我國(guó)南方不同母質(zhì)土壤pH剖面特征及酸化因素分析.docx

1、植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)2019,25(8):1308-1315JournalofPlantNutritionandFertilizers我國(guó)南方不同母質(zhì)土壤pH剖面特征及酸化因素分析趙凱麗1，3,王伯仁I，徐明崗仲，蔡澤江L2,石偉琦七馬海洋4(1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽紅壤實(shí)驗(yàn)站/祁陽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外試驗(yàn)站，湖南祁陽426182；3北京市土肥工作站，北京100029；4中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江524091)摘要：【目的】母質(zhì)是影響土壤理化性質(zhì)的主要因素之一，研究不同母質(zhì)土壤pH的剖面特征及

2、主要影響因素，為防治土壤酸化提供依據(jù)?！痉椒ā窟x取湖南祁陽白茅草植被下七種母質(zhì)(第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖、花崗巖、石灰?guī)r、紫色頁巖、河流沖積物)發(fā)育的土壤，測(cè)定不同層次(020、2040、4060、6080和80一100cm)土壤pH,通過比較表層(0一20cm)與底層(60一100cm)pH的差異來表征表層土壤是否酸化及酸化程度；測(cè)定0-20cm土層的酸堿緩沖容量、有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換量、比表面積及顆粒組成，分析影響表層酸化的主要因素?！窘Y(jié)果】石灰?guī)r剖面土壤的pH(8.468.72)最高，呈強(qiáng)堿性，其次為河流沖積物(7.377.87)、紫色頁巖土壤(7.418.00),呈堿性；花崗巖、第

3、四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖四種母質(zhì)發(fā)育的紅壤呈酸性或強(qiáng)酸性，以花崗巖紅壤pH(5.31-5.70)較高，其次為第四紀(jì)紅土(4.624.97)、紅砂巖紅壤(4.314.67),板頁巖紅壤pH(4.254.49)最低。比較表層(020cm)與底層(60100cm)±壤的pH,發(fā)現(xiàn)七種母質(zhì)剖面土壤的表層均出現(xiàn)了pH降低，說明表層已出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，酸化程度大小依次為：紫色頁巖土壤河流沖積物土壤、花崗巖紅壤第四紀(jì)紅土、紅砂巖紅壤石灰?guī)r土壤、板頁巖紅壤。對(duì)表層土壤的比表面積、顆粒組成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸堿緩沖容量、陽離子交換量、有機(jī)質(zhì)含量共八種理化因素進(jìn)行逐步線性回歸分析，由于多種因素

4、的相互影響，七種母質(zhì)土壤并未發(fā)現(xiàn)影響表層酸化的主要因素，但在四種母質(zhì)(第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖、花崗巖)發(fā)育的酸性紅壤中陽離子交換量是影響表層酸化的主要因素?！窘Y(jié)論】土壤陽離子交換量與表層紅壤酸化差值呈顯著負(fù)相關(guān)，是影響第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖和花崗巖四種酸性紅壤表層酸化的主要因素之一。關(guān)鍵詞：母質(zhì)；酸化；陽離子交換量；土壤剖面ChangesinpHwithdepthsofsoilsderivedfromdifferentparentmaterialsandanalysisofacidificationinSouthernChinaZHAOKai-IiL3,WANGBo-ren12收稿日期

5、：2018-04-24接受日期：2018-07-25基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFE0112700)；中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(1630062018005)。聯(lián)系方式：趙凱麗E-mail：zhaokaili101通信作者王伯仁Email：wangboren:徐明崗E-mail：xuminggang,XUMing-gang14*,CAIZe-jiangL2,SHIWei-qi4,MAHai-yang4(1InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgricultural

6、Sciences/NationalEngineeringLaboratory'forImprovingQualityofArableLand,Beijing100081,China;2RedSoilExperimentalStation,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/NationalObservationandResearchStationofFarmlandEcosysteminQiycing,Qiycmg,Hunan426182,China;3BeijingSoilFertilizerExtensionServiceStation,Bei

7、jing100029,China;4SouthSubtropicalCropsResearchInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalScience,Zhanjiang,Guangdong524091,China)Abstract:ObjectivesToinvestigatechangesinpHatdifferentdepthsofsoilderivedfromsevenparentmaterialstohelppreventsoilacidification.MethodsSoilsamplesatlayersof0-20,20-40,

8、40-60,60-80and80-100cmwerecollectedfromsevensiteswithdifferentparentmaterials(Quaternaryredearth,Redsandstone,Plateshale,Granite,Riveralluvialmaterial,Limestone,andPurpleshale)underImperatacylindricameadow,inQiyangCounty,HunanProvince.SoilpH,soilacidandalkalinebufferingcapacity,soilorganicmatter,soi

9、lcationexchangecapacity,soilspecificsurfacearea,andparticlesizeweremeasured,andsoilacidificationwasestimatedbythedifferenceinthesoilpHbetween0-20cmand60-100cmlayers.ResultsThepHvaluesofredsoilfromQuaternaryredearth,redsandstone,plateshaleandGranitewerebelow6.0,riveralluvialmaterialsoil(pH7.37-7.87)a

10、ndpurpleshalesoil(pH7.41-8.00)wereneutralwithpH7.0-8.0,andlimestonesoilwasstronglyalkalinewithpH8.46一8.72.Forallthesevenparentmaterials,theaverageacidificationrateofredsoilswasintheorder:purpleshalesoil>riveralluvialmaterialsoil,graniteredsoil>Quaternaryredearthredsoil,andredsandstoneredsoil&g

11、t;limestonesoil,plateshaleredsoil.BasedonanalysisofpH,soilacidandalkalinebufferingcapacity,soilorganicmatter,soilcationexchangecapacity,soilspecificsurfaceareaandparticlesize,nokeyfactorswerefoundinthesevenparentmaterialsthatledtosoilacidification.However,soilcationexchangecapacitywasfoundtobethekey

12、factorforsoilacidificationinfourparentmaterials,includingQuaternaryredearth,redsandstone,plateshaleandgranite.ConclusionsSoilcationexchangecapacityisnegativelycorrelatedwiththesoilacidification,whichisoneofthemainfactorslimitingtheacidificationinfourparentmaterials,includingQuaternaryredearth,redsan

13、dstone,plateshale,andgranite.Keywords:soilparentmaterials;acidification;cationexchangecapacity;soilprofile土壤pH值降低將引起KNaCa2Mg2NHZ等鹽基離子的淋失，交換性酸、鋁的增加成重金屬元素的有效性提高叫嚴(yán)重影響土壤質(zhì)量。母質(zhì)可通過影響土壤的物理性質(zhì)（質(zhì)地、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等）和化學(xué)性質(zhì)（pH、陽離子交換量、酸堿緩沖容量、有機(jī)質(zhì)含量等并叫進(jìn)而影響土壤的酸化進(jìn)程回。明確不同母質(zhì)土壤的酸化現(xiàn)狀，分析主要酸化因素，可采取有效措施減緩酸化進(jìn)程，減少因酸化造成經(jīng)濟(jì)損失及生態(tài)環(huán)境惡化。Fujii等姬提

14、出，母質(zhì)可通過影響土壤中酸的強(qiáng)度、分布及酸中和能力來影響酸化過程。在物理性質(zhì)方面，朱麗東叫對(duì)浙江紅土粒度組成的研究表明，砂巖紅土最粗，花崗巖紅土次之，玄武巖紅土最細(xì)。田冬等選取不同質(zhì)地的土壤研究氮添加對(duì)pH的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)后砂土、粉黏壤土和黏土的平均pH分別下降了0.490.69>0.821.02>0.59-0.67個(gè)單位，以粉黏壤土下降的幅度最大。在化學(xué)性質(zhì)方面，何騰兵等網(wǎng)研究發(fā)現(xiàn)，pH對(duì)母巖有較大繼承性，石灰?guī)r、鈣質(zhì)紫色砂頁巖、河流沖積物土壤pH為中性至微堿性，紅色黏土、砂巖、頁巖土壤pH為酸性至強(qiáng)酸性；相比砂巖土壤，紫色砂頁巖、河流沖積物土壤的有機(jī)質(zhì)含量及陽離子交換量較高

