【《耕地土壤酸化时空分布特征分析报告》9400字（论文）】

耕地土壤酸化时空分布特征分析报告目录TOC\o"1-3"\h\u19576耕地土壤酸化时空分布特征分析报告 1179691.1耕地土壤pH数据描述性统计分析 1286501.2耕地土壤pH数字制图结果 7325821.2.1耕地土壤pH趋势项结果 7307291.2.2耕地土壤pH残差项空间自相关分析 9296761.2.3耕地土壤pH空间制图及精度评价 9321771.3不同时期耕地土壤酸碱性分区分析 111.1耕地土壤pH数据描述性统计分析表4-1为研究区耕地土壤pH值的基本描述统计分析，结果表明，湖北省1980年水田和旱地的表层土壤pH范围分别为4.20-9.50、4.00-8.60，2017年则分别为4.00-8.96、3.70-8.90，相比之下，2017年耕层土壤的pH值域中最低值更小，水田和旱地的表层土壤pH值下降范围分别在0.08-0.73和0.03-1.09个单位之间，平均下降0.20和0.24个单位。1980年北部及中部的十堰市、襄阳市、荆门市、天门市、潜江市、仙桃市和荆州市的水田、旱地表层土壤pH均值均高于全省平均值，而东部和西部的恩施州、宜昌市、咸宁市、黄冈市等的水田、旱地表层土壤pH均值均低于全省平均值。2017年神农架林区及中部的荆门市、天门市、潜江市、仙桃市和荆州市的水田、旱地表层土壤pH均值均高于全省平均值，而水田、旱地表层土壤pH均值较低的也主要是恩施州、咸宁市等城市，相较1980年，低于全省土壤pH均值的城市新增了十堰市和襄阳市。从两期pH均值变化大小来看，各行政区水田pH均值多低于旱地pH均值，全省水田pH平均下降单位小于旱地。原因是相对旱地而言，水田利用强度较大，且盐基淋溶作用较强，导致pH相对较低，但又由于水田长期处于还原状态，可以调节酸碱缓冲性能ADDINNE.Ref.{177D78E4-ADA6-4D84-9187-081DC05A2DAD}(张忠启等2018)，因此其下降幅度略小于旱地。结合图4-1，可以发现水田表层土壤pH均值有13个区域呈下降趋势，4个呈上升趋势，总体向酸化方向发展，pH降低幅度最大的城市是恩施州和襄阳市，达0.73个单位，其次是十堰市、武汉市，下降幅度均大于0.5个单位，说明这些区域水田表层土壤酸化趋势更为明显；神农架林区水田土壤pH变化则相反，涨幅最大，达1个单位，而鄂州市、黄石市和孝感市涨幅较小，平均涨幅为0.15个单位。旱地表层土壤pH均值有12个区域呈下降趋势，5个区域呈上升趋势，总体也呈现酸化趋势，荆门市旱地表层土壤pH降幅最大，达到1.09个单位，其次为襄阳市、黄石市、恩施州、十堰市、随州市，分别降幅为0.81、0.74、0.73、0.63、0.62，均大于0.5个单位，表明这些区域旱地表层土壤pH酸化速率更快；旱地表层土壤pH涨幅最大的仍旧是神农架林区，涨幅达2.05个单位，其次是鄂州，涨幅为0.56个单位，说明这两个区域呈碱化趋势，其余三个区域涨幅均很小，均值为0.03个单位。全省两期水田和旱地表层土壤pH值的空间变异系数均大于10%，属于中等程度变异，各区域在不同时期均呈现不同程度的空间变异性。1980年全省近七成行政区内的水田表层土壤pH属于中等变异，变异程度最大的是神农架林区，变异系数高达28.64%，高出全省均值147.72%；其次是鄂州市、恩施州和咸宁市，分别高出全省均值57.65%、49.25%和49.12%；变异性最低的是潜江市，变异系数仅为2.13%，不足全省平均变异性的20%；天门市、随州市、襄阳市和仙桃市的空间变异性也较小，变异系数均小于10%，属于弱变异区域。1980年旱地表层土壤pH平均变异系数略高于水田，全省约六成行政区内的旱地表层土壤pH属于中等变异，变异程度最大的同样为神农架林区，为38.57%，比全省均值高出212.05%；其次为咸宁市、鄂州市、黄石市和恩施州，分别比全省均值高出67.98%、41.31%、37.60%和30.27%，除鄂州外，其余城市旱地表层土壤pH变异性均高于水田；变异性最小的也是潜江市，变异系数仅为2.34%。2017年各行政区内水田表层土壤pH的空间变异性较1980年有所变化，且超七成属中等变异，变异程度最大的是武汉市，达18.89%，高于全省均值65.01%，同时较1980年增大了33.95%；其次是鄂州市、恩施州和宜昌市，分别高于全省均值42.09%、36.30%和34.71%；变异性最小的是仙桃市，为4.83%，是全省平均水平的42.17%，其余各市变异系数介于6.31%-13.61%之间。