用聚类分析法研究土类和母质对背景值的影响

讨论影响土壤中化学元素地球化学背景值因素的文章虽时有报道^[1-3],但它们大多是从定性的角度进行讨论的。本文拟将数理统计中的多元分析技术——聚类方法——用于研究湖南省境内土类和母质对土壤中Cu、Ni、Co、As四个元素含量的影响程度。以不同土类不同母质的土壤样品为观察单元,以元素含量为观察指标的聚类结果表明,土壤中元素背景值主要受成土母质母岩的影响,而受土壤类型的影响则是次要的,不明显的。     

云南葡萄产地土壤酸度分布特征及关键影响因素研究

为了解云南省葡萄产地的土壤pH值状况,研究葡萄产地不同区域土壤pH值的空间分布特征及关键影响因素,基于调查采样结合ArcGIS空间分析方法绘制云南省采样点和不同产地区域土壤pH值空间分布图,并分析了云南省主要葡萄产地区域（建水县、元谋县、宾川县、弥勒市）、不同种植模式（设施栽培、露地栽培）、不同种植年限（0～5、5～10、10～20、20年及以上）土壤pH值的分布特征。结果表明：(1)云南葡萄土壤pH值变化于4.29～8.30之间,强酸性土壤基本分布于弥勒市和元谋县2个地区,微碱性土壤区域主要分布在宾川县,而建水县的葡萄土壤主要呈现在微酸性和中性之间,4个主产区变异系数为元谋县>宾川县>弥勒市>建水县。(2)不同种植模式能明显影响葡萄产地土壤的pH值,如设施葡萄种植（包括大棚种植和半棚种植）土壤pH值较露地葡萄种植明显偏低。(3)土壤pH值随设施葡萄种植年限的增加呈下降的趋势。其中弥勒市葡萄产区土壤酸化情况比较严重,其地理气候条件（气候湿润多雨、土壤类型为红壤、黄壤及成土母质为砂页岩、花岗岩）、设施栽培时间较长以及长期大量施用酸性或生理酸性肥料等可能是导致土壤酸化的主...     

果化示范区土壤pH值的空间自相关及其主导因子

[目的]探索空间异质性较大的岩溶区的土壤pH值空间自相关尺度及其空间结构,分析影响典型岩溶区土壤pH值空间结构的主要环境因子。[方法]应用经典统计学方法与"3S"技术。[结果]不同深度土壤pH值的空间分布均存在高度的正向全局空间自相关和明显的空间聚集区,各深度土壤pH值的空间孤立区分布较少;影响不同深度土壤pH值空间分异的环境因子排序为:植被覆盖度石漠化程度地质背景。[结论]土壤pH值的空间分异受到了不同植被覆盖条件下酸性物质含量的影响。石漠化程度和地质背景对土壤pH值的影响,实质上是典型岩溶环境的综合反映。     

区域土壤Cd和Cr空间分布的影响因素研究

以种粮大县肇源为研究区,对土壤表层Cd、Cr两种元素水平空间变异及分布特征的影响因素进行深入探讨。结果表明:(1)肇源县土壤表层重金属Cd和Cr的平均含量分别为0.078、46.006 mg/kg,略高于松嫩平原土壤背景值。表层土壤Cd的块金效应为0.432,具有中等程度的空间自相关性;表层土壤Cr的块金效应为0.227,存在强烈的空间自相关性。Cd、Cr元素的空间自相关表现出较为明显的各向异性,均在45°(东北-西南)和135°(东南-西北)方向上空间自相关最强烈。(2)表层土壤和成土母质中Cd和Cr元素含量相关分析结果显示,相关系数分别为0.167、0.639,在P0.01水平上显著相关;不同成土母质类型区域表层土壤中Cd和Cr元素含量的方差分析结果显示,方差齐性检验显著性分别为0.627和0.975,表明成土母质是表层土壤重金属元素Cd和Cr水平空间分布的主要影响因素。(3)研究区内表层土壤Cd和Cr元素的空间分布还受土壤类型、pH、土地利用及覆被类型的影响。     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

