近40年來陜西省耕層土壤pH的時(shí)空變化特征*

王 洪,曹 婧,毋俊華,陳怡平

(1.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所/黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西安 710061;2.中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

我國人均耕地面積不足0.093 hm2,不但耕地面積少,而且地力低下[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國耕地質(zhì)量下降的問題日益凸顯,呈現(xiàn)南酸化北鹽堿。土壤pH是影響土壤質(zhì)量的一個(gè)重要化學(xué)指標(biāo),不僅影響植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收[2],還影響土壤中Cu、Zn、Fe、Mn等金屬元素的價(jià)態(tài)、遷移與轉(zhuǎn)化[3]。研究發(fā)現(xiàn)土壤pH為6.5～7.5有利于作物對(duì)各種營養(yǎng)元素的吸收利用與生長發(fā)育[4]。pH過低或過高都不利于養(yǎng)分吸收,易造成肥料浪費(fèi),使土壤失去耕種價(jià)值,例如過酸會(huì)引起土壤板結(jié)、土壤微生物數(shù)量減少、不利于有機(jī)物分解等問題。

原農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)顯示,與30年前相比,南方14省(區(qū)、市)土壤pH小于6.5的比例由52%擴(kuò)大至65%,土壤pH小于5.5的比例由20%擴(kuò)大至40%,土壤pH小于4.5的比例由1%擴(kuò)大至4%[5]。我國鹽漬化面積約3460萬hm2,其中鹽堿耕地面積760萬hm2,近20%耕地發(fā)生鹽堿化[6],尤其是西北地區(qū),堿化面積17.033萬hm2,鹽漬化面積占全國耕地鹽堿化面積的27.19%。近年來,隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛[7-8],基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)和ArcGIS的土壤pH的時(shí)空變異性逐漸成為研究的熱點(diǎn)。如胡敏等[9]以第2次土壤普查和耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)兩個(gè)不同時(shí)期湖北省恩施州土壤pH數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)恩施州耕地土壤pH近30年時(shí)空變化的研究表明,1983—2013年恩施州土壤受肥料結(jié)構(gòu)、配比變化及高產(chǎn)作物收獲帶走大量鹽基養(yǎng)分等人為因素影響呈酸化趨勢(shì);張維等[10]應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,分析了四川省仁壽縣表層土壤pH的空間變異特征,研究發(fā)現(xiàn)土地利用方式、成土母質(zhì)和土壤類型是顯著影響該區(qū)域土壤pH空間變異的因素;劉付程等[11]運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究了1980s—2000年太湖流域典型區(qū)域土壤pH的時(shí)空變異特征,在化學(xué)肥料大量施用和工業(yè)污染物排放的影響下導(dǎo)致該區(qū)域土壤總體呈酸化趨勢(shì);李婷等[12]利用1982年和2002年兩個(gè)時(shí)期數(shù)據(jù)分析成都平原土壤pH的時(shí)空變異特征,研究表明受成土母質(zhì)、土地利用方式、施肥措施和工業(yè)發(fā)展的影響,成都平原土壤pH呈整體下降趨勢(shì)。

陜西省作為我國古老農(nóng)業(yè)的發(fā)祥地之一,也是重要的糧食生產(chǎn)基地。第2次土壤普查后陜西省耕層土壤pH空間分布的研究多局限于縣域尺度,全省尺度的研究鮮有報(bào)道。此外,與前人研究[10-12]相比,本研究采用了GS+與ArcGIS相結(jié)合的地統(tǒng)計(jì)方法獲取精準(zhǔn)的空間分布特征,且進(jìn)行了空間尺度上和時(shí)間尺度上變化特征的雙重研究,使得該研究更為全面科學(xué)。隨著化學(xué)肥料的大量施用,在全國耕層土壤南酸化北鹽堿的大背景下,南北跨度大、地形地貌復(fù)雜的陜西省耕層土壤pH時(shí)空如何變化?其變化主控因素是什么? 這些問題都不清楚。為此,本文以陜西省為研究對(duì)象,探討該區(qū)域耕地土壤pH的時(shí)空變異特征及其影響因素,旨在厘清全省土壤酸化堿化狀況,為調(diào)節(jié)土壤酸堿度、合理利用土地資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