15、。曹丹等仞研究發(fā)現(xiàn),隨著有機(jī)質(zhì)含量增加，茶園土壤酸化速率呈下降趨勢(shì)。吳甫成網(wǎng)、王曉燕叫等研究表明，不同母質(zhì)紅壤酸堿緩沖能力的強(qiáng)弱程度不同。沈月等研究發(fā)現(xiàn)棕壤的酸化速率不僅與酸堿緩沖容量有關(guān)，也與pH的變化有關(guān)。綜上，不同母質(zhì)土壤的理化性質(zhì)有較大差異，可影響土壤酸化的進(jìn)程。目前，對(duì)不同母質(zhì)土壤的酸化因素有較多研究，但綜合這些因素分析主要影響因素方面仍相當(dāng)薄弱。本研究以湖南祁陽白茅草植被下七種母質(zhì)發(fā)育的土壤為研究對(duì)象，分析不同層次的pH,比較表層（一20cm）與底層（60一100cm）pH的差異，揭示不同母質(zhì)土壤pH的剖面特征及酸化現(xiàn)狀，明確比表面積等物理指標(biāo)和酸堿緩沖容量等化學(xué)指標(biāo)中影響不同母質(zhì)

16、土壤表層酸化的關(guān)鍵因素。1材料與方法1.1試驗(yàn)點(diǎn)概況湖南省祁陽縣位于中國(guó)南方典型紅壤丘陵區(qū)，該區(qū)域年平均日照時(shí)數(shù)為1613.1h,太陽幅射量為108.7kcal/cm2,年平均氣溫為17.818.4°C,無霜期293d,年降雨量11501350mm,祁陽縣主要成土母質(zhì)有：第四紀(jì)紅土（占全縣土壤總面積的6.2%）、板頁巖（占全縣土壤總面積的23.6%）、紅砂巖（占全縣土壤總面積的34.7%）>花崗巖（占全縣土壤總面積的7.1%）、石灰?guī)r（占全縣土壤總面積的19.7%）、河流沖積物（占全縣土壤總面積的2%）、紫色頁巖（占全縣土壤總面積的6.9%）o本研究所選取土壤于2014年10月

17、采自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院祁陽紅壤站（lll°52rE,26°45ZN）周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn),為減少氣候、酸沉降等環(huán)境因素對(duì)酸化的影響，更好地說明母質(zhì)對(duì)酸化的作用，本研究采用小范圍局部采樣，具體植被和采樣地點(diǎn)見表lo表1供試土壤采樣地點(diǎn)基本情況Table1Locationdetailsofthetestedsoils采樣地點(diǎn)成土母質(zhì)土壤類型經(jīng)度(E)緯度(N)海拔(m)LocationParentmaterialSoiltypeLongitudeLatitudeAltitude文富市鎮(zhèn)官山坪村第四紀(jì)紅土Quaternaryredearth紅壤Redsoil111。52。6.626。45,42.

18、8"132茅竹鎮(zhèn)大嶺村紅砂巖Redsandstone紅壤Redsoil111°48W.2"26。29,20.7"116文富市鎮(zhèn)鐵塘沖村板頁巖Plateshale紅壤Redsoil111。53,20.826。45'24.7”143白果市鄉(xiāng)仁光村花崗巖Granite紅壤Redsoil111。5951.7"26。0845.8"702文富市鎮(zhèn)坪陽甸村河流沖積物河沙土111。5025.3"26。4513.1"107RiveralluvialmateriaRiveralluvialmaterialsoil進(jìn)寶塘鎮(zhèn)大塘村

19、石灰?guī)rLimestone石灰土Limestonesoil112。0438.9"26。27'17.5”103黃泥塘鎮(zhèn)一居委會(huì)紫色頁巖Purpleshale紫色土Purpleshalesoil112。0742.3"26。28'54.0”82注（Note）:所有土壤樣品均采自湖南省祁陽縣內(nèi)，為野生荒山白茅草地，自然生長(zhǎng)多年，無人為干擾。AllthesoilswerecollectedfromQiyangCounty,HunanProvince,China.ThesamplingpointiswildbarrenmountainwithperennialImpera

