秦岭巴山区域耕地土壤pH分布特征及其影响因素.pdf
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1、农学学报2023,13(8):32-36Journal ofAgriculture0 引言土壤酸碱度是土壤重要的化学性质之一,通常以土壤活性酸即pH来表示土壤酸碱度。土壤pH动态变化影响着着土壤微生物活性、养分转化、元素迁移、植物生长等1-4,也影响着土壤中钙、镁、锌等中微量阳离子和镉、铅等重金属元素的活性,因此是土壤质量评价的指标之一5-8。研究不同区域耕地土壤pH空间变异特征及影响因素,有针对性的提出改良措施,对该区域耕地质量保护与提升具有重要作用。区域土壤pH分布特征研究方法主要为统计学和地统计学,其中地统基金项目:陕西省2022年省级农业专项资金项目“耕地保护与质量提升项目”。第一作者
2、简介:高鹏,男,1985年出生,陕西汉中人,高级农艺师,硕士,研究方向:耕地质量提升与化肥减量增效技术研究与推广。通信地址:723000陕西省汉中市汉台区东塔路356号 汉中市农业技术推广与培训中心,Tel:0916-2214037,E-mail:。通信作者:杨小敏,女,1989年出生,陕西咸阳人,农艺师,硕士,研究方向:土壤改良与耕地质量提升技术研究与推广。通信地址:723000 陕西省汉中市汉台区东塔路356号 汉中市农业技术推广与培训中心,Tel:0916-2214037,E-mail:。收稿日期:2022-09-22,修回日期:2022-11-25。秦岭巴山区域耕地土壤pH分布特征及其
3、影响因素高 鹏,杨小敏,李丹妮,余正军,姚 远,司 华(汉中市农业技术推广与培训中心,陕西汉中 723000)摘 要:为探讨秦岭巴山耕地土壤pH分布特征,以陕西省汉中市为研究区域,结合地统计学和GIS方法,研究了该地区耕层土壤pH分布规律及其影响因素。结果表明:区域土壤pH 4.158.41,平均值为6.50,整体土壤为弱酸性到中性;空间分布上表现为中部低,东部和西部高的特征;地统计分析结果表明,研究区耕层土壤pH变异函数的最优理论模型为指数模型,块金效应值为0.366,说明区域化变量的空间异质性是由随机因素和结构因素共同作用的结果,其中土壤类型、耕作制度、成土母质和海拔为主要影响因素。该研究
4、为合理利用耕地和农业可持续发展提供了坚实的理论基础。关键词:秦岭巴山;土壤pH;分布特征;影响因素中图分类号:S151.9文献标志码:A论文编号:cjas2022-0140Distribution Characteristics of Soil pH in Cultivated Land in Qinling-Bashan Area andIts Influencing FactorsGAO Peng,YANG Xiaomin,LI Danni,YU Zhengjun,YAO Yuan,SI Hua(Hanzhong Agricultural Technology Extension and
5、Training Center,Hanzhong 723000,Shaanxi,China)Abstract:To explore the distribution characteristics of soil pH of cultivated land in Qinling-Bashan area,thisstudy took Hanzhong City in Shaanxi Province as the research area,and analyzed the distribution law of soil pHin cultivated layer and its influe
6、ncing factors by geostatistical and GIS methods.The results showed that theregional soil pH was between 4.15 to 8.41,with an average value of 6.50,and the overall soil was weakly acidicto neutral.The spatial distribution of soil pH showed the characteristics of low in the middle and high in theeast
7、and west.The distribution of soil pH in this area was affected by both structural factors and human factors.The results of geostatistical analysis showed that the optimal theoretical model of the soil pH variation was theexponential model,and the nugget effect value was 0.366,which indicated that th
