不同母質(zhì)和植被類型下紅壤pH和交換性酸的剖面特征.docx

1、中國農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015,48(23):4818.4826Scientia Agricultura Sinica不同母質(zhì)和植被類型下紅壤pH和交換性酸的剖面特征I1趙凱麗蔡澤江"，王伯仁I,文石林I,周曉陽I,孫楠1（|中國農(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)國家工程實驗室，北京100081； 2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽紅壤實驗站/祁陽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng) 國家野外試驗站，湖南祁陽426182）摘要：【目的】成土母質(zhì)和植被類型是影響土壤酸化的2個主要因素，研究不同母質(zhì)和植被類型下紅壤pH 和交換性酸的剖面變化及其酸化特征，為防治土壤酸化提供依據(jù)?！痉椒ā窟x取3種植被類型（馬尾松林、濕地

2、松林、闊葉林）下4種母質(zhì)（第四紀(jì)紅土、紅砂巖、板頁巖和花崗巖）發(fā)育的紅壤，通過測定不同層次（020、 20-40、40-60、60-80和80100 cm） 土壤的pH及交換性酸，以及通過比較表層土壤（0-40 cm）與深層 土壤（ 60-100 cm） pH的差異來表征紅壤是否酸化及酸化程度大小?！窘Y(jié)果】4種母質(zhì)發(fā)育的剖面紅壤均呈酸性 或強酸性。在0-40 cm 土層，4種母質(zhì)紅壤pH大小順序為：花崗巖紅砂巖第四紀(jì)紅土板頁巖，3種植被類 型下紅壤pH大小順序為：馬尾松林濕地松林闊葉林，交換性酸含量則呈現(xiàn)相反的變化趨勢；隨著土層深度的 增加，紅砂巖、板頁巖和花崗巖紅壤pH呈減小趨勢，交換性酸含

3、量呈增加趨勢，而第四紀(jì)紅土紅壤pH和交換 性酸含量則呈現(xiàn)相反的變化趨勢；在40-100 cm 土層，4種母質(zhì)紅壤pH大小順序為：花崗巖第四紀(jì)紅土紅 砂巖板頁巖，3種植被類型下紅壤pH的大小順序為：濕地松林馬尾松林闊葉林，交換性酸含量則呈現(xiàn)相反 的變化趨勢；隨著土層深度的增加，第四紀(jì)紅土、紅砂巖和花崗巖紅壤pH呈增加趨勢，交換性酸含量呈減小趨 勢，而板頁巖紅壤pH和交換性酸含量變化不明顯；通過比較表層土壤與深層土壤pH可得出：4種母質(zhì)紅壤的 酸化程度大小順序為：第四紀(jì)紅土紅砂巖花崗巖板頁巖；3種植被類型酸化效果的大小順序為：濕地松林 闊葉林馬尾松林。【結(jié)論】3種植被類型下4種母質(zhì)發(fā)育的紅壤，剖面

4、土壤pH和交換性酸的變異主要發(fā)生在0 -40 cm 土層，而40-100 cm 土層pH和交換性酸的變化較小。在3種植被類型下，040 cm 土層以第四紀(jì)紅 土紅壤酸化最為嚴(yán)重，其次為紅砂巖紅壤和花崗巖紅壤，再次為板頁巖紅壤；濕地松林的酸化效果最強，其次 為闊葉林，以馬尾松林的酸化效果最弱。關(guān)鍵詞：紅壤；pH;交換性酸；酸化；成土母質(zhì)；植被類型Changes in pH and Exchangeable Acidity at Depths of Red SoilsDerived from 4 Parent Materials Under 3 VegetationsZHAO Kai-li1, C

5、AI Ze-jiang1,2, WANG Bo-renU2, WEN Shi-linu, ZHOU Xiao-yang1, SUN Nanh2(Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy ofAgricultural Sciences/National EngineeringLaboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081;2 Red Soil Experimental Station, Chinese Acad

