典型岩溶区土壤pH值的空间异质性研究

2014-12-25邹立强

大家健康(学术版) 2014年1期

邹立强

（云南省红河州建水县疾病预防控制中心云南建水 654300）

土壤pH值是土壤酸碱度的一个重要指示因子，也是土壤一个重要的基本性质，因此，对典型岩溶区土壤pH值的空间异质性研究的分析有其必要性。

1 研究背景

土壤空间异质性是土壤的一个重要属性之一，有关于土壤pH值的空间异质性研究始于上个世纪70年代，但是当时的研究课题主要侧重于定性的描述，到了上个世纪的80年代，土壤空间异质性研究就成当时研究的热点问题，与此同时，也是起初的定性描述转化（向）定量研究，而到了90年代，统计学在土壤空间异质性研究方面发挥了重要的作用，进一步推进了土壤空间异质性的研究，也正是从这时开始，空间异质性的研究引起了越来越多学者的高度关注，同时，也被广泛应用于各个领域中。但是目前各个学科和领域对于空间异质性的研究时，所关注的侧重点是有所不同的，其中，农学家和土壤学家主要侧重于通过随机采集土壤样品分别对土壤的营养元素、土壤水分、有机质等相关的土壤指标的深入研究，WEBSTER等认为土壤的空间异质性主要是相同土壤类型存在的差别以及土壤本身存在的变化，生态学家则不同意上述观点，他们将土壤异质性定义为系统属性或者是系统在空间上所表现出来的变异性和复杂性。

2 土壤pH值的空间异质性表述

土壤pH值是土壤酸碱度的一个重要指示因子，也是土壤一个重要的基本性质，在研究和实践中也通常将其作为评价土壤理化反应的一个重要指标。在现代农业生产中，我们知道多数植物在生长中对于土壤酸碱性是有一定的要求，因此，植物要想正常生长，必须要保持土壤一定的适应范围以及最适点，一般而言，土壤PH值会通过化学反应对污染物毒性、土壤养分有效性、微生物活性以及肥料肥效等因素都会产生直接的影响，一旦土壤PH值发生变化，土壤酸碱度就会失衡，不仅影响土壤的质量，而且不利于植物的生长，同时，土壤pH值也还制约着地上植物生产力和结构，土壤pH值的空间异质性改善能够保证生态系统的稳定性，因此，也使得土壤pH值的空间异质性研究受到越来越多的重视。

3 土壤pH值的空间异质性实验分析

根据以上分析可以知道，土壤pH值的空间异质性存在着很大的差异，若是在实际应用中直接进行高密度的取样，会在很大程度上增加劳动强度，从而造成人力、物力、财力的消耗，而低密度的取样，又会因为监测点数量的不足，而影响到数据的精度，因此，就需要将传统的研究方法与现代统计学方法相结合，从而实现土壤pH值的空间异质性研究中的取样间隔、取样（深）度、取样密度等，并且应用GIS技术，加强积极探索，为岩溶区土壤PH值的样点布设提供科学依据。

案例分析：在这里以云南某一地区的果化示范区为研究地点，该地区（地质构造发育，岩性复杂，成土母质主要有石灰岩，砂岩.花岗岩，玄武岩，页岩等.在这些成土母质上发育的土壤类型有：黄棕壤，黄壤，红壤，燥红壤，砖红壤等.）域构造北西向断裂发育、龙味背斜北冀，其中出露的地层（比较齐全，除白恶系缺失外，自元古界到第四系均有出露.）主要为二叠系下统和石炭系上统，区内总体降水量丰富，降但是水量平均分配不足，（年平均降雨量800毫米，）年平均气温为18.7度，无霜期324天，为早熟葡萄种植的区域.土壤以岩溶石灰为主。

数据收集与处理：在进行数据收集时主要彩高分辨率遥感影像最后生成数字化高程图，要ARCGIS9。3操作平台上完成该地形图的矢量化和空间配准坡向图、坡度图等，并且运用遥感软件，进行大气校正、辐射定标、正射校正、影像融合等，从而为获得果化区土壤理化指标布点作好准备。

样点选择，在网格均匀分布的基础上，要充分考虑到区域内不同的坡度、海拔高度、地质条件、地块大小、植被覆盖等，确保室内空间的一般性以及代表性，同时，在完成网格布点后，还要将相应的采样点输入GPS，然后进行样点的导航与监测。在实际监测过程中，若是测样点为险峰（村庄）、裸岩、道路等地，需要将附近的50米以内进行调整，并且采用GPS记录下来监测点的坐标，若是不能调整，则需要将该监测样点删除，然后遵照该原则得到有效的监测点，对于不同土层监测点，需要采用三参数监测。

根据以上分析可以知道，土壤PH值服从对数正态分布，但是只能说明其土壤养分含量的变化，而不能反映土壤局部的变化特征，更加无法反映土壤的随机性、独立性、结构性和相关性，因此，需要进一步采用统计学方法进行上述空间变异结构的分析，通过数据处理分析，获得准确的结论。在进行数据分析时，采用标准差、平均值、最大值、最小值、变异系数、正态分布、峰度系数，运用统计学软件完成土壤PH半方差函数模拟，并且将相关参数导入到地统计学模块中，以获得不同深度土壤PH值空间分布格局，以下为某一地区土壤PH值统计分析，具体如表1所示：

表1 某地土壤PH值统计分析

不同深度土壤PH值的空间分布格局存在着较强的相关性，20～40 cm和40～60cm土壤PH值空间格局相关性非常明显。试验地不同深度土壤PH值及其空间分布并不是完全独立的，而是存在较强的连续、关联性。相关分析表明，相邻层次间土壤水分的相关性较大，随着层次间隔距离增大，土壤水分相关性减小。

4 土壤pH值的空间异质性结果分析

4.1 土壤PH值描述统计特征：从表2可以知道，土壤PH值主要分布在4.47-7.78之间，均值的范围约为6.35-6.54之间，说明土壤呈现偏酸性，不同深度土壤PH值垂直变异不显著等，其中，以5cm表层土壤变化范围最大，约在10%-30%之间，属于中强度变异，若是从土壤的峰度和偏度来分析，土壤PH值呈同低阔峰分布和负偏态分布，利用K-S法对各层土壤PH值进行统计分布分析可以得到相应的非参数检验结果，该实验结果研究表明，在0.05检验水平下，不同深度土壤的PH值均呈现相似的正态分布，可以不需要进行相应的数据转化。