耕地土壤酸化時空分布特征分析報告目錄TOC\o"1-3"\h\u19576耕地土壤酸化時空分布特征分析報告 1179691.1耕地土壤pH數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析 1286501.2耕地土壤pH數(shù)字制圖結(jié)果 7325821.2.1耕地土壤pH趨勢項結(jié)果 7307291.2.2耕地土壤pH殘差項空間自相關(guān)分析 9296761.2.3耕地土壤pH空間制圖及精度評價 9321771.3不同時期耕地土壤酸堿性分區(qū)分析 111.1耕地土壤pH數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析表4-1為研究區(qū)耕地土壤pH值的基本描述統(tǒng)計分析，結(jié)果表明，湖北省1980年水田和旱地的表層土壤pH范圍分別為4.20-9.50、4.00-8.60，2017年則分別為4.00-8.96、3.70-8.90，相比之下，2017年耕層土壤的pH值域中最低值更小，水田和旱地的表層土壤pH值下降范圍分別在0.08-0.73和0.03-1.09個單位之間，平均下降0.20和0.24個單位。1980年北部及中部的十堰市、襄陽市、荊門市、天門市、潛江市、仙桃市和荊州市的水田、旱地表層土壤pH均值均高于全省平均值，而東部和西部的恩施州、宜昌市、咸寧市、黃岡市等的水田、旱地表層土壤pH均值均低于全省平均值。2017年神農(nóng)架林區(qū)及中部的荊門市、天門市、潛江市、仙桃市和荊州市的水田、旱地表層土壤pH均值均高于全省平均值，而水田、旱地表層土壤pH均值較低的也主要是恩施州、咸寧市等城市，相較1980年，低于全省土壤pH均值的城市新增了十堰市和襄陽市。從兩期pH均值變化大小來看，各行政區(qū)水田pH均值多低于旱地pH均值，全省水田pH平均下降單位小于旱地。原因是相對旱地而言，水田利用強度較大，且鹽基淋溶作用較強，導(dǎo)致pH相對較低，但又由于水田長期處于還原狀態(tài)，可以調(diào)節(jié)酸堿緩沖性能ADDINNE.Ref.{177D78E4-ADA6-4D84-9187-081DC05A2DAD}(張忠啟等2018)，因此其下降幅度略小于旱地。結(jié)合圖4-1，可以發(fā)現(xiàn)水田表層土壤pH均值有13個區(qū)域呈下降趨勢，4個呈上升趨勢，總體向酸化方向發(fā)展，pH降低幅度最大的城市是恩施州和襄陽市，達0.73個單位，其次是十堰市、武漢市，下降幅度均大于0.5個單位，說明這些區(qū)域水田表層土壤酸化趨勢更為明顯；神農(nóng)架林區(qū)水田土壤pH變化則相反，漲幅最大，達1個單位，而鄂州市、黃石市和孝感市漲幅較小，平均漲幅為0.15個單位。旱地表層土壤pH均值有12個區(qū)域呈下降趨勢，5個區(qū)域呈上升趨勢，總體也呈現(xiàn)酸化趨勢，荊門市旱地表層土壤pH降幅最大，達到1.09個單位，其次為襄陽市、黃石市、恩施州、十堰市、隨州市，分別降幅為0.81、0.74、0.73、0.63、0.62，均大于0.5個單位，表明這些區(qū)域旱地表層土壤pH酸化速率更快；旱地表層土壤pH漲幅最大的仍舊是神農(nóng)架林區(qū)，漲幅達2.05個單位，其次是鄂州，漲幅為0.56個單位，說明這兩個區(qū)域呈堿化趨勢，其余三個區(qū)域漲幅均很小，均值為0.03個單位。全省兩期水田和旱地表層土壤pH值的空間變異系數(shù)均大于10%，屬于中等程度變異，各區(qū)域在不同時期均呈現(xiàn)不同程度的空間變異性。1980年全省近七成行政區(qū)內(nèi)的水田表層土壤pH屬于中等變異，變異程度最大的是神農(nóng)架林區(qū)，變異系數(shù)高達28.64%，高出全省均值147.72%；其次是鄂州市、恩施州和咸寧市，分別高出全省均值57.65%、49.25%和49.12%；變異性最低的是潛江市，變異系數(shù)僅為2.13%，不足全省平均變異性的20%；天門市、隨州市、襄陽市和仙桃市的空間變異性也較小，變異系數(shù)均小于10%，屬于弱變異區(qū)域。