廣西土種志——基於全國第二次土壤普查的數據集
| 廣西土種志——基於全國第二次土壤普查的數據集 作者：尹春梅 施建平 潘愷 魏文學 2017年9月4日 |
 尹春梅, 施建平, 潘愷, 等. 廣西土種志——基於全國第二次土壤普查的數據集 [J/OL]. 中國科學數據, 2017, 2(3). DOI: 10.11922/csdata.170.2017.0133. |
摘要&關鍵詞
[編輯]摘要：本數據集來源於1990年廣西科學技術出版社出版的《廣西土種志》，它匯編了廣西87個縣市主要土種的分布、面積、主要性狀、典型剖面、生產性能及理化分析數據，是廣西第二次土壤普查系列成果之一。在進行系列標準規範化工作的基礎上，構造了一個包括地點與土壤類型分布關係和中國土壤發生分類的分類關係的E-R數據模型，形成了具有15個土類、28個亞類、276個土種、269個典型剖面的930個發生層及物理化學性質的數據產品。本數據集可被廣泛用於土地質量評估、環境效應研究、土壤碳儲量研究等，對土壤資源的合理利用具有非常重要的指導意義。
關鍵詞：廣西土壤；土種志；全國第二次土壤普查；土壤調查
Abstract & Keywords
[編輯]Abstract: The database is processed from Soil Type Database of Guangxi published in 1990 by Guangxi Science and Technology Press which is based on the Second National Soil Survey. It compiles the distribution, area, main characters, typical profiles, production performance, physico-chemical analysis of the major soil types in 87 counties and cities of Guangxi. After a series of standardization, the study constructs an E-R data model which incorporated relations between location and soil type, and classification relations according to Genetic Soil Classification of China. It results in a data product which contains 15 soil groups, 28 subgroups, 276 major soil types, 269 typical profiles, 930 soil horizons and theirs physico-chemical properties. The database can be widely used for land degradation assessments, environmental impact studies, soil carbon reserves studies, or in guiding agricultural production.
Keywords: Guangxi soil; soil species database; Second National Soil Survey
數據庫（集）基本信息簡介
[編輯]| 數據庫（集）中文名稱 | 廣西土種志——基於全國第二次土壤普查數據集 | ||
| 數據庫（集）英文名稱 | A database of soil types in Guangxi: Based on the Second National Soil Survey | ||
| 數據作者 | 尹春梅 | ||
| 通訊作者 | 尹春梅（cmyin@isa.ac.cn） | ||
| 數據時間範圍 | 1990年 | ||
| 地理區域 | 廣西（北緯104°29′～112°04′；東經 20°54′～26°23′） | ||
| 數據格式 | *.xlsx | 數據量 | 0.55 MB |
| 數據服務系統網址 | http://vdb3.soil.csdb.cn/front/detail-中南红壤区土壤综合数据库$zn_location_name?id=450000，http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/385 | ||
