Spatial Variation Characteristics and Influencing Factors of Soil pH in the Lu’an Area of Anhui Province
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摘要: 本文对安徽省六安-霍山地区土地质量地球化学调查项目取得的1295个土壤表层样品(0 ~ 20 cm)的pH值进行了统计分析,深入探讨了其空间变异特征及其影响因素。结果表明,研究区表层(0 ~ 20 cm)土壤pH变化幅度为3.97 ~ 8.09,平均值为5.38。90.57%的土壤样品pH值在研究区5.0 ~ 6.5范围内,呈酸性,局部地区土壤的pH值在5.0以下,呈强酸性;少量土壤样品呈中碱性(7.5 ~ 8.5),研究区土壤pH值整体呈现北高南低的分布特征。全区表层土壤pH呈正态分布,变异系数为7%,属于弱空间变异性。地统计学分析结果表明,研究区表层(0 ~ 20 cm)土壤pH的变异函数的最优理论模型为指数模型,块金效应值为0.387,表明受到人为因素和结构性因素的共同影响,土壤pH值具有中等程度的空间相关性。相关分析表明,研究区土壤pH值空间变异的主要控制因素为土壤类型、成土母质、地貌类型和土地利用方式,分别能独立解释研究区19.1%、11.1%、9.3%和2.5%的土壤pH值空间变异。此外,CaO、P、K2O、S元素含量与土壤pH呈弱负相关。因此,土壤类型和成土母质是安徽省六安-霍山地区土壤酸化最主要的影响因素。Abstract: The pH values of 1295 soil surface samples (0-20 cm) obtained from the project of Geochemical Survey on Soil Quality at the Lu’an-Huoshan region of Anhui Province were statistically analyzed in this study, and their spatial variability characteristics and influencing factors were discussed. The results showed that the pH of surface soil (0-20 cm) in the study area varied from 3.97 to 8.09, with an average value of 5.38. The soil samples of pH values within the range of 5.0 to 6.5 were about 90.57%, with acidic. The soil pH value in some areas was below 5.0, with strongly acidic. A small number of soil samples were moderately alkaline (7.5 to 8.5). As a whole, the distribution characteristics of pH value were higher in the north and lower in the south. The pH of surface soil in the whole region was normally distributed with a coefficient of variation of 7%, which belonged to the weak spatial variability. Geostatistical analysis results showed that the optimal theoretical model for the variation function of soil pH in the surface layer (0-20 cm) was an exponential model, and the nugget effect value was 0.423, indicating that it was affected by both human and structural factors and had a medium degree of spatial correlation. The variance analysis and regression analysis showed that the main controlling factors of spatial variability of soil pH in the study area were soil type, soil parent material, landform type, and land use pattern, which independently explained 19.1%, 11.1%, 9.3% and 2.5% of spatial variability of soil pH, respectively. In addition, the content of CaO, P, K2O and S was negatively correlated with soil pH. Therefore, soil type and soil parent material were the main factors affecting Soil acidification in the Lu’an-Huoshan area of Anhui Province.
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Key words:
- Soil pH /
- Spatial variation /
- Influencing factor /
- Statistical analysis /
- Lu’an area
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表 1 表层(0 ~ 20 cm)土壤pH描述性统计
Table 1. Descriptive statistics of soil pH at surface layer (0 ~ 20 cm)
土壤
Soil样品数
Number of sample平均值
Mean最小值
Minimum最大值
Maximum标准差
Standard deviation偏度
Skewness峰度
Kurtosis中位数
Median变异系数(%)
Coefficient of variation数据分布
Data distribution0 ~ 20 cm 1295 5.38 3.97 8.09 0.37 2.26 12.48 5.34 7 正态分布 pH分级
Classification强酸性
Strongly acidic酸性
Acidic中性
Neutral碱性
