黑土耕作层土壤pH空间变异及自相关分析
耕地土壤pH_值和有机质含量空间分布特征及影响因素——以长沙县为例
引用格式：叶钰，徐泽，阳冬秀，等. 耕地土壤pH值和有机质含量空间分布特征及影响因素分析——以长沙县为例[J]. 湖南农业科学，2024（3）： 37-40. DOI:10.16498/ki.hnnykx.2024.003.009土壤是农业生产之根本，也是人类赖以生存的物质基础[1]。
土壤酸碱度是一项重要的土壤属性，直接影响着土壤养分的存在状态和有效性，是评价土壤质量和生态功能的重要指标[2]。
土壤有机质是土壤肥力的物质基础，对改善土壤物理、化学性质以及作物的生长起着重要作用[3]。
两者受到母质、海拔高度、气候、生物、成土时间等自然因素的影响，同时与施肥、土地利用、耕作等人为因素密切相关。
近年来，随着经济社会的发展，耕地土壤有机质减少、土壤酸化、土壤污染及土壤侵蚀等问题日益突出，耕地保护也成为了生态环境保护的重要一环。
为此，分析耕地pH值和土壤有机质含量的分布及其影响因素，不仅对耕地土壤改良保护和合理高效施肥具有重要参考作用，同时还能在土壤养分可持续利用及区域生态环境建设方面发挥重要作用。
国内已有对土壤pH值和有机质的空间分布和影响因 耕地土壤pH值和有机质含量空间分布特征及影响因素——以长沙县为例 叶钰1，徐泽1，阳冬秀1，张丹1，苏翔1，吴海勇2 （1. 长沙县农业农村局，湖南长沙 410100；2. 湖南省土壤肥料研究所，湖南长沙 410128）摘要：为了解长沙县耕地土壤有机质丰缺状况和空间分布特征，采集了长沙县2 118份耕层（0~20 cm）土壤样本，测定土壤pH值、土壤有机质含量，分析了不同母岩母质、土壤质地、土地利用方式对土壤pH值和有机质含量的影响。
结果表明：长沙县耕地土壤主要以微酸性为主，其中部和北部耕地土壤酸性更强；土壤有机质含量较高，呈北高南低的分布趋势；不同母岩母质中，除砂岩风化物发育的土壤呈酸性，其他类型的母岩母质形成的土壤均呈弱酸性，土壤有机质含量平均值范围为27.2~38.3 g/kg；不同土壤质地中，轻壤的pH均值最高，为6.3，砂壤的pH均值最低，为5.5，有机质含量排序为轻壤＞砂壤＞中壤＞黏土＞重壤；不同土地利用方式中，水田的pH值平均为5.92，有机质含量平均为34.2 g/kg，旱地的pH平均值是5.89，有机质含量平均为30.5 g/kg。
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》范文
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》篇一一、引言随着中国农业的快速发展，黑土区作为我国重要的农业生产基地，其土壤侵蚀问题逐渐成为研究热点。
土壤侵蚀是自然和人为因素共同作用的结果，尤其以坡耕地尤为严重。
本篇论文将重点探讨黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀特征，为防止和减少土壤侵蚀提供科学依据。
二、研究区域与方法本研究区域位于中国东北黑土区，选择具有代表性的坡耕地进行实地考察。
通过文献回顾、实地调查、实验室分析以及地理信息系统(GIS)等技术手段，对土壤侵蚀的成因、过程及影响因素进行深入研究。
三、土壤侵蚀的成因与过程在黑土区，由于地势、气候和人为活动等多重因素的综合作用，导致土壤侵蚀现象普遍存在。
特别是垄作坡耕地，其土壤侵蚀主要由降雨冲刷、地表径流和风力侵蚀等因素共同作用形成。
1. 降雨冲刷：在雨季，强降雨是导致土壤侵蚀的主要因素。
降雨强度大时，地表径流迅速形成，冲刷土壤，导致土壤颗粒流失。
2. 地表径流：在坡耕地上，地表径流是造成土壤侵蚀的重要途径。
径流沿着坡面流动，带走表层土壤，形成沟壑。
3. 风力侵蚀：在干旱或半干旱地区，风力也是造成土壤侵蚀的重要因素。
风力作用下，表层土壤被吹走，形成风蚀沟壑。
四、黑土区垄作坡耕地土壤侵蚀特征黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀具有以下特征：1. 空间分布特征：土壤侵蚀在空间上呈现出明显的差异性。