| 基金項目 | 中國科學院信息化專項，土壤學科領域基礎科學數據整合與集成應用（XXH12504-1-02）；國家自然科學基金青年項目（41201260） | ||
| 數據庫（集）組成 | 數據集由8部分數據組成，分別為廣西土壤土類、廣西土壤亞類、廣西土種基本信息、廣西土種典型剖面景觀信息、廣西土種典型剖面發生層信息、廣西土種典型剖面土壤理化性質、廣西縣（市）名與土種關係及縣（市）名地理信息表，數據量大小為0.55 MB。 | ||
引 言
[編輯]土種是土壤基層分類的基本單元，是大比例尺土壤調查製圖上的基本單位，是緊密聯繫生產實際的基礎[1]。1979年開始進行的第二次全國土壤普查，吸收當時國內外土壤分類的優點，結合我國具體情況，既保留土壤發生學觀點，又應用診斷層的診斷特徵來劃分土壤，制定了基本穩定和統一的土壤分類方案，是我國土壤分類由定性走向指標化、定量化、數據化的里程碑[2][3]。在這樣的背景下，廣西壯族自治區的土壤工作者經過12年的辛勤勞動和艱苦努力編寫完成了《廣西土種志》，它是在縣、地（市）土壤普查基礎上，廣泛收集和整理全廣西已發現的各種土壤類型，經過評土比土，並進行了野外補充調查確定的廣西壯族自治區土壤基層分類單元的翔實記載。本次普查，全區共觀察土壤剖面186 973個，其中水稻土平均208畝1個，耕作旱地土壤平均313畝1個，林荒地平均8396畝1個，共分析土壤剖面樣15 112個（39 369層次），理化樣53 339個，速測樣1 043 381個，共約480萬個分析數據[4]。分析結果經統計、比較、刪選，最後確定全區共有土種326個，《廣西土種志》對其中的276個主要土種進行了描述。
本數據集是在中國科學院信息化專項項目「土壤學科領域基礎科學數據整合與集成應用」的支持下，按照科學數據庫實施的標準規範和土壤學科領域數據標準規範完成的「中南地區土壤數據資源的整合建設」成果之一。本數據集由8部分數據組成，構建了一個包括地點與土壤類型分布關係和依據中國土壤發生分類的分類關係的E-R數據模型，最終形成了具有276個土種、269個典型剖面及其物理化學性質的數據產品。
1 數據採集和處理方法
[編輯]1.1 廣西土種的劃分
[編輯]在同一地理景觀、同一母質和土體構型的土壤中，主要依據不同質地、不同土體厚度、不同酸鹼度以及鐵子和石礫含量的多少、障礙層出現的深淺等劃分不同土種。土種劃分指標如下：
1.1.1 土體厚度
[編輯]非耕作土壤按不同土體厚度分為薄層（＜40 cm）、中層（40～80 cm）、厚層（＞80 cm）。如薄層、中層、厚層雜沙紅土等。
1.1.2 特徵土層
[編輯]按特徵土層在土體中出現部位的高低分為淺、中、深。如潛育性水稻土分淺潛底田（A-G型）、中潛底田（A-P-G型）、深潛底田（A-P-C-G型），鐵子底田分淺鐵子底田（≤30 cm出現鐵子層）、深鐵子底田（＞30 cm出現鐵子層）。
1.1.3 障礙（異質）土層
[編輯]按不同類型的障礙層如鐵子層、鐵盤層、黑泥層、潛育層、白膠泥層等劃分土種，如鐵子土、黑粘土、白膠泥田等。
1.1.4 礫質度
[編輯]按土體中＞2 mm石礫含量（重量百分比）分為多石礫土（石礫含量＞30％）及石礫土（石礫含量≤30％）。
1.1.5 土壤質地
[編輯]按表土層（或耕作層）物理性粘粒（＜0.01 mm）含量小於30％為沙質；30％～60％為壤質（或沙泥）；大於60％為粘質。
1.1.6 土壤酸鹼度
[編輯]根據土壤pH 劃分為酸性土（pH＜6.5），中性土（6.5≤pH≤7.5），石灰性土（pH＞7.5，並有石灰反應）。
1.1.7 特徵土壤發育程度
[編輯]以形態特徵、理化性狀及生產性能綜合的發展程度劃分。如結合土壤肥力水平及熟化度劃分為泥肉田、泥骨田、油沙田等。
1.1.8 鹽漬度
[編輯]海邊咸田根據含氯化物鹽分的程度不同分為咸田（含鹽分＞0.1％）、淡田（含鹽分≤0.1％）。
1.2 數據內容規範化
[編輯]1.2.1 土壤分類規範化
[編輯]《廣西土種志》的分類採用第二次全國土壤普查（簡稱「二普」）匯總規範《中國土壤發生分類系統（1980）》[4]，本數據集加工過程中增加了與中國土壤分類與代碼（GB17296-2009）[5]（簡稱「國標」）對照，規範如表1。
表1 廣西土壤土類規範
| 廣西'土壤'土類名 | '二普土類'名（'1980'） | 國標土類名（'GB17296-2009'） |
