下降到6 436.68 hm2；強酸性耕地面積從94.93 hm2下降到75.93 hm2；弱堿性耕地土壤從1 293.01 hm2逐漸減少到零；弱酸性耕地土壤逐漸增加，從30 267.13 hm2增加到52 722.66 hm2；中性耕地土壤逐漸減少，面積從22 380.59 hm2下降到2 704.73 hm2。

表2 不同年份的土壤pH耕地面積

3 結論

西秀區(qū)耕地土壤經(jīng)過37年的耕種，土壤酸堿性發(fā)生了較大變化，其中，弱酸性耕地土壤從30 267.13 hm2增大到52 722.66 hm2，其占比增加36.25 百分點；中性耕地土壤從22 380.59 hm2減少到2 704.73 hm2，其占比減少31.77 百分點。西秀區(qū)酸性土占比10.39%；弱酸性土占比85.12%，耕地土壤向酸化發(fā)展。因此，為減緩西秀區(qū)的土壤酸化，應充分利用測土配方施肥項目技術成果，大力推廣測土配方施肥技術，根據(jù)土壤酸化程度分別采取技術措施；由于強酸性耕地土壤數(shù)量少，可采取施石灰或土壤調(diào)理劑的方法，力求短期內(nèi)改良強酸性耕地土壤；積極開展試驗研究，探索高效的治理技術模式，力求在維持生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎上提升土壤pH。