坡度较大、植被覆盖较低的区域，土壤侵蚀较为严重。
2. 时间变化特征：季节性降雨是导致土壤侵蚀的主要因素，因此土壤侵蚀在时间上与降雨分布密切相关。
雨季时，土壤侵蚀严重；旱季时，土壤侵蚀相对较轻。
3. 影响因素：除了自然因素外，人为活动如耕作方式、施肥等也会对土壤侵蚀产生影响。
不合理的耕作方式会加剧土壤侵蚀。
五、防止和减少土壤侵蚀的措施针对黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀问题，提出以下措施：1. 改进耕作方式：采用等高线耕作、横坡耕作等措施，减少地表径流的冲击力，降低土壤侵蚀。
2. 植被恢复：在坡度较大、植被覆盖较低的区域种植适合的植被，提高地表覆盖度，减少风力和降雨的冲击力。
松嫩平原典型黑土区土壤养分空间分布特征
松嫩平原典型黑土区土壤养分空间分布特征崔裕敬宋春威*（吉林师范大学旅游与地理科学学院，吉林四平136000）摘要本研究以松嫩平原典型黑土区作为研究区，基于野外土壤样本数据，利用地统计学分析方法中的变异函数，对0~20cm耕层内碱解氮（AN）、有效磷（AP）和速效钾（AK）等肥力指标的空间变异特征和相关关系进行了探讨。
结果表明：松嫩平原典型黑土区AN、AP、AK平均含量分别为157.54、24.90、159.93mg/kg，明显高于全国水平，各项指标变异均属于中等程度变异；随着纬度的增加，松嫩平原典型黑土区土壤AN、AP、AK含量呈逐渐递增的趋势；AK、AN含量主要受AP含量的影响，且AN和AK变化规律基本一致。
关键词土壤养分；空间分布；化学计量比；松嫩平原；典型黑土区中图分类号S158文献标识码A文章编号1007-5739（2023）14-0174-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.14.045开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Spatial Distribution Characteristics of Soil Nutrients in Typical Black Soil Area of theSongnen PlainCUI Yujing SONG Chunwei*(College of Tourism and Geographical Science,Jilin Normal University,Siping Jilin136000) Abstract In this study,the typical black soil area of the Songnen Plain was used as the research area.Based on the field soil sample data and the variation function in the geostatistical analysis method,it discussed the spatial differentiation characteristics of fertility indicators such as alkali-hydrolyzable nitrogen(AN),available phosphorus(AP) and available potassium(AK)in the0-20cm cultivated layer,as well as the correlation among them.The results showed that the average content of AN,AP and AK in the typical black soil area of the Songnen Plain was157.54mg/kg, 24.90mg/kg and159.93mg/kg,respectively,which was significantly higher than that of the national level,and the variation of each indicator was moderate