安徽省六安地区土壤pH空间变异特征及其影响因素

向娇; 宋超; 石迎春; 董秋瑶; 杨振京

doi:10.19336/j.cnki.trtb.2019103001

安徽省六安地区土壤pH空间变异特征及其影响因素

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2019103001

向娇^{1, 2, 3,},
宋超^{2, 3, ,},
石迎春^{2, 3},
董秋瑶^{2, 3},
杨振京^{2, 3}

1.
河北地质大学，河北石家庄 050000
2.
中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄 050805
3.
中国地质调查局第四纪年代学与水文环境演变重点实验室，河北石家庄 050061

基金项目: 淮河皖江经济区土地质量地球化学调查（DD20160322）资助

详细信息

作者简介:
向娇：向　娇（1994−），女，重庆市人，在读研究生，主要从事土壤地球化学调查。E-mail: 1101944307@qq.com

通讯作者:
E-mail: chao-song@mail.cgs.gov.cn

中图分类号: S153.4
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出版历程
- 收稿日期: 2019-10-30
- 修回日期: 2020-10-03
- 刊出日期: 2021-03-05

Spatial Variation Characteristics and Influencing Factors of Soil pH in the Lu’an Area of Anhui Province

XIANG Jiao^{1, 2, 3
,},
SONG Chao^{2, 3
, ,},
SHI Ying-chun^{2, 3},
DONG Qiu-yao^{2, 3},
YANG Zhen-jing^{2, 3}

1.
Hebei GEO University, Shijiazhuang 050000, China
2.
Institute of Hydrogeological and Environmental Geology, Chinese Academy of Geosciences, Shijiazhuang 050805, China
3.
Key laboratory of Quaternary Chronology and Hydro-Environmental Evolution, China Geological Survey, Shijiazhuang 050061, China

摘要

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。
- 土壤pH /
- 空间变异 /
- 影响因素 /
- 统计分析 /
- 六安地区
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.
- Soil pH /
- Spatial variation /
- Influencing factor /
- Statistical analysis /
- Lu’an area

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图 1 研究区位置及采样点分布图

Figure 1. Location of the study area and the distribution of sampling points

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图 2 研究区土壤pH值的半方差函数图

Figure 2. Semivariance function diagram of soil pH values in the study area

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图 3 研究区土壤空间分布图

Figure 3. Soil spatial distribution map of the study 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 distribution
0 ~ 20 cm	1295	5.38	3.97	8.09	0.37	2.26	12.48	5.34	7	正态分布

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表 2 中国土壤酸碱度分级^[30]

Table 2. China soil acidity classification^[30]

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

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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

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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

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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

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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

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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

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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
影响因素 Influence factor	组间方差和 Sum of variance between groups	组内方差和 Sum of variance between intra-groups	F值 F value	Sig.	决定系数 R²	校正决定系数 Revised R²	Sig.
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

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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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