1980年旱地表層土壤pH平均變異系數(shù)略高于水田，全省約六成行政區(qū)內(nèi)的旱地表層土壤pH屬于中等變異，變異程度最大的同樣為神農(nóng)架林區(qū)，為38.57%，比全省均值高出212.05%；其次為咸寧市、鄂州市、黃石市和恩施州，分別比全省均值高出67.98%、41.31%、37.60%和30.27%，除鄂州外，其余城市旱地表層土壤pH變異性均高于水田；變異性最小的也是潛江市，變異系數(shù)僅為2.34%。2017年各行政區(qū)內(nèi)水田表層土壤pH的空間變異性較1980年有所變化，且超七成屬中等變異，變異程度最大的是武漢市，達18.89%，高于全省均值65.01%，同時較1980年增大了33.95%；其次是鄂州市、恩施州和宜昌市，分別高于全省均值42.09%、36.30%和34.71%；變異性最小的是仙桃市，為4.83%，是全省平均水平的42.17%，其余各市變異系數(shù)介于6.31%-13.61%之間。2017年全省旱地表層土壤pH變異系數(shù)均值較1980年有較小下降，但各市變化程度各異，變異性最大的是武漢市，其次是宜昌市、黃岡市和恩施市，分別是全省平均水平的201.11%、156.11%、138.84%、135.70%，除恩施市外，其余三個城市旱地表層土壤pH變異性較1980年均有不同程度的增大，分別升高了56.49%、33.64%、14.44%；變異性最小的也是仙桃市，僅為全省平均水平的30.65%。上述結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，1980年全省水田和旱地表層土壤pH空間變異性較高的區(qū)域主要分布在東部、東南部及西南部的神農(nóng)架林區(qū)、恩施州、咸寧市、黃石市及鄂州市，而較低的區(qū)域主要分布在中部的天門市、潛江市和仙桃市；2017年全省水田和旱地表層土壤pH空間變異性高值區(qū)較1980年的分布重心由東南部和西南部向中部偏移，主要為武漢市、鄂州市、宜昌市和恩施州，而低值區(qū)的空間分布與1980年相似，且神農(nóng)架林區(qū)土壤pH的空間變異性明顯降低?？傮w上，2017年全省耕作表層土壤pH的變異性均值較1980年輕微下降，但各市變化程度不一，相差較大。綜上所述，湖北省耕地土壤存在酸化現(xiàn)象，1980年和2017年耕地表層土壤pH值總體呈現(xiàn)東西低中部高并向中部降低的趨勢。其中，恩施州、襄陽市、荊門市和黃石市耕層土壤酸化速率較快，且隨著近年來降雨、施肥量及機械化投入等的影響，全省各市耕地表層土壤pH值的空間變異性均有差異。

表4-11980年和2017年湖北省不同行政區(qū)下水田及旱地土壤pH值統(tǒng)計特征Table4-1statisticalcharacteristicsofsoilpHinpaddyfieldanddrylandindifferentadministrativeregionsofHubeiProvincein1980and2017行政區(qū)耕地類型1980年2017年變化值范圍均值標準差變異系數(shù)范圍均值標準差變異系數(shù)十堰市水田5.00-8.507.120.8712.214.88-8.366.400.8513.27-0.72旱地5.10-8.207.010.7410.534.49-8.286.380.7912.43-0.63襄陽市水田6.00-8.207.210.598.244.566.480.7211.06-0.73旱地6.00-8.407.390.516.964.71-7.956.580.7010.57-0.81黃岡市水田4.20-8.506.000.8614.324.00-7.905.680.6210.93-0.32旱地4.30-8.406.000.8213.724.20-8.106.080.9515.700.08武漢市水田4.70-8.006.420.9114.104.03-8.695.791.0918.89-0.63旱地4.90-8.006.690.9714.544.04-8.796.271.4322.75-0.43鄂州市水田4.50-9.506.051.1018.224.50-8.106.281.0216.270.22旱地4.70-8.206.171.0817.475.40-7.906.730.8612.780.56黃石市水田4.30-8.106.160.9615.524.36-8.456.340.8012.680.18旱地5.00-8.006.851.1617.014.32-8.516.110.8313.62-0.74咸寧市水田4.40-8.306