variation.With the increase of latitude,the contents of AN,AP and AK in the typical black soil area of the Songnen Plain were gradually increasing.The contents of AK and AN were mainly affected by AP content,and the changes of AN and AK were basically the same.Keywords soil nutrient;spatial distribution;stoichiometric ratio;Songnen Plain;typical black soil area黑土是第四纪全新世以来，在适宜的气候、地形、水文和植被等因素共同作用下，形成的最肥沃、最宜耕作的珍贵稀缺土壤资源[1]。
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》范文
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》篇一一、引言黑土区作为我国重要的农业生产基地，其土壤资源的保护与利用对于农业可持续发展具有重要意义。
然而，由于长期以来的不科学耕作、气候变化等因素影响，黑土区坡耕地土壤侵蚀问题日益严重，对农业生产及生态环境造成了极大的影响。
本文以黑土区垄作坡耕地为研究对象，对其坡面土壤侵蚀特征进行深入研究，以期为黑土区的土壤保护与利用提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取了我国某典型黑土区垄作坡耕地为研究对象，该区域地势起伏较大，土壤类型以黑土为主，具有典型的农业耕作特点。
2. 研究方法（1）野外调查与样品采集：通过实地考察，了解研究区域的自然地理环境、气候条件、耕作制度等基本情况。
同时，在坡耕地的不同部位采集土壤样品，进行室内分析。
（2）土壤侵蚀监测：采用先进的遥感技术和地面观测手段，对坡耕地的土壤侵蚀情况进行实时监测。
（3）数据分析与处理：对采集的土壤样品进行实验室分析，测定其物理性质、化学性质及生物学性质等指标。
运用地理信息系统（GIS）和统计分析方法，对土壤侵蚀数据进行处理和分析。
三、黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征1. 土壤侵蚀类型及分布黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀主要以水蚀为主，包括面蚀、沟蚀和重力侵蚀等多种类型。
面蚀主要分布在坡耕地的上部和中部，沟蚀则主要分布在坡耕地的下部。
不同类型土壤侵蚀在空间分布上存在一定的规律性。
2. 土壤侵蚀程度及影响因素黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀程度受多种因素影响，包括降雨、地形、植被覆盖度、耕作方式等。
其中，降雨是导致土壤侵蚀的主要外力因素，地形和植被覆盖度则影响土壤侵蚀的强度和分布。
此外，不科学的耕作方式也会加剧土壤侵蚀。
3. 土壤侵蚀对农业生产的影响土壤侵蚀会导致黑土区坡耕地的地力下降、土地退化、农田水利设施损坏等问题，严重影响农业生产。
同时，还会导致农田生态环境恶化，降低农业生态系统的稳定性。
四、结论与建议通过对黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征的研究，我们发现该区域的土壤侵蚀问题严重，亟需采取有效措施加以解决。
东北黑土区坡耕地地形因子对土壤水分和容重的影响
东北黑土区坡耕地地形因子对土壤水分和容重的影响葛翠萍;赵军;王秀峰;李勇;张兴义【期刊名称】《水土保持通报》【年(卷),期】2008(28)6【摘要】以东北黑土区典型坡耕地——海伦市光荣小流域为研究区域,通过田间采集土样,并结合GIS空间分析、常规统计学和地统计学方法,研究了区域坡耕地地形因子对土壤水分和容重的影响。
结果表明,坡度对两者的影响最大;高程和坡位的相关性也达显著水平;坡向影响则不显著。