| 赤紅壤 | 赤紅壤 | 赤紅壤 |
| 黃棕壤 | 黃棕壤 | 黃棕壤 |
| 紅粘土 | 紅粘土 | 紅粘土 |
| 濱海鹽土 | 濱海鹽土 | 濱海鹽土 |
《廣西土種志》原書中土壤亞類名基本按照「二普」命名，但也略有不同。本數據集加工過程增加了對應的「二普」和「國標」亞類名。數據庫中保留原廣西土壤亞類名稱，以便溯源，規範如表2。
表2 廣西土壤亞類規範
| 廣西'土壤亞'類名 | '二普'亞'類'名（'1980'） | 國標'亞'類名（'GB17296-2009'） |
| 赤紅壤 | 典型赤紅壤 | 典型赤紅壤 |
| 紅壤 | 典型紅壤 | 典型紅壤 |
| 黃紅壤 | 黃紅壤 | 黃紅壤 |
| 紅壤性土 | 紅壤性土 | 紅壤性土 |
| 磚紅壤 | 磚紅壤 | 典型磚紅壤 |
1.2.2 土種的歸屬
[編輯]廣西土種的歸屬是根據「二普」分類系統，按土類編排，歸屬於同一土類的土種按不同土屬順序排列，每個土類的土種自成序列，並有相應的代號標示。土種的分布指出了地理位置、地形條件及行政區域的分布和面積。
1.2.3 土種命名
[編輯]廣西土種志土種命名遵循土壤屬性，採用群眾習慣命名或根據土種劃分指標在土種名稱前加修飾語，如鍋巴田、泥肉田、白粉土、鐵子土、淺湴田、中層夾沙紅土等。為了使土種命名趨於系統性，非耕作土用「土」字；耕作土用「泥土」二字；非地帶性土壤一般沿用習慣命名，如紫色土、黑色石灰土、潮土等；水稻土用「田」字。同時輔以土種劃分指標命名，如凡質地有別的名稱前加沙、壤、粘字；凡pH值有別的加酸性或石灰性以示區別；淹育型水稻土則加「淺」字等。
1.2.4 土層代號規定
[編輯]土層符號按土體發生層次統一用以下符號表示（表3～4），基本發生層按其發育上的差異可進一步劃分為若干亞層。例如O層可分為O1、O2、O3層，B層可分為B1、B2、B3層等，以阿拉伯數字作為大寫字母後綴表示。凡兼有兩種主要發生層特性的土層，又稱過渡層，如AB、AE、BE、BA等，第一個字母表示占優勢的主要土層。
表3 土層名稱及代碼列表
| 土層名稱 | 土層代號 | 土層名稱 | 土層代號 |
| 表土層和耕作層 | A | 漂白層 | E |
| 心土層（母質特徵消失的礦質層） | B | 泥炭層 | M |
| 犁底層 | P | 底土層（受成土作用少的母質層） | C |
| 瀦育層 | W | 堅硬岩石層 | R |
| 潛育層 | G |
土壤基本發生層按其發生上的特定性質可進一步分為一系列特定發生層，它用一個或兩個英文小寫字母並列置於發生層大寫字母之後表示，土層後綴符號見表4。
表4 土層後綴符號
| 符號 | 含義 | 符號 | 含義 |
| a | 高分解有機質 | n | 表示代換性鈉的積聚 |
| b | 礦質土壤中被埋藏的礦質土層 | p | 由耕作或其他耕作活動造成的擾動 |
| c | 中心結核或硬質，團聚結核。主要指鐵、鋁、錳質結核，不包括硅質、石灰質或更易溶性鹽類所形成的結核 | q | 表示次生硅質的累積 |
| d | 表示漂灰特徵 | r | 半風化層，鬆軟基質，可用鐵鍬挖掘，但根系不能穿插，如Cr |
| e | 半分解有機質 | s | 有斑紋、膠膜和結核等鐵錳新生體聚集，如Bs |
| f | 含有冰凌的永凍層（不包括「干凍層」） | t | 表示粘粒的澱積 |
| g | 反映氧化還原過程所造成的鐵錳斑點、斑塊 | v | 網紋，指紅白相間、富含鐵，潤時硬、干時極硬的網紋 |
| h | 有機質在礦質土壤中的自然積聚層 | w | 就地風化，有次生粘粒形成，游離氧化物釋放，粒狀、塊狀或稜柱狀結構發育，一般修飾B層 |
| i | 低分解有機質 | x | 脆盤特徵，容重高，有脆性 |
| k | 碳酸鈣的聚集 | y | 表示石膏的累積 |
| m | 表示強烈膠結、固結、硬化層次 | z | 易溶鹽積，如Az |
1.2.5 土種的描述
[編輯]主要性狀綜述，重點突出劃分土種的量級指標或幅度。統計剖面信息綜合各地區典型剖面的理化分析性狀，求平均值及變異係數，以表示每一土種的中心概念和邊緣概念。
典型剖面則突出土種劃分指標的中心概念，其他性狀要求在變幅範圍之內，註明採樣地點、地理景觀、母質。剖面層次描述力求規範化，理化分析結果齊全。土壤顏色採用日制標準比色卡對照描述。土壤質地由於分析時間先後採用方法不同，故存在卡慶斯基制、國標制兩種命名情況。