桐柏山北麓土壤pH值空间分布特征及其影响因素

  目的  探明研究区土壤pH值空间变异特征,为当地区域农业酸碱调控提供基础依据。  方法  通过对土壤样品（0 ~ 20 cm、150 ~ 200 cm）分析,利用方差以及回归分析量化了不同因素对pH值的空间差异的影响程度。  结果  研究区表层土壤以酸性为主,pH均值5.66;深层土壤以中性为主,pH均值7.07。半方差分析表明,球状模型为研究区土壤pH值的最佳拟合模型,同时结构性因素为影响区域内pH值分布的主导因素。空间分布上,pH低值区主要位于研究区东北部,与传统农业分布区高度重合,高值区位于南侧山区,总体上呈现南高北低的格局。回归分析显示,成土母质是研究区表层土壤pH值空间变异的主控因素,可以单独解释24.8%的空间变异;土地利用类型和土壤类型分别有9.2%和8.8%的独立解释土壤 pH 值空间变化的能力。地貌类型的解释能力较低（5.6%）。  结论  土壤母质等结构因素对研究区表层土壤pH值的空间分布影响最大,与半方差分析结果相近;人为因素同样影响着区域内pH值的空间分布情况,长期不合理的施肥可能是主要原因。     

近15年温州市主要农用地土壤酸碱度变化趋势及成因探讨

土壤酸化已成为制约我国耕地质量主要因子之一,影响到我国粮食安全,将其纳入动态监管,加强变化趋势综合研究任重道远。基于浙江省温州市2004年和2019年两期主要农用地表层土壤数据,采用传统统计学、地统计学和栅格运算等方法研究了温州市主要农用地土壤pH变化趋势,并对其驱动因子进行分析。结果表明,近15年内温州市主要农用地土壤pH均值由6.03降为5.58,下降了0.45个单位,年平均降低0.03个单位。土壤酸碱度变化因成土母质、土壤类型和土地利用类型而异,其中4种成土母质土壤pH全部下降,下降幅度依次为滨海相沉积物>河湖相沉积物>火成岩类风化物>沉积岩类风化物;5种土壤类型中水稻土、滨海盐土和红壤下降较为明显,分别下降了0.53、0.49和0.42个单位,粗骨土下降了0.19个单位,潮土平均上升了0.20个单位;5种土地利用类型土壤中茶园土壤pH下降了1.17个单位,水田土壤下降了0.61个单位,旱地、果园和林地土壤下降程度基本一致。近15年温州市主要农用地酸性土壤面积大幅增加,土壤酸化问题日趋严重。土壤类型、酸沉降、化学肥料以及海水倒灌是影响近15年温州市主要农用地土壤pH变化的主要因素。     

不同母质类型水稻土酶活性及其与理化性质的关系

将选自湖南双季稻区6种典型成土母质发育的水稻土置于长沙市郊同一生态条件下,通过7年定位池栽试验,研究了不同母质类型对土壤酶活性的影响以及酶活性与土壤理化性质之间的关系。结果表明：不同母质类型对土壤蔗糖酶活性的影响达到显著水平(P<0.05),对酸性磷酸酶、脲酶及过氧化氢酶活性的影响达到极显著水平(P<0.01)。主成分分析表明不同母质发育的水稻土酸性磷酸酶及脲酶作为综合评价土壤酶活性的指标要优于蔗糖酶及过氧化氢酶。6种不同母质水稻土土壤酶综合得分排序为：板页岩>河流沉积物>花岗岩>第四纪红土>紫色页岩>石灰岩。相关性分析表明,土壤蔗糖酶活性与有机质、全氮含量呈显著的正相关关系(P<0.05)。脲酶活性与硝态氮、铵态氮含量呈显著的正相关关系(P<0.05),与pH值呈显著的负相关关系(P<0.05)。酸性磷酸酶活性与速效磷含量呈显著正相关关系(P<0.05),与pH值呈显著负相关关系(P<0.05)。     