陜西省位于我國西北部?jī)?nèi)陸腹地(105°29′～111°15′E,31°42′～39°35′N),南北長約880 km,東西寬約160～490 km,土地總面積占全國總面積的2.14%。陜西省自北向南劃分為陜北黃土高原、關(guān)中平原和陜南秦巴山區(qū)。陜北黃土高原海拔900～1900 m,約占全省面積的45%;關(guān)中平原海拔460～850 m,約占全省面積的19%;秦嶺以南為秦巴山區(qū),海拔多在1000～3000 m,約占全省面積的36%[13]。由于南北跨度大,全省氣候差異明顯,長城沿線以北為溫帶干旱半干旱氣候,陜北其余地區(qū)和關(guān)中平原為暖溫帶半干旱或半濕潤氣候,陜南盆地為亞熱帶濕潤氣候,山地多為暖溫帶濕潤氣候。全省年平均氣溫7～16 ℃,其中陜北7～11 ℃,關(guān)中11～13 ℃,陜南多在14～15 ℃。陜西省是全國水資源最緊缺的省份之一,外流河流域面積占全省面積的97.7%。全省平均降水量653 mm,陜北水資源嚴(yán)重缺乏,關(guān)中水資源短缺,陜南水資源豐富。陜西省土地利用類型包括耕地、園地、草地、林地及建設(shè)用地等,全省常用耕地面積為3010.52×103hm2,其中水田138.23×103hm2,水澆地971.35×103hm2。全省共有22個(gè)土類,49個(gè)亞類,134個(gè)土屬,403個(gè)土種。其中,風(fēng)沙土、黃綿土、土、水稻土、潮土、新積土、沼澤土、鹽堿土等是陜西省的主要地域性土壤。

1.2 樣品采集及測(cè)定

樣品采集時(shí)間為2016年10月到2017年3月(秋收后播種前),利用GPS記錄研究區(qū)域內(nèi)采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度,同時(shí)記錄樣點(diǎn)土壤類型和海拔高度,每10 km設(shè)置一個(gè)面積為10 m×10 m的采樣單元,采用五點(diǎn)布局法取0～20 cm耕層土壤樣品混勻,并取2 kg混合土壤樣品裝入干凈的塑封袋保存,于4 ℃條件下帶回實(shí)驗(yàn)室保存作后續(xù)分析。共計(jì)采樣705份,其中陜北地區(qū)258份,關(guān)中地區(qū)211份,陜南地區(qū)236份。土壤采樣點(diǎn)分布如圖1所示。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、研磨、去雜、過篩后,采用2.5∶1水土比為浸提-pH計(jì)法測(cè)定pH[13]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)來源:坡度、海拔、坡向等地形因子數(shù)據(jù)借助ArcGIS 10.2從DEM圖提取(DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站http://www.gscloud.cn/),陜西省1980s土壤pH占比比例、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、土壤類型均來自《陜西土壤》[14](表1),陜西省肥料施用量數(shù)據(jù)來自《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒》(http://tjj.shaanxi.gov.cn/tjsj/)(表2)。

采用Excel 2016和SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析和正態(tài)檢驗(yàn),單因素方差分析(ANOVA)和皮爾森(Pearson)相關(guān)性分析均在SPSS 22.0中實(shí)現(xiàn),采用GS+9.0得出陜西省分區(qū)耕層土壤pH的最佳擬合理論模型,采用ArcGIS 10.2全局墨蘭指數(shù)(Moran’sI指數(shù))進(jìn)行空間自相關(guān)分析,普通克里格(Ordinary Kriging)方法進(jìn)行空間插值分析與制圖。

表1 陜西省土壤pH分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standard of soil pH in Shaanxi Province

表2 陜西省1987—2017年肥料用量Table 2 Fertilizer application rates in Shaanxi Province during 1987?2017 ×104t

2 結(jié)果與分析

2.1 陜西省耕層土壤pH描述統(tǒng)計(jì)