6、emy ofAgriculturalSciences/National Observation and Research Station of Farmland Ecosystem in Qiyangt Qiyang 426182, Hunan)Abstract: Objective Soil parent materials and vegetation types are two main factors that affect soil acidification. To investigate changes in pH and soil exchangeable acidity at

7、 different depths of red soil derived from different soil parent materials and different vegetations will be significant for preventing soil acidification in regions with red soil. Method A series of soil samples at depths of 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 and 80-100 cm were collected from 11 sites with

8、4 parent materials (Quaternary red earth, Red收稿日期：2015-09-16；接受日期：2015-10-23基金項目：國家夷點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（2014CB441001）聯(lián)系方式：趙凱麗，E-mail： zhaokaili。通信作者王伯仁，E-mail： wangborcn sandstone, Plate shale, and Granite) under 3 vegetations (masson pine forest, slash pine forest, and broadleaf forest), in Qiyang County, Hu

9、nan province. Soil pH and soil exchangeable acidity were determined, and soil acidification was estimated by the difference in soil pH between 0-40 cm and 60-100 cm layers. Result The pH of red soils derived from the 4 parent materials was below 6.0. For the 4 parent materials, the average pH of red

10、 soils at 0-40 cm layers were following the orders: Granite red soil> Red sandstone red soil > Quaternary red earth red soil > Plate shale red soil; the average pH of red soils under the 3 vegetations were following the orders: masson pine forest>slash pine forest >broadleaf forest. B

11、ut exchangeable acidity showed the opposite trend. For Quaternary red earth, soil pH significantly increased with soil depths increasing at 0-40 cm layers, but the pH of red soils derived from other parent materials decreased; soil exchangeable acidity had the opposite change trend as compared with

12、soil pH. At layers of 40-100 cm, the average pH of red soils derived from the 4 parent materials werein the following order: Granite red soil> Quaternary red earth red soil > Red sandstone red soil > Plate shale red soil; red soil pH under the 3 vegetations were in the following order: slas

13、h pine forest> masson pine forest>broadleaf forest. But, exchangeable acidity showed the opposite change trend. There were increasing trends in red soil pH at depths from 40 cm to 100 cm for Red sandstone, Quaternary red earth, and Granite, but no change for Plate shale. Exchangeable acidity s

14、howed the opposite. For the 4 parent materials, the average acidification rate of red soils were in the following order: Quaternary red earth red soil >Red sandstone red soil>Granite red soil > Plate shale red soil. For the 3 vegetations they were in the following order: slash pine forest&g

15、t;broadleaf forest>masson pine forest. Conclusion For red soils derived from the 4 parent materials under the 3 vegetations, the differences in soil pH and soil exchangeable acidity at 0-40 cm layers were much larger than that at 40-100 cm layers. For the 4 parent materials, the highest average a

16、cidification rate was observed in the red soil derived from Quaternary red earth at 0-40 cm layers, and the lowest was found in red soils from Granite and Plate shale. The acidification rates of red soils with the 3 vegetations were in the following order: slash pine forest >broad leave forest>

17、; masson pine forest.Key words: red soil; pH; exchangeable acidity; acidification; soil parent materials; vegetation types0引言【研究意義】紅壤是在高溫多雨條件下，礦物加 速風(fēng)化、鹽基大量淋失及脫硅富鐵鋁化形成的發(fā)育程 度較高的土壤。紅壤本身呈酸性，植被等外界因素 的干擾使紅壤酸化程度加大。土壤pH降低將改變生 態(tài)系統(tǒng)中生物地球化學(xué)的性質(zhì)，對生物群落產(chǎn)生負面 影響，影響生態(tài)環(huán)境【3】。母質(zhì)和植被是影響土壤pH 的重要因素明確不同母質(zhì)和植被類型下紅壤的酸 化現(xiàn)狀，可采取有效措

