基于全国第二次土壤普查的四川重庆土种志数据集

高美荣，施建平，况福虹，朱波*

1.中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所，成都 610041

2.中国科学院山地表生过程与生态调控重点实验室，成都 610041

3.中国科学院南京土壤研究所，南京 210008

引 言

土种是土壤基层分类的基本单元，是土壤分类谱系的基础，指在同一土属范围和相同母质条件下，土体结构、理化性质和生产性能基本一致的一组土壤实体。它是地方性土壤类型，具有一定的空间分布位置和明显的区域性、生产性特点，在土壤科学研究和合理利用土壤资源等方面均具有重要的实践和指导意义[1]。

《四川土种志》是四川省（含重庆市）第二次土壤普查的系列成果之一，1994 年由四川科学技术出版社出版。它是在全国和四川省土壤分类系统的基础上，按照全国第二次土壤普查的技术规范要求[2-3]，经过对全省地、县两级1.5 万多个和省统一布点的400 多个骨干剖面资料进行整理、筛选、归并、补充、统计后编写而成。全书共整理出380 个土种，其中农用地土种323 个，资料较为齐全完整；非农用地土种57 个，由于资料缺乏仅编写了部分土种，有待今后进一步完善。《四川土种志》对每个土种的名称、代号、归属、分布、面积、主要性状、典型剖面和生产性能等均作出了较规范化的描述。该书为四川土壤基层分类单元的初步确立和土壤分类系统的建立奠定了较好的基础，同时也为因土种植，因土施肥，因土改良，因土耕作，合理利用和开发土壤资源，促进农、林、牧业生产，推广农业先进技术提供科学依据。

四川重庆土种志数据集是按照科学数据库和土壤学科领域数据实施的标准规范，对《四川土种志》中的相关数据和信息的结构化提取并集成为可查询的数据表。本数据集主要包括两部分内容，共6 张数据表组成：（1）包含四川–重庆第二次土壤普查土壤分类、地理分布、土种基本特征信息的3 张数据表；（2）包含四川–重庆土种典型剖面采集样地信息、四川–重庆土种典型剖面发生层调查性质和土种典型剖面理化性质3 张数据表。本数据集可被广泛用于土地质量评估、环境效应研究、土壤碳储量研究等[4]，为合理利用土壤资源提供极具意义的科学支撑。

1 数据采集和处理方法

1.1 土种划分的原则与依据

1.1.1 划分原则

土种是在相同或相似的景观部位和类似的水热条件下，具有相对一致的土壤剖面构型及形态特征和理化生物性质的一类土壤实体，四川土种划分原则主要有：

（1）依据整个土体的属性。土种的属性相对稳定，同一土种的主要性状及量级指标相同。

（2）土种具有相同母质类型的生态样块，在一定的微景观下，有着近似的水热条件、相同的植被与利用方式、生产潜力和改良利用途径。

（3）同一土种的剖面发生层理和沉积土层厚度、层序排列等基本相似。

（4）同一土种的土壤特征土层，其发育程度相同。

1.1.2 划分依据

四川省和重庆市受地质构造的制约和影响，地貌类型复杂多样，东西差异明显，高差悬殊，地形复杂、自然条件千差万别，土壤类型众多，在土种划分上，东部农耕地较细，西部因资料缺乏划分较粗。主要将以下因素作为划分依据：

（1）土壤母质类型。母质是划分土属的主要依据。四川省80%以上的农耕地与紫色母质有关（包括河流冲积物）。因此，在紫色土土种的划分上，将紫色母岩风化物属性相近的进行归并，首先划分出10 个土属，再根据不同岩层产状及组合状况（厚砂厚页、厚砂薄页、厚砂岩、厚泥岩、砂页岩互层）的风化物划分为砂泥、砂、石骨子等土种。对于由河流冲积物发育的土壤，则按冲积物物源和水文地质状况，分为灰色、灰棕、紫色、黄色、黄红、褐色、棕色、黑色等成土母质，并作为土属划分的依据，然后根据质地、土层厚度、夹砾量等划分土种；川西北及川西南高山峡谷区，山势陡峻，地质构造复杂，母质混杂严重，难以细分，在土属和土种划分上较粗。

（2）土壤发育程度。在土壤系统分类中，高级分类单元土类、亚类的划分，表现土壤发生过程中质的特征，其基层单元土种的分类，则表现其量的差异，也是土类、亚类发育特征程度差异的续分。

（3）土体构型。土体构型是表明各种土壤实体各自具有的基本建造物质及其层段结构和形体特征，用以划分土种。因此，土种就成为在物质结构和形体特征上均具有充分独立性的土壤实体单元。同一土种，主要土层层次排列顺序、厚度、质地、结构、颜色、有机质含量、pH 值等基本相似，只在量上有些变异。