坡度表现为与两者均呈显著负相关,高程和坡位则对土壤水分的影响达显著水平,坡向对两者的影响均不显著。
地统计学分析结果认为,土壤水分、容重分别为中等程度自相关和强自相关。
坡度对土壤水分和容重的影响大于其它地形因子,同时对研究区域的水土流失具有较大的影响。
【总页数】4页(P16-19)【关键词】黑土区;坡耕地;地形因子;土壤水分;容重【作者】葛翠萍;赵军;王秀峰;李勇;张兴义【作者单位】中国科学院东北地理与农业生态研究所,黑龙江哈尔滨150081;中国科学院研究生院,北京100049;北海道大学大学院农学研究院,日本北海道060-8589【正文语种】中文【中图分类】S159;TP75【相关文献】1.东北黑土区坡耕地地表径流的影响因素分析——兼谈水土流失对策 [J], 霍军力;王永成;董斌2.保护性耕作对黑土区坡耕地土壤水分的影响 [J], 武海霞;耿宝江3.雨型对东北黑土区坡耕地土壤侵蚀影响的试验研究 [J], 温磊磊;郑粉莉;杨青森;沈海鸥4.东北漫岗黑土区地形因子对浅沟侵蚀的影响分析 [J], 张永光;伍永秋;刘洪鹄;刘宝元5.沟头秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地沟蚀发育影响的试验研究 [J], 温磊磊;郑粉莉;沈海鸥;高燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
东北黑土区小流域土壤侵蚀空间分异规律研究的开题报告
东北黑土区小流域土壤侵蚀空间分异规律研究的开题报告一、研究背景随着工业和农业的发展，土地的开发和利用受到越来越大的限制。
尤其是东北地区，其黑土资源被认为是我国极其重要的自然资源之一，但是，黑土区的侵蚀问题也十分突出。
土地侵蚀现象直接导致了土地资源的流失和损失，扰乱了生态系统平衡，对经济和社会的发展造成了不良影响。
因此，研究黑土区小流域土壤侵蚀空间分异规律，能够为其保护和治理提供科学依据。
二、研究目的本课题旨在探究东北黑土区小流域土壤侵蚀的空间分异规律，揭示其影响因素和机理，并提出有效的防治措施。
三、研究内容和方法（一）研究内容1. 建立土壤侵蚀的评价指标体系：选定适合黑土区小流域的土壤侵蚀指标，建立完整的评价指标体系。
2. 土壤侵蚀的探测：运用遥感技术和地面调查相结合的方法获取土地利用状态、水文特征等数据，以定量方法研究小流域的土壤侵蚀。
3. 土壤侵蚀机理的分析：应用地理信息系统 (GIS) 技术，结合统计学方法，分析小流域中土地利用变化、人类活动等因素对土壤侵蚀的影响。
4. 防治措施的探讨：对针对小流域土壤侵蚀的治理措施进行探讨和评估，并提出相应的建议和措施。
（二）研究方法1. 通过遥感技术获取小流域地表覆盖情况和土地利用状况的空间分布信息。
2. 运用现场调查方法获得小流域的地表形态、土壤性质、水文要素信息。
3. 借助地理信息系统技术，对土壤侵蚀的影响因素进行系统定量分析。
4. 运用统计学方法，对土壤侵蚀影响因素的关系进行定量统计推断。
四、研究意义本课题的研究成果将对黑土区小流域土壤侵蚀的预防和治理提供科学的理论和技术支持，加强了对黑土区生态环境的保护和修复，同时推动了工程技术的发展和进步。
五、预期结果1. 突出小流域的侵蚀问题，建立适宜研究的指标体系，解决了研究小流域的土壤侵蚀问题。
2. 获得了东北黑土区小流域侵蚀程度的具体数据，揭示了空间分布规律。
3. 确定了影响小流域土壤侵蚀的关键因素，并结合统计学方法对其关系进行分析。
试析黑土区坡耕地治理的水土保持效应
试析黑土区坡耕地治理的水土保持效应东北黑土区是我国重要的商品粮基地，主要是由于东北地区土地面积较大，人口较少。
在耕地开发和治理的过程中很容易产生水土流失。
黑土区的坡耕地占据总耕地面积的60%左右，水土流失的现象明显。
主要原因是雨季降水集中、降雨强度大和地面土壤较为疏松，土壤侵蚀程度强。
不仅如此，当地农民比较习惯采用传统的顺坡耕作的方法，使得径流范围相对集中，加剧了土壤的侵蚀和退化程度。
所以说，黑土区坡耕地的治理不仅可以提升当地的土地生产力，还可以促进生态的发展。
本文就这一方面进行研究，以供借鉴和参考。
