劉 燕，毛 偉，楊曉東，陳明波，高 暉，步學(xué)林

（1揚(yáng)州市邗江區(qū)土壤肥料站，江蘇揚(yáng)州225009；2揚(yáng)州市耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇揚(yáng)州225101；3揚(yáng)州市邗江區(qū)公道農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，江蘇揚(yáng)州225119）

0 引言

土壤pH值是土壤重要屬性，不僅影響耕地土壤肥力質(zhì)量及土壤環(huán)境重要指標(biāo)[1-5]，而且影響土壤中重金屬的存在形態(tài)、有效性等[6-11]。土壤酸化在中國(guó)南方已相當(dāng)嚴(yán)重[12-18]，已成為全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。揚(yáng)州市邗江區(qū)是江蘇省重要工業(yè)發(fā)展區(qū)域，耕地土壤酸化程度對(duì)耕地質(zhì)量保護(hù)相當(dāng)重要，但目前該區(qū)域的土壤酸化程度、演變規(guī)律、影響因素等都不清楚。本文將揚(yáng)州市邗江區(qū)2014年采集的834個(gè)耕地土壤樣品以及1984年第二次土壤普查樣品（527個(gè)）進(jìn)行比較，系統(tǒng)分析30年時(shí)空演變及主要影響因素，以期為土壤酸化防控提出科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

邗江地處江淮平原南端，位于東經(jīng)119°43′—119°16′、北緯 32°13′—32°40′之間，位于江蘇省中部，長(zhǎng)江三角洲腹部，長(zhǎng)江與淮河交匯處，西連南京，南臨長(zhǎng)江，北接淮水，中貫京杭大運(yùn)河。屬北亞熱帶溫暖亞帶與溫和亞帶的過渡性地帶，四季分明，氣候溫和，年平均氣溫15℃，雨量充沛，年平均降水量1063.2 mm；無(wú)霜期223天；光照充足。邗江區(qū)內(nèi)西北部屬于鎮(zhèn)揚(yáng)丘陵地區(qū)，東南部為長(zhǎng)江沖積平原。地貌類型可分丘陵、沿湖、高砂土、沿江4種（圖1左）。成土母質(zhì)可分為長(zhǎng)江沖積物、湖相沉積物、下屬黃土（圖1中）。土壤類型主要有黃棕壤、潮土、水稻土、沼澤土4個(gè)土類，9個(gè)亞類，20個(gè)土屬，37個(gè)土種（圖1右）。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

邗江區(qū)2014年耕地土壤樣品采集以網(wǎng)格布點(diǎn)為主，并參照1984年第二次土壤普查采樣點(diǎn)點(diǎn)位。調(diào)查內(nèi)容主要為地貌類型、成土母質(zhì)、土壤類型、施肥情況等屬性信息（圖2）。

確保數(shù)據(jù)的可比性，測(cè)定方法采用水土比2.5:1的pH計(jì)測(cè)定土壤pH值[19]。與土壤普查的測(cè)定方法保持一致，基于ArcGIS 10.1軟件中的地統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行空間插值生成土壤pH值分布圖，應(yīng)用SPSS 19統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。參照《中國(guó)土壤》[20]對(duì)中國(guó)土壤酸堿度分級(jí)基礎(chǔ)上將揚(yáng)州市邗江區(qū)耕地土壤pH值分為5級(jí)，分別為Ⅰ級(jí)(＞7.5)、Ⅱ級(jí)(6.5～7.5)、Ⅲ級(jí)(5.5～6.5)、Ⅳ級(jí)(4.5～5.5)、Ⅴ級(jí)(＜4.5)。

圖1 揚(yáng)州市邗江區(qū)地貌（左）、成土母質(zhì)（中）、土壤（土屬）類型（右）

圖2 1984、2014年揚(yáng)州市邗江區(qū)土壤養(yǎng)分普查點(diǎn)分布圖

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值描述性統(tǒng)計(jì)分析

由表1可見，研究區(qū)域2014年土壤pH值在pH 4.8～7.8之間，均值為pH 6.23，以偏酸性為主。比1984年土壤pH 6.23的平均值下降了0.88個(gè)單位，表明30年間耕地土壤pH值呈整體下降趨勢(shì)。1984、2014年土壤pH值的分布類型表現(xiàn)為對(duì)數(shù)正態(tài)分布或正態(tài)分布，滿足地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論中有關(guān)特征假設(shè)；經(jīng)統(tǒng)計(jì)土壤pH值的變異系數(shù)差異不大，分別為3.24%、10%，反映2個(gè)時(shí)期土壤pH值總體數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定。

