近30年廣西土壤有機質(zhì)演變特征

謝賢勝，康吉利，馮鑫鑫，劉文奇，侯顯達，王鑠今，賈書剛，劉書田*，侯彥林*

（1.南寧師范大學廣西地標作物大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心，南寧 530001；2.南寧師范大學廣西地表過程與智能模擬重點實驗室，南寧 530001；3.南寧師范大學北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室，南寧 530001；4.南寧師范大學地理科學與規(guī)劃學院，南寧 530001；5.廣西壯族自治區(qū)土壤肥料工作站，南寧 530007）

土壤有機質(zhì)（Soil organic matter，SOM）作為土壤重要組分之一，在改善土壤理化性質(zhì)、保障植物正常生長等方面發(fā)揮著重要作用，被稱為“土壤養(yǎng)分儲藏庫”[1]，而土壤有機碳（Soil organic carbon，SOC）作為SOM 的重要組成部分，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳儲量的重要來源，也是全球碳循環(huán)重要的源與匯[2]。由于土壤屬于時空連續(xù)的變異集合體，在不同尺度上廣泛存在空間異質(zhì)性[3]，SOM 作為土壤組分也具有同樣特征。因此，研究SOM 時空分布特征及變化規(guī)律對評估區(qū)域土壤質(zhì)量、土壤肥力、土壤碳儲量以及環(huán)境可持續(xù)性等具有重要的現(xiàn)實意義[4]。

目前，SOM 時空分布特征研究方法主要有兩種：一是通過布設(shè)土壤長期定位監(jiān)測點，對比監(jiān)測期內(nèi)各樣點SOM 含量變化情況[5]；二是利用土壤普查等項目不同時期的大量調(diào)查點數(shù)據(jù)，結(jié)合地統(tǒng)計學和Arc-GIS 技術(shù)模擬演變過程[6]。相較于后者，前者監(jiān)測點數(shù)量往往較少，雖然保證了數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，但很難在區(qū)域尺度上觀察異質(zhì)性情況。隨著地統(tǒng)計學的不斷完善，基于地理加權(quán)回歸的克里金插值法（Geographically weighted regression kriging，GWRK）逐步應(yīng)用于土壤和環(huán)境科學研究中[7]，并被證明其插值效果及精度優(yōu)于普通克里金插值法（Ordinary kriging，OK）和全局回歸克里金插值法（Regression kriging，RK），在預測SOM 及空間制圖方面具有良好的可行性[8]。

海拔作為重要的地形因子，通過立地條件調(diào)控物質(zhì)與能量的再分配過程[9]，不僅影響著SOM 空間分布格局，也影響其演變過程。特定區(qū)域地形與SOM 的關(guān)系，可一定程度反映人地關(guān)系的特點、過程和驅(qū)動力[10]。廣西地處云貴高原向東南沿海丘陵過渡的地帶，喀斯特地貌廣泛分布，石漠化程度較高，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，土壤資源保護與利用之間的矛盾較為突出[11]。此前研究廣西SOM 的區(qū)域范圍多集中于地市級和縣級，例如廣西中南部的柳州市、來賓市、南寧市等[12]，以及馬山縣[13]、富川縣[14]、環(huán)江縣[15]等，研究內(nèi)容集中于SOC、SOM 對生態(tài)修復的響應(yīng)程度，以及SOM與有效態(tài)養(yǎng)分含量的相關(guān)性等，較少從省域尺度研究SOM 的空間分布特征。盡管鐘聰?shù)萚16]在省級尺度上研究了SOM 空間變異特征和廣西SOM 儲量，但都是基于1990 年匯編的廣西第二次土壤普查剖面數(shù)據(jù)，無法在區(qū)域?qū)用嫔戏治鼋?0 年廣西SOM 的變化情況。另外，雖有研究[5]對近35年廣西耕地SOM演變趨勢進行分析，但研究數(shù)據(jù)僅限于廣西35 個耕地質(zhì)量長期定位監(jiān)測點，不能很好地反映廣西全域的SOM含量演變過程。同時，上述研究也未考慮地形因子對廣西SOM空間分布的影響情況。

