福建省龙岩市土壤质量评价及其空间分布特征

摘要 探讨福建省龙岩市土壤养分现状和土壤化学质量评价及其空间分布状况，为因地制宜地保护和提升市域耕地质量提供科学依据。以2019年龙岩市408组土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾数据集为基础，综合应用土壤质量指数法（soil quality index，SQI）和ArcGIS软件进行龙岩市土壤化学质量评价和空间分布图绘制。结果显示，龙岩市土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的平均值分别为5.6、28.69 g/kg、140.71 mg/kg、65.18 mg/kg和129.62 mg/kg。市域水平上土壤呈弱酸性，有效磷和碱解氮含量处于丰富水平，而土壤有机质和速效钾含量则处于适宜水平。龙岩市SQI平均值为0.650，其各区县的SQI的大小为上杭县（0.703）＞新罗区（0.684）＞连城县（0.678）＞长汀县（0.672）＞永定区（0.629）＞武平县（0.599）＞漳平市（0.589）。同时，龙岩市不同等级SQI呈交错分布变化，其中尤以上杭县高等质量土壤分布最多。整体而言，福建省龙岩市土壤质量处于中等水平，其土壤酸化、磷素累积和钾素缺乏是土壤质量提升的限制因子，建议该地区持续开展土壤酸化阻控和氮磷减施而钾肥增施的养分管理措施。

关键词 土壤养分；土壤质量评价；土壤质量指数；空间分布；龙岩市

中图分类号 X 825文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）18-0165-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.18.038

Soil Quality Assessment and Spatial Distribution Characteristics in Longyan City of Fujian Province

LIAO Wen-qiang

（Station of Cropland Construction and Soil and Fertilizer of Fujian Province，Fuzhou，Fujian 350003 ）

Abstract To explore the soil quality assessment and spatial distribution in Longyan City of Fujian Province，so as to provide a basis for protecting and improving soil quality in the city level according to local conditions.In this study，a total of 408 soil sample date sets，including soil pH，organic matter，hydrolysable nitrogen，available phosphorus and available potassium of Longyan City were obtained in 2019，and comprehensive application of the soil quality index method and ArcGIS software to evaluate the soil quality and mapping its spatial distribution.The results showed that the mean values of the soil pH，organic matter，hydrolysable nitrogen，available phosphorus and available potassium in Longyan City were 5.16，28.69 g/kg，140.71 mg/kg，65.18 mg/kg，and 129.62 mg/kg，respectively，which the soil pH was weak acid，available phosphorus and hydrolysable nitrogen was rich，and soil organic matter and available potassium was at an appropriate level.Moreover，the mean value of soil quality index in Longyan City was 0.650，and the soil quality index in different counties showed a trend of Shanghang （0.703） > Xinluo （0.684） > Liancheng （0.678） > Changting （0.672） > Yongding （0.629） > Wuping （0.599） > Zhangping （0.589）.Also，the SQI of different grades in Longyan City showed a staggered distribution，in which Shanghang County had the most high-level soils.In conclusion，the soil quality in Longyan City，Fujian Province was at a medium level，which the soil acidification，phosphorus accumulation and potassium deficiency were mainly the limiting factors for soil quality improvement.It was suggested that the region should continue to carry out nutrient management measures of soil acidification control and nitrogen，phosphorus reduction and potassium fertilizer increase.

Key words Soil nutrient;Soil quality assessment;Soil quality index;Spatial distribution;Longyan City

耕地是宝贵的自然资源，是农业生产的基础，人类95%以上的食物来自土壤。此外，土壤还具有调节大气组分、气候、水文等生态功能，良好的耕地质量是保证粮食生产安全及农业可持续发展的关键［1-2］。在自然和社会经济因素的影响下，土壤质量始终处于动态变化之中，且同一区域不同种植管理措施等也会影响土壤质量［3-4］。因此，揭示区域耕地质量现状及其空间分异特征，对土壤质量状况准确监测以及靶向提升具有重要意义。