陜北耕層土壤pH范圍為7.68～8.72,延安市耕層土壤pH顯著高于榆林市(P＜0.05)。關(guān)中耕層土壤pH范圍為6.85～8.81,銅川、渭南、咸陽之間的耕層土壤pH不存在顯著性差異,但均顯著高于寶雞市耕層土壤pH(P＜0.05)。陜南耕層土壤pH范圍為4.3～7.79,各市耕層土壤pH排列順序?yàn)樯搪澹景部担緷h中,且均差異顯著(P＜0.05)。除漢中市耕層土壤pH呈中等程度變異外,陜西省其余各市變異系數(shù)均低于10%,都表現(xiàn)為弱變異。依據(jù)陜西省土壤pH分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),陜北和關(guān)中地區(qū)各市耕層土壤pH均對(duì)應(yīng)等級(jí)5級(jí),土壤呈弱堿性;陜南地區(qū)的安康市和漢中市耕層土壤pH對(duì)應(yīng)等級(jí)3級(jí),土壤呈弱酸性,商洛市耕層土壤pH對(duì)應(yīng)等級(jí)4級(jí),呈中性(表3)。

表3 陜西省各市耕層土壤pH含量描述統(tǒng)計(jì)Table 3 Description of soil pH in cities of Shaanxi Province

2.2 陜西省耕層土壤pH分級(jí)時(shí)間變化特征

2017年陜北和關(guān)中地區(qū)各市的耕層土壤中弱堿性土面積占比最大,陜南地區(qū)漢中市耕層土壤的弱酸性土面積占比最大,這一分級(jí)面積占比結(jié)果與1980s時(shí)期第2次土壤普查規(guī)律一致;2017年陜南地區(qū)安康市和商洛市的耕層土壤中面積占比最大的均為中性土,但1980s時(shí)期安康市弱酸性土面積占比最大,商洛市弱堿性土面積占比最大(圖2)。1980s—2017年陜西省各市耕層土壤pH分級(jí)占比均存在不同程度的變幅。與1980s相比,2017年榆林市弱堿性土和堿性土比例分別下降1.6%和2.5%,中性土增加4.1%,耕層土壤pH整體上變幅不大,呈現(xiàn)堿性減弱的趨勢(shì)。延安市堿性土比例上漲16.7%,而弱堿性土與中性土占比均下降,耕層土壤pH整體上變幅較大,呈現(xiàn)堿性增強(qiáng)的趨勢(shì)。銅川市和咸陽市中性土比例分別下降5.3%和1.5%,弱堿性土比例分別上升5.3%和1.8%。渭南市弱酸性土面積占比下降6.2%,而中性土、弱堿性土和堿性土占比漲幅依次為4.5%、0.9%和0.8%。西安市弱酸性土占比下降8.5%,寶雞市弱酸性土占比下降23.4%。關(guān)中各市耕層土壤都呈堿性增強(qiáng)的趨勢(shì),此外,除寶雞市外,其余各市的耕層土壤pH變幅都較小。商洛市中性土占比漲幅為48.1%,弱堿性土占比下降39.6%;安康市弱酸性土占比漲幅為23.4%,中性土和弱堿性土占比分別下降8.2%、12.2%。漢中市酸性土占比漲幅為22.2%,弱堿性土占比下降13.1%。陜南各市耕層土壤均呈酸性增強(qiáng)的趨勢(shì),且變幅都較大。

2.3 陜西省耕層土壤pH空間分布特征

變量具有空間自相關(guān)性是地統(tǒng)計(jì)插值的前提條件,陜北、關(guān)中和陜南地區(qū)耕層土壤pH的Z得分分別為3.437、7.817和14.257,對(duì)應(yīng)概率P均小于0.01,說明陜北、關(guān)中及陜南地區(qū)耕層土壤pH都具有極強(qiáng)的空間聚集性。此外,三者對(duì)應(yīng)的莫蘭指數(shù)均為正數(shù),說明3個(gè)地區(qū)耕層土壤pH均具有空間正相關(guān)性(表4)。

借助GS+軟件精確計(jì)算和比較各個(gè)半變異函數(shù)模型,從而選出最適宜的模型用于插值分析。結(jié)果表明,陜北和陜南耕層土壤pH的最佳擬合模型為線性模型,關(guān)中為高斯模型,三者殘差均接近于0,擬合優(yōu)度R2接近1,表明該函數(shù)擬合效果較好。關(guān)中和陜南地區(qū)耕層土壤pH塊金系數(shù)為25%～75%,表現(xiàn)為中等強(qiáng)度的空間相關(guān)性,說明關(guān)中和陜南耕層土壤pH同時(shí)受結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)因素的雙重影響,陜北地區(qū)耕層土壤pH塊金系數(shù)低于25%,說明該地區(qū)空間相關(guān)性較強(qiáng),結(jié)構(gòu)性因素占主導(dǎo)(表5)。