北京、南京地区土壤中若干元素的自然背景值

用原子吸收、中子活化、X射线荧光、极谱以及比色等方法,测定了北京、南京地区几种主要土壤中铜、铍、锌、镉、汞、钪、镧、铅、砷、硒、铬、钼、锰、钴和镍等元素的含量。得出了北京、南京地区土壤中各该元素的背景值。背景值用算术平均值及标准差来表示。讨论了土壤类型和成土母质类型对土壤中元素背景值的影响,结论是成土母质类型是影响这些元素背景值的重要因素。作者认为,即使在城市附近,获得这些元素在土壤中的背景值仍然是可能的。     

成都平原西部土壤速效钾含量剖面分布特征及其影响因素

为了准确获取土壤钾素剖面分布信息,掌握区域钾素运移和合理精准施肥的需要,基于134个剖面(0—100 cm)采样数据,运用经典统计学和地统计学方法探讨了成都平原西部土壤速效钾剖面分布特征,并对比分析了成土母质、土壤类型和土地利用方式对土壤速效钾剖面分布的影响。结果表明:土壤速效钾含量在水平方向上具有一定的规律性,其高值密集在金马河以南的崇州、邛崃和大邑区域,而低值出现在都江堰—郫县—温江一带,低值区面积占研究区面积50%以上,总体呈现由西南部向东北部显著降低趋势。垂直方向上0—100 cm随土层逐渐降低,表层土壤显著高于下层土壤(P0.05),下层土壤变幅(最大值与最小值之差)随土壤深度的增加逐渐减小。0—100 cm不同土层块金系数均为25%～75%,表现为中等程度空间自相关性,受结构性因素和随机因素共同影响。表层土壤速效钾空间分布受成土母质、土壤类型和土地利用方式共同影响,土壤类型的解释能力最高,分别是成土母质和土地利用方式的1.97,2.58倍;下层土壤主要受成土母质和土地利用方式的影响,影响程度均随着土层深度的增加而增加,相较之下,母质的影响程度增加更为显著。总体来看,成土母质和土地利用方式是影响研究区土壤速效钾剖面分布的主控因素。     

安徽省六安地区土壤pH空间变异特征及其影响因素

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(0～20cm)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(0～20cm)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...     

湘东地区典型土壤团聚体稳定性的影响因素

[目的]揭示湘东地区土壤团聚体的分布规律及其影响稳定性因素,为研究南方土壤团聚体胶结机制提供一定的理论依据。[方法]在湘东地区选择3种常见成土母质(第四纪红土、花岗岩风化物、板岩风化物)上发育的典型自然林地、水田与旱地,采集表层土壤(0—20cm)与底层土壤(40—60cm),利用湿筛法测定土壤水稳性团聚体组成。[结果]土地利用方式、母质类型及土层部位显著影响土壤团聚体的组成及稳定性,且它们的交互作用也非常明显。不同利用方式下土壤团聚体稳定性总体表现为:水田林地旱地;但利用方式对团聚体稳定性的影响仅局限于表层土壤,同时在花岗岩风化物发育质地较砂的土壤上表现不明显。不同母质间土壤团聚体稳定性呈现出如下规律:第四纪红土板岩风化物花岗岩风化物,但表层土壤或旱地、林地利用下该规律不甚明显。同时,表层土壤团聚体稳定性一般要显著高于底层土壤,但对于第四纪红土发育质地较为黏重的土壤或水田利用方式下并非如此。[结论]成土母质、利用方式、土层部位通过对土壤质地、有机质、氧化物等的影响间接影响着湘东地区土壤团聚体的分布。     