土层分为基本土层和特征土层。基本土层是指土壤基本物质（矿物质颗粒）在堆积过程中发生粒度分异而形成的土层，是各种土壤都具备的土层。特征土层是指某些特定成土过程或地质过程中形成的分类上具有特殊意义的土层（包括发生层和非发生层），如草根盘结层、泥炭层、潴育层、潜育层、漂洗层、灰化层、铁盘层、钙积层、粘化层、腐殖质层和砾幂层等。

土壤普查中土壤层段代号的拟定总体与全国统一规定保持一致[2]，偶有部分代号的引用与全国稍有出入，但其含义仍与全国一致。《四川土种志》书中的土壤层段代号仍用原四川省统一规定的代号，仅少数作了更改，如漂洗层原为AL，现改为E 等（见表1）。各发生层分级和形态特征说明见数据集中的附录一。

表1 四川省土壤剖面发生层名称和代码表

1.2 土种描述内容的规范化

土种描述主要包括土种的命名规范、归属特征与分布区域、主要性状、生产性能、典型剖面发生层的调查特征与理化性质等内容。每个土种附有典型剖面理化性状表。

1.2.1 命名

土种命名多从群众命名中提炼和归纳而来。多以“土壤母质类型+泥性及土壤障碍因素”命名。泥性归纳为砂、砂泥、泥和胶泥，障碍因素主要有岩屑和卵石、砂姜、铁锰淀积物、冷、烂、毒等。命名求文字简练，通俗易懂，形象生动，并与母质类型和生产上的反映相联系。如红棕紫泥土，为侏罗系遂宁组红棕色泥岩风化发育的石灰性紫色土，质地偏重，土体较厚，肥力和生产水平较高；灰潮油砂田，代表了岷江灰色冲积物发育的渗育型水稻土，质地适中，爽水透气，好耕作，肥力水平较高；灰棕潮砂田，为灰色和紫色混合冲积母质发育的渗育型水稻土，质地轻，漏水漏肥，保蓄肥能力差，肥力水平不高等。

1.2.2 归属与分布

概述土种在分类系统中的隶属关系，分布区域的大地貌类型和微地域景观、海拔、行政区域、面积（土壤概查毛面积）等，有些还简述了区域的水热状况。

1.2.3 主要性状

简要叙述土种的母质类型、形态特征、土层厚度、剖面构型、发育状况、理化特性、特殊层段和养分丰缺状况等。并在大量剖面资料和分析化验数据的基础上，经过统计（5 个数据以上），算出每个测试项目平均值（组中值）、标准差和变异系数，反映了每个土种理化分析数据集中分布范围及其边缘值。

主要测试分析方法，按全国第二次土壤普查规定的统一方法进行[3]。土壤质地是由地、县提供的7000 多个剖面的卡制颗粒分级资料，用全国土壤普查办公室提供的计算程序换算而来，命名及代号均按规定执行（详见数据集中的附录二，国际制土壤质地分级标准）。

土壤养分丰缺情况，按全国土壤普在办公室的分级标准进行定级和叙述：一级以上的为极丰富，一级属丰富，二级比较丰富，三级为中等，四级为缺乏，五级严重缺乏，六级及六级以下为极缺。表中标记有“▲”者，为缺素临界值指标（详见数据集中的附录三，土壤养分分级指标表）。土壤颜色一般为野外调查记载的颜色，用门塞尔比色卡对照确定。

1.2.4 典型剖面

体现了土种的中心概念，起定位、定性、定量的作用。记述尽量做到规范、具体和翔实。但由于有些土种的基础资料较少，列举的典型剖面不够理想。

1.2.5 生产性能综述

主要对土种的宜种性、宜肥性、宜耕性、常年产量水平（调查时产量）、存在问题及改良利用途径等作扼要的叙述。对一些土种适宜发展某些名特产品，亦作了介绍。

1.2.6 土种排列

土种排列顺序按全国分类系统的序列，从土类到土种统一下排。在一个土属内，农耕地与林牧地统一编号，先排农耕地土种，后排林、牧地土种。林、牧地按厚层（80 cm 以上）、中层（40–80 cm）、薄层（40 cm 以下）的顺序排列。大写英文字母代表土类，字母后为阿拉伯数字，头一位代表亚类，第二位代表土属，第三位代表土种序号。如C211 代表黄壤土类、漂洗黄壤亚类、白鳝泥土属的第一个土种——冷白鳝泥土；U321 代表水稻土土类、潴育水稻土亚类、潴育灰潮田土属的第一个土种——灰棕潮大泥田等。详细的四川省第二次土壤普查土壤分类表已经整编为标准数据表，纳入数据集。

