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成都平原核心区土壤pH值时空变化特征及其影响因素研究

蒋欣烨  
【摘要】:土壤酸碱性是土壤许多化学性质的综合反映,其动态变化不仅反映土壤肥力状况,还在影响植物生长、土壤微生物活性和土壤养分的有效性等方面发挥着关键作用。因此,掌握区域土壤pH值的时空变化特征及其影响因素,不仅是了解区域土壤酸碱度状况的需要,也是区域土壤酸碱度调控的前提,对于土壤、农业和生态环境等多个领域的研究都具有重要的基础意义。成都平原作为四川省粮、油的重要生产基地,随着农业经济结构调整,土壤酸碱度也发生了巨大变化。本研究以1980s第二次土壤普查的151个典型土壤剖面数据和2016-2017年实地采集测定的187个土壤剖面数据为基础,采用方差分析、回归分析以及地统计方法,研究了35年来成都平原核心区土壤pH值变化格局及其影响因素。研究结果如下:(1)35年间,研究区各层土壤已明显酸化。其中,表层土壤(0~20cm)酸化最显著,土壤pH值下降了1.20个单位;20~100cm土层pH值分别下降了0.74、0.68和0.68个单位。不同环境因素下土壤pH值变化幅度不同。4种成土母质中,从土壤亚类来看,渗育水稻土、潜育水稻土和脱潜水稻土表层土壤pH值均下降了1.34个单位,大于潴育水稻土(-0.96);在20~40cm土层中,渗育水稻土pH值下降幅度最大;40~100cm土层中潜育水稻土酸化最严重。从土属来看,表层土壤以渗育灰潮田pH值下降最快,下降了1.46个单位;在20~40cm土层中,潴育灰潮田下降最快;在40~100cm土层中,潜育潮田和渗育灰潮田下降最快,下降了0.77-0.96个单位。新积土各土层没有明显酸化。(2)在两个时段,各土层pH值均具有中等程度的空间自相关性,受结构性因素与随机性因素共同影响;与1980s相比,2016-2017随机性因素对研究区各土层pH空间变异的影响增强,块金系数增大了1%-19%。回归分析进一步表明,结构性因素中成土母质和土属对1980s研究区各土层pH空间变异均有极显著影响;随机性因素中轮作方式对2016-2017年各土层pH空间变异解释能力进一步提高,提高了4.9%-10.4%,对研究区各土层pH空间变异达到极显著影响,成土母质无显著影响,也就表明35年间,随机性因素作用进一步增强,结构性因素减弱。从pH空间分布来看,1980s与2016-2017年各土层pH值总体呈现南高北低的空间分布格局;相对低值区主要集中在青白江以北的都江堰、彭州等区域;高值区主要分布在金马河以西崇州区域。但对比可以发现,1980s各土层整体为中性偏碱性,2016-2017各土层整体呈酸性和弱酸性。(3)从研究区土壤剖面pH时空变化图可以看出,各土层(0~100cm)均呈现酸化趋势,酸化程度空间差异明显。其中,研究区表层土壤酸化程度较高的区域主要分布在崇州、温江等区县,部分区域土壤pH值下降了2.0个单位以上。从影响研究区土壤酸化的土壤因素来看,成土母质(15.3%-30.1%)成为影响35年间各土层酸化程度的主要因素。此外,氮肥施用与土壤酸化程度存在一定的相关性,随着氮肥施用年限增加以及施用量的不断累积,土壤酸化加剧。但是氮肥施用带来的外界酸化因子需通过土壤本身性质起作用,不同土壤类型下土壤的理化性质不一样,从而导致酸化程度也不一样。


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