18、施減緩酸化進程，減少因土壤 酸化造成的經(jīng)濟損失及生態(tài)環(huán)境的惡化?！厩叭搜芯?進展】何騰兵等研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH對母巖有較大繼 承性，紅色黏土、砂巖和頁巖發(fā)育的土壤pH為酸性 至強酸性。郭榮發(fā)等研究發(fā)現(xiàn)，中國南方不同母質(zhì) 發(fā)育的酸性土壤pH大小順序為雷州半島地區(qū)玄武巖 發(fā)育的磚紅壤W粵中花崗巖發(fā)育的赤紅壤V粵北石灰 巖發(fā)育的紅壤。吳甫成等研究表明，第四紀(jì)紅土、 砂巖和花崗巖等母質(zhì)的鹽基離子含量少，發(fā)育的土壤 酸緩沖能力弱，容易發(fā)生酸化。植被是一個重要的土 壤酸度源】，一般說來針葉林都存在由于植物吸收造 成的土壤酸度輸入。例如，馬尾松林土壤pH顯著 低于楓香、白棟及荒草地土壤，濕地松區(qū)剖面土壤 的p

19、H整體顯著低于唐竹區(qū)和白茅草區(qū)MLRonse等回 發(fā)現(xiàn)比利時的森林土壤普遍存在表層酸化，且pH隨 深度增加逐漸升高的現(xiàn)象；中國西雙版納自然保護區(qū) 的磚紅壤和赤紅壤及鼎湖山保護區(qū)的赤紅壤同樣有類 似的現(xiàn)象【'6】?！颈狙芯壳腥朦c】成土母質(zhì)和植被類型 均對土壤酸度產(chǎn)生重要影響，前人的研究多集中在土 壤母質(zhì)或植被類型單個因子對土壤酸度的影響，而關(guān) 于二者共同作用下土壤酸度變化的研究較少，尤其是 對土壤酸度剖面分布特征差異性的研究更少?！緮M解 決的關(guān)鍵問題】本研究以4種母質(zhì)（第四紀(jì)紅土、紅 砂巖、板頁巖和花崗巖）發(fā)育的紅壤在3種植被類型 （馬尾松林、濕地松林、闊葉林）下，通過比較分析 不同層次

20、土壤的pH,以及表層土壤（一40 cm）與深 層土壤（60100 cm） pH的差異，來揭示土壤pH的 剖面特征和酸化現(xiàn)狀。1材料與方法1.1試驗時間、地點祁陽縣位于中國南方典型紅壤丘陵區(qū)，該區(qū)域年 平均日照時數(shù)為1 613.1 h,太陽幅射量為108.7 kcabcm 2,年平均氣溫為17.818.4°C,無霜期293 d, 降雨量1 1501 350 mm。該區(qū)域紅壤的主要成土母 質(zhì)為：第四紀(jì)紅土（占紅壤總面積6.41%）、板頁巖 （占紅壤總面積0.77%）、紅砂巖（占紅壤總面積2.49%） 和花崗巖（占紅壤總面積5%） o所選土壤于2014年10月采自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院祁 陽紅壤站

21、（111。52住，26。45穴）周邊，為減少氣候、 酸沉降等環(huán)境因素對酸化的影響，更好地說明不同母 質(zhì)和植被類型對土壤酸化的作用，本研究采用小范圍 局部采樣，具體植被和采樣地點見表1。表1供試土壤采樣點基本情況Table 1 Location of the tested soils植被類型Vegetation types成土母質(zhì)Parent material采樣地點Location經(jīng)度Longitude緯度Latitude海拔Altitude (m)備注Remark馬尾松林第四紀(jì)紅土 Qre文富市鎮(zhèn) Wenfushi town111。52。1.1”26。45'41.8"128