20、tacylindrica.1.2試驗(yàn)材料在每個(gè)土壤樣地上隨機(jī)選取3個(gè)地表?xiàng)l件相同的采樣點(diǎn)，分別采集020、2040、4060、6080、80100cm共5個(gè)層次的土壤樣品，自然風(fēng)干后，去除石塊和殘根等雜物，磨碎，過2mm篩，用四分法取約300g作為待測(cè)樣品。不同層次土壤用于pH測(cè)定，020cm土壤用于測(cè)定比表面積、顆粒組成、酸堿緩沖容量、有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量。1.3試驗(yàn)方法土壤pH采用電極電位法測(cè)定，水土比為2.5：1；有機(jī)質(zhì)采用重格酸鉀外加熱法，陽離子交換量采用乙酸鉉交換法測(cè)定；土壤的比表面積測(cè)定采用氮?dú)馕椒y(cè)定明，土壤顆粒組成利用激光顆粒分析儀(美國(guó)BeckmanCoulterLSI

21、3320)測(cè)定，采用轉(zhuǎn)換模型計(jì)算顆粒含量頃。土壤的酸堿緩沖容量測(cè)定嚇國(guó)：稱取4g風(fēng)干土壤15份于50mL離心管，分別加入已標(biāo)定濃度(0.001250.04mol/L)的HC1和NaOH溶液20mL,使水土比為5:1,最終加入的酸堿量分別為0、3.125、6.25、12.5、25、37.5、75>100mmol/kg,所有處理均重復(fù)1次；土壤懸液振蕩1h后，恒溫25°C培養(yǎng)，期間每天用力往復(fù)搖勻一次，平衡7天后測(cè)定土壤pH,以pH為橫坐標(biāo)，加入酸堿的量為縱坐標(biāo)作圖得到土壤酸堿緩沖曲線，對(duì)曲線突躍范圍內(nèi)斜率相近的部分進(jìn)行局部直線擬合計(jì)算，斜率值即為土壤的酸堿緩沖容量回。所有圖和數(shù)據(jù)

22、分析分別采用Excel2003和SPSSStatistics20軟件,不同處理間的顯著性(P<0.05)采用Duncan法檢驗(yàn)。2結(jié)果與分析2.1不同母質(zhì)土壤的剖面pH值白茅草植被下，由不同母質(zhì)土壤pH值的剖面變化(圖1)可知，第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖、花崗巖四種母質(zhì)發(fā)育的剖面紅壤均呈酸性或強(qiáng)酸性(PH<6),以花崗巖紅壤pH(5.31-5.70)最高，其次為第四紀(jì)紅土紅壤(pH4.62-4.97),紅砂巖紅壤(pH4.31-4.67),板頁巖紅壤的pH(4.254.49)最低。石灰?guī)r土壤(pH8.468.72)呈強(qiáng)堿性，河流沖積物(pH7.377.87)>紫色頁巖(pH7

23、.41-8.00)±壤呈堿性。第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖紅壤，石灰?guī)r、河流沖積物和紫色頁巖土壤的pH隨土層(060cm)深度增加呈增加趨勢(shì)，增加幅度為0.11>0.19、0.12和0.1、0.4、0.37個(gè)pH單位?；◢弾r紅壤的pH隨土層(04。cm)深度的增加呈降低趨勢(shì)，降低幅度為0.13個(gè)pH單位；七種母質(zhì)剖面土壤的各層次間，底土兩個(gè)層次(60一80cm和80100cm)間差異性不顯著，但均與表層(020cm)的差異性顯著。2.2不同母質(zhì)土壤的酸化特征選取白茅草根系分布的表層(020cm)和底土差異性不顯著的兩個(gè)層次(60一80cm和80一100cm)分別作為表層和底層，通

24、過比較表層(一20cm)與底層(6100cm)pH的差異來表征表層土壤的酸化狀況。由表2可看出，020cm土層，以石灰?guī)r土壤pH最高，其次為紫色頁巖、河流沖積物土壤，土壤pHSoilpH4.04.85.05.81£d£一OS壑慝啖W圖1不同母質(zhì)土壤pH剖面特征Fig.1SoilpHinprofilesofsoilsderivedfromdifferentparentmaterials注(Note):Qre一第四紀(jì)紅土Quaternaryredearth；Rs一紅砂巖Redsandstone：Ps一板頁巖Plateshale：G一花崗巖Gr

25、anite；Ram一河流沖積物Riveralluvialmaterial；L一石灰?guī)rLimestone；Ps紫色頁巖Purpleshale；圖中不同小寫字母表示單個(gè)剖面不同土層間土壤pH差異顯著(P<0.05)Differentlowercaselettersindicatessignificantdifferencesat0.05levelinsoilpHatdepthsofeachprofile.表2020cm、60100cm±壤pH值及差值Table2SoilpHvaluesin0-20cm,60-100cmlayersandtheirdifferenceineachso