由于土壤是一个集物理、化学、生物和环境的聚集体，精确评价不同土壤的综合质量越来越受到研究者的关注，但不同土壤质量评价方法相差较大［5-7］。目前，基于综合质量指数（integrated quality index，IQI）方法的土壤质量指数（soil quality index，SQI）被广泛接受和应用于自然和农业土壤质量的定量化评价［4，6-10］。在进行土壤质量评价过程中，土壤养分是反映土壤肥力的重要因素，其常被筛选为土壤质量指标而直接应用于土壤质量评价；同时，配合利用GIS技术绘制特定区域的土壤质量指标和SQI的空间分布图，能更好地理解该区域内土壤质量的空间变异特征及限制因子［2，6，9-10］。龙岩市地处福建省西南部，其农业产业化经营水平在福建省处于领先水平，是省域重要的商品粮基地，而有关市域土壤质量评价和空间分布的研究较少。鉴于此，笔者以龙岩市2019年408组土壤质量监测点数据为基础，进行市域土壤质量评价，并利用GIS技术探究土壤质量指标和SQI的空间分布特征，有助于理解龙岩市土壤养分现状，为市域土壤质量可持续管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域位于福建省西南部龙岩市（115°51′～11°45′E、24°23′～26°02′N，图1），俗称“闽西”。位于闽粤赣三省交界处，东与泉州、漳州两市接壤，北连三明市，西依江西省赣州市，南邻广东省梅州市；东西长约192 km，南北宽约182 km，占福建省总面积的15.7%。龙岩市地势由东北向西南倾斜，地处亚热带季风性气候区，降雨量充沛，年平均气温20.5 ℃，年降雨量约1 479 mm，光温条件优越。龙岩市下辖新罗区、永定区、长汀县、上杭县、武平县、连城县和漳平市，主要农作物为水稻、蔬菜、烟草、茶叶和食用菌等。

1.2 数据来源与处理 以龙岩市2019年408组耕地质量监测点数据集为研究对象（图1），其中，新罗区、永定区、长汀县、连城县、上杭县、武平县和漳平市的土壤样点数分别为50、61、70、47、60、70和50个。分别对各样点土壤pH与土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量进行化学成分测定，其中，土壤pH采用水土比2.5∶1浸提pH计法测定，土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定，土壤有效磷含量采用碳酸氢钠浸提比色法测定，土壤速效钾含量采用乙酸铵浸提火焰光度计法测定［11］。

1.3 土壤质量评价方法

利用SQI评价方法对龙岩市土壤质量进行评价，其方法主要包括4个步骤，即指标的选择、指标评分、指标权重分配和SQI计算［4-10］。

（1）指标的选择。选取2019年龙岩市408组耕地样点的土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量为土壤质量评价指标。

（2）指标评分。根据公式（1）对所选土壤质量评价指标进行归一化计算赋值。

式中，i为所选指标的第i个土壤样点数值，L和U分别代表所选指标分级阈值的下限值和上限值，Si即为所选指标的具体评分数值。参照第二次全国土壤普查养分分级标准和相关文献［12］，该研究中各土壤养分指标的分级标准见表1，其上限值和下限值分别参照养分分级的适宜范围；同时，土壤pH划分为7级，即强碱>9.0、碱性8.5～9.0、弱碱性7.5～<8.5、中性6.5～<7.5、弱酸性5.5～<6.5、酸性4.5～<5.5和强酸<4.5，其上限值和下限值分别参照为4.5和8.5计算。

（3）指标权重分配。首先计算第i项指标的Ri值即第i项指标与其余各项指标相关系数的平均值，再计算各项指标的Ri之和，两者比值即为第i项指标的权重。

式中，Ri代表第i项评价指标与其他各项指标相关系数的平均值，n为评价指标的个数，Wi代表第i项指标的权重。

（4）SQI计算。SQI计算公式：

式中：Si表示指标的得分，n表示指标数量，Wi表示指标的权重值；SQI越高表示土壤质量越高。

1.4 GIS制图

应用ArcGIS 10.7软件的Kriging法进行龙岩市土壤质量指标（土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾）和SQI值的空间插值作图［2，6，9-10］。

1.5 数据处理与统计分析

试验数据采用Microsoft Excel 2020进行整理，采用SPSS 22.0软件对数据进行方差分析，应用ArcGIS 10.7软件进行空间分布图绘制。

51卷18期廖文强 福建省龙岩市土壤质量评价及其空间分布特征

2 结果与分析

2.1 龙岩市土壤pH和养分现状

龙岩市土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的平均值分别为5.16、28.69 g/kg、140.71 mg/kg、65.18 mg/kg和129.62 mg/kg（表2），其中，土壤有效磷属于一级丰富水平，土壤碱解氮属于二级丰富水平，土壤有机质和速效钾属于三级适宜水平，而土壤为酸性。