1984—2021年泉州市耕地土壤pH值时空变化研究.pdf

19842021 年泉州市耕地土壤 pH 值时空变化研究陈燕华（泉州市农业农村局，福建泉州 362000）摘要本文以 1984 年第二次全国土壤普查数据、2010 年耕地地力评价调查数据和 2021 年耕地质量等级评价调查数据为基础，统计分析了自 1984 年以来泉州市耕地表层土壤 pH 值的时空变化特征。结果表明：19842021 年全市耕地土壤 pH 值呈先降低后升高的趋势，pH 值由 1984 年的 5.58 下降至 2010 年的 5.21 再上升到 2021 年的 5.77；3 个时期全市耕地土壤 pH 值均呈现出自沿海向山区逐渐降低的规律；2010 年耕地土壤pH 值5.50 的面积占比达到 65.82%，比 1984 年增加了 22.23 百分点，土壤呈现明显酸化趋势，除潮土和赤红壤外，其余土壤类型 pH 值均呈下降趋势；2021 年耕地土壤 pH 值5.50 的面积占比较 2010 年减少了 22.72 百分点，土壤酸化趋势得到缓解，除滨海风砂土未发生变化外，其余土壤类型 pH 值均呈上升趋势。关键词土壤 pH 值；土壤酸化；时空分布；福建泉州；19842021 年中图分类号S153.4文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）20-0131-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.20.034开放科学（资源服务）标识码（OSID）：酸碱性是土壤重要的化学性状，不仅直接影响作物的生长，而且与土壤中多种化学和物理变化有关1。相关研究表明，第二次全国土壤普查后，土壤 pH 值变化整体表现为酸化，如：19842007 年，广东省土壤平均 pH 值由 5.70 降至 5.442；2012 年，恩施州宣恩县土壤 pH 值比 1982 年降低了 0.97 个单位3；19842014 年，江苏省仪征市农田土壤 pH 值显著降低，呈酸化趋势4，造成土壤酸化的原因包括大量施用酸性化肥、耕作管理不当及酸雨沉降等2-5。已有研究初步表明，自第二次全国土壤普查后，泉州市耕地土壤出现酸化趋势6-8。2005 年，农业部启动测土配方施肥项目，泉州市自 2006 年起也开始实施；2015 年国家开始实施化肥零增长减量化行动，大力推广增施有机肥、种植绿肥、秸秆还田和土壤酸化改良等措施。这些措施效果如何，对土壤酸碱度有何作用，还没有很全面系统的研究。本研究基于 1984 年第二次全国土壤普查数据、2010 年耕地地力评价调查数据和 2021 年耕地质量等级评价调查数据，分析了泉州市土壤 pH值时空变化特征，并对比不同时期、不同区域、不同土壤类型、不同土地利用方式和不同分级指标的土壤pH 值变化，旨在为土壤酸碱度管理和耕地质量提升提供科学依据。1材料与方法1.1研究区域概况泉州市位于福建省东南沿海、台湾海峡西岸，地处北纬 24222556、东经 1173411905，属亚热带海洋性季风气候区，大部分地区年平均气温为19.521.0，全年无霜期长，沿海地区基本无霜，10 年有效积温为 5 6107 250，年日照时数为1 8002 200 h，年降水量为 1 0001 800 mm，自东南部向西北部递增，39 月降水量占全年的 80%。土壤类型主要有水稻土、赤红壤、黄壤、红壤、潮土、滨海风砂土、滨海盐土等，主要作物有水稻、茶叶、蔬菜、甘薯、马铃薯、花生等。境内地貌类型以丘陵与平原为主，北高南低，成土母质包括酸性岩风化物、中性岩风化物、基性岩风化物、泥质岩风化物、砂质岩风化物、紫色岩风化物、石灰岩风化物、第四纪沉积物等。1.2数据来源与处理本研究数据来源于 1984 年第二次全国土壤普查典型剖面样点、2010 年耕地地力评价和 2021 年耕地质量等级评价调查的土壤采样点 pH 值数据。土壤pH 值分级参照泉州市第二次土壤普查标准8，分为强酸性（04.50）、酸性（4.505.50）、微酸性（5.506.50）、中性（6.507.50）、微碱性（7.508.50）、碱性（8.509.50）和强碱性（9.50）。试验数据采用 Excel第一作者陈燕华（1989），女，硕士，农艺师，从事土壤肥料技术推广工作。E-mail：收稿日期 2023-02-08现代农业科技2023 年第 20 期资源与环境科学131现代农业科技2023 年第 20 期资源与环境科学2016 软件进行统计分析。