生產性能綜述是根據土種的宜種性、有無障礙因子以及其他生產性能，收集了廣西名、優、特產品的適宜土壤情況及高產土壤培肥和中、低產土壤改良的經驗及試驗成果，提出合理開發利用和改良的意見。
1.2.6 數據所採用土壤理化分析方法
[編輯]本數據集中土壤理化分析方法主要按廣西土壤普查期間編發的《土壤化學分析手冊》[6]和全國「土辦」印發的《關於土壤普查省級匯總參考提綱》[7]中「分析項目和分析方法說明」部分，並參照中科院南京土壤所編的《土壤理化分析》[8]一書中有關項目的測定方法進行。各指標具體分析測試方法見下表（表5）。
表5 土壤理化分析方法表
| 指標名稱 | 分析方法 | 指標名稱 | 分析方法 | |
| 水分 | 烘乾法 | 機械組成 | 甲種比重計法 | |
| pH (H2O) | 電位法（土∶水=1∶2） | pH (KCl) | IN氯化鉀浸提電位法（土∶液=1∶2） | |
| 有機質 | 丘林法 | 全磷 | 氫氧化鈉鹼熔-鉬銻抗比色法 | |
| 全氮 | 硫酸-硫酸鉀-硫酸銅消化-普通蒸餾法 | 速效磷 | 0.5 M碳酸鈉浸提(土∶液=1∶20)—鉬銻抗比色法 | |
| 全鉀 | 氫氧化鈉鹼熔——火焰光度法 | 速效鉀 | 中性醋酸銨浸提——火焰光度法 | |
| 陽離子交換量 | 交換性鉀、鈉 | NH4Ac浸提——火焰光度法 | 中性及酸性交換量 | 醋酸銨法 |
| 交換性鈣 | NH4Ac浸提-EDTA容量法 | 石灰性土交換量 | 草酸銨——氯化銨法 | |
| 交換性鎂 | NH4Ac浸提——差減法 | 交換性鈣鎂 | NaCl浸提——EDTA容量法（扣除可溶性ACO3-
、CO32-
）
| |
2 數據樣本描述
[編輯]2.1 數據庫結構
[編輯]參照國內外有關土壤資源數據庫的關係結構[9][10]，建成一個具有空間分布關係和分類層次關係的關係型數據庫，可以根據地點和土壤分類進行查詢檢索。按照「地點-土種」關係對用戶進行導航，即通過「省份-＞縣市名-＞土種名-＞土種詳細信息」的邏輯層層深入，最終找到用戶目標土種的詳細信息，包括剖面層次、剖面環境、理化屬性等。
本數據集由8張表組成：
（1）土類表：收錄了廣西土壤中的土類名、土綱名、土類描述等信息，增加了對應中國土壤分類與代碼（GB 17296-2009）規範土類名稱及其代碼，並保留原書中土類名稱。
（2）亞類表：收錄了廣西土壤中的亞類名，增加了對應的「二普」和「國標」亞類名及其代碼。
上述兩張表描述中國土壤發生分類與土壤類型關係的分類信息。一個土類有多個亞類，土類與亞類是一對多的關係。
（3）土種基本信息表：包括土壤類型名稱、一般性描述、母質、剖面構型、主要特徵、分布面積、生產性能等。此部分數據直接來源於原書。
（4）典型剖面景觀信息表：一個土種有一個典型剖面，該表收錄了典型剖面的採集地點、經緯度、地形地貌、高程、母質、自然植被、土地利用等。該表在數據整理過程中補充了典型剖面所在地的經緯度信息。
（5）典型剖面發生層表：描述發生層及其特徵，一個土種的垂直剖面有多個不同深度的發生層，土種與發生層是一對多的垂直分布關係。該表在數據整理過程中增加了發生層厚度信息。
（6）典型剖面理化性質表：收錄了土壤養分全量、速效養分、顆粒組成、質地、碳酸鈣等。一個土種有多個發生層，每個發生層有不同的理化性質。本數據集在原數據的基礎上增加了法定計量單位的數據字段。
（7）縣（市）名與土種關係表：一個土種可能分布於不同的縣（市），一個縣（市）可能存在多個土種，這些構成了土壤類型的水平分布關係。為了描述地點與土種之間多對多的關係，構建了地點與土種關係表。該表包括土種ID、土種名稱、縣市代碼、縣市名等字段。
（8）縣市名地理信息表：為了方便按廣西壯族自治區各縣（市）查詢，設計了縣市名表，收錄了土種分布地點的縣（市）及其經緯度信息。當全國性土種志已包含某地名（縣市名）時，如省級土種志出現該縣市名管轄的下一級地名時（如區、鄉），則與全國性地名統一歸屬到上一級地名中。
2.2 數據樣本
[編輯]目前數據庫只做到了按地點（縣市名）查詢，為了說明數據集的具體特徵，以按地點查詢為例，列出廣西壯族自治區按縣市查詢土種信息的典型樣本截圖，以便使用者溯源定位、理解數據集內涵。例如：
（1）查詢到廣西的縣市以及地理分布信息（圖1）。
（2）選擇欽州市，得到廣西欽州市分布有的土種基本信息（圖2）。
（3）選擇欽州市分布有的油砂田，得到廣西欽州市油砂田土種的分布、主要性狀、典型剖面景觀、發生層以及理化性質（圖3）。
圖1 廣西縣市及地理位置信息