2017年全省旱地表层土壤pH变异系数均值较1980年有较小下降，但各市变化程度各异，变异性最大的是武汉市，其次是宜昌市、黄冈市和恩施市，分别是全省平均水平的201.11%、156.11%、138.84%、135.70%，除恩施市外，其余三个城市旱地表层土壤pH变异性较1980年均有不同程度的增大，分别升高了56.49%、33.64%、14.44%；变异性最小的也是仙桃市，仅为全省平均水平的30.65%。上述结果可以发现，1980年全省水田和旱地表层土壤pH空间变异性较高的区域主要分布在东部、东南部及西南部的神农架林区、恩施州、咸宁市、黄石市及鄂州市，而较低的区域主要分布在中部的天门市、潜江市和仙桃市；2017年全省水田和旱地表层土壤pH空间变异性高值区较1980年的分布重心由东南部和西南部向中部偏移，主要为武汉市、鄂州市、宜昌市和恩施州，而低值区的空间分布与1980年相似，且神农架林区土壤pH的空间变异性明显降低。总体上，2017年全省耕作表层土壤pH的变异性均值较1980年轻微下降，但各市变化程度不一，相差较大。综上所述，湖北省耕地土壤存在酸化现象，1980年和2017年耕地表层土壤pH值总体呈现东西低中部高并向中部降低的趋势。其中，恩施州、襄阳市、荆门市和黄石市耕层土壤酸化速率较快，且随着近年来降雨、施肥量及机械化投入等的影响，全省各市耕地表层土壤pH值的空间变异性均有差异。

表4-11980年和2017年湖北省不同行政区下水田及旱地土壤pH值统计特征Table4-1statisticalcharacteristicsofsoilpHinpaddyfieldanddrylandindifferentadministrativeregionsofHubeiProvincein1980and2017行政区耕地类型1980年2017年变化值范围均值标准差变异系数范围均值标准差变异系数十堰市水田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襄阳市水田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黄冈市水田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武汉市水田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黄石市水田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咸宁市水田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荆州市水田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潜江市水田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随州市水田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天门市水田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荆门市水田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神农架林区水田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图4-11980年和2017年湖北省不同行政区下水田及旱地土壤pH均值对比Fig.4-1ComparisonofaveragesoilpHvaluesofpaddyfieldsanddrylandindifferentadministrativeregionsofHubeiProvincein1980and2017图4-21980年和2017年湖北省耕地土壤酸碱性样点占比（%）Fig.4-2ProportionofsoilacidicoralkalinesamplesofcultivatedlandinHubeiProvincein1980and2017(%)根据全国第二次土壤普查统一分级标准，可将研究区耕地土壤酸碱性划分为6级，即强酸性：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，弱碱性：7.5≤pH<8.5；碱性：8.5≤pH。如图5-2所示，1980年-2017年，耕层土壤pH≤6.5的土壤酸碱度样点占比值呈现增长趋势，强酸性、酸性、弱酸性耕地样点所占比例分别上涨0.85%、6.61%、2.49%；而对于耕层土壤pH>6.5的样点，则呈现相反趋势，即中性、弱碱性、碱性耕地样点所占比例分别下降3.7%、5.93%、0.32%，这进一步说明经过近40年人为活动、气候等的影响，耕地土壤已发生酸化现象。