1、黑土区自然概况为了提升所研究地区的整体代表性，主要选择的是丘陵区。
这一地区的土石质相对较低，是东北黑土区的试点监测地区。
土壤主要包括黑土、黑钙土以及草甸土、白浆土等类型。
研究地区的土壤具有一定的典型性。
同时，研究区地处二道岭流域，流域面积达到22km2，气候类型为干旱大陆性季风气候，不仅光照充分，而且四季分明。
全年的无霜期可以达到150天左右，日照时间在2900h左右。
年平均气温7.3℃，年平均降水量为400mm，而且多数的降水都集中在夏季，蒸发量在1900mm左右。
由于这一地区的土层相对较薄，而且砾石含量较多，坡耕地面积比重大，近年来水土流失现象日趋严重。
另外，由于土地的使用率逐渐增加，耕作方式的科学性欠佳，水土流失面积近半，沟蚀严重，沟壑发育。
2、研究方法分析2.1径流小区布设为了提升实验的科学性和准确性，需要设置相应数量的径流小区。
通过总结和规划，径流小区设置在二道岭的主河道附近。
这一地区的海拔达到250m左右，小区的间距为0.5m，而且土层厚度主要可以达到50-80cm左右。
实验所应用的设备能够对降雨量和径流量进行全面精准地监测。
在降雨之后，研究人员需要及时地对径流的深度进行记录，并且做好采样工作。
对于泥沙样本来说，采样之后需要将其烘干，然后，对泥沙的含量进行测量。
实验区域的总体情况可以从表1中获得：2.2指标测定与计算方法（1）保水效应和保土效应的计算在实际的保土和保水效应计算的过程中，需要对径流量以及产沙量等因素充分考虑进去，而且还需要和当地的实际情况进行对照分析。
哈尔滨市黑土全量养分空间变异分析——以方正县德善村为例
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｏ ｐ ｏ ｉ ｅ ｓ ｉｎ ｉ ｃ ｓ ｇ ｅ ｔｏ ｓｏ ｏ ｌ ｕ ｒ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｂ ｌ ｎ ｅ ｅ ｔ ｉａ ｉ ｎ ｉ ｒ ｉ ｉ ｓ ｒ ｃ ： ｒ ｖｄ ｃｅ ｔｆ ｕ ｇ ｓ ｉｎ ｎ ｓ ｉ ｎ ｔ ｉ ｔｍａ ａ ｅ ｎ ｎ ａ ａ ｃ ｄ ｆ ｒｉ ｚ ｔ ｎ Ｈａ ｂ ｎ ｃｔ ｉ ｅ ｌ ｏ ｙ， Ｇｅ ｓ ａ ｉｔ ｓ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ Ｇｅ ｇ ａ ｈ ｃ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｔ ｄ ｏｌｓ ａ ｉｌｈ ｔ ｒ ｇ ｎ ｉ ｎ ｏ ｔ ｔ ｉ ｔ ｏ ｎ ｏ ｒ ｐ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｙ ｔ ｍｓ ｗｅ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｏ ｓ ｕ ｙ ｓ ｉ ｐ ｔ ｅ ｅ ｏ ｅ ｅｔ ｉ ｓｃ ｏ ａ ｙ Ｄｅ ｈ ｎ ｖ ｌ ｇ ｎ Ｆａ ｇ ｈ ｎ ｏ ｎ ｙ ５ ｏ ｌ ａ ｌ ｓａ ｈ ｅ ｔ ～ ２ ｍ ｒ ｏ ｌｃ ｅ ｒ ｍ ０ ｈ ｓ ｕ ｂ ｅ ｓ ａ ｉ ａ ｅｉ ｎ ｚ ｅ ｇ ｃ ｕ ｔ ． ｓ ｉ ｓ ｍｐ ｅ ｔｔ ｅ ｄ ｐ ｈ ０ ｌ １ ０ ｃ ｗｅ ｅ ｃ ｌ ｔ ｄ ｆｏ ａ ５ ｍ ｔ ｂ ｌ ｅ ｆ ｌ ， ｎ ｈ ｏ ｌｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｔ ａ ｒ ａ ｉ ｔｅ ，ｏ ａ ，ｏ ａ ｔ ｔ ｌＫ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ Ａｆｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｏ ｔ ｅ ｉ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｉ ｒ ｐ ｒ ｉ ｈ ｔｏ ｇ ｎ ｃ ｍａ ｔ ｒ ｔ ｔ ｌ ｔ ｔ ｌ ｅ ｅ Ｎ Ｐ，ｏ ａ ｗｅ ｅａ ａｙ ｅ ． ｔ ｒｔ ｅ ｔ ｄ ｗｉ ｒ ｕ ｉ ｈ ｎ ｃ ｅ ｃｌ ｈ ｍｉａ ｔ ｏ ｎ ｐ ｔ ｌａ ａ ｙ ｉ ，ｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ ：ｓ ｉ ｏ ｇ ｎ ｃｍａ ｔ ｒ（ ｍｏ ｈ ｄ ａ ｄ ｓ ａ ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｄｃ ｔ ｄ ｏ ｌ ｒ ａ ｉ ｔｅ ＯＭ ）ｓ ｏ ｄ ｗｅ ｋ ｖ ｒａ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｈ ｗｅ ａ ａ ｉｔ ， ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｅｆｃｅ ｔｏ ａ ｉｔｏ （ Ｖ）ｗａ ｓ ｈ ｎ ０ １ ｔ ｔ ｌ ，ｏ ａ Ｐ ａ ｄ ｔ ｔ ｌ ｓ ｏ ｄ ｍｅ ｉ ｍ ａ ｉｔｏ ｗｉ ｈ ｏ ｆｉｉ ｎ ｆ ｒ ｉ ｎ Ｃ ｖ ａ ｓ ｌ ｓｔ ａ ． ；ｏ ａ ｔ ｔ ｌ ｎ ｏ ａ ｈ ｗｅ ｄ ｕ ｖ ｒ ｉｎ， ｔ ＣＶ ｅ Ｎ Ｋ ａ ｈ ｂ ｔ ｅ ．１ａ ｄ ０ ９ ｔ ｅｔ ｅ ｒ ｔ ｅ ｖ ｒｏ ｒ ｍ ｄ ｌ ｆ ｅ ｗｅ ｎ ０ ｎ ． ； ｈ ｈ ｏ ｅ ｉ ｓ ｍｉａ ｉｇ ａ ｍｏ ｅｓｏ ｃ ＯＭ ｎ ｏ ａ ｗｅ ｅ ｓ ｈ ｒ ｉ ； ｈ ｔ ｄ ｌ ｆｔ ｔ ｌ ａ ｄｔｔｌ Ｎ ｒ ｐ ｅ ｏ ｄ ｔ ａ ｍｏ ｅ ｓｏ ｏ ａ Ｐ
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黑土耕作层土壤pH空间变异及自相关分析高凤杰;鞠铁男;吴啸;王钰尭;李昕哲;樊平;栾天;周军【摘要】以东北黑土耕作区土壤表层(0～20 cm)土壤pH为研究对象,以经典统计学和地统计学为基础,结合"3S"技术及Moran指数进行空间自相关分析,剖析黑土区土壤pH的空间自相关类型及其分布格局.研究结果表明:小流域土壤pH均值为6.72,变异系数为9.91％,其变程为1000 m,具有较强空间自相关性,空间变异受地形、成土等结构性要素影响较大,在东–西(E–W)方向的空间变异相对剧烈;土壤pH 与高程等地形因子显著性相关,地理加权克里格插值显示土壤pH高值出现在研究区中部旱地,低值出现在东部与西部区域,呈现带状分布,与土地利用类型的东西向交替相近.全局自相关分析表明研究区土壤pH存在较强的正自相关特征,且不同方向存在差异;随着距离的增大,土壤pH呈现负自相关特征,分布存在空间孤立.局部空间自相关类型主要为H–H型(高–高关联)和L–L型(低–低关联),空间集聚特征明显,其中H–H型主要分布于研究区中部旱地区域,形成高pH且高度空间自相关的格局,L–L型分布于东部林地区域,形成低pH集聚的格局.【期刊名称】《土壤》【年(卷),期】2018(050)003【总页数】8页(P566-573)【关键词】黑土耕作层;地统计;土壤pH;空间自相关【作者】高凤杰;鞠铁男;吴啸;王钰尭;李昕哲;樊平;栾天;周军【作者单位】东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 150030;东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 150030;东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 150030;东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 150030;东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨150030;东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 150030;东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 150030;黑龙江省环境科学研究院,哈尔滨 150036【正文语种】中文【中图分类】S158东北地区黑土是比较肥沃的土壤之一，是我国重要的商品粮生产基地，其土壤肥力的维持和提升关系到该区域农业的可持续发展和国家粮食安全[1]。