8、e spatial heterogeneity ofregional variables was the result of the joint action of random factors and structural factors,among which thesoil type,farming system,soil parent material and altitude were the main influencing factors.This study couldprovide a theoretical basis for rational utilization of
9、 cultivated land and sustainable agricultural development.Keywords:Qinling-Bashan area;soil pH;distribution characteristics;influencing factors计学在探讨土壤pH空间变异特征的研究中发挥了重要作用,不仅可以直观反应研究区土壤酸碱度的空间分布格局,还能对引起这种空间分布特征的结构性和人为性影响因素进行解析。如长江中下游山地丘陵交错地带9、鄂西北山地农业区10、南方红壤区11-12、黄河三角洲区13、川中丘陵地区14-15、黄土沟壑区16、岳西太湖地区17、
10、也有大区域尺度下18-21土壤pH时空变化研究,由于影响因素不同,农田土壤pH表现出明显不同的空间变异特征。秦岭巴山区由众多的小盆地和山间谷地相连接,南部的巴山山麓,群山毗连,丛峦叠嶂,河流源远流长;北部的秦岭余脉,山势和缓,谷宽坡平,溪水淙淙流淌。其间渠堰迂回,梯田环绕,不仅是主要产粮地,也是多种经营最有潜力的地方,地形的复杂和利用方式多样性使得该区域耕地土壤酸碱度受多种因素影响。总结该区域土壤pH空间分布规律和影响因素,能够为提升耕地质量和农业可持续发展提供参考依据。1 材料与方法1.1 研究区概况位于秦巴山区陕西西南部的汉中市,行政区包括汉台区、南郑区、城固县、洋县、西乡县、勉县、略阳县
11、、镇巴县、宁强县、佛坪县、留坝县2区9县,土地面积2.72万km2。汉中市地貌类型复杂,地势南北高,中间低,形成了“两山夹一川”的地貌骨架,其中低山(18.2%)、中高山(57.0%)、丘陵(14.6%)、盆地(10.2%)。秦岭位于市域北部,境内部分南北宽5060 km,东西长220 km;山势自南而北呈阶梯状上升,一般海拔高15002000 m。大巴山位于汉中市南部,山势北陡南缓,中西段走向西东,一般海拔高15002000 m。汉中盆地东西狭长,西起勉县武侯镇,东到洋县龙亭铺大龙河口,东西长约126 km,南北宽约520 km,至汉中市附近宽达2530 km。盆地内汉江两岸分布有多级阶地,
12、地面坡度在110之间。汉中市常用耕地面积为26.76万hm2,土地肥沃,气候温和,河流纵横,阡陌交错,是陕西南部的主要产粮区,粮食生产一年两熟,主产水稻、小麦、玉米、油菜等,其中水稻、油菜单产是全国最高产区之一;主要经济作物有茶叶、柑橘、中药材、蔬菜等。1.2 土壤样品采集及测定综合考虑行政区划、土壤类型、土地利用、管理水平、点位信息的完整性等因素,遵循代表性、均衡性和可达性等原则,科学布设调查点位,在20182019年秋收后施肥前进行土壤采集,采样深度为耕作层(020 cm),同一田块内随机多点采样,共采集有代表性的土壤样品993个。土样经风干磨细过筛(1.0 mm)后,水土比为2.5:1,
13、用pH计电位法测定土壤酸碱度。图1为行政区高程图,图2为采样点分布图。1.3 数据分析方法土壤pH数据采用Excel 2010软件进行计算处理,利用SPSS22.0对汉中市耕层土壤pH进行描述特征、正态分布检验,利用地统计学的变异函数分析土壤pH空间变异结构特征;在ArcGIS10.0中,采用普通克里格插值(ordinary Kriging)法绘制土壤pH空间分布图。陕西省土壤分级标准来自 陕西省第二次土壤普查数据集(表1)。2 结果与分析2.1 耕地土壤pH统计特征利用陕西省第二次土壤分级标准(表1)对全区土图1 汉中市高程分布图图2 汉中市土壤样品采集分布图表1 陕西省土壤分级标准酸碱性p
14、H等级强酸性4.51酸性4.65.52弱酸性5.66.53中性6.67.54弱碱性7.68.55碱性8.696强碱性9.1733壤pH进行分级处理,由表2可以看出,土壤在pH4.5、4.65.5、5.66.5、6.67.5、7.68.5等5个级别的样本数分别为0.6%、11.3%、44.1%、26.5%、17.5%,弱酸性、酸性、强酸性之和占比为56%。从表3可以看出,全区耕地土壤pH的变幅为pH 4.158.41,平均值为pH 6.50,变异系数为13.5%,偏度为0.27,峰度为-0.707。研究区域整体土壤偏弱酸性,属于中等程度变异。从表4可以看出,研究区各行政县的土壤pH按从低到高为:
15、6.00、6.14、6.15、6.20、6.35、6.39、6.42、6.53、6.79、7.23、7.26;对应行政县分别为城固县、汉台区、南郑区、勉县、留坝县、佛坪县、西乡县、宁强县、镇巴县、洋县、略阳。按照采样点均值计算,有63.6%的行政区土壤pH为弱酸性,36.4%的行政区土壤pH为中性。2.2 耕地土壤pH空间分布特征2.2.1 半方差分析 本研究以指数模型、球状模型、高斯模型、线性模型对研究区土壤pH的半方差函数进行拟合(表5)。拟合结果中,指数模型的决定系数最大而残差最小,可以用来反应研究区土壤pH的空间变异结构特征。由表5可知,指数模型块金系数为0.366,介于25%75%之
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