22、天然林，無人為干擾，林下有少量Mpf紅砂巖Rs觀音灘鎮(zhèn) Guanyintan town111。51，19.1”26。30'28.0"133灌木Natural forest, without human板頁巖Ps文富市鎮(zhèn) Wenfushi town111°53'30.7”26。4455.8”151disturbance, a few shrubs under花崗巖G白果市鎮(zhèn) Baiguoshi town111。5929.1"26。0837.4"690forests濕地松林第四紀(jì)虹土 Qre文富市鎮(zhèn) Wenfushi town111。52,0

23、4.6”26。45'42.5”125荒山人工種植的經(jīng)濟林，種植后無Spf紅砂巖Rs三 口塘鎮(zhèn) Sankoutang town11】。48'05.2"26。27,28.3"123人為干擾，林F有少量灌木 Barren hills planted economic forests,板頁巖Ps文富市鎮(zhèn) Wenfushi town111。5315.9"26。4523.3”147without human disturbance, a few闊葉林花崗巖G第四紀(jì)紅土 Qre白果市鎮(zhèn) Baiguoshi town112。0147.9"26。0957.

24、2"630shrubs under forests林相混雜，灌木混生，以多年生闊文富市鎮(zhèn)Wenfushi town111。5242.9”26。4553.8”167Bf紅砂巖Rs茅竹鎮(zhèn) Maozhu town111。47,29.6”26。32'15.6”135葉常綠樹木為主Mixed forest, shrubs, mainly of板頁巖Ps文富市鎮(zhèn) Wenfushi townlll°54r19.r26。4335.2"232perennial broadleaf evergreen treesMpf：馬尾松林 Masson pine forest； Spf

25、：濕地松林 Slash pine forest； Bf：闊葉林 Broadleaf forest« Qre：第四紀(jì)紅土 Quaternary red earth； Rs：紅砂巖 Red sandstone： Ps：板頁巖 Plate shale； G：花崗巖 Graniteo 下同 The same as below1. 2試驗材料在每個土壤樣地上隨機選取3個地表條件相同的 采樣點，分別采集 020 cm> 2040 cm> 40 0 cm> 6080 cm、80100 cm共5個層次的土壤樣品（個 別樣地土層較淺，僅采集到80 cm）,樣品自然風(fēng)干 后，去除石塊和

26、殘根等雜物，磨碎，過1 mm篩，用 四分法取約300 g作為待測樣品。1.3試驗方法采用電極電位法測定土壤pH,水土比為2.5 : l17o 根據(jù)土壤地球化學(xué)原理和黃運湘等研究方法，表層 土壤（40 cm）受到人類活動和利用方式的影響顯著, 深層土壤（60100 cm）受到植被類型的影響很小，因 此，將表層土壤與深層土壤的pH比較，根據(jù)其差異大 小即可判斷土壤是否酸化及酸化程度大小。利用SPSS 16.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，采用Excel 2003 作圖，用Duncan法檢驗不同處理間的差異顯著性。2結(jié)果2. 1不同母質(zhì)和植被類型下紅壤不同層次的pH如圖1所示，第四紀(jì)紅土紅壤在3種植被類型下,

27、除濕地松林 一40 cm 土層、闊葉林 一40 cm和60 100 cm 土層外，土壤pH隨土層（0100 cm）深度 的增加均呈顯著增加趨勢。3種植被類型間，0-40 cm 土層以馬尾松林土壤pH最高（為4.47）,顯著高于 濕地松林和闊葉林土壤（pH分別為4.38和4.34）； 4060 cm 土層土壤pH的高低順序為：馬尾松林>濕 地松林> 闊葉林;而60100 cm 土層3種植被類型下 土壤pH無顯著差異，可見，底層土壤受植被的影響 較小。紅砂巖紅壤在3種植被類型下，0-40 cm 土層馬 尾松林土壤pH隨著土層深度的增加而顯著降低，降 低幅度為0.03個pH單位，而濕地松