表4 陜西省耕層土壤pH空間自相關(guān)性檢驗(yàn)Table 4 Test of soil pH autocorrelation in Shaanxi Province

表5 陜西省耕層土壤pH最優(yōu)半變異模型及相應(yīng)參數(shù)Table 5 Semivariogram models and relative parameters of soil pH in Shaanxi Province

陜北地區(qū)耕層土壤pH整體呈零星斑狀分布,榆林市南部耕層土壤pH整體低于北部,其中榆陽區(qū)東北部、神木縣及府谷縣耕層土壤pH偏高,而米脂縣、佳縣、子洲縣及定邊縣耕層土壤pH相比其他縣域較低。延安市耕層土壤pH整體偏高,子長縣、安塞縣、黃陵縣、延川縣、延長縣及寶塔區(qū)耕層土壤pH最高,而洛川縣、黃龍縣、甘泉縣及富縣東部區(qū)域耕層土壤pH偏低(圖3a)。陜北地區(qū)各市下屬所有區(qū)縣耕層土壤pH均值都在7.5～8.5范圍內(nèi),呈弱堿性。關(guān)中地區(qū)耕層土壤pH整體呈西部低于東部的特點(diǎn),西安市南部耕層土壤pH整體低于北部,藍(lán)田縣、長安區(qū)、戶縣及周至縣土壤pH較低。寶雞市麟游縣、岐山縣及鳳翔縣局部耕層土壤pH較高,銅川耕層土壤整體偏高,咸陽市旬邑縣及武功縣土壤pH較低,渭南市蒲城縣、韓城、華陰、潼關(guān)等區(qū)域耕層土壤pH較低(圖3b)。關(guān)中地區(qū)各市下屬大多區(qū)縣耕層土壤都呈弱堿性,僅渭南市(潼關(guān)縣)、西安市(周至縣、藍(lán)田縣)、寶雞市(眉縣、太白縣、鳳縣、陳倉區(qū)和隴縣)縣域土壤呈中性。陜南地區(qū)耕層土壤pH整體上東部高于西部,商洛市東北部(洛南縣、商州區(qū)、丹鳳縣)耕層土壤pH較西南區(qū)域偏低,安康市西部土壤pH低于東部,漢中市耕層土壤pH自西向東先減后增(圖3c)。陜南地區(qū)各市下屬大多區(qū)縣耕層土壤pH均值都在5.5～6.5范圍內(nèi),呈弱酸性,其中安康市(平利縣、旬陽縣)、漢中市(佛坪縣)、商洛市(商南縣、山陽縣、鎮(zhèn)安縣)縣域土壤呈中性,漢中市(勉縣)土壤呈酸性。

2.4 陜西省耕層土壤pH的影響因素

坡度可以通過改變成土物質(zhì)與水熱條件的再分配,從而引起土壤理化性質(zhì)的時(shí)空變異。陜西?、跫?jí)坡度(＞25°)耕地面積最大,各級(jí)坡度土壤pH變異系數(shù)均大于10%,屬于中等變異。Ⅰ級(jí)坡度耕地土壤呈弱堿性,其余均呈中性。安康市平均坡度最大,渭南市平均坡度最小(表6)。方差分析結(jié)果表明,Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)坡度土壤pH差異不顯著,其余均有顯著性差異(P＜0.05)。Pearson相關(guān)分析表明(表7),耕層土壤pH與坡度顯著負(fù)相關(guān),隨著坡度的增加,pH減小,與前人研究結(jié)論一致[15]。

表6 陜西省不同土壤類型耕地土壤pH含量變化特征Table 6 Statistical characteristics of soil pH in different soil types

海拔高度對(duì)耕地土壤理化性質(zhì)也有著非常重要的影響,主要通過溫度、光、水、熱以及母巖影響土壤的發(fā)育[16]。陜西省各地貌類型中,秦嶺山地區(qū)平均海拔最高,關(guān)中地區(qū)平均海拔最低,陜北地區(qū)介于二者之間。Pearson相關(guān)分析表明(表7),耕層土壤pH與海拔顯著正相關(guān),隨著海拔高度的升高,土壤pH呈上升趨勢(shì),與王艷艷等[17]結(jié)論一致。陜西省平均海拔1127 m,全省平均海拔最高為寶雞市,約為1351 m,平均海拔最低的是渭南市,約為675 m。海拔800 m以下土壤pH呈中性,800 m以上都呈弱堿性。海拔1000 m以下呈中等變異,1000 m以上變異系數(shù)低于10%,呈弱變異(表8)。方差分析結(jié)果表明,在1000～1200 m與＞1200 m海拔梯度的土壤pH顯著高于其余海拔梯度(P＜0.05)。