1.3分析测定方法pH 值用水土比 2.5 1 电位法测定9。2结果与分析2.1土壤 pH 值整体变化趋势由表 1 可知，19842010 年泉州市土壤 pH 值整体上呈降低趋势，20102021 年土壤 pH 值呈升高趋势。1984 年，泉州市耕地土壤 pH 均值为 5.58，属于微酸性，变幅为 3.108.20，变异系数为 0.13。2010 年，泉州市耕地土壤 pH 均值为 5.21，属于酸性，变幅在3.108.30 之间，变异系数为 0.18。2021 年，泉州市耕地土壤 pH 均值为 5.77，属于微酸性，变幅在 3.178.42 之间，变异系数为 0.17。通过 3 个时期比较，近40 年来，全市耕地土壤 pH 值呈先降低后升高的趋势。长期不合理施肥，特别是大量施用酸性和生理酸性化肥，是引起土壤 pH 值下降的重要原因5。第二次全国土壤普查后，因为泉州市大部分耕地缺磷，所以开始大力推广过磷酸钙等酸性肥料8，据统计，2010 年以前泉州市农用化肥使用量呈逐年增加的趋势，特别是氮肥和磷肥用量较大10；19812010 年，泉州市化肥折纯量由 42 454 t 增加到 152 017 t，增加了 258.07%，土壤中氮和磷养分也明显提高11，这可能是第二次土壤普查后泉州市土壤 pH 值下降的主要原因。自2015 年以来，国家有关部门相继发文，要求持续推进化肥减量化和有机肥替代化肥工作，泉州市大力推广测土配方施肥、种植绿肥、秸秆还田、增施有机肥等化肥减量措施，实现农用化肥使用量连续 5 年负增长，2021 年比 2016 年化肥使用量减少 4.077 万 t（折纯），减幅 25.9%，土壤酸化趋势得到一定缓解。2.2不同区域土壤 pH 值比较从表 2 可以看出，1984 年永春县和德化县耕地土壤 pH 值最低（5.18），石狮市耕地土壤 pH 值最高（7.29），各县（市、区）耕地土壤 pH 值大小排序为石狮市丰泽区晋江市鲤城区惠安县洛江区泉港区南安市安溪县永春县=德化县。总体而言，泉州市耕地土壤 pH 值呈现出由沿海向山区逐渐降低的趋势。表 1泉州市不同时期土壤采样点 pH 值描述性统计年份198420102021样本数/个5303 607422pH 值变幅3.108.203.108.303.178.42均值标准差5.580.735.210.925.770.98变异系数0.130.180.17表 2不同时期泉州市各区域土壤样点 pH 值统计区域名称鲤城区丰泽区洛江区泉港区石狮市晋江市南安市惠安县安溪县永春县德化县1984 年样本数/个123232199685147919277pH 值6.000.706.330.885.680.835.650.757.290.686.310.835.480.675.880.865.440.635.180.485.180.372010 年样本数/个2324138158118411954599403393386pH 值5.950.766.080.525.480.396.010.656.000.646.020.744.700.935.750.724.290.634.990.485.140.242021 年样本数/个26122710507058787138pH 值6.140.226.540.735.680.766.390.946.120.826.510.995.760.726.630.864.910.845.460.515.060.272010 年安溪县耕地土壤 pH 值最低（4.29），丰泽区耕地土壤 pH 值最高（6.08），各县（市、区）耕地土壤pH 值大小排序为丰泽区晋江市泉港区石狮市鲤城区惠安县洛江区德化县永春县南安市安溪县。结果呈现与第二次全国土壤普查基本一致，土壤pH 值也由沿海向山区逐渐降低。与第二次全国土壤普查相比，除泉港区土壤 pH 值提高 0.36 个单位外，其他县（市、区）土壤 pH 值均下降。其中，石狮市和安溪县 pH 值下降较为明显，降幅分别达到 1.29、1.15 个单位。2021 年安溪县耕地土壤 pH 值最低（4.91），惠安县耕地土壤 pH 值最高（6.63），各县（市、区）耕地土壤pH 值大小排序为惠安县丰泽区晋江市泉港区鲤城区石狮市南安市洛江区永春县德化县安溪县。结果呈现与前两个时期基本一致，土壤 pH 值也由沿海向山区逐渐降低。