鑒于此，本研究基于廣西第二次土壤普查項目（1984 年）和廣西測土配方施肥項目（2009 年）數(shù)據(jù)，結(jié)合地統(tǒng)計學、動態(tài)度、分布指數(shù)等分析方法，研究了1984—2009 年廣西SOM 含量演變特征，以期為合理制定農(nóng)田土壤管理政策、改善土壤肥力、促進土壤碳固定和減少碳損失提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

廣西壯族自治區(qū)位于祖國南疆，與廣東、湖南、貴州、云南等省份相鄰，南部為北部灣，西南部與越南交界。氣候上，廣西光熱水充足，雨熱同期，年平均溫度17.5～23.5 ℃，年降水量1 086～2 755 mm（數(shù)據(jù)來源于國家氣象科學數(shù)據(jù)中心，http：∕∕data.cma.cn），屬于典型的亞熱帶季風氣候。地形地貌上，廣西處在云貴高原向東南沿海丘陵過渡的地帶，總體地勢自西北向東南傾斜，四周多山，中部和南部多平原，故有“廣西盆地”之稱，西部、北部為云貴高原邊緣、東北部為南嶺山地，地勢均較高（圖1）。同時，廣西也是我國主要的喀斯特地貌分布區(qū)域之一。

圖1 研究區(qū)地形及采樣點分布Figure 1 Terrain and sampling point distribution in the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所用數(shù)據(jù)主要包括廣西第二次土壤普查項目成果附圖、廣西測土配方施肥項目原始數(shù)據(jù)集、DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)、環(huán)境協(xié)變量柵格數(shù)據(jù)等。廣西第二次土壤普查項目樣品采集于1979—1984年，成果附圖來源于廣西土壤肥料工作站編著的《廣西土壤》[17]。廣西測土配方施肥項目樣品采集于2005—2009 年，原始數(shù)據(jù)集由廣西土壤肥料工作站提供，涵蓋廣西全域約4.3 萬個采樣點的基礎(chǔ)養(yǎng)分數(shù)據(jù)，從中提取SOM 指標數(shù)據(jù)。為便于說明兩期數(shù)據(jù)的時間跨度，研究分別以兩期項目樣品采集結(jié)束的時間為基準，即1984—2009 年。同時，兩期項目樣品均采自表層土壤（0～20 cm），SOM 檢測均采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法，數(shù)據(jù)檢測方法具有可比性。DEM 數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http：∕∕www.gscloud.cn），空間分辨率為30 m。參照鄒潤彥等[18]的研究方法，選取地形因子、氣象、植被數(shù)據(jù)作為環(huán)境協(xié)變量，參與廣西測土配方施肥項目SOM 數(shù)據(jù)的地理加權(quán)回歸分析以及制圖表達，具體數(shù)據(jù)來源見表1。

表1 環(huán)境協(xié)變量數(shù)據(jù)列表Table 1 List of environmental covariate data

1.3 研究方法

1.3.1 數(shù)據(jù)處理方法

（1）廣西1984年SOM數(shù)據(jù)處理

利用高清掃描儀（分辨率600 dpi）對《廣西土壤》中內(nèi)部附圖——廣西土壤有機質(zhì)分布圖進行平整掃描，獲取光柵圖像。將光柵圖像導入ArcGIS 10.5 軟件，選取經(jīng)緯線交點、邊界點等30 個控制點，利用“地理配準”工具欄完成配準，并定義地理坐標系（WGS 1984）。以圖像作為底圖，根據(jù)不同類別情況劃分SOM 含量等級為6 個級別，分別為等級1（≤6 g·kg-1）、等級2（6～10 g·kg-1）、等級3（10～20 g·kg-1）、等級4（20～30 g·kg-1）、等級5（30～40 g·kg-1）、等級6（＞40 g·kg-1），隨后手動創(chuàng)建相應(yīng)的面，完成矢量化處理。

（2）廣西2009年SOM數(shù)據(jù)處理

利用ArcGIS 10.5 軟件對廣西測土配方施肥項目SOM 數(shù)據(jù)隨機均勻選取80%的采樣點用作建模點（參與空間插值），剩余20%的采樣點用作驗證點（用于評估插值精度），見圖1。利用GWR4 軟件構(gòu)建建模點SOM 與環(huán)境協(xié)變量的GWR 模型，然后對模型中的殘差項進行OK 插值，最終通過柵格運算得到SOM的GWRK 插值結(jié)果。對應(yīng)廣西1984 年SOM 數(shù)據(jù)分類情況進行相應(yīng)的重分類操作，保證含量等級劃分一致，并依次提取各類別，再利用ArcGIS 10.5 軟件的“柵格轉(zhuǎn)面”工具完成矢量化處理。