土壤pH作为土壤基本的理化性质，影响着土壤中许多化学反应和化学过程[2-3]，从而影响植物和微生物所需养分的有效性，支配着化学物质在土壤中的行为，是土壤养分和重金属等污染物有效性和迁移性的重要限制性因素[4-5]，在土壤生态系统物质循环、能量流动、土壤质量及生产力的维持和保育以及土地资源持续利用方面具有重要作用[6]。
因此，土壤pH的空间分异规律得到了学术界的广泛关注，目前多数研究采用地统计学方法与GIS相结合的方式，揭示土地利用方式、地形条件、土壤类型等对土壤pH的影响[7-8]，在土壤资源培育、管理及有效利用等方面具有重要指导意义，而结合其空间自相关研究比较少见。
地统计学是通过块基比或变程来定量表征空间变异特点，但不能描述具有离散特点(即空间负相关)空间变量的特征，也不能对变程等进行显著性检验；而空间自相关分析法不仅能反映变量的正负空间自相关特点[9]，而且可以对空间相关的显著性进行检验，与地统计学相比，空间自相关分析法在衡量自相关时更为严格[10]，从而对地理变量的空间分布特征进行深入剖析。
海沟河流域位于松嫩平原东南部底端，是东北黑土区边缘地带典型小流域，主要是由林地、旱地和水田构成的复合型土地利用景观格局模式，是林地向黑土耕地的过渡地带，具有较高的环境敏感性和生态脆弱性[11-13]。
土壤盐碱化是松嫩平原主要环境问题之一，因此掌握农田的土壤pH的空间分布特征及其影响因素十分重要。
本文以东北黑土区边缘地带的典型小流域为研究案例，综合应用“3S”技术、地统计学方法，探究黑土区海沟河小流域耕层土壤pH的空间分布格局及其主要影响因子，运用空间自相关分析方法揭示土壤pH的空间自相关特征，识别土壤pH的空间聚集区和空间孤立区，旨为区域内土壤的培育及耕地质量提升服务，进一步为区域精确施肥及农业生产过程提供科学依据。
海沟河小流域位于黑龙江省哈尔滨市东郊阿城区境内，地理坐标为126°55′45″ ~ 127°10′05″ E，45°34′18″ ~ 45°40′50″N，海拔高度为54 ~ 366 m，属典型的黑土丘陵区，流域总面积120 km2(图1)。
境内土壤类型主要为黑土，兼有部分草甸土、白浆土和暗棕壤。
气候类型属于中温带大陆性季风气候，多年平均气温3.9 ℃，年降水量600 ~ 800 mm。
地形条件复杂，东部为高山丘陵区，中部为起伏的漫川漫岗区，西部靠近海沟河下游地势相对平坦，呈东高西低之势，土地利用方式从东至西，依次为林地、旱地和水田，具有鲜明的海拔地带性。
距省会哈尔滨35 km，受城市快速发展的辐射作用较强，流域内部交通发达，土地利用变更剧烈，资源承载负荷较重，在社会经济迅速发展的同时，境内生态环境问题不断恶化，主要表现为土壤肥力下降、水土污染较重、生态脆弱性凸显等。
样点的布设与采集：在综合考虑研究区地形、土地利用的基础上，进行室内网格布点，用于指导野外实地采样工作，每个网格面积约0.81 km²，共布设了120个土壤采样点(图1)。
为避免作物生长、施肥等因素的影响，于2014年11月农作物收割后进行野外采样。
采样过程中，通过手持GPS进行空间定位，并尽可能与室内预布点位一致，横向和纵向均间隔900 m。
采样点的布设直接影响采样数据的代表性和有效性，一般认为充分小的采样间隔和足够多的样本可以代表土壤属性真实的变异特征[15]。
采用五点法采集土壤表层0 ~ 20 cm耕层土壤，用“四分法”取混合均匀的样品约1 kg，并分别记录采样点周边环境信息。
测试分析︰将采集的土壤样品在实验室内进行自然风干，用木棒压碎挑出砾石草根等杂物研磨过筛，土壤pH测定采用PHS-25酸度计(土水比为1︰2.5)，测定指标具体分析方法参照鲍士旦编写的《土壤农化分析》[16]。
考虑到采样及指标测试误差，本文采用格拉布斯(Grubbs)法对实验数据进行异常值识别和处理，剔除明显偏离平均值的数据，后续相关计算分析也均采用异常值处理后的数据进行[21]。
