河谷平原茭田土壤與丘陵紅壤酸度組成的比較

周楊，姚岳良，施麗珍，陳建霞，章明奎

(1.縉云縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 縉云 321400；2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

土壤酸化是土壤退化的重要類型，其不僅會(huì)影響土壤中碳、氮、硫等元素的循環(huán)，降低土壤中鈣、鎂、鉀等養(yǎng)分水平，破壞土壤中水穩(wěn)定性團(tuán)聚體，提高土壤中重金屬元素的有效性，增加積累在土壤中的重金屬對(duì)作物和環(huán)境的危害，也可降低農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，增加病蟲害的發(fā)生,導(dǎo)致植物鋁、鐵、錳中毒，引發(fā)周圍地表水體的酸化，影響生態(tài)系統(tǒng)的功能[1-3]。近30多年來，我國耕地土壤酸化非常嚴(yán)重，酸化速率驚人[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果[4]，從20世紀(jì)80年代至2000年，我國酸化的耕地面積擴(kuò)大到了耕地面積的40%以上。土壤酸化是土壤形成與發(fā)育過程中普遍存在的自然過程[5]，但自然條件下的土壤酸化相對(duì)緩慢，人為活動(dòng)可大大加速土壤酸化。土壤酸化機(jī)制及酸化速率可用土壤質(zhì)子平衡理論解釋[6-8]，其始于土壤中活性質(zhì)子(氫離子)的形成和土壤中的氫離子和鋁離子的增加。目前，我國有關(guān)土壤酸化理論主要基于傳統(tǒng)的具可變電荷的富鐵鋁化土壤研究，對(duì)平原地區(qū)的恒電荷土壤酸化認(rèn)識(shí)有限，對(duì)平原土壤酸化后酸度組成特點(diǎn)知之甚少。為此，以縉云縣為研究區(qū)，通過河谷平原茭(白)田土壤及其周圍丘陵紅壤酸度組成的比較，分析了河谷平原茭田土壤的酸度組成特點(diǎn)，探討了茭田土壤的酸化特點(diǎn)。

1 材料與方法

研究共從縉云縣采集了42個(gè)茭田土壤和52個(gè)丘陵土壤。采集的茭田土壤地貌類型為河谷平原，成土母質(zhì)為河流沖積物，土壤類型為水稻土；丘陵土壤類型為紅壤，利用方式為林地，成土母質(zhì)為花崗巖等酸性巖的風(fēng)化物。采集的土樣經(jīng)室內(nèi)風(fēng)干后，用木棍碾壓，過2 mm孔徑土篩，用于pH的測(cè)定和交換性氫、交換性鋁和交換性酸的測(cè)定。pH用土液比1∶2.5浸提液，電位法測(cè)定，交換性氫、交換性鋁和交換性酸用氯化鉀浸提-標(biāo)準(zhǔn)堿滴定法測(cè)定[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤pH

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，茭田土壤和丘陵紅壤的pH分別在4.45～6.89和4.11～6.71，平均值分別為5.39和5.37，兩者的pH變幅和平均值基本接近。分組統(tǒng)計(jì)(表1)可知，兩類土壤的pH均主要在4.5～<5.5，分別占64.3%和65.4%；土壤pH在5.5～<6.5的樣數(shù)比例茭田土壤高于丘陵紅壤，而土壤pH在6.5～7.5和<4.5的樣數(shù)比例為丘陵紅壤高于茭田土壤?？N云縣茭田土壤酸化明顯。

表1 茭田土壤與丘陵紅壤pH的組成比較

2.2 土壤交換性酸及其組成

表2為茭田土壤與丘陵紅壤交換性酸組成的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。雖然兩組土壤的pH較為接近，但丘陵紅壤交換性酸和交換性鋁含量明顯高于茭田土壤，前者交換性酸和交換性鋁最高值分別為后者的2.6和2.7倍，交換性酸和交換性鋁平均含量分別為后者的4.1和5.1倍。兩者的交換性氫含量較為接近。茭田土壤與丘陵紅壤交換性酸中交換性鋁和交換性酸的占比也有較大的差異，前者交換性鋁占比在0.0%～93.0%，后者在36.0%～99.1%；丘陵紅壤交換性酸中交換性鋁的占比(平均為88.1%)明顯高于茭田土壤(平均為62.6%)。茭田土壤交換性氫的占比平均達(dá)37.4%，約為丘陵紅壤的3.1倍。

表2 茭田土壤與丘陵紅壤交換性酸的組成比較

2.3 土壤交換性酸與pH的關(guān)系

圖1表明，無論是茭田土壤還是丘陵紅壤，土壤交換性酸、交換性鋁和交換性氫均與pH呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，即交換性酸隨pH的增加而下降。相關(guān)分析表明，茭田土壤交換性酸、交換性鋁和交換性氫與pH之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.822**、-0.494*和-0.837**；丘陵紅壤交換性酸、交換性鋁和交換性氫與pH之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.872**、-0.426*和-0.899**，表明土壤pH主要受交換性鋁的影響。茭白田土壤交換性鋁和交換性氫占交換性酸的比例與pH之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.709**和0.709**；丘陵紅壤交換性鋁和交換性氫占交換性酸的比例與pH值之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.659**和0.659**，這表明隨著土壤pH值的下降，交換性鋁的比例逐漸增加。

圖1 土壤交換性酸與pH的關(guān)系

3 小結(jié)與討論

研究結(jié)果表明，雖然兩組土壤的pH變化范圍和平均值非常接近，但丘陵紅壤交換性酸和交換性鋁含量明顯高于茭白田土壤，前者交換性酸和交換性鋁最高值分別為后者的2.6和2.7倍，交換性酸和交換性鋁平均含量分別為后者的4.1和5.1倍。另外，分析結(jié)果也表明，茭田土壤交換性氫占交換性酸的比例明顯高于丘陵紅壤，前者為后者的3.1倍。這表明，對(duì)于相似pH的茭田土壤和低丘紅壤，低丘紅壤的交換性酸遠(yuǎn)高于茭田土壤；相應(yīng)地，若要使pH下降相同的程度，河谷平原的農(nóng)田只需要相對(duì)少量的酸就可實(shí)現(xiàn)，即河谷平原農(nóng)田對(duì)酸的緩沖能力較弱。影響土壤酸緩沖性的因素包括土壤組成和土壤性質(zhì)的諸方面因素，其中CEC、CaCO3含量、有機(jī)質(zhì)含量和質(zhì)地對(duì)土壤酸緩沖性均有較大的影響[10-11]。河谷平原土壤與低丘陵紅壤均無CaCO3，兩者的土壤CEC接近，但河谷平原土壤的黏粒含量明顯低于低丘紅壤，這表明河谷平原土壤質(zhì)地較輕可能是導(dǎo)致其酸緩沖能力較弱的主要原因。另外，河谷平原土壤酸化時(shí)不易形成交換性鋁可能還與農(nóng)田通過施肥和灌溉補(bǔ)充鹽基有關(guān)[12]，在農(nóng)田中土壤對(duì)酸的緩沖作用主要由陽離子交換來實(shí)現(xiàn)，因此，產(chǎn)生的交換性鋁相對(duì)較少。