基于GIS的龙游县土壤pH值时空演变

朱真令

(龙游县农业农村局，浙江 龙游 324400)

土壤是农业生产的基础资料，绝大多数农作物生长所需的养分都直接或间接来自土壤。受不同的物理、化学、生物作用，以及地形地貌、气候等多种因素的综合影响，土壤成土是一个复杂的过程，这就使得土壤性质具有较高的空间异质性和不确定性[1-3]。土壤形成后，又会受到人类长期的耕作、施肥、栽培等人为因素的影响，使土壤性状呈现出更加复杂的空间变异性。利用地统计学方法对土壤空间变异进行研究，目前已取得了许多有益成果[4-7]，结合历史数据，可以更好地了解土壤短时间内的变化情况，从而更好地指导土壤保护和土壤利用工作的开展。

土壤pH不仅是一项重要的土壤属性，还会影响土壤肥力和土壤环境[8-11]。土壤酸化问题在我国南方许多地区已相当严重，酸化增强了土壤中重金属的活性，使其存在形态由稳定到活化，极易诱发土壤重金属污染，从而增大农产品超标风险。为此，以浙江省龙游县为例，采用GIS技术，对其土壤pH的时空演变进行分析，以期为当地的耕地保护和利用提供借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

龙游县地处浙江省西部、金衢盆地中心，北毗建德，东临金华，南接遂昌，西连衢江区，全县面积1 136.8 km2。龙游县属中亚热带季风气候，具有明显的盆地特征，四季分明，光照充足，气温适中，水量充沛，旱涝明显，春早秋短夏长，春夏“雨势同步”，冬秋“光温互补”，气候条件比较优越，常年降水量1 602.6 mm，常年有效积温3 237.6 ℃，年无霜期>257 d，是发展现代农业、种植粮油作物的理想区域。

1.2 数据来源

数据来源于2018年“711”土地质量地质调查工程，对比数据来源于1984年全国第二次土壤普查和2009年龙游县测土配方施肥成果。其中，2018年“711”调查共有3 872个点位数据，2009年测土配方施肥和耕地地力评价土壤样品2 359个，分布在全县15个乡镇街道。样点以耕地土壤为主，北部较密，南部山区较为稀疏。具体采样点分布如图1所示。

图1 龙游县的样点分布

1.3 研究方法

利用ArcGIS 10.5软件进行趋势分析，基于克里金插值法绘制龙游县土壤pH的空间分布情况。

2 结果与分析

2.1 土壤pH统计特征

2018年3 872个土壤样品的pH为3.61～8.39，平均值为5.27，其中有539个土壤样品pH≤4.5，即强酸性，占比13.9%；有2 331个土壤样品的pH在4.5～5.5，即酸性，占比60.2%；有636个土壤样品的pH在5.5～6.5，即弱酸性，占比16.4%；有246个土壤样品的pH在6.5～7.5，即微酸性至微碱性，占比6.4%；有120个土壤样品的pH在7.5～8.5，即碱性，占比3.1%。可见，龙游县土壤以酸性为主，强酸性、酸性和弱酸性土壤样品合计占比近90%。

2.2 土壤pH空间分布情况

利用克里金插值法插值绘制龙游县土壤pH的空间分布(图2)。可以看出，龙游县的酸性土壤主要分布在衢江以南，除詹家镇西部和湖镇镇大部外，土壤pH以4.5～5.5的酸性土壤为主。衢江两岸，包括灵山江下游土壤，以弱酸性为主，主要分布在詹家镇、湖镇镇、小南海镇、模环乡、横山镇北部和石佛乡东北部。微酸性至微碱性的土壤主要分布在横山镇的南部、塔石镇，以及石佛乡中西部，土壤pH在6.5～7.6。

图2 2018龙游县土壤pH的分布

结合当地地质条件可以看出，龙游县土壤的pH与成土母质、气候条件和人为活动密切相关，由第四纪红土发育的黄筋泥，以及由凝灰岩、花岗岩、片麻岩等酸性岩发育的土壤大都为酸性土壤；北部由石灰性紫砂页岩发育的紫砂土多数属于微酸性至微碱性。人为耕作的水稻田分布区域多为酸性土壤，这除了与成土母质有关外，还受到人为耕作和施肥等的影响。

2.3 土壤pH时间演变

根据1984年第二次土壤普查成果，以及2009年前后的测土配方施肥数据，从1984年到2009年龙游县土壤酸度不断提高，酸化趋势加重。

图3是2009年和2018年的土壤pH对比情况。可以看出，经过10 a时间，龙游县pH在4.5～6.5的酸性和弱酸性土壤占比有所降低，但强酸性土壤，即pH≤4.5的占比增加较多，约增加了11百分点，表明龙游县土壤酸化形势依然严峻。另外，从图3来看，龙游县的碱性土壤占比有所增加，但这可能与实际情况不符。从图1可以看出，本研究中北部弱碱性至碱性区域的采样密度偏大，而南部山区酸性土壤的采样密度较小；而用于对比的2009年测土配方施肥数据偏重于水稻种植区：两次研究的样点分布差异，可能导致2018年样本中碱性土壤样本的占比异常增加。1984年龙游县的土壤pH平均值为5.89，到2009年下降了0.61单位至5.28。虽然2018年的样点偏向于北部弱碱性至碱性土壤，但龙游县土壤的平均pH仍然下降了0.01单位，至5.27。由此推测，龙游县实际的土壤酸化问题可能更为严重。

图3 2009年和2018年龙游县的土壤pH对比

3 小结与讨论

本研究表明，近年来龙游县土壤酸化问题仍然严重。究其原因，除了土壤成土母质和气候等自然原因外，人为因素的影响不容忽视。虽然近年来测土配方施肥、沃土工程、商品有机肥推广等项目的实施，在一定程度上减缓了土壤酸化的趋势，但是随着土地流转加快、机械化耕作和高产品种的推广，以及秸秆大量还田等工作的推进，土壤利用强度加大，施肥量增加，土壤酸化的挑战依然严峻。

提高土壤pH是提升农田土壤质量的一个重要内容，常采用的方法主要是施用石灰或白云石粉等，既可降低土壤酸度，又能有效缓解铝和其他重金属毒害，还可补充钙或钙镁等营养，改善土壤结构，提高土壤的生物活性和养分循环能力。建议当地在今后的地力保护和提升耕作中注意选取合适的改良措施，积极应对土壤酸化挑战。