与 2010 年相比，除德化县外，其他县（市、区）土壤 pH 值均有所上升，其中南安市、惠安县和安溪县土壤 pH 值上升较明显，这可能与近几年这 3 个县（市）大力推广有机肥、绿肥和秸秆还田有关。1322.3不同土地利用方式土壤 pH 值比较由表 3 可知，从 1984 年到 2010 年再到 2021 年，泉州市水田和旱地的土壤 pH 值均呈现先降后升的趋势，水田由 1984 年的 5.66 降至 2010 年的 5.32 再升至 2021 年的 5.69，旱地由 1984 年的 5.62 降至 2010 年的 5.07 又升至 2021 年的 6.19，旱地的土壤 pH 值变化幅度比水田大。1984 年和 2010 年均是水田土壤pH 值比旱地高，这与张忠启等12的研究结果一致，原因可能在于水田长期处于还原状态下，有利于酸碱缓冲调节。2021 年水田土壤 pH 值低于旱地，原因可能在于沿海地区种植胡萝卜等有客沙的传统习惯，以及沿海地区种植户种植蔬菜等施用了大量有机肥来培表 3不同时期不同土地利用方式土壤 pH 值比较土地利用水田旱地1984 年样本数/个213317pH 值5.660.655.620.912010 年样本数/个1 9101 697pH 值5.320.675.071.032021 年样本数/个318104pH 值5.690.926.191.15肥地力。2.4不同土壤类型土壤 pH 值比较从表 4 可以看出，1984 年泉州市主要土壤类型pH 值由大到小依次为滨海盐土、滨海风砂土、潮土、水稻土、赤红壤、黄壤和红壤。滨海盐土 pH 值最高，为 7.25；红壤 pH 值最低，为 5.19。2010 年全市主要土壤类型 pH 值由大到小依次为滨海盐土、滨海风砂土、潮土、赤红壤、水稻土、红壤和黄壤。滨海盐土 pH值最高，为 6.56；黄壤 pH 值最低，为 4.04。2021 年全市主要土壤类型 pH 值由大到小依次为滨海盐土、赤红壤、潮土、滨海风砂土、水稻土、红壤和黄壤。滨海盐土 pH 值最高，为 6.59；黄壤 pH 值最低，为 4.76。表 4泉州市不同土壤类型土壤 pH 值比较土壤类型水稻土滨海盐土潮土赤红壤滨海风砂土红壤黄壤1984 年样本数/个21315301022212028pH 值5.660.657.250.816.010.735.630.856.790.745.190.635.280.482010 年样本数/个1 910191206418376053pH 值5.320.676.560.746.050.715.780.826.110.664.240.764.040.402021 年样本数/个318715557146pH 值5.690.926.590.886.170.776.581.036.111.095.151.104.761.19将 1984 年和 2010 年的数据对比可以看出，除潮土和赤红壤外，其余土壤类型 pH 值均呈下降趋势。其中，黄壤和红壤 pH 值下降较明显，分别下降了1.24、0.95 个单位，下降幅度分别为 23.5%和 18.3%。潮土 pH 值没有降低的原因可能是潮土具有较强的酸碱缓冲能力，这与郭治兴等2的研究结果一致；赤红壤pH 值未下降的原因可能是泉州市沿海地区种植胡萝卜等有客海沙的习惯。红壤和黄壤主要分布在安溪、永春和德化等山区县，第二次全国土壤普查后，由于茶叶和芦柑效益较高，安溪县和永春县分别大力发展茶叶和芦柑种植，茶树自身的物质循环和根系分泌物会导致土壤酸化，加上过量施用化肥、酸雨和酸沉降，加快了土壤酸化的程度3-4，13。将 2010 年和 2021 年的数据相对比，除滨海风砂土 pH 值未发生变化外，其余土壤类型 pH 值均呈上升趋势，其中红壤、赤红壤和黄壤上升幅度较大，可能是与近几年土壤酸化问题得到了重视，政府部门大力推广测土配方施肥、增施有机肥、种植绿肥、实施秸秆还田和土壤酸化改良等措施有关。2.5土壤 pH 值分布情况从表 5 可以看出，1984 年全市强酸性、酸性、微酸性、中性和微碱性耕地面积分别占当时耕地总面积的10.16%、33.43%、49.02%、3.23%和 4.15%。土壤的酸碱性是气候、植物和土壤共同作用的结果，尤以气候影响最大。泉州市高温多雨，土壤风化淋溶作用强烈，盐基淋溶较为彻底，土壤多呈酸性和微酸性。2010 年，强酸性、酸性、微酸性、中性和微碱性耕地面积分别占耕地总面积的 23.65%、42.17%、26.48%、7.10%和 0.61%。