（3）DEM數(shù)據(jù)處理

根據(jù)廣西地形特點及數(shù)據(jù)的可定量性，基于常規(guī)的地貌類型劃分及廣西的實際情況，應(yīng)用ArcGIS 10.5軟件對DEM 數(shù)據(jù)進行重分類。將海拔≤200 m 分為一級，＞1 100 m 分為一級，然后按等間距劃分中間等級，共劃分為5個高程級別，分別為Ⅰ級（≤200 m）、Ⅱ級（200～500 m）、Ⅲ級（500～800 m）、Ⅳ級（800～1 100 m）和Ⅴ級（＞1 100 m）（圖1）。

（4）數(shù)據(jù)處理流程

具體的數(shù)據(jù)處理流程見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)處理流程Figure 2 Data processing

1.3.2 分析方法

（1）地統(tǒng)計學插值及模型評價

GWRK 將GWR 模型應(yīng)用于克里金插值法當中，是對OK 和RK 的深化，同時也是地統(tǒng)計學上的重要突破。研究以O(shè)K、RK 為對比，基于GWRK 進行空間插值，具體方法可參考文獻[19]。將OK、RK、GWRK插值結(jié)果按照驗證點經(jīng)緯度輸出相應(yīng)的預測值數(shù)據(jù)，并與其實際測量值進行對比，以平均誤差（ME）、平均絕對誤差（MAE）、均方根誤差（RMSE）對模型進行精度評價，公式分別為：

式中：N為驗證點個數(shù)；Si為第i個驗證點的實際測量值；Ti為第i個驗證點的模型預測值；ME反映插值無偏性程度，其值越接近0，說明結(jié)果越無偏；MAE和RMSE反映插值精度，其值越小，說明插值精度越高。

（2）動態(tài)度分析

單一動態(tài)度指數(shù)可定量描述區(qū)域特定類型變化的劇烈程度。借鑒土地利用動態(tài)度模型[20]，引入SOM動態(tài)度模型，公式為：

式中：K為SOM 含量等級的動態(tài)度；Ua、Ub分別表示研究初期和末期SOM 含量等級的面積；T為研究時長，a。

（3）分布指數(shù)

為消除各SOM 含量等級面積差異的影響，采用分布指數(shù)[21]定量描述不同SOM 含量等級在不同海拔高度上的分布情況。分布指數(shù)是一個標準化、無量綱的指數(shù)，公式如下：

式中：P為分布指數(shù)；e為海拔因子；Sie為e海拔高度下的i類SOM 含量的面積；Si是i類SOM 的總面積；Se是整個區(qū)域e海拔高度下SOM的總面積；S是全域面積。分布指數(shù)曲線越平緩，表示某類SOM 含量等級的分布與標準分布的偏差越小，其對海拔差異的適宜性就越大；反之，則表示其分布對海拔具有較強的選擇性。P＞1 表明某類SOM 含量等級在該海拔高度上的面積占比大于該類SOM 含量等級總面積在研究區(qū)中所占比例，因此將P＞1 的區(qū)間視為該類SOM 含量等級的優(yōu)勢位。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間變化特征

如圖3a 所示，1984 年廣西各SOM 含量等級的空間異質(zhì)性較為突出。等級6 和等級1 集中分布在桂北、桂西等地（如河池、百色、桂林），等級1 主要為石山地，等級2 和等級3 集中分布在桂東南、桂南、桂西南等地（如玉林、貴港、崇左），等級4 和等級5 集中分布在桂中、桂東等地（如南寧、來賓、梧州）。

經(jīng)不同空間插值模型交叉驗證發(fā)現(xiàn)，GWRK無論是在插值無偏性上，還是在插值精度上，都表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢（表2）。通過GWRK 擬合發(fā)現(xiàn)，2009年廣西SOM 含量等級已由零散交錯的不均勻分布演變?yōu)橄鄬械倪B片分布（圖3b），等級4 和等級5 廣泛分布于各地區(qū)，等級3在桂西南等地仍有大量分布，等級6在桂北仍保留較大面積，而桂東南，特別是北流市，SOM含量下降。