28、林和闊葉林土壤 pH沒有顯著變化；40100 cm 土層，3種植被類型下 土壤pH均隨著土層深度的增加呈增加趨勢，其中， 與4060 cm ±層相比，60100 cm ±層pH增加了 0.070.41個單位。3種植被類型間，040 cm±層 以馬尾松林土壤pH最高（為4.52）,顯著高于濕地 松林和闊葉林土壤（pH分別為437和4.38） ； 40 60 cm 土層馬尾松林和闊葉林土壤pH顯著高于濕地 松林土壤；而6 100 cm 土層濕地松林土壤pH顯著 高于馬尾松林土壤。如圖2所示，板頁巖紅壤在3種植被類型下，040 cm 土層，隨著土層深度增加，土壤pH均呈

29、降低 趨勢，降低幅度為0.080.18個單位，而40100 cm 土層，隨著土層深度增加，3種植被類型下土壤pH均 沒有顯著變化。3種植被類型間，0-100 cm±層以馬 尾松林土壤pH最高(4.324.42),整個剖面均顯著 高于其他2種植被類型土壤，其次是闊葉林土壤(除-.一 馬尾松林 Masson pine forest濕地松林 Slash pine forest闊葉林 Broadleaf forest土壤 pH Soil pH土壤 pH Soil pH(un)rsdop 一os s/aww圖中不同小寫字母表示單個剖面不同土層間土壤pH顯著性差異（PV0.05）。下同The d

30、ifferent lowletters indicates significant diHerences at P<0.05 in soil pH at depths of each profile. The same as below圖1第四紀(jì)紅土（左）與紅砂巖（右）發(fā)育的紅壤剖面的pHFig. 1 pH values in different profile red soils of Quaternary red earth （left） and Red sandstone （right）_ 馬尾松林 Masson pine forest濕地松林 Slash pine forest闊

31、葉林 Broadleaf forest土壤 pH Soil pH土壤 pH Soil pH圖2板頁巖（左）與花崗巖（右）發(fā)育的紅壤剖面的pHFig. 2 pH values in different profile red soils of Plate shale （left） and Granite （right）換性酸含量降低了 1.49 cmolkg1,60100 cm 土層(除020 cm和4060 cm 土層外)，整個剖面均顯著高 于濕地松林土壤(圖2) o花崗巖紅壤在2種植被類型下，040cm 土層， 隨著土層深度增加，土壤pH均呈降低趨勢，降低幅 度為0.17 .30個單位；40

32、一100 cm ±層,隨著土層 深度增加，土壤pH均呈增加趨勢，其中與4060 cm 土層相比，60100 cm 土層 pH 增加了 0.060.36 個 單位。2種植被類型間，除0-20 cm ±層外，馬尾松 林土壤pH(4.775.26)均顯著低于濕地松林(pH 5.06 5.44),這與其他3種母質(zhì)土壤恰好相反，可能與 海拔高度的影響有關(guān)3)。從圖1和圖2可以看出，4種母質(zhì)發(fā)育的紅壤， 均呈酸性或強酸性(pHV6),其中以花崗巖紅壤的 pH最高，為4.775.44,顯著高于第四紀(jì)紅土(pH 4.33 4.86)和紅砂巖(pH 4.364.83)發(fā)育的紅壤，而 板頁巖紅

33、壤的pH最低，為4.164.42。2.2不同母質(zhì)和植被類型下紅壤不同層次的交換性酸 含量如圖3所示，第四紀(jì)紅土紅壤在濕地松林植被下, 0-40 cm 土層，土壤交換性酸含量隨著土層深度增加而 顯著增加，增加幅度為1.26 cmol-kg1 ； 40100 cm 土層, 土壤交換性酸含量隨著土層深度增加而顯著降低。其中 與4060 cm ±層相比，60100 cm 土層的交換性酸含 量降低了 2.53 cmol kgo在馬尾松林和闊葉林植被下，0-60 cm 土層交換性酸含量隨著土層深度增加而顯著降 低。其中，與 _20 cm 土層相比，400 cm 土層的交 闊葉林80-100 cm