.181.0617.244.30-7.606.020.518.51-0.16旱地4.80-8.406.231.2920.764.81-8.006.210.6410.31-0.03荊州市水田5.10-8.507.241.0214.044.80-8.777.060.9613.61-0.19旱地5.30-8.607.960.658.134.60-8.907.700.668.58-0.25仙桃市水田6.10-8.307.790.486.206.28-8.397.560.364.83-0.23旱地6.10-8.407.710.587.506.85-8.427.680.273.47-0.03潛江市水田7.90-8.308.080.172.134.99-8.667.660.486.31-0.43旱地7.80-8.408.070.192.345.45-8.647.630.466.06-0.43隨州市水田5.30-7.606.450.609.284.12-7.966.030.7712.78-0.42旱地5.30-7.606.550.609.224.20-7.725.930.7712.98-0.62天門市水田5.60-8.307.340.719.625.20-8.807.260.7310.09-0.08旱地6.00-8.507.610.577.535.70-8.707.620.425.450.01宜昌市水田4.90-8.206.530.7411.264.50-8.616.360.9815.42-0.17旱地5.00-8.006.820.9013.233.70-8.436.521.1517.68-0.30荊門市水田4.90-8.406.781.0114.844.58-8.316.560.7010.60-0.21旱地6.00-8.407.890.708.875.00-8.146.800.7510.98-1.09孝感市水田5.20-8.206.410.8413.184.61-8.406.510.7211.030.10旱地5.20-8.006.520.8412.824.64-8.196.580.8412.720.06恩施州水田4.70-9.006.461.1117.254.06-8.305.720.8915.61-0.73旱地4.60-8.406.391.0316.104.09-8.125.660.8715.35-0.73神農(nóng)架林區(qū)水田5.60-7.606.601.8928.646.86-8.477.600.547.071.00旱地4.00-7.005.502.1238.576.16-8.537.550.648.432.05湖北省水田4.20-9.506.750.7811.564.00-8.966.550.7511.45-0.20旱地4.00-8.606.960.8612.363.70-8.906.720.7611.31-0.24圖4-11980年和2017年湖北省不同行政區(qū)下水田及旱地土壤pH均值對比Fig.4-1ComparisonofaveragesoilpHvaluesofpaddyfieldsanddrylandindifferentadministrativeregionsofHubeiProvincein1980and2017圖4-21980年和2017年湖北省耕地土壤酸堿性樣點占比（%）Fig.4-2ProportionofsoilacidicoralkalinesamplesofcultivatedlandinHubeiProvincein1980and2017(%)根據(jù)全國第二次土壤普查統(tǒng)一分級標準，可將研究區(qū)耕地土壤酸堿性劃分為6級，即強酸性：pH<4.5，酸性：4.5≤pH<5.5，弱酸性：5.5≤pH<6.5，中性：6.5≤pH<7.5，弱堿性：7.5≤pH<8.5；堿性：8.5≤pH。如圖5-2所示，1980年-2017年，耕層土壤pH≤6.5的土壤酸堿度樣點占比值呈現(xiàn)增長趨勢，強酸性、酸性、弱酸性耕地樣點所占比例分別上漲0.85%、6.61%、2.49%；而對于耕層土壤pH>6.5的樣點，則呈現(xiàn)相反趨勢，即中性、弱堿性、堿性耕地樣點所占比例分別下降3.7%、5.93%、0.32%，這進一步說明經(jīng)過近40年人為活動、氣候等的影響，耕地土壤已發(fā)生酸化現(xiàn)象。