26、il成土母質(zhì)Parentmaterial0一20cm60一100cm差值Difference第四紀(jì)紅土Quaternaryredearth4.62±0.08d4.96土0.07e-0.34土0.04b紅砂巖Redsandstone4.31±0.17e4.64+0.01f-0.33土0.06b板頁巖Plateshale4.25+0.01e4.47±0.07g-0.22士0.02a花崗巖Granite5.31±0.03c5.69±0.01d-0.38土0.02be河流沖積物Riveralluvialmaterial7.37+0.10b7.85土0.

27、02c0.48±0.13be石灰?guī)rLimestone8.46土0.03a8.69土0.03a0.23土0.02a紫色頁巖Purpleshale7.42土0.08b7.95土0.03b-0.53土0.04c注(Note):同列數(shù)值后不同小寫字母表示各指標(biāo)成土母質(zhì)間差異顯著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongtheparentmaterialsat0.05level.再次為花崗巖、第四紀(jì)紅土紅壤，板頁巖、紅砂巖紅壤的pH最低；底層的pH也

28、呈現(xiàn)了類似的變化規(guī)律。通過與底層pH的比較可發(fā)現(xiàn)，020cm出現(xiàn)了pH降低的現(xiàn)象，說明表層土壤已出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，酸化程度大小依次為：紫色頁巖土壤>河流沖積物土壤、花崗巖紅壤>第四紀(jì)紅土、紅砂巖紅壤石灰?guī)r土壤、板頁巖紅壤；石灰?guī)r土壤和板頁巖紅壤的酸化程度顯著小于紫色頁巖土壤。2.3不同母質(zhì)土壤020cm土層的酸堿緩沖容量、有機(jī)質(zhì)含量及陽離子交換量表3表明，除第四紀(jì)紅土、板頁巖紅壤，各母質(zhì)土壤酸堿緩沖容量的差異水平達(dá)到顯著；河流沖積物土壤的酸堿緩沖容量最大，對(duì)酸的抵抗力最強(qiáng)，其次為紫色頁巖、石灰?guī)r土壤；第四紀(jì)紅土壤的酸堿緩沖容量最小，其次為板頁巖、紅砂巖、花崗巖紅壤，對(duì)酸的抵抗力較弱。0

29、20cm土層的有機(jī)質(zhì)含量以紅砂巖紅壤最高，其次為花崗巖紅壤、河流沖積物土壤，與其它母質(zhì)差異水平達(dá)到顯著，再次為第四紀(jì)紅土、板頁巖紅壤和石灰?guī)r土壤，紫色頁巖土壤的有機(jī)質(zhì)含量最低，顯著低于其它母質(zhì)土壤。0-20cm土層以花崗巖紅壤的陽離子交換量最高，其次為紫色頁巖土壤，均顯著高于其它母質(zhì)土壤；再次為石灰?guī)r土壤、第四紀(jì)紅土、紅砂巖紅壤、河流沖積物土壤，板頁巖紅壤的陽離子交換量最低，顯著低于其它母質(zhì)土壤。相關(guān)性分析結(jié)果表明，七種母質(zhì)土壤的酸堿緩沖容量與有機(jī)質(zhì)含量（,=0.0029）、陽離子交換量（r=0.0666）未呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系（=21）。但四種母質(zhì)酸性紅壤（第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖、花崗巖紅壤

30、）的酸堿緩沖容量與陽離子交換量（r=0.8646H呈表3020cm±壤酸堿緩沖容量、有機(jī)質(zhì)含量及陽離子交換量Table3pHbuffercapacity,organicmattercontentandcationexchangecapacityin0-20cmlayerofsoilfromdifferentparentmaterials成土母質(zhì)Parentmaterial酸堿緩沖容量pHbuffercapacity(mmol/kg)有機(jī)質(zhì)Organicmatter(g/kg)陽離子交換量CEC（cmol/kg）第四紀(jì)紅土Quaternaryredearth8.94±().3

