鄒立強(qiáng)

（云南省紅河州建水縣疾病預(yù)防控制中心 云南 建水 654300）

土壤pH值是土壤酸堿度的一個(gè)重要指示因子，也是土壤一個(gè)重要的基本性質(zhì)，因此，對典型巖溶區(qū)土壤pH值的空間異質(zhì)性研究的分析有其必要性。

1 研究背景

土壤空間異質(zhì)性是土壤的一個(gè)重要屬性之一，有關(guān)于土壤pH值的空間異質(zhì)性研究始于上個(gè)世紀(jì)70年代，但是當(dāng)時(shí)的研究課題主要側(cè)重于定性的描述，到了上個(gè)世紀(jì)的80年代，土壤空間異質(zhì)性研究就成當(dāng)時(shí)研究的熱點(diǎn)問題，與此同時(shí)，也是起初的定性描述轉(zhuǎn)化（向）定量研究，而到了90年代，統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤空間異質(zhì)性研究方面發(fā)揮了重要的作用，進(jìn)一步推進(jìn)了土壤空間異質(zhì)性的研究，也正是從這時(shí)開始，空間異質(zhì)性的研究引起了越來越多學(xué)者的高度關(guān)注，同時(shí)，也被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。但是目前各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域?qū)τ诳臻g異質(zhì)性的研究時(shí)，所關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)是有所不同的，其中，農(nóng)學(xué)家和土壤學(xué)家主要側(cè)重于通過隨機(jī)采集土壤樣品分別對土壤的營養(yǎng)元素、土壤水分、有機(jī)質(zhì)等相關(guān)的土壤指標(biāo)的深入研究，WEBSTER等認(rèn)為土壤的空間異質(zhì)性主要是相同土壤類型存在的差別以及土壤本身存在的變化，生態(tài)學(xué)家則不同意上述觀點(diǎn)，他們將土壤異質(zhì)性定義為系統(tǒng)屬性或者是系統(tǒng)在空間上所表現(xiàn)出來的變異性和復(fù)雜性。

2 土壤pH值的空間異質(zhì)性表述

土壤pH值是土壤酸堿度的一個(gè)重要指示因子，也是土壤一個(gè)重要的基本性質(zhì)，在研究和實(shí)踐中也通常將其作為評價(jià)土壤理化反應(yīng)的一個(gè)重要指標(biāo)。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，我們知道多數(shù)植物在生長中對于土壤酸堿性是有一定的要求，因此，植物要想正常生長，必須要保持土壤一定的適應(yīng)范圍以及最適點(diǎn)，一般而言，土壤PH值會通過化學(xué)反應(yīng)對污染物毒性、土壤養(yǎng)分有效性、微生物活性以及肥料肥效等因素都會產(chǎn)生直接的影響，一旦土壤PH值發(fā)生變化，土壤酸堿度就會失衡，不僅影響土壤的質(zhì)量，而且不利于植物的生長，同時(shí)，土壤pH值也還制約著地上植物生產(chǎn)力和結(jié)構(gòu)，土壤pH值的空間異質(zhì)性改善能夠保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，也使得土壤pH值的空間異質(zhì)性研究受到越來越多的重視。

3 土壤pH值的空間異質(zhì)性實(shí)驗(yàn)分析

根據(jù)以上分析可以知道，土壤pH值的空間異質(zhì)性存在著很大的差異，若是在實(shí)際應(yīng)用中直接進(jìn)行高密度的取樣，會在很大程度上增加勞動強(qiáng)度，從而造成人力、物力、財(cái)力的消耗，而低密度的取樣，又會因?yàn)楸O(jiān)測點(diǎn)數(shù)量的不足，而影響到數(shù)據(jù)的精度，因此，就需要將傳統(tǒng)的研究方法與現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)土壤pH值的空間異質(zhì)性研究中的取樣間隔、取樣（深）度、取樣密度等，并且應(yīng)用GIS技術(shù)，加強(qiáng)積極探索，為巖溶區(qū)土壤PH值的樣點(diǎn)布設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

案例分析：在這里以云南某一地區(qū)的果化示范區(qū)為研究地點(diǎn)，該地區(qū)（地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，巖性復(fù)雜，成土母質(zhì)主要有石灰?guī)r，砂巖.花崗巖，玄武巖，頁巖等.在這些成土母質(zhì)上發(fā)育的土壤類型有：黃棕壤，黃壤，紅壤，燥紅壤，磚紅壤等.）域構(gòu)造北西向斷裂發(fā)育、龍味背斜北冀，其中出露的地層（比較齊全，除白惡系缺失外，自元古界到第四系均有出露.）主要為二疊系下統(tǒng)和石炭系上統(tǒng)，區(qū)內(nèi)總體降水量豐富，降但是水量平均分配不足，（年平均降雨量800毫米，）年平均氣溫為18.7度，無霜期324天，為早熟葡萄種植的區(qū)域.土壤以巖溶石灰為主。