圖2 廣西欽州市土種分布
圖3 廣西欽州市油砂田土種的詳細信息
3 數據質量控制和評估
[編輯]3.1 數據採錄質量保證
[編輯]數據集的錄入校正由中國科學院亞熱帶農業生態研究所於2014～2015年完成，數據完整性和一致性經人工抽查，確認無誤。在完成過程中，依據原始資料，覆核了各數據字段、單位和數值；依據法定計量單位進行了校正；對縣市名進行了修正；建立了數據庫設計文檔，從而具備數據字典和關係結構圖等完整的文檔資料。2015年提交至中國科學院南京土壤研究所入庫。
3.2 數據採錄質量控制具體措施
[編輯]3.2.1 法定計量單位轉換
[編輯]典型剖面理化性質表中有機質、全氮、全磷、全鉀原始數據，單位為％。數據錄入檢查無誤後，保留原始數據字段。同時按照法定計量單位增添新的數據字段，單位更新為g/kg。土壤顆粒組成按國際制分級，單位為％；土壤容重單位為g/cm3；陽離子交換量和交換性陽離子單位均統一為cmol/kg(+)。上述單位均為法定計量單位。
3.2.2 採樣深度的表示
[編輯]原始數據發生層深度用相對厚度表示（如20 cm），使用者不易區分其絕對深度或深度範圍。參照ISO 28258，在數據錄入檢查無誤後，增添發生層最上深度和發生層最下深度（如0，20）兩個字段，分別計算錄入。
3.2.3 土壤分類的規範化
[編輯]對已有數據資源中土壤分類名稱的規範，是土壤學科領域數據整合的重要內容之一。為了與現存的中國土壤分類系統統一，首先將《廣西土種志》中的土類表按原書與「二普」對應，數據集整理過程中增加了與「國標」的對照，土壤亞類表保留原始數據，新增加了與「二普」和「國標」的對照。
3.2.4 行政地點的規範化和更新
[編輯]上世紀80年代以後，行政地點名稱和歸屬有較大變化。對部分縣市的名稱，增添字段保留原始名稱。此外，為了查詢方便，增添與土種分布相關的省、市、縣行政區劃代碼（GB/T2260-2007）[11]和市、縣近似經緯度。
3.2.5 數據類型約定
[編輯]數據的基本類型為文本、數字、備註等。依據原始數據，對數據精度進行了設置。由於原始數據有缺失，空值在數據傳輸中若以數字型字段顯示，易人為形成「0」，故對於數據缺失的字段，用文本型「null」表示。
致謝
[編輯]感謝「土壤學科領域基礎科學數據整合與集成應用」項目組成員，特別是潘賢章研究員、高美榮高級工程師的幫助！
參考文獻
[編輯]- ↑ 廣西土壤肥料工作站.廣西土種志[M]. 南寧: 廣西科學技術出版社, 1990.
- ↑ 全國土壤普查辦公室. 中國土種志[M]. 北京: 農業出版社, 1993.
- ↑ 中國土壤學會.中國土種、土屬分類研究[M]. 南京: 江蘇科技出版社, 1989.
- ^ 4.0 4.1 全國土壤普查辦公室. 中國土壤[M]. 北京: 中國農業出版社, 1998.
- ↑ 中國國家標準化管理委員會. GB/T 17296-2009 中國土壤分類與代碼[S]. 北京: 中國標準出版社, 2009.
- ↑ 廣西農業局. 土壤普查技術[M]. 南寧: 廣西人民出版社, 1980.
- ↑ 全國「土辦」. 關於土壤普查省級匯總參考提綱[Z]. 1979.
- ↑ 中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析[M]. 上海: 上海科學技術出版社, 1978.
- ↑ ISO 28258:2013 Soil quality-Digital exchange of soil-related data[S]. 2013.
- ↑ Shi X, Yu D, Warner E, et al. Soil Database of 1:1 000 000 Digital Soil Survey and Reference System of the Chinese Genetic Soil Classification System[J]. Soil Survey Horizons, 2004, 45(4): 129–136.
- ↑ 中國國家標準化管理委員會. GB/T2260-2007中華人民共和國行政區劃代碼[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.
數據引用格式
[編輯]尹春梅. 廣西土種志——基於全國第二次土壤普查數據集 [DB/OL]. Science Data Bank, 2017. DOI: 10.11922/sciencedb.385.