因此有必要结合空间尺度更深入的挖掘湖北省1980年到2017年耕地土壤pH的分布变化特征，以便为耕地土壤酸化的治理提供基础数据支撑。1.2耕地土壤pH数字制图结果1.2.1耕地土壤pH趋势项结果在进行耕地表层土壤预测时，选择代表环境作用的连续变量如气候、地形、植被覆盖度作为辅助变量进行预测。使用RF法和SVM法时，将13个辅助变量全部纳入模型中，遍历得到最优模型参数，由于这两种方法只能预测点位置的pH值，难以直接实现耕地土壤pH制图。因此，可以采取建立与辅助因子相同分辨率大小的密集渔网，用构建好的模型预测新生成渔网中心点上的pH值，最终对这些pH预测点进行OK插值得到两种模型的栅格制图。使用GWR法时，由于其对因子的多重共线性很敏感，可结合逐步线性回归法和共线性冗余（VIF<7.5）筛选因子，1980年和2017年参与建模的辅助因子分别为PRE、DEM和PRE、RF，该模型与前两种模型的主要区别在于可以计算并独立生成各辅助变量的变化系数空间分布图，模型预测结果更能够捕捉耕地表层pH值的局部变化特征。表4-2研究区耕地表层土壤pH趋势项预测结果Table4-2PredictionresultsofthetrenditemofsurfacesoilpHofcultivatedlandinthestudyarea年份方法极小值极大值均值十折交叉验证建模集测试集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湖北省耕地表层pH值各预测模型结果如表4-2所示。1980年，三种模型预测范围中GWR结果与样点统计描述最接近，pH范围为4.81-8.66，平均值在6.79-6.85之间，根据十折交叉验证结果显示，SVM的预测精度最高，建模集和测试集的R方分别0.37、0.36，说明模型稳定性较高，其次为GWR法、RF法。2017年，同样是GWR模型预测范围最接近实测样点，范围是4.16-8.49，平均值保持在6.46-6.49，相比1980年，均值下降了约5%，根据十折交叉验证结果看，GWR模型精度相对较高，建模集和测试集的R方达0.62，其次是RF法、SVM法。图4-3为三种制图方法得到的1980年和2017年耕地表层土壤pH的空间分布趋势图。不同时期下，各模型预测的耕地表层pH空间分布变化较为相似，具有明显的块状分布特征。1980年结果显示，高值区主要位于湖北省中南部，如天门市、仙桃市、潜江市和荆州市等，这些区域的耕地表层pH多为弱碱性土壤。低值区主要位于湖北省东部，如黄冈市、孝感市、鄂州市、黄石市、咸宁市等，部分位于湖北省西南部，如恩施州，这些区域的耕地表层pH多为弱酸性土壤。总体上湖北省耕地表层土壤pH空间分布表现为由中南部向东西两端降低的趋势。2017年耕层土壤pH空间分布趋势与1980年相似，同样表现为中南部高、东西部低的特征，但相较1980年，pH高值区面积明显减小，而低值区面积显著增加，且出现了明显的酸性和强酸性聚集区，高低值间过渡更加尖锐。图4-3不同数字制图方法预测耕地表层土壤pH空间分布Fig.4-3DifferentdigitalmappingmethodspredictthespatialdistributionofurfacesoilpHofcultivatedland

1.2.2耕地土壤pH残差项空间自相关分析表4-3研究区各方法残差项分析Table4-3residualanalysisofeachmethodinthestudyarea年份变量分布类型MoranI指数p值z得分距离阈值（meter）1980RF残差正态分布-0.01130.0464-1.992026348.75SVR残差正态分布0.07990.000014.5246GWR残差正态分布-0.01450.0101-2.57342017RF残差正态分布0.00750.00642.726210693.77SVR残差正态分布0.26460.000095.6569GWR残差正态分布0.03180.00006.9119对研究区两个时期三种模型的残差进行空间自相关性分析，结果如表4-3所示，所有残差均为正态分布，符合分析前提。1980年，在距离阈值26348.75m内，RF和GWR残差的MoranI值均为负值，根据p值和z得分可判断这两种模型得到的残差在空间上表现为显著离散关系，即离散程度越大，则差异性越大，SVM残差的MoranI值则相反，为正值，且p值和z得分表明结果自相关显著，即其残差值在空间上聚合程度越大，则相关性越大。