基于環(huán)境要素的湖北省土壤系統(tǒng)分類與分異特點(diǎn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人與資源環(huán)境的矛盾也越來(lái)越突出。土壤是資源環(huán)境的重要組成部分，在質(zhì)量上面臨著污染、侵蝕、肥力下降等退化問(wèn)題，數(shù)量也因基礎(chǔ)建設(shè)、工業(yè)發(fā)展占地等急劇減少。如何合理利用土地、保護(hù)土壤資源已受到了廣泛重視。土壤分類是土壤資源的開發(fā)、利用、保護(hù)的決策和管理的基礎(chǔ)和依據(jù)。土壤系統(tǒng)分類以診斷層和診斷特性為指標(biāo)，具有定量化特點(diǎn)，反映了土壤固有特性和形成演化的規(guī)律，與傳統(tǒng)發(fā)生分類相比，在土壤信息交流、土壤質(zhì)量評(píng)

2、價(jià)、土地利用規(guī)劃等方面越來(lái)越顯示出其優(yōu)勢(shì)。開展土壤系統(tǒng)分類與土壤分異規(guī)律研究，具有十分重要的意義。本文以湖北省為調(diào)查研究對(duì)象，首先通過(guò)對(duì)已有的土壤調(diào)查研究資料分析，提取相關(guān)的土壤剖面理化特性數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的氣候、母質(zhì)、地形地貌等環(huán)境要素特征，鑒定出診斷層、診斷特性，確定單個(gè)剖面在系統(tǒng)分類中的歸屬，對(duì)湖北省可能具有的土壤系統(tǒng)分類類型進(jìn)行初步判定。然后根據(jù)總結(jié)出的環(huán)境要素組合與土壤類型分布之間的關(guān)系，進(jìn)行土壤調(diào)查點(diǎn)位的布設(shè)，有選擇地開展了土壤系

3、統(tǒng)分類基層單元----土系的調(diào)查和認(rèn)定。在此基礎(chǔ)上，以江漢平原為典型樣區(qū)，分析了土壤系統(tǒng)分類類型空間分布與環(huán)境要素的關(guān)系;以棗陽(yáng)縣為樣區(qū)，采用隨機(jī)森林方法進(jìn)行了土壤自動(dòng)分類與制圖的研究;選取3個(gè)地帶性土壤類型中因侵蝕程度不同而變異的土系系列進(jìn)行了結(jié)構(gòu)特性和滲透性能的比較研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、鸥鶕?jù)對(duì)湖北省已有土壤資料和環(huán)境數(shù)據(jù)的分析，湖北省在氣候、植被、土壤方面屬于典型的過(guò)渡區(qū)，主要的成土過(guò)程有腐殖化過(guò)程、人為土壤形成過(guò)

4、程、氧化還原過(guò)程、富鐵鋁化過(guò)程、土壤黏化過(guò)程、鈣積過(guò)程、雛形發(fā)育過(guò)程等，按照中國(guó)土壤系統(tǒng)分類，可歸為有人為土、變性土、潛育土、均腐土、富鐵土、淋溶土、雛形土、新成土8類土綱，并且主要以人為土、富鐵土、淋溶土、雛形土為主。在低山丘陵和崗地地區(qū)，由南到北主要形成濕潤(rùn)富鐵土、濕潤(rùn)淋溶土/濕潤(rùn)雛形土、干潤(rùn)淋溶土/干潤(rùn)雛形土，在水耕條件下會(huì)形成簡(jiǎn)育/鐵滲/鐵聚水耕人為土;在沖積平原地區(qū)，會(huì)出現(xiàn)水耕人為土、潮濕雛形土、濕潤(rùn)雛形土、沖積新成土交錯(cuò)出現(xiàn)

5、的土壤類型單元。
　　⑵根據(jù)氣候、地形、母質(zhì)、土地利用方式等圖件的疊加成果，劃分了土系調(diào)查區(qū)域單元，在湖北省范圍布設(shè)了203個(gè)采樣點(diǎn)，根據(jù)剖面所在的成土環(huán)境和樣品理化分析數(shù)據(jù)，鑒定出主要具有水耕表層、腐殖質(zhì)表層、水耕氧化還原層、低活性富鐵層、黏化層、雛形層等診斷層，具有潛育特征、氧化還原特征、巖性特征、鐵質(zhì)特征、石灰性、石質(zhì)接觸面、人為擾動(dòng)層次、半干潤(rùn)/濕潤(rùn)/常濕潤(rùn)/滯水/人為滯水/潮濕土壤水分狀況、冷性/溫性/熱性土壤溫度狀況等