數(shù)據(jù)收集與處理：在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時(shí)主要彩高分辨率遙感影像最后生成數(shù)字化高程圖，要ARCGIS9。3操作平臺上完成該地形圖的矢量化和空間配準(zhǔn)坡向圖、坡度圖等，并且運(yùn)用遙感軟件，進(jìn)行大氣校正、輻射定標(biāo)、正射校正、影像融合等，從而為獲得果化區(qū)土壤理化指標(biāo)布點(diǎn)作好準(zhǔn)備。

樣點(diǎn)選擇，在網(wǎng)格均勻分布的基礎(chǔ)上，要充分考慮到區(qū)域內(nèi)不同的坡度、海拔高度、地質(zhì)條件、地塊大小、植被覆蓋等，確保室內(nèi)空間的一般性以及代表性，同時(shí)，在完成網(wǎng)格布點(diǎn)后，還要將相應(yīng)的采樣點(diǎn)輸入GPS，然后進(jìn)行樣點(diǎn)的導(dǎo)航與監(jiān)測。在實(shí)際監(jiān)測過程中，若是測樣點(diǎn)為險(xiǎn)峰（村莊）、裸巖、道路等地，需要將附近的50米以內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，并且采用GPS記錄下來監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)，若是不能調(diào)整，則需要將該監(jiān)測樣點(diǎn)刪除，然后遵照該原則得到有效的監(jiān)測點(diǎn)，對于不同土層監(jiān)測點(diǎn)，需要采用三參數(shù)監(jiān)測。

根據(jù)以上分析可以知道，土壤PH值服從對數(shù)正態(tài)分布，但是只能說明其土壤養(yǎng)分含量的變化，而不能反映土壤局部的變化特征，更加無法反映土壤的隨機(jī)性、獨(dú)立性、結(jié)構(gòu)性和相關(guān)性，因此，需要進(jìn)一步采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行上述空間變異結(jié)構(gòu)的分析，通過數(shù)據(jù)處理分析，獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)差、平均值、最大值、最小值、變異系數(shù)、正態(tài)分布、峰度系數(shù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件完成土壤PH半方差函數(shù)模擬，并且將相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入到地統(tǒng)計(jì)學(xué)模塊中，以獲得不同深度土壤PH值空間分布格局，以下為某一地區(qū)土壤PH值統(tǒng)計(jì)分析，具體如表1所示：

表1 某地土壤PH值統(tǒng)計(jì)分析

不同深度土壤PH值的空間分布格局存在著較強(qiáng)的相關(guān)性，20～40 cm和40～60cm土壤PH值空間格局相關(guān)性非常明顯。試驗(yàn)地不同深度土壤PH值及其空間分布并不是完全獨(dú)立的，而是存在較強(qiáng)的連續(xù)、關(guān)聯(lián)性。相關(guān)分析表明，相鄰層次間土壤水分的相關(guān)性較大，隨著層次間隔距離增大，土壤水分相關(guān)性減小。

4 土壤pH值的空間異質(zhì)性結(jié)果分析

4.1 土壤PH值描述統(tǒng)計(jì)特征：從表2可以知道，土壤PH值主要分布在4.47-7.78之間，均值的范圍約為6.35-6.54之間，說明土壤呈現(xiàn)偏酸性，不同深度土壤PH值垂直變異不顯著等，其中，以5cm表層土壤變化范圍最大，約在10%-30%之間，屬于中強(qiáng)度變異，若是從土壤的峰度和偏度來分析，土壤PH值呈同低闊峰分布和負(fù)偏態(tài)分布，利用K-S法對各層土壤PH值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分布分析可以得到相應(yīng)的非參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究表明，在0.05檢驗(yàn)水平下，不同深度土壤的PH值均呈現(xiàn)相似的正態(tài)分布，可以不需要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。

表2 土壤pH特征值

4.2 土壤PH值空間結(jié)構(gòu)：在示范區(qū)，不同深度的土壤PH值的半方差函數(shù)分別適應(yīng)于不同的高斯模型，通常其具體的決定系數(shù)主要在0.878-0.978之間，則說明模型的模擬度精度高，并且很好地反映示范區(qū)不同深度的土壤PH值相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)特征。

5 結(jié)語

總而言之，在研究土壤PH值空間特質(zhì)性時(shí)，必須要保證取樣的合理性，通過綜合考慮到土壤PH值的空間分布，結(jié)合相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)變化，明確取樣間隔、取樣布局、取樣形狀，以制定高效、合理的取樣方案，并將其作為土壤PH值的布設(shè)依據(jù)。

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