表7 陜西省耕層土壤pH與地形因子的相關(guān)分析Table 7 Correlation analysis of soil pH and topographic factors in Shaanxi Province

表8 陜西省不同海拔梯度耕地土壤pH變化特征Table 8 Statistical characteristics of soil pH in different altitude gradients

不同的土壤類型對(duì)酸化的緩沖能力不同,如氧化鐵含量低的黃棕壤對(duì)酸的抑制能力較弱。陜西土壤種類眾多,共有17種典型土壤類型,不同土壤類型pH值存在差異(表9),這主要取決于其成土母質(zhì)。pH由大到小排列順序?yàn)?風(fēng)沙土＞黃綿土＞黑壚土＞土＞新積土＞潮土＞珊瑚砂土＞石質(zhì)土＞粗骨土＞褐土＞棕壤＞水稻土＞紫色土＞黃褐土＞黃棕壤＞沼澤土。其中風(fēng)沙土、風(fēng)沙土、黃綿土、黑壚土、土、新積土、潮土、珊瑚砂土pH均值分布為7.5～8.5,呈弱堿性;粗骨土、褐土、棕壤、水稻土pH均值分布為6.5～7.5,呈中性;紫色土、黃褐土、黃棕壤、沼澤土pH均值分布為5.5～6.5,呈弱酸性。從變異程度來看,沼澤土、粗骨土、石質(zhì)土、珊瑚砂土、黃棕壤和褐土表現(xiàn)為中等程度的空間變異性,而其余土壤類型pH變異系數(shù)在10%～100%范圍內(nèi),為弱變異性。

表9 陜西省不同土壤類型耕地土壤pH含量變化特征Table 9 Statistical characteristics of soil pH in different soil types

3 討論

本研究結(jié)果表明陜西省耕層土壤pH整體呈北部高于南部的空間分布特征,這一特征與中國土壤“南酸北堿,沿海偏酸,內(nèi)陸偏堿”的長期形成與發(fā)育規(guī)律一致。土壤pH的變化通常受自然因素和人為因素的雙重影響[18-19]。陜北地區(qū)耕層土壤pH主要受結(jié)構(gòu)性因素,如成土母質(zhì)、土壤類型、地形因子等的影響較大,該區(qū)域以石灰性土壤為主,緩沖容量較強(qiáng)的碳酸鹽是主要的pH的緩沖體系,pH本底值較高。榆林市北部位于風(fēng)沙區(qū),土壤類型主要為風(fēng)沙土,土質(zhì)疏松,土壤風(fēng)化侵蝕嚴(yán)重,肥力低下,導(dǎo)致榆林市耕層土壤pH北部高于南部。陜南和關(guān)中地區(qū)耕層土壤pH受結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)因素的雙重影響,土和褐土是關(guān)中主要的農(nóng)業(yè)土壤,土耕種歷史最久、有機(jī)肥施用最多,經(jīng)過長期耕種,緩沖能力變大,一定程度上可以有效抑制土壤酸化。黃褐土、黃棕壤為陜南主要土壤類型,pH本底值較低,氧化鐵含量低的黃棕壤對(duì)酸的抑制能力較弱[20],該區(qū)域土壤易酸化。另外,陜西省降水量由南向北遞減,陜南為多雨地區(qū),陜北降雨最少,當(dāng)降雨量大于蒸發(fā)量時(shí),土壤淋溶作用增強(qiáng),土壤溶液中的交換性鹽基陽離子極易下滲,鹽基飽和度下降,H+取而代之,酸堿平衡會(huì)遭到破壞,如常年降雨量較大的陜南地區(qū)土壤pH較低[21-22];當(dāng)降雨量小于蒸發(fā)量時(shí),鹽基陽離子富集于土壤表面,易造成土壤鹽堿化[23],如降雨量較小的陜北地區(qū)耕層土壤pH較高。