2017年，空间自相关分析的距离阈值为10693.77m，RF、SVM、GWR残差的MoranI值均为正值，参考三者的p值和z得分可判断其残差在空间上聚集明显。综上分析，可知1980年和2017年三种模型残差在空间上表现除了不同程度的空间自相关性，说明预测结果有可能忽略了空间非平稳性所掩盖的信息，因此有必要对这三种预测模型的残差进行插值分析。1.2.3耕地土壤pH空间制图及精度评价将残差项引入三种模型后得到1980年和2017年耕地表层土壤pH空间分布情况，如图4-4所示。相较于图4-3可明显发现引入残差项后的pH预测结果图阈值范围变大，且所显示的细节变异特征更加丰富。从局部细节变异特征来看，1980年时期，通过RFK和SVRK预测制图法得到的耕地表层pH空间分布结果较为相似，这与其输入的辅助变量相同且建模流程大致类似有关，图示表明高值区除了中南部，还有部分分布在研究区北部的襄阳市；GWRK预测制图法得到的pH空间分布显示出了小范围聚集的强酸性及酸性耕地，主要分布在湖北省的东部，如黄冈市、武汉市、鄂州市、孝感市等，究其原因，受辅助变量PRE和DEM的局部变异特征及残差项弥补的确定性分量中潜在误差的影响，提高了局部特征信息的丰富度。2017年时期，SVRK和GWRK法预测得到的耕地表层pH空间分布有一定的相似性，差异主要体现在研究区中南部耕地土壤pH的分布特征上，前者比后者的pH图斑更为破碎，具体表现为弱碱性和弱酸性耕地面积减少、中性和酸性耕地面积增加；RFK法得到的耕地表层pH空间分布图中低值区信息更加丰富，有少量的强酸性耕地土壤分布在湖北省东部，如武汉市，中部及北部区域酸性和弱酸性耕地土壤呈块状聚集，如襄阳市、随州市、荆门市、宜昌市等，说明这些地方耕地土壤的酸性较高。对比两期耕地土壤pH空间分布图可发现，主要耕地土壤酸化区域出现在中部及东部，如襄阳市、随州市、武汉市、黄冈市等，超过一半的耕地土壤pH由弱碱性、中性下降为酸性、强酸性，这是由于这些区域地形较为平缓，耕地分布集中，由于化肥施用、农业机械等的投入增加，使这些区域耕地土壤pH的空间异质性逐渐增大，同时较高的降雨强度，加剧了对土壤中碱性物质的淋失，使耕地土壤对氢离子的缓冲性降低，导致该区域耕地土壤酸化趋势明显。北部及西部也有部分区域出现酸化现象，如十堰市、恩施州等，耕地土壤pH由中性、弱酸性变成了酸性、强酸性。总体来说，近40年湖北省耕地土壤酸化趋势明显，东部酸化程度高于西部，酸化程度严重，范围广泛，应当引起重视，并及时开展有效而合理的防治措施。图4-4不同数字制图方法引入残差项后预测耕地表层土壤pH空间分布Fig.4-4PredictionofurfacesoilpHofcultivatedlandspatialdistributionbyintroducingresidualtermintodifferentdigitalmappingmethods对不同模型引入残差项的结果进行分析，表4-4显示1980年RFK、SVRK、GWRK法得到的耕地pH极差分别为3.26、3.31、4.5，均值保持在6.80-6.82，使用测试集对三种模型进行验证，除SVRK法较SVR法提升精度不高外，RFK法、GWRK法分别较RF法、GWR法提升了17.24%、18.18%，最终经GWRK法预测pH值的MSE和MAE中等，R2最高，拟合效果较好。2017年RFK、SVRK、GWRK法得到的耕地pH极差分别为5.52、3.76、5.11，均值保持在6.42-6.48之间，同样使用测试集数据对这三种模型进行验证，RFK较RF提升的精度最高，达22.97%，其余两个模型提升精度超过10%，最终经RFK法预测pH的效果最好，MSE和MAE相对接近0，R2达0.74。对比验证指标可发现并不是R2越高MSE和MAE越低，这是由于回归拟合结果为非线性的原因，因此在评价结果精度时，应相互对比验证指标结果以进行综合评判。另外通过RI值可发现引入残差项制图的综合效果均高于只考虑关键辅助变量与pH间回归关系的制图方法。因此当基础数字土壤制图无法提升预测精度时，可引入具有空间自相关性的残差项以揭示土壤属性局部变异性特征。表4-4不同数字制图方法引入残差项后预测精度分析Table4-4Pedictionaccuracyanalysisofdifferentdigitalmappingmethodsafterintroducingresidualterm年份方法极小值极大值均值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不同时期耕地土壤酸碱性分区分析根据表4-4，分别选取两期预测精度最高的结果，即1980年选取GWRK法制图结果，2017年选取RFK制图结果，进行统计分析。