扬州市耕地土壤pH值30年演变及其驱动因子

【目的】土壤pH值是衡量耕地质量的重要指标,开展江苏省扬州市30年来种植制度、耕作制度、施肥、降雨等对耕地土壤酸化影响的研究,为预测和控制土壤酸化提供科学依据。【方法】调查了1984年、1994年、2005年、2014年四个时期耕地土壤pH、成土母质、土壤类型、土壤有机质含量,以及各时期的耕作制度、种植制度、降雨量和施用化肥品种和数量。数据来源于1984年第二次土壤普查的农化样点（4107个）、1994年的土壤普查点（2862个）、2005年土壤养分调查点（4018个）、2014年土壤养分调查点（6009个）,共16996个。参照《中国土壤》对我国土壤酸碱度分级指标将扬州市耕地土壤pH分为5级,分别为Ⅰ级（ 7.5）、Ⅱ级（6.5~7.5）、Ⅲ级（5.5~6.5）、Ⅳ级（4.5~5.5）、Ⅴ级（ 4.5）。应用地统计学中克里格法（Kriging）和相关的统计学方法,用ArcGIS10.1、SPSS19等软件进行了数据统计分析。【结果】扬州市1984年、1994年、2005年、2014年土壤pH平均分别为7.51（4107个）、7.07（2862个）、6.83（4018个）、6.74（6009个）;1984~2014年四个时期土壤pH空间分布格局基本不变,即里下河地区 沿江圩区 通南高沙土区 丘陵地区。1984、1994年和2005年,土壤pH以Ⅰ级、Ⅱ级为主,1984年占总面积的90%以上,1994年和2005年占总面积的75%以上;2014年土壤pH空间分布以Ⅱ级、Ⅲ级水平为主,占总面积的65.7%。30年间,土壤pH值下降0~1个单位的面积占总面积的47.2%,下降大于1个单位的面积占总面积的39.3%。前20年土壤pH值下降严重,下降了0~2个单位的面积占80%以上。30年间不同成土母质、土壤类型的整体土壤pH值呈下降趋势,分别下降0.9、0.8个单位;土壤有机质含量的变化与土壤pH变化呈负相关关系,30年间土壤有机质含量平均上升了6.01 g/kg,是土壤pH整体呈下降趋势的原因之一;30年间扬州市降水pH值整体呈下降趋势,其中丘陵、沿江地区下降最快,与丘陵、沿江地区土壤pH下降较快是一致的;30年间化肥投入量与土壤pH变化呈高度的负相关,2005年化肥投入量约505300吨,比1984年化肥投入量增加了2.42倍;2005~2014年化肥投入量呈稳定趋势,与30年土壤pH变化趋势是一致的;种植大棚蔬菜的田块土壤pH平均值比周边种植稻麦田块下降1.5~2个单位,表明土地利用类型改变也会影响土壤pH值。【结论】扬州市耕地土壤pH值30年间持续下降,前20年下降幅度较大,后10年渐趋稳定。影响土壤pH值空间分布因子主要有成土母质、土壤类型、土壤有机质含量;影响土壤pH时间分布因子主要有酸雨、施肥及土地利用类型,其中酸雨、施肥是导致土壤酸化的主要驱动因子。     

南方典型红壤区旱地与水田土壤酸度的剖面差异性

为探明红壤区不同耕地利用类型下土壤酸度的剖面变化特征及其主要影响因素,选取江西省余江县和湖南省祁阳县的典型水田、旱地两种耕地利用类型下、第四纪红色黏土母质发育的红壤,分5层(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)测定土壤pH、交换性铝、交换态盐基阳离子及有机质含量等指标,分析剖面酸度特征及其相互关系。结果表明：土壤pH均随土层深度的增加呈增加趋势,不同耕地利用类型下以水田剖面p H较高,范围为5.80～6.43,旱地剖面p H较低,范围为4.68～5.41。土壤交换性铝含量以水田含量较低,范围为0.16～1.56 cmol/kg,旱地的含量较高,范围为4.22～7.02 cmol/kg,水田的交换性铝含量随土层深度的增加呈降低趋势,旱地则呈现相反的变化趋势。0～20 cm土层的交换性铝与有机质含量呈显著负相关,40～100 cm土层的交换性铝与交换态盐基阳离子含量呈显著负相关。耕地利用类型是影响土壤酸度的主要因素之一,旱地土壤酸度强于水田。增加耕层土壤有机质含量可能是减缓酸化、降低交换性铝含量的策略之一。     