34、 土層外)的交換性酸含量呈增加趨 勢，增加幅度為0.12 cmol kg o 3種植被類型間，20 80 cm 土層以濕地松林土壤的交換性酸含量(7.108.31cmobkg1)顯著高于其他2種植被類型土壤。紅砂巖紅壤在3種植被類型下，040 cm 土層的 交換性酸含量隨著土層深度增加而顯著增加，增加幅 度為0.74 cmol kg1, 40100 cm 土層馬尾松林和濕地 松林的交換性酸含量隨著土層深度增加而顯著降低， 其中與4060 cm ±層相比，6 100 cm ±層的交換 性酸含量降低了 0.40 cmol kg 闊葉林4080 cm 土 層，交換性酸含量呈增加趨

35、勢，增加幅度為0.12 cmol-kg lo 3種植被類型間，0100 cm 土層以濕地松 林土壤交換性酸含量最高(6.277.14 cmobkg1), 整個剖面均顯著高于其他2種植被類型土壤。如圖4所示，板頁巖紅壤在3種植被類型下，0 40 cm 土層，隨著土層深度增加，土壤交換性酸含 量均呈降低趨勢，降低幅度為0.601.56 cmobkg1, 而40100 cm 土層，隨著土層深度增加，3種植被類 型下土壤的交換性酸含量均沒有顯著變化。3種植被 類型間，0100 cm±層以馬尾松林土壤交換性酸含 量最低(4.515.11 cmobkg1),整個剖面均顯著低一. 一 馬尾松林 M

36、asson pine forest濕地松林 Slash pine forest闊葉林 Broadleaf forest土壤交換性酸 Soil exchangeable acidity (cmol kg1)土壤交換性酸 Soil exchangeable acidity (cmol kgJ)(EEquhp 一Qs遂成眼七圖3第四紀(jì)紅土(左)與紅砂巖(右)發(fā)育的紅壤剖面的交換性酸Fig. 3 Exchangeable acidity in different profile red soils of Quaternary red earth (left) and Red sandstone (ri

37、ght).馬尾松林 Masson pine forest濕地松林 Slash pine forest闊葉林 Broadleaf forest土壤交換性酸 Soil exchangeable acidity (cmol kg')土壤交換性酸 Soil exchangeable acidity (cmol kg ')圖4板頁巖(左)與花崗巖(右)發(fā)育的紅壤剖面的交換性酸Fig. 4 Exchangeable acidity in different profile red soils of Plate shale (left) and Granite (right)于其他2種植被類

38、型土壤。花崗巖紅壤在馬尾松林植被下，0-40 cm ±層的 交換性酸含量隨土層深度的增加顯著增加，增加幅度 為1.64 cmol kg1, 40100 cm 土層的交換性酸含量隨 土層深度的增加呈降低趨勢，其中，與4060 cm ± 層相比，60100 cm ±層的交換性酸含量降低了 0.32 cmolkg1；而在濕地松林植被下，剖面土壤的交換性 酸含量均沒有顯著變化。2.3不同母質(zhì)和植被類型下紅壤的酸化特征選取表層土壤植被根系分布的2個層次（020 cm和2040 cm）與深層土壤差異性不顯著的2個層 次（6080 cm和80100 cm）分別作為表土層和底 土