采用SPSS 19.0进行描述性统计分析，GS+9.0进行半方差函数的计算及理论模型的拟合，Geoda软件进行空间自相关分析，地理加权插值在ArcGIS 10.0中进行，并用ArcView和Origin 9.0软件绘图。
空间自相关一般用来检测空间要素的异质性和空间集聚特征，根据研究的侧重点不同，又分为全局性空间自相关(global spatial autocorrelation，GSA)和局部空间自相关(local indicators of spatial association，LISA)两种类型。
Moran's I指数作为一种常用的空间自相关指数，主要用于检验某一空间要素在空间上是否存在依赖关系，并进一步量化要素间的相互关系，在诸多学科中有较为广泛的应用[10, 17]。
1.4.1 全局空间自相关是从整体尺度对地理空间要素在空间上是否存在集聚特征进行描述的统计量，本研究以全局性Moran's I为基础，对土壤pH空间自相关特征随空间距离变化的趋势进行探讨，同时分析不同方向上土壤pH的Moran's I 随空间距离变化的特征。
其中，全局性Moran'sI常见的一般过程为：式中：n为空间数据的个数；xi和xj分别为i区、j区的空间要素的属性值；`x为所有空间数据的平均值；wij为空间权重矩阵的元素，空间权重矩阵一般为对称矩阵，且wij = 0。
对于全局Moran's I，一般使用标准化统计量Z(I)来检验空间要素空间自相关性的显著性水平，其一般公式为：式中：Var(I)为Moran's I的理论方差；E(I)为Moran's I的理论期望值。
在0.05水平下，当|Z|>1.96时，表明该空间要素存在空间自相关，否则不存在空间自相关。
1.4.2 局部空间自相关是全局空间自相关的分解形式，其实质是将全局空间自相关性分解到更小的空间单元，可以进一步量化具体空间要素与周围要素之间的差异程度及其显著性。
局部空间相关Moran’s I系数的一般过程为：式中：各变量的含义与全局自相关Moran’s I系数公式(1)相同。
海沟河小流域土壤pH样点集的描述性统计特征值见表1。
从表1可以看出，土壤pH范围4.98 ~ 9.02，平均值为6.72，变异系数为9.91%。
结合一般的CV评估标准(当CV < 0.1时，为弱变异程度；当0.1< CV < 1时，为中等变异程度；CV > 1时为强变异程度)，研究区土壤pH变异系数程度较低，说明海沟河小流域土壤pH的空间变异受随机因素的影响相对较小，与高海峰等[3]及魏孝荣和邵明安[13]的研究结论相似。
在SPSS 19.0中，对海沟河小流域的土壤pH与基本地形因子(高程、坡度)、复合地形因子(平面曲率、剖面曲率)及外部环境因子(到水系距离、到村子距离、到道路距离)进行相关性分析，进而提取与pH显著相关的指标因子，结果见表2。
由表2可以看出，海沟河小流域土壤pH与高程呈显著负相关(r = –0.182)，与水系距离呈极显著正相关(r = 0.332)，与村子距离呈显著负相关(r = –0.231)，是影响研究区pH空间分布的重要因子。
高程对土地利用方式影响较大，土地利用及作物种植类型变化在一定程度上可以造成土壤酸碱度的变化；其次，距水系距离在土壤养分的长久运移过程中影响了土壤养分的运移方向及累积过程，距离水系近的地方地势一般较低，是土壤水分及养分的“汇”区域，极大地促进相关累积过程，进而影响土壤pH；人类活动对土壤pH也具有一定程度的影响，如施肥施药、排污、秸秆处理等因素均可能造成土壤pH变化。
借助GS9.0+ 软件，运用地统计学对研究区土壤pH进行分析，得到土壤pH的半方差函数模型(图2)及相关拟合参数(表3)。
结果表明土壤pH的半方差理论模型为高斯模型(Gaussian)时，决定系数为0.860，拟合程度较高。
在地统计学中，一般认为块金值(C0)能够揭示区域变量在小于抽样尺度上发生突然变异的程度；基台值(C0+C)是所有变异的总和，基台值近似于采样方差；块金效应(C/C0+C)也称基底效应，表征了系统内随机部分引起的变异占系统总变异的比例[18]，能够有效地反映出土壤养分的空间依赖性，表明系统变量空间相关性的程度。
海沟河小流域土壤pH的块金值为0.130，表明研究区内存在某种生产生态过程影响土壤pH空间分布。