研究结果表明（表4-3），1980年湖北省耕地土壤呈现弱酸性、中性、弱碱性的面积分别占全省耕地面积的33.03%、44.76%、20.35%，呈酸性的耕地土壤仅占1.85%，而呈强酸性和碱性的耕地土壤极少；2017年全省耕地土壤呈现酸性、弱酸性、中性和碱性的面积分别占14.86%、37.42%、27.69%、17.39%，呈强酸性和碱性的耕地土壤占1.11%、1.53%。可见，全省近40年间强酸性、酸性、弱酸性和碱性耕地土壤分别增加了1.11%、13.01%、4.38%、1.53%，而中性和弱碱性耕地土壤分别减少了17.07%、2.96%。从酸碱性等级面积转移矩阵变化看，有4.85%的弱碱性土壤转为弱酸性、酸性；有50.99%的中性耕地土壤转为弱酸性、酸性和强酸性；有28.7%的弱酸性耕地土壤转为酸性、强酸性。

表4-51980年-2017年湖北省耕地土壤酸碱性面积转移矩阵Table4-5AcidicoralkalineareatransfermatrixofcultivatedlandinHubeiProvincefrom1980to2017%1980年耕地土壤pH2017年耕地土壤pH强酸性酸性弱酸性中性弱碱性碱性强酸性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弱碱性1.268.4533.2752.084.95碱性0.5098.990.50从省域耕地土壤酸碱性面积来看（表4-6），1980年湖北省强酸性水田土壤较少，零星分布在黄冈市和黄石市，合计面积为0.06km2，不到全省水田面积的0.0002%；酸性水田土壤主要分布在咸宁市和黄冈市，合计面积为562.43km2，占全省水田面积的1.58%，其余零星分布在孝感市、武汉市、黄石市、鄂州市、荆门市、恩施市和襄阳市；弱酸性水田土壤主要分布在黄冈市、孝感市、武汉市、宜昌市、咸宁市、随州市和荆门市，合计面积为11198.31km2，占全省水田面积的31.53%，其余分布在黄石市、恩施州、鄂州市、十堰市，占全省水田面积的3.82%，剩余零星分布在襄阳市、荆州市、神农架林区和天门市；中性水田土壤主要分布在荆门市、荆州市、襄阳市、武汉市、孝感市和宜昌市，合计面积为12093.50km2，占全省水田面积的34.05%，其次是随州市、十堰市、黄石市、天门市、咸宁市、恩施州、仙桃市、鄂州市，占全省水田面积的9.42%；弱碱性水田土壤主要分布在荆州市和襄阳市，合计面积为4061.53km2，占全省水田面积的11.44%，其次分布在仙桃市、潜江市、天门市、荆门市和孝感市，占全省水田面积的6.57%，剩余零星分布在十堰市、武汉市、宜昌市、咸宁市；碱性水田土壤仅零星分布在荆州市，面积为0.25km2，占全省水田面积的0.0007%。酸性旱地土壤较少，主要分布在咸宁市和黄冈市，合计面积为349.55km2，占全省旱地面积的1.32%，其余零星分布在孝感市、武汉市、黄石市、恩施州、鄂州市、襄阳市和荆门市；弱酸性旱地土壤主要分布在黄冈市、孝感市、武汉市和恩施州，合计面积为5216.82km2，占全省旱地面积的19.74%，其次是咸宁市、随州市、宜昌市、十堰市、黄石市、襄阳市和鄂州市，占全省旱地面积的9.24%，其余零星分布在荆门市、神农架林区和荆州市；中性旱地土壤主要分布在襄阳市、荆州市、十堰市和荆门市，合计面积为7358.99km2，占全省旱地面积的27.85%，除神农架林区和潜江市分布较少外，其余区域均有分布，占全省旱地面积的17.78%；弱碱性旱地主要分布在荆州市，面积为2078.80km2，占全省旱地面积的7.87%，其次分布在襄阳市、天门市、潜江市、仙桃市、荆门市、宜昌市、十堰市，占全省旱地面积的14.57%，剩余零星分布在孝感市、武汉市、咸宁市；碱性旱地仅分布在荆州市，面积为1.33km2，占全省旱地面积的0.005%。总体而言，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。与1980年相比，2017年各行政区耕地土壤酸碱性空间分布和面积差异相对较大（表4-7）。