31、3f15.44±1.91ab11.01±0.32be紅砂巖Redsandstone10.47±0.l9e17.99+1.69a11.08+0.49be板頁巖Plateshale9.34±0.46f12.25±0.32be7.70±0.13d花崗巖Granite13.88土1.33d17.91±0.97a18.45±0.32a河流沖積物Riveralluvialmaterial20.67±0.94a17.79±2.04a9.01±0.05cd石灰?guī)rLimestone17.44+0.03c

32、12.72+2.74be11.66±2.29b紫色頁巖Purpleshale17.82+1.62b9.50土0.30c16.15+1.18a注(Note):同列數(shù)值后不同小寫字母表示各指標(biāo)成土母質(zhì)間差異顯著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongtheparentmaterialsatthe0.05level.極顯著正相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)含量（,=0.3377）未呈現(xiàn)出顯著相關(guān)性（=12）。2.4不同母質(zhì)土壤020cm土層比表面積及顆粒組成表4

33、顯示，花崗巖紅壤的比表面積最大，顯著高于其它母質(zhì)土壤，其次為第四紀(jì)紅土、紅砂巖紅壤，其余四種母質(zhì)土壤間的比表面積無顯著差異。根據(jù)土壤的顆粒組成可得出，紫色頁巖土壤黏粒含量最高，屬粉砂質(zhì)黏壤土；石灰?guī)r、河流沖積物土壤砂粒含量最高，屬黏壤土；第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖紅壤屬于粉砂質(zhì)黏土，粉粒含量高；花崗巖紅壤屬壤質(zhì)黏土。2.5不同母質(zhì)土壤酸化的主要影響因素綜合以上與表層酸化過程可能有關(guān)的因素（包括pH、比表面積、顆粒組成、緩沖容量、陽離子交換量、有機(jī)質(zhì)含量），運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行逐步回歸分析"辿結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有變量被輸入到方程中，即未得出影響七種母質(zhì)土壤表層酸化的主要因素；而針對(duì)其中由四種母

34、質(zhì)發(fā)育的酸性紅壤（即第四紀(jì)紅土、紅砂巖、花崗巖、板頁巖紅壤）的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，陽離子交換量是影響四種母質(zhì)紅壤表層酸化的主要因素。首先對(duì)0一20cm與60一100cm土層的ZpH進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)，選適用小樣本檢驗(yàn)（本研究n=12屬于小樣本）的Shapiro-WilkTest模型,結(jié)果表明,數(shù)據(jù)表4020cm±壤的比表面積及顆粒組成Table4Specificsurfaceareaandmineralcompositionofsoilparticlesin0-20cmsoillayerfromdifferentparentmaterials顆粒組成Particlesize(g/kg)成土母質(zhì)Par

35、entmaterial比表血積(m2/g)Specificsurfacearea黏粒Clay<2pm粉粒Silt220pm砂粒Sand202000pm土壤質(zhì)地Texture第四紀(jì)紅土Quaternaryredearth29.59±0.34b352.1±8.4a486.3+2.21a161.7±10.6c粉砂質(zhì)黏土Siltyclay紅砂巖Redsandstone32.01±8.02b361.8±44.6a457.2土17.2a181.0±61.8c粉砂質(zhì)黏土Siltyclay板頁巖Plateshale19.31土1.52c383.

36、3±40.8a487.7±14.1a129.0±26.7c粉砂質(zhì)黏土Siltyclay花崗巖Granite43.27±2.62a344.3±1.5a444.6±12.1a211.1±13.6c壤質(zhì)黏土Loamclay河流沖積物Riveralluvialmaterial12.55±0.56c205.2土92.7b220.6土50.2b574.2±42.5a黏壤土Clayloam石灰?guī)rLimestone15.84±3.54c191.9±42.6b391.5±79.8a416.6&

37、#177;37.2b黏壤土Clayloam紫色頁巖Purpleshale20.92±0.12c400.3土20.4a450.6土42.4a149.1±22.0c粉砂質(zhì)黏壤土Siltyclayloam注(Note):同列數(shù)值后不同小寫字母表示各指標(biāo)成土母質(zhì)間差異顯著(P<0.05)Valuesfollowedbydifferentsmalllettersinthesamecolumnmeansignificantlydifferentamongtheparentmaterialsatthe0.05level.統(tǒng)計(jì)量為0.893,顯著性大于0.05水平(P=0.249),

