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.縉云縣農業農村局，浙江 縉云 321400；2.浙江大學 環境與資源學院，浙江 杭州 310058)

土壤酸化是土壤退化的重要類型，其不僅會影響土壤中碳、氮、硫等元素的循環，降低土壤中鈣、鎂、鉀等養分水平，破壞土壤中水穩定性團聚體，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作物和環境的危害，也可降低農產品質量，增加病蟲害的發生,導致植物鋁、鐵、錳中毒，引發周圍地表水體的酸化，影響生態系統的功能[1-3]。近30多年來，我國耕地土壤酸化非常嚴重，酸化速率驚人[1]。據統計結果[4]，從20世紀80年代至2000年，我國酸化的耕地面積擴大到了耕地面積的40%以上。土壤酸化是土壤形成與發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緩慢，人為活動可大大加速土壤酸化。土壤酸化機制及酸化速率可用土壤質子平衡理論解釋[6-8]，其始于土壤中活性質子(氫離子)的形成和土壤中的氫離子和鋁離子的增加。目前，我國有關土壤酸化理論主要基于傳統的具可變電荷的富鐵鋁化土壤研究，對平原地區的恒電荷土壤酸化認識有限，對平原土壤酸化后酸度組成特點知之甚少。為此，以縉云縣為研究區，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，探討了茭田土壤的酸化特點。

1 材料與方法

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

2 結果與討論

2.1 土壤pH

統計結果表明，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。分組統計(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的樣數比例為丘陵紅壤高于茭田土壤。縉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計結果。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呈現負相關，即交換性酸隨pH的增加而下降。相關分析表明，茭田土壤交換性酸、交換性鋁和交換性氫與pH之間的相關系數分別為-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之間的相關系數分別為-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之間的相關系數分別為-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值之間的相關系數分別為-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的關系

3 小結與討論

研究結果表明，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，對于相似pH的茭田土壤和低丘紅壤，低丘紅壤的交換性酸遠高于茭田土壤；相應地，若要使pH下降相同的程度，河谷平原的農田只需要相對少量的酸就可實現，即河谷平原農田對酸的緩沖能力較弱。影響土壤酸緩沖性的因素包括土壤組成和土壤性質的諸方面因素，其中CEC、CaCO3含量、有機質含量和質地對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地較輕可能是導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不易形成交換性鋁可能還與農田通過施肥和灌溉補充鹽基有關[12]，在農田中土壤對酸的緩沖作用主要由陽離子交換來實現，因此，產生的交換性鋁相對較少。