因此有必要結(jié)合空間尺度更深入的挖掘湖北省1980年到2017年耕地土壤pH的分布變化特征，以便為耕地土壤酸化的治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。1.2耕地土壤pH數(shù)字制圖結(jié)果1.2.1耕地土壤pH趨勢項結(jié)果在進行耕地表層土壤預(yù)測時，選擇代表環(huán)境作用的連續(xù)變量如氣候、地形、植被覆蓋度作為輔助變量進行預(yù)測。使用RF法和SVM法時，將13個輔助變量全部納入模型中，遍歷得到最優(yōu)模型參數(shù)，由于這兩種方法只能預(yù)測點位置的pH值，難以直接實現(xiàn)耕地土壤pH制圖。因此，可以采取建立與輔助因子相同分辨率大小的密集漁網(wǎng)，用構(gòu)建好的模型預(yù)測新生成漁網(wǎng)中心點上的pH值，最終對這些pH預(yù)測點進行OK插值得到兩種模型的柵格制圖。使用GWR法時，由于其對因子的多重共線性很敏感，可結(jié)合逐步線性回歸法和共線性冗余（VIF<7.5）篩選因子，1980年和2017年參與建模的輔助因子分別為PRE、DEM和PRE、RF，該模型與前兩種模型的主要區(qū)別在于可以計算并獨立生成各輔助變量的變化系數(shù)空間分布圖，模型預(yù)測結(jié)果更能夠捕捉耕地表層pH值的局部變化特征。表4-2研究區(qū)耕地表層土壤pH趨勢項預(yù)測結(jié)果Table4-2PredictionresultsofthetrenditemofsurfacesoilpHofcultivatedlandinthestudyarea年份方法極小值極大值均值十折交叉驗證建模集測試集MSEMAER方MSEMAER方1980RF5.387.906.790.700.670.290.710.670.29SVR5.368.106.850.680.640.370.670.690.36GWR4.818.666.80.620.630.330.630.670.332017RF4.628.356.490.400.480.570.420.480.57SVR4.827.976.460.540.560.530.580.590.53GWR4.168.496.480.440.480.620.450.470.62湖北省耕地表層pH值各預(yù)測模型結(jié)果如表4-2所示。1980年，三種模型預(yù)測范圍中GWR結(jié)果與樣點統(tǒng)計描述最接近，pH范圍為4.81-8.66，平均值在6.79-6.85之間，根據(jù)十折交叉驗證結(jié)果顯示，SVM的預(yù)測精度最高，建模集和測試集的R方分別0.37、0.36，說明模型穩(wěn)定性較高，其次為GWR法、RF法。2017年，同樣是GWR模型預(yù)測范圍最接近實測樣點，范圍是4.16-8.49，平均值保持在6.46-6.49，相比1980年，均值下降了約5%，根據(jù)十折交叉驗證結(jié)果看，GWR模型精度相對較高，建模集和測試集的R方達0.62，其次是RF法、SVM法。圖4-3為三種制圖方法得到的1980年和2017年耕地表層土壤pH的空間分布趨勢圖。不同時期下，各模型預(yù)測的耕地表層pH空間分布變化較為相似，具有明顯的塊狀分布特征。1980年結(jié)果顯示，高值區(qū)主要位于湖北省中南部，如天門市、仙桃市、潛江市和荊州市等，這些區(qū)域的耕地表層pH多為弱堿性土壤。低值區(qū)主要位于湖北省東部，如黃岡市、孝感市、鄂州市、黃石市、咸寧市等，部分位于湖北省西南部，如恩施州，這些區(qū)域的耕地表層pH多為弱酸性土壤?？傮w上湖北省耕地表層土壤pH空間分布表現(xiàn)為由中南部向東西兩端降低的趨勢。2017年耕層土壤pH空間分布趨勢與1980年相似，同樣表現(xiàn)為中南部高、東西部低的特征，但相較1980年，pH高值區(qū)面積明顯減小，而低值區(qū)面積顯著增加，且出現(xiàn)了明顯的酸性和強酸性聚集區(qū)，高低值間過渡更加尖銳。圖4-3不同數(shù)字制圖方法預(yù)測耕地表層土壤pH空間分布Fig.4-3DifferentdigitalmappingmethodspredictthespatialdistributionofurfacesoilpHofcultivatedland