圖3 不同時期廣西SOM含量等級分布Figure 3 Distribution of SOM content grade in Guangxi in different periods

表2 不同空間插值模型精度評價指標對比Table 2 Comparison of precision evaluation indices of different models

2.2 時間變化特征

總體而言，近30年廣西SOM 含量已大幅提高（圖4 和表3）。1984 年，廣西SOM 含量整體較低，不同含量等級的面積表現(xiàn)為等級4＞等級5＞等級6＞等級1＞等級3＞等級2。2009年，不同含量等級的面積表現(xiàn)為等級4＞等級5＞等級6＞等級3＞等級1＞等級2。盡管兩期SOM 含量等級的面積都以等級4 和等級5 為主，但其占比已發(fā)生了較大變化。1984 年二者合計占46.93%，而2009 年共占74.28%。等級6 面積占比雖下降了1.26個百分點，但等級1、等級2、等級3面積占比也分別下降了14.98、5.85、5.26個百分點。

圖4 不同時期廣西SOM含量等級面積占比Figure 4 The proportion of the SOM content grade in Guangxi in different periods

如表3所示，近30年廣西SOM 含量在等級1和等級5 中變動最大，等級1 面積減少了3.56×106hm2，等級5 面積增加了4.15×106hm2，各等級變動比例表現(xiàn)為等級5＞等級1＞等級4＞等級2＞等級3＞等級6。從動態(tài)度可以看出，等級2 在近30 年變化中減少最為迅速，動態(tài)度為-3.76%，等級5 增加最為迅速，動態(tài)度為3.73%，各等級動態(tài)度表現(xiàn)為等級2＞等級5＞等級1＞等級3＞等級4＞等級6。

表3 不同時期廣西SOM含量等級變動Table 3 The changes of SOM content grade in Guangxi in different periods

2.3 不同海拔高度上分布狀況

在不同海拔高度上，廣西SOM呈現(xiàn)出較大的空間異質(zhì)性，各含量等級在不同高程區(qū)的分布見表4。

表4 廣西SOM含量在不同海拔高程區(qū)的分布情況Table 4 Distribution of SOM content under different elevations in Guangxi

2.3.1 1984年廣西SOM在不同海拔高度上的分布

從縱向上看，高程Ⅰ級（≤200 m）的SOM 主要為等級4（34.73%）和等級3（23.11%），高程Ⅱ級（200～500 m）的SOM 主要為等級4（28.75%）、等級1（18.87%）和等級5（18.36%），高程Ⅲ級（500～800 m）的SOM 主要為等級6（27.63%）和等級4（22.11%），高程Ⅳ級（800～1 100 m）的SOM 主要為等級6（35.84%）和等級1（23.45%），高程Ⅴ級（＞1 100 m）的SOM主要為等級6（47.67%）。

從橫向上看，等級1 的SOM 集中分布在＜800 m的高程區(qū)（合計約占81.72%），等級2 的SOM 集中分布在＜500 m 的高程區(qū)（合計約占87.84%），等級3 的SOM 集中分布在＜500 m 的高程區(qū)（合計約占90.88%），等級4 的SOM 集中分布在＜500 m 的高程區(qū)（合計約占79.40%），等級5 的SOM 集中分布在＜800 m的高程區(qū)（合計約占86.52%），等級6的SOM集中分布在200～1 100 m的高程區(qū)（合計約占79.05%）。

2.3.2 2009年廣西SOM在不同海拔高度上的分布

從縱向上看，高程Ⅰ級（≤200 m）的SOM 主要為等級4（42.73%）和等級5（36.64%），高程Ⅱ級（200～500 m）的SOM 主要為等級4（36.97%）和等級5（37.23%），高程Ⅲ級（500～800 m）的SOM 主要為等級4（41.96%）、等級5（27.39%）和等級6（21.11%），高程Ⅳ級（800～1 100 m）的SOM 主要為等級5（38.94%）、等級4（28.76%）和等級6（27.88%），高程Ⅴ級（＞1 100 m）的SOM主要為等級5（55.81%）和等級6（36.05%）。