2021 年，强酸性、酸性、微酸性、中性和微碱性耕地面积分别占耕地总面积的 8.72%、34.38%、35.35%、14.29%和 7.26%。将 1984 年和 2010 年的数据进行比较，2010 年全市强酸性、酸性和中性耕地面积占比分别比 1984 年高 13.49、8.74、3.87 百分点，微酸性和微碱性耕地面积占比分别比 1984 年低 22.54、陈燕华：19842021 年泉州市耕地土壤 pH 值时空变化研究133现代农业科技2023 年第 20 期资源与环境科学3.54 百分点。2010 年耕地土壤 pH 值5.50 的面积占比较 1984 年增加了 22.23 百分点，土壤呈现明显酸化趋势。将 2010 年和 2021 年的数据进行比较，2021 年全市强酸性和酸性耕地面积占比分别比 2010 年减少了14.93、7.79 百分点，微酸性、中性和微碱性耕地面积占比分别增加了 8.87、7.19、6.65 百分点。2021 年耕地土壤 pH 值5.50 的面积占比较 2010 年减少 22.72 百分点，土壤酸化程度得到缓解。3结论通过分析对比 1984 年、2010 年和 2021 年 3 个时期的土壤 pH 值数据，结果表明，19842021 年泉州市耕地土壤 pH 值呈先降低后升高的趋势，1984 年土壤 pH 均值为 5.58，2010 年下降至 5.21，2021 年又上升至 5.77。从空间分布上看，3 个时期全市耕地土壤pH 值均呈现出由沿海向山区逐渐降低的趋势。从全市 7 种主要土壤类型的 pH 值变化来看，潮土变化最小，具有较强的酸碱缓冲能力；2010 年与 1984 年比较，黄壤和红壤 pH 值下降幅度较大；2021 年和 2010 年相比较，红壤、赤红壤和黄壤 pH 值上升幅度最大。按照土壤酸碱度分级标准来看，1984 年全市耕地土壤以微酸性为主，耕地土壤 pH 值6.50 的面积占比为92.61%；2010 年大部分地区耕地土壤以酸性为主，耕地土壤 pH 值5.50 的面积占比由 1984 年的 43.59%升至 65.82%，土壤酸化趋势明显；2021 年耕地土壤pH 值5.50 的面积占比降至 43.10%，土壤酸化趋势得到一定缓解，表明这些年在国家各级农业管理部门的宣传指导下，农户采取的测土配方施肥、增施有机肥、种植绿肥和秸秆还田等缓解土壤酸化的管理措施取得了良好的效果。参考文献1 黄昌勇.土壤学M.北京：中国农业出版社，2000.2 郭治兴，王静，柴敏，等.近 30 年来广东省土壤 pH 值的时空变化J.应用生态学报，2011，22（2）：425-430.3 佀国涵，王瑞，袁家富，等.鄂西南山区土壤酸化趋势研究：以恩施州宣恩县为例J.中国农学通报，2014，30（12）：151-155.4 吴政，张富春，刘绍贵，等.19842014 年仪征市农田土壤酸化驱动因素分析J.安徽农业科学，2019，47（20）：68-72.5 GUO J H，LIU X J，ZHANG Y，et al.Significant acidificationin major Chinese croplandsJ.Science，2010，327（5968）：1008-1010.6 苏火贵.安溪县域内茶园土壤酸化的改良措施J.广东茶业，2012（增刊 1）：31-32.7 黄美玲，丁俊伟，吴文振，等.晋江市耕地土壤养分现状分析J.江西农业学报，2011，23（2）：134-136.8 福建省晋江地区土壤普查办公室.晋江地区土壤M.晋江：出版者不详，1991.9 全国农业技术推广服务中心.土壤分析技术规范：第二版M.北京：中国农业出版社，2006.10 泉州市统计局，国家统计局泉州调查队.泉州统计年鉴2010M.北京：中国统计出版社，2010.11 叶媛蓓.泉州市耕地土壤养分现状及施肥措施J.福建农业科技，2016（8）：55-59.12 张忠启，茆彭，于东升，等.近 25 年来典型红壤区土壤pH 变化特征：以江西省余江县为例J.土壤学报，2018，55（6）：1545-1553.13 张永利，孙力.茶园土壤酸化及其改良措施J.茶业通报，2011，33（4）：158-161.表 5泉州市不同时期土壤 pH 值分布情况年份198420102021面积百分比/%强酸性10.1623.658.72酸性33.4342.1734.38微酸性49.0226.4835.35中性3.237.1014.29微碱性4.150.617.26134