1.2.2耕地土壤pH殘差項空間自相關(guān)分析表4-3研究區(qū)各方法殘差項分析Table4-3residualanalysisofeachmethodinthestudyarea年份變量分布類型MoranI指數(shù)p值z得分距離閾值（meter）1980RF殘差正態(tài)分布-0.01130.0464-1.992026348.75SVR殘差正態(tài)分布0.07990.000014.5246GWR殘差正態(tài)分布-0.01450.0101-2.57342017RF殘差正態(tài)分布0.00750.00642.726210693.77SVR殘差正態(tài)分布0.26460.000095.6569GWR殘差正態(tài)分布0.03180.00006.9119對研究區(qū)兩個時期三種模型的殘差進行空間自相關(guān)性分析，結(jié)果如表4-3所示，所有殘差均為正態(tài)分布，符合分析前提。1980年，在距離閾值26348.75m內(nèi)，RF和GWR殘差的MoranI值均為負值，根據(jù)p值和z得分可判斷這兩種模型得到的殘差在空間上表現(xiàn)為顯著離散關(guān)系，即離散程度越大，則差異性越大，SVM殘差的MoranI值則相反，為正值，且p值和z得分表明結(jié)果自相關(guān)顯著，即其殘差值在空間上聚合程度越大，則相關(guān)性越大。2017年，空間自相關(guān)分析的距離閾值為10693.77m，RF、SVM、GWR殘差的MoranI值均為正值，參考三者的p值和z得分可判斷其殘差在空間上聚集明顯。綜上分析，可知1980年和2017年三種模型殘差在空間上表現(xiàn)除了不同程度的空間自相關(guān)性，說明預(yù)測結(jié)果有可能忽略了空間非平穩(wěn)性所掩蓋的信息，因此有必要對這三種預(yù)測模型的殘差進行插值分析。1.2.3耕地土壤pH空間制圖及精度評價將殘差項引入三種模型后得到1980年和2017年耕地表層土壤pH空間分布情況，如圖4-4所示。相較于圖4-3可明顯發(fā)現(xiàn)引入殘差項后的pH預(yù)測結(jié)果圖閾值范圍變大，且所顯示的細節(jié)變異特征更加豐富。從局部細節(jié)變異特征來看，1980年時期，通過RFK和SVRK預(yù)測制圖法得到的耕地表層pH空間分布結(jié)果較為相似，這與其輸入的輔助變量相同且建模流程大致類似有關(guān)，圖示表明高值區(qū)除了中南部，還有部分分布在研究區(qū)北部的襄陽市；GWRK預(yù)測制圖法得到的pH空間分布顯示出了小范圍聚集的強酸性及酸性耕地，主要分布在湖北省的東部，如黃岡市、武漢市、鄂州市、孝感市等，究其原因，受輔助變量PRE和DEM的局部變異特征及殘差項彌補的確定性分量中潛在誤差的影響，提高了局部特征信息的豐富度。2017年時期，SVRK和GWRK法預(yù)測得到的耕地表層pH空間分布有一定的相似性，差異主要體現(xiàn)在研究區(qū)中南部耕地土壤pH的分布特征上，前者比后者的pH圖斑更為破碎，具體表現(xiàn)為弱堿性和弱酸性耕地面積減少、中性和酸性耕地面積增加；RFK法得到的耕地表層pH空間分布圖中低值區(qū)信息更加豐富，有少量的強酸性耕地土壤分布在湖北省東部，如武漢市，中部及北部區(qū)域酸性和弱酸性耕地土壤呈塊狀聚集，如襄陽市、隨州市、荊門市、宜昌市等，說明這些地方耕地土壤的酸性較高。對比兩期耕地土壤pH空間分布圖可發(fā)現(xiàn)，主要耕地土壤酸化區(qū)域出現(xiàn)在中部及東部，如襄陽市、隨州市、武漢市、黃岡市等，超過一半的耕地土壤pH由弱堿性、中性下降為酸性、強酸性，這是由于這些區(qū)域地形較為平緩，耕地分布集中，由于化肥施用、農(nóng)業(yè)機械等的投入增加，使這些區(qū)域耕地土壤pH的空間異質(zhì)性逐漸增大，同時較高的降雨強度，加劇了對土壤中堿性物質(zhì)的淋失，使耕地土壤對氫離子的緩沖性降低，導(dǎo)致該區(qū)域耕地土壤酸化趨勢明顯。北部及西部也有部分區(qū)域出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，如十堰市、恩施州等，耕地土壤pH由中性、弱酸性變成了酸性、強酸性?？傮w來說，近40年湖北省耕地土壤酸化趨勢明顯，東部酸化程度高于西部，酸化程度嚴重，范圍廣泛，應(yīng)當引起重視，并及時開展有效而合理的防治措施。