Alkaline强碱性
Strong alkaline范围 < 5.0 5.0 ~ 6.5 6.5 ~ 7.5 7.5 ~ 8.5 > 8.5 表 3 土壤pH值的理论半方差模型及参数
Table 3. Theoretical semivariance model and parameters of soil pH
模型
Model块金值
C0基台值
C0 + C块金效应
C0/(C0 + C)变程 (m)
Range决定系数
R2残差
RSS指数 0.05310 0.13720 0.387 10500 0.911 4.704 × 10−4 球状 0.06720 0.13540 0.496 29500 0.906 4.982 × 10−4 高斯 0.06730 0.13560 0.496 12600 0.888 7.084 × 10−4 表 4 不同母质土壤pH描述性统计
Table 4. Descriptive statistics of pH value of soil developed from different parent materials
成土母质
Soil parent material样本数
Number of sample最大值
Maximum最小值
Minimum均值
Mean标准差
Standard deviation变异系数(%)
Coefficient of variation沉积岩 河流冲积母质 385 4.51 8.09 5.55 0.47 8 红色碎屑岩风化物母质 102 4.96 5.80 5.24 0.15 3 浅色碎屑岩风化物母质 140 4.89 6.42 5.28 0.31 6 岩浆岩 酸性岩类风化物母质 133 4.58 7.04 5.30 0.31 6 中碱性岩类风化物母质 5 4.98 5.69 5.25 0.27 5 中酸性岩类风化物母质 80 4.85 6.79 5.47 0.34 6 中性岩类风化物母质 7 6.08 4.99 5.61 0.37 7 变质岩 变中酸性岩类风化物母质 261 4.96 4.96 5.30 0.27 5 浅变质岩类风化物母质 140 4.20 6.05 5.22 0.30 6 中深变质岩类风化物母质 137 4.58 6.34 5.34 0.28 5 表 5 不同土壤类型pH描述性统计
Table 5. Descriptive statistics of pH values of different soil types
土壤类型
Soil type样本数
Number of sample最大值
Maximum最小值
Minimum均值
Mean标准差
Standard deviation变异系数(%)
Coefficient of variation棕壤 + 黄棕壤 不饱和粗骨土+普通黄棕壤 125 6.22 4.91 5.38 0.26 5 不饱和粗骨土+普通棕壤 169 7.04 4.89 5.29 0.28 5 普通粗骨土+普通黄棕壤 226 6.49 4.20 5.24 0.26 5 普通黄棕壤 10 5.22 4.87 5.06 0.14 3 粘淀黄棕壤 103 6.26 4.58 5.39 0.29 5 棕壤 32 7.04 4.20 5.17 0.34 7 水稻土 不饱和粗骨土+潴育水稻土 132 6.79 4.58 5.40 0.33 6 漂白黄棕壤+漂白水稻土 225 6.41 4.94 5.50 0.22 4 普通黄褐土+潴育水稻土 78 8.06 4.86 5.89 0.75 13 普通紫色土+潴育水稻土 87 6.42 4.78 5.20 0.26 5 紫色土 不饱和紫色土 66 5.80 4.98 5.31 0.16 3 潮土 普通潮土 54 8.09 4.51 5.41 0.57 11 表 6 不同地貌类型pH描述性统计
Table 6. Descriptive statistics of soil pH under different geomorphic types
地貌类型
Geomorphic type样本数
Number of sample最小值
Minimum最大值
Maximum均值
Mean标准差
Standard deviation变异系数(%)
Coefficient of variation盆地 78 4.89 6.49 5.25 0.29 5 丘陵 275 4.20 6.22 5.27 0.28 5 山地 541 4.58 7.04 5.32 0.28 5 平原 400 4.51 8.09 5.54 0.46 8 表 7 不同土地利用方式下土壤pH描述性统计
Table 7. Descriptive statistics of soil pH under different land use types
土地利用方式
Land use type样本数
Number of sample最小值
Minimum最大值
Maximum均值
Mean标准差
Standard deviation变异系数(%)
Coefficient of variation水田 + 水浇地 684 4.77 7.54 5.4 0.31 6 旱地 248 4.51 7.89 5.33 0.39 7 林地 217 4.20 6.65 5.48 0.59 11 园地 134 4.58 8.09 5.27 0.31 6 表 8 研究区不同影响因素下土壤pH值的方差分析和回归分析
Table 8. Variance analysis and regression analysis of soil pH under different influencing factors in the study area
影响因素
Influence factor方差分析
Variance analysis回归分析
Regression组间方差和
Sum of variance
between groups组内方差和
Sum of variance
between intra-groupsF值
F valueSig. 决定系数
R2校正决定系数
Revised R2Sig. 成土母质 20.664 155.352 18.991 0.000 0.117 0.111 0.000 土壤类型 34.774 141.242 28.716 0.000 0.198 0.191 0.000 土地利用方式 4.760 170.229 11.902 0.000 0.027 0.025 0.000 地貌类型 16.717 159.298 45.161 0.000 0.095 0.093 0.000 表 9 土壤pH与不同元素的相关性分析
Table 9. Table 8 Correlation analysis of soil between pH and other elements
N P S CaO K2O 有机质 pH −0.011 −0.231** −0.073** −0.251** −0.176** −0.043 注:**表示在0.01水平上极显著相关。 -
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