基于PLSPM模型的鄂西南部分区域耕地土壤pH影响因素研究

选用鄂西南部分区域采集的土壤pH数据,进行其影响因素研究。结果表明:研究区耕地土壤pH呈现东北向西南降低的趋势,整体属于酸性土壤;不同耕地类型土壤p H大小分别是:水浇地旱地水田;不同成土母质发育的土壤p H有所差异,碳酸盐岩发育的土壤p H较高,结晶岩和泥质岩发育的土壤p H较低;耕地土壤p H多因素综合模型显示,人为活动是该区耕地土壤p H的主要影响因素,其后依次是气候、作物和地形;不同土壤酸碱性的耕地对影响因素的响应程度存在差异,中性和弱碱性土壤对人为活动表现为正向响应,强酸性及弱酸性土壤对作物长势和地形同样表现为正向响应,极强酸性土壤对人为活动的响应程度最低,弱碱性土壤对气候的响应程度最强。     

基于信息熵的耕地土壤养分与环境影响因子空间相关性研究

[目的] 探究耕地土壤养分含量空间格局及与环境因子的空间相关性,为区域耕地土壤施肥管控及农业生态环境保护等相关工作提供理论依据。[方法] 以湖北省枣阳市耕地为研究对象,选取土壤有机质、全氮、速效钾、缓效钾和有效磷5种土壤养分指标,并收集整理成土母质、土壤类型、土壤pH值、高程（DEM）、地表起伏度、坡度、植被覆盖度指数（NDVI）、平均气温、平均降水量和土地利用方式10种环境影响因子,利用普通克里金插值和信息熵原理,分析每种土壤养分的空间分布特征以及每种土壤养分空间分异特征与环境因子的相关性。[结果] 枣阳市土壤缓效钾空间异质性不明显,全域含量水平较高;其他4种养分均表现出不同程度的空间异质性。信息熵结果表明,5种土壤养分含量空间格局与成土母质、土壤类型和气候因子相关性均较强但相关程度存在差异;地形因子与全氮和有机质含量空间相关性较强,土壤pH值与土壤速效钾、缓效钾和有效磷相关性较强。[结论] 枣阳市土壤养分格局受自然因素影响较强,但相关性指数K值都较低,说明受到人为施肥与农作物消耗以及灌溉排水导致的土壤水化学反应及养分流失的影响。     

近40年来陕西省耕层土壤pH的时空变化特征

以陕西省耕层土壤为研究对象,利用1980s第2次土壤普查数据和2017年的705个样点分析数据,基于地统计学和ArcGIS分析耕层土壤pH时空变化特征,并采用相关分析和方差分析方法探讨其影响因素,对于陕西农业可持续发展及生态环境保护具有极其重要的意义。结果表明,陕北、关中及陕南地区耕层土壤pH均值依次为8.25、7.91、6.25,分别为弱碱性、弱碱性和弱酸性;各行政区耕层土壤pH排列顺序为延安榆林铜川咸阳渭南西安宝鸡商洛安康汉中。时间上,与1980s相比,陕北和关中耕层土壤呈碱化趋势,陕南耕层土壤呈酸化趋势;各行政区除榆林、安康、汉中和商洛耕层土壤呈酸化趋势,其余各市耕层土壤均呈碱化趋势。空间上,陕北和陕南耕层土壤pH拟合的最优半方差函数模型为线性模型,关中耕层土壤pH拟合的最优半方差函数模型为高斯模型,均表现出较强的空间相关性。陕北耕层土壤pH空间分布呈零星斑状特征,关中和陕南耕层土壤pH空间分布呈东部高于西部特征。坡向、海拔与陕西省耕层土壤pH显著相关,坡度越小,海拔越高,pH越大,不同类型的土壤pH存在差异。建议陕北和关中地区防治土壤盐碱化问题,陕南地区防治土壤酸化问题,以促进农业可持续发展和保障区域粮食安全。     

近30年山东省耕地土壤pH时空变化特征及影响因素

通过研究山东省第二次土壤普查省级汇总(1984年)和省级耕地地力评价(2015年)耕地土壤pH数据,分析了土壤酸化的总体情况和动态变化,探讨了土壤酸化的自然和人为驱动因素.结果表明,30年来,山东省耕地土壤pH平均值由7.6降至7.2,降低了约0.4个单位,整体表现为酸性耕地面积明显增加,弱碱性和中性耕地面积相对减少,...