圖4-4不同數(shù)字制圖方法引入殘差項后預(yù)測耕地表層土壤pH空間分布Fig.4-4PredictionofurfacesoilpHofcultivatedlandspatialdistributionbyintroducingresidualtermintodifferentdigitalmappingmethods對不同模型引入殘差項的結(jié)果進行分析，表4-4顯示1980年RFK、SVRK、GWRK法得到的耕地pH極差分別為3.26、3.31、4.5，均值保持在6.80-6.82，使用測試集對三種模型進行驗證，除SVRK法較SVR法提升精度不高外，RFK法、GWRK法分別較RF法、GWR法提升了17.24%、18.18%，最終經(jīng)GWRK法預(yù)測pH值的MSE和MAE中等，R2最高，擬合效果較好。2017年RFK、SVRK、GWRK法得到的耕地pH極差分別為5.52、3.76、5.11，均值保持在6.42-6.48之間，同樣使用測試集數(shù)據(jù)對這三種模型進行驗證，RFK較RF提升的精度最高，達22.97%，其余兩個模型提升精度超過10%，最終經(jīng)RFK法預(yù)測pH的效果最好，MSE和MAE相對接近0，R2達0.74。對比驗證指標可發(fā)現(xiàn)并不是R2越高MSE和MAE越低，這是由于回歸擬合結(jié)果為非線性的原因，因此在評價結(jié)果精度時，應(yīng)相互對比驗證指標結(jié)果以進行綜合評判。另外通過RI值可發(fā)現(xiàn)引入殘差項制圖的綜合效果均高于只考慮關(guān)鍵輔助變量與pH間回歸關(guān)系的制圖方法。因此當基礎(chǔ)數(shù)字土壤制圖無法提升預(yù)測精度時，可引入具有空間自相關(guān)性的殘差項以揭示土壤屬性局部變異性特征。表4-4不同數(shù)字制圖方法引入殘差項后預(yù)測精度分析Table4-4Pedictionaccuracyanalysisofdifferentdigitalmappingmethodsafterintroducingresidualterm年份方法極小值極大值均值MSEMAER2RI1980RFK5.008.266.810.610.640.3417.24SVRK4.838.146.820.580.610.382.70GWRK4.468.966.800.590.620.3918.182017RFK3.689.206.450.350.450.7422.97SVRK4.598.356.420.390.480.5911.32GWRK3.678.786.480.210.340.6911.291.3不同時期耕地土壤酸堿性分區(qū)分析根據(jù)表4-4，分別選取兩期預(yù)測精度最高的結(jié)果，即1980年選取GWRK法制圖結(jié)果，2017年選取RFK制圖結(jié)果，進行統(tǒng)計分析。研究結(jié)果表明（表4-3），1980年湖北省耕地土壤呈現(xiàn)弱酸性、中性、弱堿性的面積分別占全省耕地面積的33.03%、44.76%、20.35%，呈酸性的耕地土壤僅占1.85%，而呈強酸性和堿性的耕地土壤極少；2017年全省耕地土壤呈現(xiàn)酸性、弱酸性、中性和堿性的面積分別占14.86%、37.42%、27.69%、17.39%，呈強酸性和堿性的耕地土壤占1.11%、1.53%?？梢?，全省近40年間強酸性、酸性、弱酸性和堿性耕地土壤分別增加了1.11%、13.01%、4.38%、1.53%，而中性和弱堿性耕地土壤分別減少了17.07%、2.96%。從酸堿性等級面積轉(zhuǎn)移矩陣變化看，有4.85%的弱堿性土壤轉(zhuǎn)為弱酸性、酸性；有50.99%的中性耕地土壤轉(zhuǎn)為弱酸性、酸性和強酸性；有28.7%的弱酸性耕地土壤轉(zhuǎn)為酸性、強酸性。