從橫向上看，除等級6 外，其余等級SOM 均集中分布在＜500 m 的高程區(qū)，其中等級1 合計約占85.18%，等級2 合計約占88.88%，等級3 合計約占78.43%，等級4 合計約占73.70%，等級5 合計約占71.51%。等級6 的SOM 集中分布在200～800 m 的高程區(qū)，合計約占56.33%。

2.3.3 近30年廣西SOM在不同海拔高度上的變動

通過對比兩期SOM 在不同海拔高度上的變化（表5）發(fā)現(xiàn)：等級1 和等級2 在所有高程區(qū)上的面積均發(fā)生不同程度的縮減，等級1 在800～1 100 m 的高程區(qū)降幅最大（-23.01%），等級2 在≤200 m 高程區(qū)降幅最大（-9.13%）；等級3 在500～1 100 m 的高程區(qū)上的面積出現(xiàn)增長，其余為縮減，其在≤200 m 的高程區(qū)降幅較大（-12.18%）；等級4除＞1 100 m高程區(qū)外，其余高程區(qū)上的面積均表現(xiàn)為增長趨勢，高程在500～800 m 時增長最快（19.85%）；等級5 在所有高程區(qū)上的面積均發(fā)生不同程度增長，在＞1 100 m的高程區(qū)增幅最大（40.70%）；等級6 在＞200 m 高程區(qū)上的面積發(fā)生不同程度縮減，在＞1 100 m的高程區(qū)內(nèi)降幅最大（-11.63%）。

表5 近30年廣西SOM含量在不同高程下變化情況Table 5 Changes of SOM content at different elevations over the past 30 years in Guangxi

2.3.4 分布優(yōu)勢

由圖5 可知，1984 年分布指數(shù)特征：在Ⅰ級高程區(qū)，等級2、等級3 和等級4 的SOM 均處于優(yōu)勢位，等級3 的SOM 具有絕對優(yōu)勢；在Ⅱ級高程區(qū)，等級1 和等級4的SOM 處于優(yōu)勢位，等級1的SOM 具有絕對優(yōu)勢；在Ⅲ級高程區(qū)，等級1 和等級6 的SOM 處于優(yōu)勢位，等級6的SOM具有絕對優(yōu)勢；在Ⅳ級高程區(qū)，等級1、等級5 和等級6 的SOM 處于優(yōu)勢位，等級6 的SOM具有絕對優(yōu)勢；在Ⅴ級高程區(qū)，等級1和等級6的SOM處于優(yōu)勢位，等級6的SOM具有絕對優(yōu)勢?？傮w上，等級6 的SOM 分布指數(shù)曲線波動最大，說明等級6 的SOM 對海拔具有較強的選擇性，等級1與等級5，等級2、等級3 與等級4 的SOM 分布指數(shù)曲線相似，且相對平緩，說明這五個等級SOM對海拔的適應(yīng)性較強。

圖5 不同時期廣西SOM含量在不同高程區(qū)分布指數(shù)Figure 5 Distribution index of SOM content grade in different elevation areas in Guangxi in different periods

2009 年分布指數(shù)特征：在Ⅰ級高程區(qū)，除等級6外，其余等級的SOM 均處于優(yōu)勢位，等級3 的SOM 具有絕對優(yōu)勢；在Ⅱ級高程區(qū)，除等級4 外，其他等級的SOM 均處于優(yōu)勢位，等級2 的SOM 具有絕對優(yōu)勢；在Ⅲ級高程區(qū)，等級3 和等級6 的SOM 處于優(yōu)勢位，等級6 的SOM 具有絕對優(yōu)勢；在Ⅳ級高程區(qū)，等級5 和等級6 的SOM處于優(yōu)勢位，等級6的SOM具有絕對優(yōu)勢；在Ⅴ級高程區(qū)，等級5 和等級6 的SOM 處于優(yōu)勢位，等級6 的SOM 具有絕對優(yōu)勢。與1984 年相比，2009 年等級6 的SOM 分布指數(shù)曲線波動仍然最大，等級1、等級2 和等級3 的SOM 分布指數(shù)曲線也發(fā)生了較大波動。

3 討論

影響SOM 變化的因素很復雜，主要可歸結(jié)為氣候因素、土壤自身的理化性質(zhì)（如成土母質(zhì)、地形地貌、海拔）[22]、人為因素（如農(nóng)業(yè)技術(shù)、耕作制度、施肥情況、秸稈還田）[23]等。