近40年來陜西省耕層土壤整體上呈酸化趨勢(shì),陜南耕層土壤呈酸化趨勢(shì)。pH每變化1個(gè)單位往往需要非常漫長的時(shí)間,所以較短時(shí)間內(nèi)pH的劇烈變化主要受人為因素的干擾。Guo等[24]研究表明,中國農(nóng)田土壤pH在1990—2000年期間下降了0.13～0.80個(gè)單位,尤其是20世紀(jì)90年代有加速下降的趨勢(shì),與本研究陜西省耕層土壤整體酸化這一結(jié)果吻合。1987—2017年陜西省氮磷鉀肥施用量呈逐年增加趨勢(shì),2017年陜西省化肥施用量是1987年的5.32倍(表2),化學(xué)肥料的施用是引起土壤酸化的重要原因之一[24]。氮磷鉀肥投入比例嚴(yán)重失調(diào),偏施氮磷肥,忽視鈣、鎂等堿性元素及微量元素的施用也會(huì)導(dǎo)致土壤pH發(fā)生改變;盲目施肥,長期施用硫基和氯基復(fù)合肥料,導(dǎo)致土壤pH降低,引起土壤酸化;大量使用化學(xué)肥料,忽視了有機(jī)肥的施用,造成土壤有機(jī)質(zhì)減少,緩沖能力降低,導(dǎo)致耕地土壤向酸性方向發(fā)展[25]。其中銨態(tài)氮肥的施用是加速土壤酸化的重要原因,施入土壤中的銨離子會(huì)通過硝化反應(yīng)釋放出大量氫離子[21]。另外,本研究發(fā)現(xiàn)陜北和關(guān)中耕層土壤呈堿化趨勢(shì),據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量檢測(cè)保護(hù)中心統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,近10年酸性土壤的占比均有所下降,這一結(jié)論與本研究結(jié)果吻合[26]。眾多研究表明秸稈還田可以改良土壤酸度[27-30],因?yàn)榻斩捠斋@時(shí)帶走大量的堿性物質(zhì)。秸稈還田不僅可以直接緩解土壤酸化程度,還可以增加土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤緩沖性能,進(jìn)而間接緩解土壤酸化。此前,為了解決耕地生產(chǎn)力低與人口不斷增加的供需矛盾,陜西省通過增加復(fù)種指數(shù)及大量推廣高產(chǎn)品種增加糧食產(chǎn)量,導(dǎo)致土壤中鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)離子過度消耗[31]。近年來,陜西省多數(shù)地區(qū)開始推廣秸稈還田,同時(shí)全面實(shí)施測(cè)土配方技術(shù),積極響應(yīng)化肥零增長方案,施肥雖然仍以氮磷鉀肥為主,但有機(jī)肥比例也大幅增加,礦質(zhì)離子得到有效的補(bǔ)充,土壤養(yǎng)分均衡,土壤酸化程度得到明顯改善。

4 結(jié)論

陜北耕層土壤pH呈零星斑狀空間分布,主要為弱堿性土,與1980s相比,土壤呈堿化趨勢(shì);關(guān)中耕層土壤pH空間分布特征為東部高于西部,主要為弱堿性土,與1980s相比,土壤呈堿化趨勢(shì);陜南耕層土壤pH空間分布特征為東部高于西部,中性土和弱酸性土占比最大,與1980s相比,土壤呈酸化趨勢(shì);陜西省耕層土壤pH整體呈北部高于南部的空間分布特征,弱堿性土占比最大,與1980s相比,土壤呈酸化趨勢(shì)。建議陜北和關(guān)中地區(qū)應(yīng)當(dāng)有效防治土壤鹽堿化,陜南地區(qū)應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)對(duì)土壤酸化問題。

陜西省土壤pH的時(shí)空變化受到地形因子、土壤類型、氣候、施肥等自然因素和人為因素的共同影響。土壤呈酸化趨勢(shì)的陜南地區(qū)可以通過增加有機(jī)肥施用量、秸稈還田、選擇合適的氮肥品種(尿素和硝酸銨)、施用堿性改良劑、多種植豆科類植物等系列措施緩解土壤酸化的進(jìn)程。土壤呈堿化趨勢(shì)的陜北和關(guān)中地區(qū)可以通過選擇合適的灌溉方式、種植耐鹽耐堿作物、植樹造林、施用化學(xué)改良劑(石膏和亞硫酸鈣)等措施改善土壤堿化現(xiàn)狀。