表4-51980年-2017年湖北省耕地土壤酸堿性面積轉(zhuǎn)移矩陣Table4-5AcidicoralkalineareatransfermatrixofcultivatedlandinHubeiProvincefrom1980to2017%1980年耕地土壤pH2017年耕地土壤pH強酸性酸性弱酸性中性弱堿性堿性強酸性100.00酸性0.7327.4870.501.290.01弱酸性2.2726.4352.6016.422.250.03中性0.7811.9738.2534.4413.421.14弱堿性1.268.4533.2752.084.95堿性0.5098.990.50從省域耕地土壤酸堿性面積來看（表4-6），1980年湖北省強酸性水田土壤較少，零星分布在黃岡市和黃石市，合計面積為0.06km2，不到全省水田面積的0.0002%；酸性水田土壤主要分布在咸寧市和黃岡市，合計面積為562.43km2，占全省水田面積的1.58%，其余零星分布在孝感市、武漢市、黃石市、鄂州市、荊門市、恩施市和襄陽市；弱酸性水田土壤主要分布在黃岡市、孝感市、武漢市、宜昌市、咸寧市、隨州市和荊門市，合計面積為11198.31km2，占全省水田面積的31.53%，其余分布在黃石市、恩施州、鄂州市、十堰市，占全省水田面積的3.82%，剩余零星分布在襄陽市、荊州市、神農(nóng)架林區(qū)和天門市；中性水田土壤主要分布在荊門市、荊州市、襄陽市、武漢市、孝感市和宜昌市，合計面積為12093.50km2，占全省水田面積的34.05%，其次是隨州市、十堰市、黃石市、天門市、咸寧市、恩施州、仙桃市、鄂州市，占全省水田面積的9.42%；弱堿性水田土壤主要分布在荊州市和襄陽市，合計面積為4061.53km2，占全省水田面積的11.44%，其次分布在仙桃市、潛江市、天門市、荊門市和孝感市，占全省水田面積的6.57%，剩余零星分布在十堰市、武漢市、宜昌市、咸寧市；堿性水田土壤僅零星分布在荊州市，面積為0.25km2，占全省水田面積的0.0007%。酸性旱地土壤較少，主要分布在咸寧市和黃岡市，合計面積為349.55km2，占全省旱地面積的1.32%，其余零星分布在孝感市、武漢市、黃石市、恩施州、鄂州市、襄陽市和荊門市；弱酸性旱地土壤主要分布在黃岡市、孝感市、武漢市和恩施州，合計面積為5216.82km2，占全省旱地面積的19.74%，其次是咸寧市、隨州市、宜昌市、十堰市、黃石市、襄陽市和鄂州市，占全省旱地面積的9.24%，其余零星分布在荊門市、神農(nóng)架林區(qū)和荊州市；中性旱地土壤主要分布在襄陽市、荊州市、十堰市和荊門市，合計面積為7358.99km2，占全省旱地面積的27.85%，除神農(nóng)架林區(qū)和潛江市分布較少外，其余區(qū)域均有分布，占全省旱地面積的17.78%；弱堿性旱地主要分布在荊州市，面積為2078.80km2，占全省旱地面積的7.87%，其次分布在襄陽市、天門市、潛江市、仙桃市、荊門市、宜昌市、十堰市，占全省旱地面積的14.57%，剩余零星分布在孝感市、武漢市、咸寧市；堿性旱地僅分布在荊州市，面積為1.33km2，占全省旱地面積的0.005%?？傮w而言，1980年水田中37.62%的土壤pH≤6.5，旱地中31.20%的土壤pH≤6.5，前者土壤酸性比例更高。與1980年相比，2017年各行政區(qū)耕地土壤酸堿性空間分布和面積差異相對較大（表4-7）。根據(jù)水田的結(jié)果，強酸性水田土壤擴展明顯，面積增大了近6745倍，主要分布在武漢市，面積為380.18km2，占全省水田面積的1.20%，其余零星分布在荊州市、恩施市、隨州市、宜昌市；酸性水田土壤同樣擴展明顯，面積增大了近7倍，主要分布在黃岡市、武漢市，合計面積為2605.79km2，占全省水田面積的8.20%，其余分布在荊門市、襄陽市、宜昌市、荊州市、隨州市、孝感市和恩施州，占全省水田面積的8.47%，剩余零星分布在咸寧市、十堰市、鄂州市、黃石市；弱酸性水田總面積變化不大，主要分布在荊門市、黃岡市、孝感市、襄陽市，合計面積為7248.01km2，占全省水田面積的22.82%，其余分布在咸寧市、宜昌市、隨州市、荊州市、武漢市、黃石市、十堰市、恩施州、鄂州市、天門市，占全省水田面積的16.72%，剩余零星分布在神農(nóng)架林區(qū)和潛江市；中性水田土壤有所縮減，面積減少了近一半，主要分布在荊州市、襄陽市、孝感市，合計面積為4552.99km2，占全省水田面積的14.34%，除恩施州和神農(nóng)架林區(qū)分布較少外，其余均有分布，占全省水田面積的12.52%；弱堿性水田土壤同樣有所減少，面積減少了近三分之一，但分布的范圍變廣了，主要分布在荊州市，面積為1687.40km2，占全省水田面積的5.31%，除隨州市沒有外其余區(qū)域均有分布，占全省水田面積的8.51%；堿性水田土壤有所擴展，面積增加了近1231倍，主要分布在荊州市，面積為279.07km2，占全省水田面積的0.88%，其余零星分布在武漢市、宜昌市、荊門市、十堰市、仙桃市、咸寧市。