39、層，通過比較表土層（一40 cm）與底土層（60 100 cm,其中，馬尾松植被下的第四紀(jì)紅土紅壤、濕 地松植被下的第四紀(jì)紅土及紅砂巖紅壤選取80100 cm,闊葉樹植被下的紅砂巖紅壤、濕地松植被下的花 崗巖紅壤選取4080 cm） pH的差異來表征土壤酸化 情況。結(jié)果（表2）表明，4種母質(zhì)發(fā)育的紅壤，以第 四紀(jì)紅土紅壤酸化最為嚴(yán)重（pH平均下降了 0.44個 單位），其次為紅砂巖紅壤（pH平均下降了 0.34個 單位）和花崗巖紅壤（pH平均下降了 0.28個單位）， 而板頁巖紅壤并未出現(xiàn)酸化現(xiàn)象（pH平均上升了 0.06 個單位）。3種植被類型下，以濕地松林酸化最為嚴(yán) 重（pH平均下降了 0

40、.30個單位），其次為闊葉林（pH 平均下降了 0.24個單位）和馬尾松林（pH平均下降 了 0.19個單位）。3討論3. 1 土壤酸化的表征方法本研究表明，在3種植被類型下4種母質(zhì)發(fā)育的 紅壤，土壤pH和交換性酸含量在040 cm ±層的變 化趨勢或變化幅度明顯不同于40100 cm 土層，由此 可見，剖面紅壤pH和交換性酸含量的變化主要發(fā)生 在 一40 cm ±層，而60100 cm ±層的變化較小。 因此，本研究選取040 cm作為表土層，其位于土壤 表面，是枯枝落葉及根系分布的主要區(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W】。陳 燦等&q

41、uot;9】通過對沿海濕地松林土壤pH的空間變異分析 得出，2 40 cm 土層pH主要受林分因素影響，可能 原因是根系的呼吸以及與土壤陰陽離了的交換作用， 對土壤的pH造成了影響，而4060 cm 土層pH主要 受母質(zhì)等結(jié)構(gòu)因素影響。盛建東等2?！繉π聣ㄍ恋豴H 的空間變異分析也表明，60100 cm ±層的pH主 要由結(jié)構(gòu)性因素引起，主要原因是底土層受外界因 素的影響小，pH較接近原始值囚】。因此，本研究選 取了剖面底部土壤pH差異不大且更接近于母質(zhì)層 的2個層次（6080 cm和80100 cm）作為底土層， 通過比較表土層（一40 cm）與底土層（60100 cm）表2紅壤表

42、土層(040 cm)與底土層(60100 cm)的pH及pH變化量Table 2 pH values in 0-40 cm and 60-100 cm profile of red soils成土母質(zhì)Soil parent material植被類型Vegetation types土層深度Soil dq)th (00 cm)土層深度Soil depth (60-100 cm)pH(00 cm)-pH(60100 cm) Subtrahend of pH in top soil and sub soil第四紀(jì)紅土 Qre馬尾松林Mpf4.470.01 aB4.84±0.01aB-0.36

43、±0.02aB濕地松林Spf4.380.01 abB4.86±0.01aB-0.48±0.01aC闊葉林Bf4.34x0.06bA4.81±0.01aA0.47±0.08aB紅砂巖馬尾松林Mpf4.52±0.01aB4.70±0.04bC-0.】8±0.04aBRs濕地松林Spf4.37±0.02bBC4.88 土 0.01 aB-0.51 ±0.0 IcC闊葉林Bf4.38±0.02bA4.71±0.05bB0.33±0.02bB板頁巖馬尾松林Mpf4.38

44、77;0.01aB4.33±0.02aD0.05 士 0.01 aAPs濕地松林Spf4.24±0.03bC4.17±0.01cC0.07±0.04aA闊葉林Bf4.29±0.01bA4.22±0.02bC0.07±0.01aA花閔巖馬尾松林Mpf4.92±0.18A5.2H0.03A-0.290.15BG濕地松林Spf5.15±0.08A5.41 土 0.01 A-0.26±0.08B同一列中不同小寫字母代表同種母質(zhì)紅壤在3種植被類型下土壤pH差異顯著(PV0.05),同一列中不同大寫字母代表