本研究結(jié)果顯示，桂北、桂西等地（如河池、百色、桂林）SOM 含量較高，這主要是因為這些地區(qū)土壤多為黃壤，分布在海拔800～1 400 m的中山地帶，溫度較低，表層SOM易于富集[24]。桂中地區(qū)土壤類型主要是以紅壤為代表的亞熱帶性土壤，植物生長較迅速，歸還土壤的凋落物較多，但由于氣候濕潤，溫度較高，腐殖質(zhì)分解與轉(zhuǎn)化的速率較快，因此SOM 的積累量并不大，這與陳曦等[25]的研究結(jié)果相近。桂南地區(qū)土壤以磚紅壤為主，主要分布在北海、欽州等沖積平原，這些地區(qū)人類活動十分頻繁，加劇了SOM 的流失，導致SOM含量較低，這與LIU等[26]的研究結(jié)果相近。

李燕麗等[12]利用遙感技術(shù)分析了廣西中南部耕地SOM 和全氮變化情況，發(fā)現(xiàn)近30 年廣西中南部地區(qū)SOM、全氮含量均呈極顯著上升趨勢。黃文校等[27]按照桂北、桂中、桂東、桂西、桂西南的地理分布，采集了36 個縣（市、區(qū)）的1 743 個土壤樣品測定SOM 含量，與第二次土壤普查結(jié)果相比，SOM 平均含量提高的縣（市、區(qū)）有33 個，占91.7%，SOM 平均含量為31.9 g·kg-1。覃迎姿等[5]在廣西的南寧市、桂林市、崇左市、百色市、來賓市、河池市、賀州市、北海市、欽州市開展了29～35 a 水稻田土壤養(yǎng)分長期定位監(jiān)測，結(jié)果顯示監(jiān)測后期（2014—2018 年）SOM 平均含量為36.2 g·kg-1。上述研究結(jié)果與本研究中SOM 含量大幅提升的結(jié)果一致，特別是與等級4 和等級5 的SOM面積大幅增加的結(jié)果相吻合。

另外，2009 年等級6 的SOM 面積比1984 年減少3.0×105hm2，減少的區(qū)域主要集中在桂西北、桂中和桂東北等區(qū)域，這些區(qū)域?qū)儆谑羞B片區(qū)域，人地矛盾非常突出，水土流失十分嚴重。到2000年，廣西有30 個縣的石漠化面積比1930 年時增加了4 246 km2，集中分布在廣西東北部[28]。因此可以推測，石漠化加劇、水土流失嚴重可能是桂西北、桂中和桂東北等區(qū)域SOM含量降低的重要原因。

溫度是影響SOM 分解的關(guān)鍵因素，土壤水分可能是影響SOM 分解及其溫度敏感性的重要因素[29]。大量研究表明，溫度和水分是通過微生物直接或間接作用對SOM 產(chǎn)生重要影響，氣候變化主要通過影響植物輸入和微生物降解之間的質(zhì)量平衡來影響SOM分解動力過程[30]。降水的變化對微生物代謝的影響強烈地制約著SOM 的穩(wěn)定性，而隨著降水量的增加，SOM 分解速率隨之增大，可能導致微生物營養(yǎng)被限制增加[31]。溫度的空間變化常常用來表征當前和較暖條件下溫度對SOM 儲量的影響，SOM 分解的內(nèi)在溫度敏感性和表觀溫度敏感性之間存在復雜的關(guān)系，這種關(guān)系不僅受SOM 的分子化學組成控制，還受SOM分解的臨界溫度控制[32]。

有研究表明，近60 年廣西平均升溫速率為每10年上升0.15 ℃，北部灣海表溫度平均每10 年上升0.9 ℃[33]，廣西1986—2015 年平均氣溫較1961—1985年平均升高了0.4 ℃。溫度對SOM 的影響很復雜，其可通過改變微生物的活性影響SOM 的累積。相同肥力水平下，年平均溫度越高，作物生物量越大，歸還土壤中的凋落物及作物根茬數(shù)量也就越多，因此，SOM的輸入量會增大。與此同時，年平均溫度越高，SOM分解速率也越快。農(nóng)田土壤中的SOM 平衡往往取決于作物和土壤管理措施[34]。因此，近30 年廣西地區(qū)SOM 含量增大是否由年平均溫度升高所致還需進一步探究。