38、故因變量(ApH)服從正態(tài)分布，可進(jìn)行回歸分析。由表5的分析結(jié)果可得出線性回歸方程為：y=0.157-0.013%,式中：ApH；為一陽離子交換量?；貧w系數(shù)的顯著性均小于0.05,即自變量與因變量之間存在顯著性差異，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義故留在方程中。自變量而對(duì)y的直接作用是PIy=0.785,說明陽離子交換量對(duì)表層酸化有直接影響。3討論3.1不同母質(zhì)土壤的酸化特征土壤pH對(duì)母巖有較大繼承性時(shí)。根據(jù)中國(guó)土壤的酸堿度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，1987),本文中第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖紅壤均屬于強(qiáng)酸性紅壤(pH<5),主要原因可能是三種母質(zhì)紅壤經(jīng)歷了較完全的風(fēng)化成土過程，處于脫硅富鋁化階段

39、，大部分鹽基淋失殆盡，導(dǎo)致土壤pH較低向。花崗巖紅壤屬于酸性紅壤(pH<6),040cm的pH顯著低于底層，主要原因是此采樣點(diǎn)為次生白茅草地，曾種過茶樹，種植方法采用深耕松土條栽，種植過程中施用氮肥、有機(jī)肥等，加速了表層酸化氣且040cm的pH隨土層深度增加呈降低趨勢(shì)，可能是因?yàn)?-20cm生長(zhǎng)白茅草后，承接的大量枯枝落葉增加了有機(jī)質(zhì)積累，減緩了酸化進(jìn)程，故pH高于2040emo河流沖積物、紫色頁巖土壤屬于堿性土壤(7.5<pH<8.5),河流沖積物為多種地表物質(zhì)的混合沉積物，受水分作用影響，發(fā)育的土壤接近中性網(wǎng)；紫色頁巖發(fā)育程度遲緩，不具脫硅富鋁化特征，風(fēng)化微弱，含有碳酸鈣

40、，鹽基飽和度高，土壤呈堿性。石灰?guī)r土壤屬強(qiáng)堿性土壤(pH>8.5),主要是因?yàn)橥寥乐泻S富的碳酸鈣刖且鹽基豐富，母巖風(fēng)化過程中碳酸鈣延緩了鹽基的淋失和土壤的酸化進(jìn)程，土壤堿性較強(qiáng)。白茅草根系主要分布在020cm的土壤表層四,是枯枝落葉分布的主要區(qū)域，受植被因素影響顯著，在一定程度上土壤性質(zhì)發(fā)生了變化；而60100cm位于底層，主要受母質(zhì)等結(jié)構(gòu)因素影響，外界因素的干擾小，pH較接近原始值如。因此，本研究選取0-20cm作為表層，底土差異性不顯著的兩個(gè)層次(6080cm和80100cm)作為底層，通過比較表層(0一20cm)與底層(60一100cm)pH的差異來表征表層土壤的酸化狀況。比較發(fā)

41、現(xiàn)，七種母質(zhì)土壤的0-20cm均出現(xiàn)pH降低，說明表層土壤已出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，可能原因是：植物根系可分泌有機(jī)酸，植物從土壤中吸收鹽基陽離子時(shí)可分泌質(zhì)子，根系及根際微生物呼吸作用產(chǎn)生的CO?溶于水也可離解出質(zhì)子，促進(jìn)了土壤酸化。本研究表明，七種母質(zhì)土壤，以紫色頁巖表層酸化最為嚴(yán)重，顯著高于石灰?guī)r土壤，石灰?guī)r土壤、板頁巖紅壤表層酸化程度最??；可能原因是石灰?guī)r、紫色頁巖發(fā)育的堿性土壤主要通過碳酸鹽對(duì)外源酸堿起緩沖作用，石灰?guī)r土壤中的碳酸鹽含量顯著高于紫色頁巖土壤，故紫色頁巖表層酸化程度顯著大于石灰?guī)r土壤。板頁巖發(fā)育的紅壤pH偏低(pH4.254.49),屬于強(qiáng)酸性紅壤，酸化空間較小，酸化程度較弱。3.2