6、診斷特性。共劃分出6個(gè)土綱、8個(gè)亞綱、17個(gè)土類、29個(gè)亞類。根據(jù)調(diào)查剖面樣品分析的土壤顆粒級(jí)別大小、土壤礦物學(xué)類型、土壤溫度在亞類的基礎(chǔ)上續(xù)分了土族，最終確認(rèn)了154個(gè)土系。此結(jié)果為同類區(qū)域土系認(rèn)定的完善提供了基礎(chǔ)。
　?、墙瓭h平原成土母質(zhì)、地形及人類活動(dòng)對(duì)土壤屬性和土壤空間分布與演化影響的研究結(jié)果表明:母質(zhì)對(duì)本區(qū)土壤類型的影響主要體現(xiàn)在土綱級(jí)別，Q4（全新世）沖積物、沖—湖積物母質(zhì)上主要形成新成土和雛形土，Q3（下蜀黃土）母質(zhì)

7、上一般發(fā)育淋溶土;地形在平原地區(qū)通過(guò)控制地表水和地下水的流向和分布對(duì)土壤類型的分異造成影響，隨著地形的變化，海拔的降低，地下水位逐漸升高至與地表接近，土壤類型分布的規(guī)律是:新成土→雛形土→人為土→潛育土;人類活動(dòng)通過(guò)圍湖造田、水耕熟化等活動(dòng)改變了土壤水分狀況和通氣條件，影響了土壤的自然演替方向，使新成土、雛形土和潛育土等自然土壤類型向人為土類型轉(zhuǎn)變，而人類的不合理墾殖也會(huì)導(dǎo)致土壤的返潛和次生潛育，使土壤產(chǎn)生逆向演替。中國(guó)土壤系統(tǒng)分類體系

8、能很好的反映母質(zhì)、地形、人類活動(dòng)等因素的空間變異與土壤類型分布規(guī)律，為進(jìn)一步完善土壤系統(tǒng)分類研究提供了范例。
　?、纫詶楆?yáng)市為樣區(qū)，通過(guò)選擇了9個(gè)地形地貌因子:包括高程、坡度、坡向、平均曲率、沿剖面曲率、沿等高線曲率、匯流面積(CA)、單位匯流面積(SCA)、地形濕度指數(shù)(CTI)，2個(gè)植被因子:平均NDVI和最大NDVI，3個(gè)氣候因子:多年平均氣溫、降雨量、蒸散量，以及來(lái)源于成土母質(zhì)因子，使用Arcgis空間分析功能提取上述15

9、個(gè)因子作為預(yù)測(cè)變量，運(yùn)用隨機(jī)森林方法建立研究區(qū)17個(gè)土系與環(huán)境因子之間的關(guān)系模型，利用獲得的關(guān)系推理出數(shù)字土壤圖。通過(guò)建立混淆矩陣與原始土壤圖進(jìn)行對(duì)比，得到Kappa系數(shù)為0.59，證明預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際具有中等一致性，表明推理的土壤圖與實(shí)際研究區(qū)的土壤分布情況較一致。研究還表明影響棗陽(yáng)市土壤形成的最重要的環(huán)境要素依次為地形（高程）、氣候（蒸發(fā)量、降雨量）、母質(zhì)，有利于理解研究區(qū)土壤成土過(guò)程。基于隨機(jī)森林從原始土壤圖獲得土壤與環(huán)境的關(guān)系，從

10、而進(jìn)行數(shù)字土壤推理制圖的方法，與傳統(tǒng)制圖方法相比，提高了工作效率，并可以將建立的環(huán)境要素與土壤類型的關(guān)系運(yùn)用在未知區(qū)域，可作為土壤調(diào)查的前提。
　　⑸以湖北省不同侵蝕程度（微度、輕度、中度和強(qiáng)度）的三種典型地帶性土壤:干潤(rùn)淋溶土、濕潤(rùn)淋溶土和濕潤(rùn)富鐵土為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定分析基本理化性質(zhì)、土壤飽和導(dǎo)水率、團(tuán)聚體水穩(wěn)性和孔隙度組成等指標(biāo)，探討不同侵蝕程度地帶性土壤結(jié)構(gòu)狀況的變化規(guī)律及其主要影響因子。結(jié)果表明:游離態(tài)鐵鋁氧化物(Fed

11、和Ald)的含量順序?yàn)闈駶?rùn)富鐵土＞濕潤(rùn)淋溶土＞干潤(rùn)淋溶土，而且不同侵蝕程度土壤中游離鐵鋁氧化物存在顯著差異(p＜0.05);土壤團(tuán)聚體機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)性強(qiáng)弱順序?yàn)闈駶?rùn)富鐵土＞濕潤(rùn)淋溶土＞干潤(rùn)淋溶土，水穩(wěn)性MWD、GMD隨侵蝕程度增加逐漸減低;飽和導(dǎo)水率的順序?yàn)闈駶?rùn)富鐵土＞濕潤(rùn)淋溶土＞干潤(rùn)淋溶土，并且隨著侵蝕程度增加總體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，其中微度侵蝕土壤飽和導(dǎo)水率明顯高于其他侵蝕程度。游離態(tài)鐵鋁氧化物是影響湖北省地帶性土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要控