海拔高度可通過調(diào)節(jié)溫度和降水間接影響SOM的分布。隨著海拔的升高，土壤類型、坡度和植被發(fā)生變化，進而影響SOM 的儲量[35]。SOM 含量與海拔高度顯著相關(guān)，表現(xiàn)為高海拔地區(qū)森林和耕地SOM含量增加[36]。廣西總體地勢自西北向東南傾斜，北部地區(qū)SOM 含量整體上高于中部和南部地區(qū)，可見海拔對SOM 的累積起到了重要作用，即海拔可通過調(diào)節(jié)水熱配合來影響SOM 的累積，從而進一步凸顯其空間異質(zhì)性[37]，這與本研究結(jié)果一致。

也有學者認為，在區(qū)域尺度上，土壤理化性質(zhì)可能大于氣候因素對SOM 動態(tài)的影響，土壤pH 值是SOM 動態(tài)變化的關(guān)鍵控制因子，溫度和濕度是區(qū)域尺度SOM 動態(tài)變化的次要驅(qū)動力[38]。廣西西北部多為喀斯特地貌的石灰性土壤，土壤偏堿性[15]，而中南部的黃壤、紅壤呈酸性和強酸性[39]。廣西喀斯特地區(qū)土壤相較于紅壤地區(qū)具有較高的pH 值，喀斯特地區(qū)SOM 含量顯著高于紅壤地區(qū)和水稻土地區(qū)[16]，這與本研究結(jié)果較為一致。

人為活動，如長期施用化肥，能有效地提高SOM含量，在保障相對充足的養(yǎng)分供應(yīng)同時，也提高了土壤固碳效率[40]。另外，秸稈還田可通過增加植物凋零物等方式間接提高SOM 含量[41]。有研究表明，近30年廣西化肥施用量提高了6.60 倍，秸稈還田面積（自1990 年有數(shù)據(jù)開始計算）提高了2.24 倍[42]。因此，也有學者認為，SOM 含量的上升主要是由于耕地長期施肥以及秸稈還田等農(nóng)業(yè)措施增加了土壤有機物質(zhì)的投入，使得耕地SOM、氮素的投入量大于其消耗量，SOM 和氮素得以積累[43]?？偠灾?，人為因素在短時期內(nèi)極可能超過自然因素，成為影響區(qū)域SOM變化的主導因素，尤其是在小尺度和微觀尺度的研究中體現(xiàn)更為明顯[44]。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）廣西北部SOM 含量整體高于中部和南部地區(qū)，SOM含量呈現(xiàn)北高南低的分布格局。

（2）近30 年，廣西SOM 總體含量已大幅提升，各含量等級已由零散交錯的不均勻分布演變?yōu)橄鄬羞B片分布，各SOM 含量等級動態(tài)度表現(xiàn)為等級2（6～10 g·kg-1）＞等級5（30～40 g·kg-1）＞等級1（≤6 g·kg-1）＞等級3（10～20 g·kg-1）＞等級4（20～30 g·kg-1）＞等級6（＞40 g·kg-1）。

（3）近30年，在不同海拔高度上，除等級4和等級6外，其余SOM 含量等級的分布指數(shù)曲線均發(fā)生了較大變動。在≤200 m的區(qū)域，等級3始終保持著高優(yōu)勢位特征，而等級6 對海拔變動保持著較強的選擇性，隨海拔上升其優(yōu)勢位愈發(fā)明顯。

4.2 建議

（1）建立農(nóng)田SOM 長期定位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，加強耕地質(zhì)量長期監(jiān)測，尤其是土壤理化指標、生物指標、耕地產(chǎn)能等方面的監(jiān)測，為耕地質(zhì)量建設(shè)提供依據(jù)。

（2）繼續(xù)加大作物秸稈還田力度，有效地增加SOM的含量。

（3）加快轉(zhuǎn)變施肥方式，深入推進科學施肥模式，增加有機肥的施用比例。

（4）在考慮經(jīng)濟效益和可行性的前提下，選取園地等對SOM 積累貢獻較大的土地利用方式，對于提高土壤肥力具有重要的現(xiàn)實意義。