2 数据样本描述

2.1 数据集组成

参照国内外有关土壤资源数据库的关系结构，建成一个具有空间分布关系和分类层次关系的数据集，可以根据地点和土壤分类进行查询检索[5]。按照“地点–土种”的逻辑关系，最终找到用户目标土种的详细信息。数据集主要包括两部分内容，共由6 张数据表组成，其中除四川–重庆土壤系统分类信息表外，其余数据表均以“土种ID”为关联字段名；四川–重庆土壤系统分类信息表是一张辅助信息表，它的“土类”和“亚类”字段名与土种基本信息表中的土类和亚类字段名关联。

2.2.1 土壤系统分类信息

收录了四川–重庆土壤中的土类和亚类名称和代码等信息，参照中国土壤分类与代码（GB 17296-2009）对土类名称规范化[6]。

2.2.2 土种基本特征信息

包括土种归属名称、分布面积、土壤母质、剖面构型、主要性状、生产性能等一般性描述。

2.2.3 土种地理分布

按照土壤学科领域对土种地理分布信息的需求，构建了地点与土种关系表，形成了土壤类型的水平分布关系。本数据集对行政区划的区分主要依据书中对土种分布的描述信息，区分了地区（市）和县（市）级，并作一定的备注说明。

2.2.4 土种典型剖面采集样地信息

一个土种选取一个特征最符合的典型剖面，本表提取并整合了典型剖面采集的地理位置、地形地貌、高程、母质、自然植被、土地利用等信息。

2.2.5 典型剖面发生层特征

该表提取了典型剖面发生层的厚度、颜色、质地和结构等调查的基本特征。

2.2.6 典型剖面土壤理化性质

本表的数据主要是土种典型剖面发生层的土壤养分全量、速效养分、颗粒组成、质地、碳酸钙等理化性质。

2.2 数据集结构（数据字典）

本节内容主要列出6 张表字段名的数据涵义及定义（表2–7），帮助数据使用者溯源定位、理解数据集以及每个字段名的内涵。

表2 土壤系统分类信息表字段涵义

表3 土种基本信息表字段涵义

表4 土种地理分布字段涵义

表5 土种典型剖面采集样地信息表字段涵义

表6 典型剖面发生层特征表字段涵义

表7 典型剖面土壤理化性质特征表字段涵义

3 数据质量控制和评估

3.1 数据质量保证

在充分阅读理解专著编写内容的逻辑上，设计了提取信息数据的字段名、数据表结构，并建立关系结构图，编写了数据集说明文档。数据录入后，逐一进行核对校正，并人工抽查基本无误，保证数据的完整性和一致性。在进行数据提取过程中，重新复核各数据字段、单位和数值，集成为有内在逻辑关联的数据表，同时依据法定计量单位进行了校正；对县市名进行了修正。

3.2 数据质量控制措施

3.2.1 法定计量单位转换

按照法定计量单位的规定，在典型剖面理化性质和土种土壤剖面理化性状汇总（统计特征）表中，有机质、全氮、全磷、全钾等原始数据的单位为%，更新为g/kg；养分和微量有效态的ppm 单位更新为mg/kg；土壤颗粒组成按国际制分级，单位为%；土壤容重单位为g/cm3；阳离子交换量和交换性阳离子单位均统一为cmol/kg(+)。

3.2.2 采样的深度表示

在专著的原始数据表中，发生层深度用相对厚度表示（如10 厘米），使用者不易区分其绝对深度或深度范围。在数据表结构设计上，参照ISO 28258[5]，增添发生层最上深度和发生层最下深度（如0，10）两个字段，分别计算录入。

3.2.3 土壤分类的规范化

土壤分类名称的规范化，是土壤学科领域数据整合的重要内容。《四川土种志》[1]中的土壤系统分类信息依照国家标准GB/T 17296-2009[6]进行了规范化处理。

3.2.4 行政地点的规范化和更新

因为四川省和重庆市在第二次土壤普查后行政地点名称和归属有较大变化，在四川重庆土种地理分布数据表结构中，依据《四川土种志》[1]中对土种分布的文字描述信息，整理了土种分布的省（市）、市（地区）、县（市、区）分及其最新的行政区划代码，并增添原来县市名称字段和一些变更的备注说明，方便对照查询。在土种地理分布表中土种分布的市（地区）地理范围均为该书出版时，该市（地区）的行政区划状况。

3.2.5 数据类型约定

数据的基本类型为文本型、整数型和浮点型数字。依据原始数据，对数据精度进行了设置。原始数据有缺失、空值的用文本型“null”表示。

4 数据价值和使用方法

《四川土种志》[1]是四川省（含重庆市）第二次土壤普查的系列成果之一，它的编写是经过省、地、市、州、县有关单位通力协作，分工负责完成的。是全省土肥战线广大技术人员和编写组成员集体智慧的结晶。在对该专著数据的提取和整编过程中，也将该书进行了扫描电子化保存，读者如需进一步文本方面的资料，也可与本文的通信作者联系。