根据水田的结果，强酸性水田土壤扩展明显，面积增大了近6745倍，主要分布在武汉市，面积为380.18km2，占全省水田面积的1.20%，其余零星分布在荆州市、恩施市、随州市、宜昌市；酸性水田土壤同样扩展明显，面积增大了近7倍，主要分布在黄冈市、武汉市，合计面积为2605.79km2，占全省水田面积的8.20%，其余分布在荆门市、襄阳市、宜昌市、荆州市、随州市、孝感市和恩施州，占全省水田面积的8.47%，剩余零星分布在咸宁市、十堰市、鄂州市、黄石市；弱酸性水田总面积变化不大，主要分布在荆门市、黄冈市、孝感市、襄阳市，合计面积为7248.01km2，占全省水田面积的22.82%，其余分布在咸宁市、宜昌市、随州市、荆州市、武汉市、黄石市、十堰市、恩施州、鄂州市、天门市，占全省水田面积的16.72%，剩余零星分布在神农架林区和潜江市；中性水田土壤有所缩减，面积减少了近一半，主要分布在荆州市、襄阳市、孝感市，合计面积为4552.99km2，占全省水田面积的14.34%，除恩施州和神农架林区分布较少外，其余均有分布，占全省水田面积的12.52%；弱碱性水田土壤同样有所减少，面积减少了近三分之一，但分布的范围变广了，主要分布在荆州市，面积为1687.40km2，占全省水田面积的5.31%，除随州市没有外其余区域均有分布，占全省水田面积的8.51%；碱性水田土壤有所扩展，面积增加了近1231倍，主要分布在荆州市，面积为279.07km2，占全省水田面积的0.88%，其余零星分布在武汉市、宜昌市、荆门市、十堰市、仙桃市、咸宁市。根据旱地的结果，出现了强酸性旱地土壤，主要分布在武汉市，面积为177.57km2，占全省旱地面积的0.81%，其余零星分布在恩施州、宜昌市、随州市、荆州市；酸性旱地土壤同样发生扩张现象，面积增加了4倍多，主要分布在黄冈市、武汉市，合计面积为1180.37km2，占全省旱地面积的5.41%，除神农架林区、仙桃市、天门市没有外其余区域均有分布，占全省旱地面积的6.00%；弱酸性旱地面积变化不大，主要分布在十堰市、襄阳市、孝感市、武汉市、恩施州，合计面积为4569.69km2，占全省旱地面积的20.94%，除仙桃市没有其余区域均有分布，占全省旱地面积的13.37%；中性旱地土壤有所缩减，面积减少了近一半，主要分布在襄阳市，面积为1616.11km2，占全省旱地面积的7.41%，除仙桃市和神农架林区分布较少其余区域均有分布，占全省旱地面积的20.54%；弱碱性旱地面积减小，但分布范围变广，主要分布在荆州市，占全省旱地面积的7.49%，其余分布在天门市、仙桃市、潜江市、孝感市、荆门市、宜昌市、襄阳市、武汉市、黄冈市，占全省旱地面积的14.29%，除随州市没有外剩余区域均有零星分布；碱性旱地土壤扩张明显，面积扩大了384倍，主要分布在荆州市，占全省旱地面积的1.76%，其余零星分布在武汉市、宜昌市、十堰市和恩施州。总体上，2017年水田、旱地中分别有58.04%、46.61%的土壤pH≤6.5，相较1980年，所占比例均有所增大，且水田涨幅大于旱地，同时中性、弱碱性耕地土壤面积减小，大部分向pH低值区转化，小部分向pH高值区转化，耕地土壤整体上朝酸化方向发展显著。

表4-61980年各行政区耕地土壤酸碱性面积Table4-6Soilacidicoralkalineareaofcultivatedlandineachdistrictin1980km2行政区耕地类型1980年耕层土壤酸碱性面积强酸性酸性弱酸性中性弱碱性碱性十堰市水田118.33702.2689.95旱地280.191395.83109.96襄阳市水田0.6981.742145.711076.62旱地2.70147.843308.55965.11黄冈市水田0.03264.653937.9767.91旱地159.391964.43117.34武汉市水田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黄石市水田17.10481.66479.70旱地15.93267.10290.03咸宁市水田0.03297.78844.51358.583.11旱地190.16625.79194.371.64荆州市水田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神农架林区水田4.0610.58旱地20.6830.91仙桃市水田148.21890.57旱地158.02614.19潜江市水田79.61679.97旱地42.29695.96随州市水田707.65842.52旱地584.75803.09天门市水田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荆门市水田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年各行政区耕地土壤酸碱性面积Table4-7Soilacidicoralkalineareaofcultivatedlandineachdistrictin2017km2行政区耕地类型2017年耕层土壤酸碱性面积强酸性酸性弱酸性中性弱碱性碱性十堰市水田42.25363.02268.89117.362.68旱地11