根據(jù)旱地的結(jié)果，出現(xiàn)了強酸性旱地土壤，主要分布在武漢市，面積為177.57km2，占全省旱地面積的0.81%，其余零星分布在恩施州、宜昌市、隨州市、荊州市；酸性旱地土壤同樣發(fā)生擴張現(xiàn)象，面積增加了4倍多，主要分布在黃岡市、武漢市，合計面積為1180.37km2，占全省旱地面積的5.41%，除神農(nóng)架林區(qū)、仙桃市、天門市沒有外其余區(qū)域均有分布，占全省旱地面積的6.00%；弱酸性旱地面積變化不大，主要分布在十堰市、襄陽市、孝感市、武漢市、恩施州，合計面積為4569.69km2，占全省旱地面積的20.94%，除仙桃市沒有其余區(qū)域均有分布，占全省旱地面積的13.37%；中性旱地土壤有所縮減，面積減少了近一半，主要分布在襄陽市，面積為1616.11km2，占全省旱地面積的7.41%，除仙桃市和神農(nóng)架林區(qū)分布較少其余區(qū)域均有分布，占全省旱地面積的20.54%；弱堿性旱地面積減小，但分布范圍變廣，主要分布在荊州市，占全省旱地面積的7.49%，其余分布在天門市、仙桃市、潛江市、孝感市、荊門市、宜昌市、襄陽市、武漢市、黃岡市，占全省旱地面積的14.29%，除隨州市沒有外剩余區(qū)域均有零星分布；堿性旱地土壤擴張明顯，面積擴大了384倍，主要分布在荊州市，占全省旱地面積的1.76%，其余零星分布在武漢市、宜昌市、十堰市和恩施州。總體上，2017年水田、旱地中分別有58.04%、46.61%的土壤pH≤6.5，相較1980年，所占比例均有所增大，且水田漲幅大于旱地，同時中性、弱堿性耕地土壤面積減小，大部分向pH低值區(qū)轉(zhuǎn)化，小部分向pH高值區(qū)轉(zhuǎn)化，耕地土壤整體上朝酸化方向發(fā)展顯著。

表4-61980年各行政區(qū)耕地土壤酸堿性面積Table4-6Soilacidicoralkalineareaofcultivatedlandineachdistrictin1980km2行政區(qū)耕地類型1980年耕層土壤酸堿性面積強酸性酸性弱酸性中性弱堿性堿性十堰市水田118.33702.2689.95旱地280.191395.83109.96襄陽市水田0.6981.742145.711076.62旱地2.70147.843308.55965.11黃岡市水田0.03264.653937.9767.91旱地159.391964.43117.34武漢市水田21.661812.311311.2957.22旱地24.441036.74735.5730.83鄂州市水田8.93356.03144.77旱地7.01146.19108.50黃石市水田17.10481.66479.70旱地15.93267.10290.03咸寧市水田0.03297.78844.51358.583.11旱地190.16625.79194.371.64荊州市水田40.922886.362984.910.25旱地10.311396.702078.801.33恩施州水田2.92401.51256.16旱地12.561006.27444.43神農(nóng)架林區(qū)水田4.0610.58旱地20.6830.91仙桃市水田148.21890.57旱地158.02614.19潛江市水田79.61679.97旱地42.29695.96隨州市水田707.65842.52旱地584.75803.09天門市水田0.04412.03385.05旱地342.11817.00宜昌市水田968.421129.8610.50旱地389.79793.74134.71孝感市水田60.962312.841233.49166.89旱地52.281209.38710.9888.08荊門市水田4.80614.613386.79211.73旱地0.4489.981257.90514.76湖北省水田0.06679.4912682.6015595.826556.500.25旱地464.907779.4512130.376051.051.334-72017年各行政區(qū)耕地土壤酸堿性面積Table4-7Soilacidicoralkalineareaofcultivatedlandineachdistrictin2017km2行政區(qū)耕地類型2017年耕層土壤酸堿性面積強酸性酸性弱酸性中性弱堿性堿性十堰市水田42.25363.02268.89117.362.68旱地11