表1 不同時(shí)期耕層土壤pH值的統(tǒng)計(jì)特征值

2.2 土壤pH值空間分布特征

基于ArcGIS 10.1空間插值形成了不同年份的土壤pH值分布圖（圖3）和分布統(tǒng)計(jì)表（表2），結(jié)果表明邗江區(qū)1984年土壤pH值以Ⅱ級(jí)為主，占整個(gè)耕地面積的98.96%，2014年土壤pH值以Ⅱ、Ⅲ級(jí)為主，占整個(gè)耕地面積的92.66%。

2.3 土壤pH值時(shí)空演變

表3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，1984、2014年邗江區(qū)土壤pH值均呈下降趨勢(shì)，其空間分布格局基本不變，汊河鎮(zhèn)最高，楊廟鎮(zhèn)最低。為進(jìn)一步研究區(qū)域土壤pH值變化趨勢(shì)，采用疊置分析法[21]對(duì)1984、2014年土壤pH值空間分布圖層進(jìn)行比較分析（圖4、表4）發(fā)現(xiàn)，1984—2014年30年間土壤pH值整體呈下降趨勢(shì)，下降大于1個(gè)單位占研究區(qū)面積的41.65%，下降0～1個(gè)單位占研究區(qū)面積的53.54%；邗江區(qū)北部丘陵地區(qū)土壤pH值下降的比例大。

圖3 1984—2014年揚(yáng)州市邗江區(qū)土壤pH值分布圖

表2 揚(yáng)州市邗江區(qū)耕地土壤pH值分別變化情況

2.4 土壤pH值下降原因分析

2.4.1 酸雨對(duì)土壤pH值影響 酸性降雨是引起土壤pH值下降的一個(gè)重要因素[22-24]。在酸性降雨影響下，硫酸根離子、硝酸根離子是加速土壤酸化和鹽基淋溶損失的主要陰離子，外源H+的進(jìn)入會(huì)加速鋁離子水解[23]，不但直接表現(xiàn)為活性酸度的增加，更主要的是表現(xiàn)為潛在酸度的增加[24]。邗江區(qū)2003年開始設(shè)立酸雨監(jiān)測(cè)站。通過對(duì)2003—2014年酸雨數(shù)據(jù)分析可知（圖5），邗江區(qū)降水pH值呈下降趨勢(shì)，直接導(dǎo)致土壤酸化，是造成邗江區(qū)30年土壤pH值整體下降原因之一。

2.4.2 長(zhǎng)期施用化肥對(duì)土壤pH值影響 長(zhǎng)期大量施用酸性肥料會(huì)造成土壤pH值下降[25-26]。邗江區(qū)從20世紀(jì)80年代中后期就開始應(yīng)用低含量復(fù)混肥，而這些低含量復(fù)混肥主要氯化鉀、硫酸銨、過磷酸鈣等生理酸性肥料。從圖6可以看出，1984年以后邗江區(qū)化肥用量持續(xù)大幅度增加，2014年化學(xué)肥料投入量約14556 t，比1984年化肥用量增加了2.31倍；可見邗江區(qū)30年化肥投入量與土壤pH值變化呈高度的負(fù)相關(guān)，長(zhǎng)期過量施用化肥是造成土壤pH值全面下降的主要原因之一，這與毛偉等[26]研究是一致的。

表3 邗江區(qū)主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同年份土壤pH值平均值

圖4 揚(yáng)州市邗江區(qū)1984—2014年土壤pH值變化圖

表4 揚(yáng)州市邗江區(qū)1984—2014年土壤pH值變化統(tǒng)計(jì)表

圖5 揚(yáng)州市邗江區(qū)2003—2014年降雨的pH值變化

圖6 揚(yáng)州市邗江區(qū)1984—2014年化肥投入量

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，邗江區(qū)2014年土壤平均pH 6.23，空間分布以Ⅱ、Ⅲ級(jí)為主，占整個(gè)耕地面積的92.66%；比1984年下降0.88單位，1984年空間分布Ⅱ級(jí)為主；30年間耕地土壤pH值整體呈下降趨勢(shì)。主要原因是酸性降雨及大量施用生理性酸性化學(xué)肥料。