42、不同母質(zhì)土壤酸化的影響因素本研究對(duì)與表層酸化可能有關(guān)的八種因素比表面積、顆粒組成(黏粒、粉粒、砂粒含量)、pH、緩沖容量、陽離子交換量、有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行逐步回歸分析：對(duì)七種母質(zhì)土壤分析，未得出影響表層酸化的主要因素；分析四種母質(zhì)(第四紀(jì)紅土、紅砂巖、花崗巖和板頁巖)發(fā)育的酸性紅壤，得出陽離子交換量是影響表層酸化的主要因素。這可能是由于本研究選取的七種母質(zhì)土壤的酸堿度差異較大(pH跨度范圍為4.258.46),酸性土壤的酸化空間小于堿性土壤；且七種母質(zhì)土壤的酸堿緩沖機(jī)制不同，根據(jù)Ulrich”對(duì)土壤酸堿緩沖體系的分類，可認(rèn)為石灰?guī)r、紫色頁巖和河流沖積物發(fā)育的堿性土壤主要是通過碳酸鹽對(duì)外源酸堿起緩沖

43、作用，第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖、花崗巖等發(fā)育的酸性紅壤主要通過陽離子交換量等對(duì)外源性酸堿起到緩沖作用，故表5回歸方程的系數(shù)Table5Thecoefficiensofregressionequation模型Model非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)Unstandardizedcoefficient標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)Standardizedcoefficientt回歸系數(shù)Betain(B)標(biāo)準(zhǔn)誤差SD常量Constant0.1570.0542.8890.028陽離子交換量CEC0.0130.0040.7853.1070.021影響不同母質(zhì)土壤酸化的因素需分類研究。本文僅得出影響第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖和花崗巖四種酸性母質(zhì)

44、表層紅壤酸化的主要因素之一是陽離子交換量,對(duì)于影響堿性土壤酸化的因素還需進(jìn)一步分析。本研究表明，陽離子交換量是影響第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖、花崗巖四種母質(zhì)紅壤酸化的主要因素，020cm以花崗巖紅壤的陽離子交換量顯著高于其它母質(zhì)紅壤，其次為第四紀(jì)紅土、紅砂巖紅壤，板頁巖紅壤的陽離子交換量最低。主要原因可能是板頁巖紅壤屬于粉砂質(zhì)黏土，粉粒和黏粒含量相對(duì)較高，且酸堿緩沖容量較小，故陽離子交換量低。第四紀(jì)紅土、紅砂巖紅壤在成土過程中，礦物化學(xué)風(fēng)化、淋溶強(qiáng)烈，導(dǎo)致質(zhì)地粗，結(jié)構(gòu)松，極易造成鹽基流失，故陽離子交換量也不高。本研究中的花崗巖紅壤采樣點(diǎn)曾種植過茶樹，施用的氮肥、有機(jī)肥等增加了土壤中的鹽基離子網(wǎng)

45、，故陽離子交換量顯著高于其它三種母質(zhì)土壤。王文婿頃在研究皖南紅壤陽離子釋放特征中發(fā)現(xiàn),模擬酸雨作用下，第四紀(jì)紅土紅壤鹽基離子的釋放總量明顯增加，在緩沖中起主要作用。本研究表明，第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖、花崗巖四種母質(zhì)紅壤的酸堿緩沖容量與陽離子交換量呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)，處于交換性陽離子緩沖體系叫，故可增加紅壤中的交換性陽離子含量來減緩酸化進(jìn)程。4結(jié)論白茅草植被下七種母質(zhì)發(fā)育的土壤中，與底層(60100cm)相比，020cm土層酸化程度大小依次為：紫色頁巖土壤>河流沖積物土壤、花崗巖紅壤>第四紀(jì)紅土、紅砂巖紅壤>石灰?guī)r土壤、板頁巖紅壤。影響不同母質(zhì)土壤酸化的因素需分類研究，在本

46、文所選取的八種可能因素中，陽離子交換量是影響第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖和花崗巖四種酸性紅壤表層酸化的主要因素。參考文獻(xiàn)：f1RitchieGSP.Thechemicalbehaviorofaluminium,hydrogenandmanganeseinacidsoilsA.RobsonAD.SoilacidityandplantgrowthM.Sydney:AcademicPress,1989.1-60.2CreganPD,ScottBJ.Soilacidification-anagriculturalandenvironmentalproblemAJ.PratleyJE,RobertsonA

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