45、同種植被類型下4種母質(zhì)紅壤 pH差異顯著(PV0.05)Different lowercases in each column mean significant differences at PV0.05 level in pH of red soils derived from the same parent material under 3 vegetations, different capitals in each column mean signiHcant differences at PV0.05 level in pH of red soils derived from 4 p

46、arent material under the same vegetationspH的變化情況來表征土壤的酸化情況。除3種類型的紅壤（馬尾松植被下的第四紀(jì)紅土 紅壤、濕地松植被下的第四紀(jì)紅土及紅砂巖紅壤）夕卜， 剖面底部2個層次（6080 cm和80100 cm）的pH 均無顯著差異。由于受試驗條件的限制，本研究所選 取的剖面深度為100 cmj沒有對100 cm以下土層的 pH進行研究，無法比較與更深層次土壤的pH是否具 有差異性，故此3種類型的紅壤選取80100 cm作為 底土層進行pH的比較，而更深層次土壤的pH有待進 一步研究。3.2成土母質(zhì)和植被類型對紅壤酸化的影響本研究表明4種母

47、質(zhì)發(fā)育的紅壤均呈酸性或強酸 性（pHV6）,這與何騰兵等的研究結(jié)果一致，其中 以花崗巖紅壤的pH最高，故其交換性酸含量低于其 他3種母質(zhì)紅壤。在3種植被類型下，第四紀(jì)紅土紅 壤（除闊葉林6 100 cm 土層外）40'100 cm各土 層間pH差異性顯著；相反，紅砂巖紅壤（除濕地松 林外）40-100 cm各土層間pH差異性不顯著，花崗 巖紅壤0-100 cm±層間pH差異性也不顯著；主要 原因可能是第四紀(jì)紅土發(fā)育的紅壤質(zhì)地偏黏U°】，而紅 砂巖和花崗巖發(fā)育的紅壤質(zhì)地偏砂性，通氣透水性較 好，淋溶現(xiàn)象明顯KI,故土壤各層次間pH差異性不 顯著。通過表土層（一40 c

48、m）與底土層（6 100 cm） pH的比較可以發(fā)現(xiàn)，第四紀(jì)紅土紅壤在3種植被型下 酸化均較為嚴(yán)重，其次為紅砂巖紅壤，而板頁巖紅壤均 未出現(xiàn)明顯的酸化現(xiàn)象，可能原因是第四紀(jì)紅土紅壤鹽 基飽和度較低，對酸的緩沖能力弱2%而板頁巖發(fā)育 的紅壤pH偏低（pH范圍：4.164.42）,屬于強酸 性紅壤，酸化空間較?。慌c60100 cm±層相比，第 四紀(jì)紅土紅壤0-40 cm 土層交換性酸含量的增加幅 度（0.96 cmol-kg 1）大于紅砂巖紅壤（0.47 cmol kg 1）, 板頁巖紅壤40-100 cm 土層交換性酸含量未出現(xiàn)顯 著變化，這與第四紀(jì)紅土紅壤中鐵、鋁富集，交換性 鋁含量

49、較高有關(guān)，而紅砂巖為半成巖，離子易于流失, 板頁巖土層較厚且砂黏適中，在同類土壤中具有較強 的緩沖能力，故而交換性酸含量較低。通過表土層（040 cm）與底土層（60100 cm） pH的比較還可發(fā)現(xiàn)，3種植被類型下的紅壤均出現(xiàn)了 酸化現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的原因：（1）植物地上部 分分泌的致酸物質(zhì)通過降雨淋洗作用進入土壤表層（0 -20 cm）,促進表層土壤酸化；（2）森林凋落物含 有大量的單寧、樹脂和木質(zhì)素等，其分解可產(chǎn)生酸性 物質(zhì)：（3）植物根系（根系主要分布在040 cm ± 層）可分泌有機酸，從土壤中吸收鹽基陽離子時分泌 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

50、解出質(zhì)子，促進土壤酸化。在 一40 cm ±層， 第四紀(jì)紅土、紅砂巖和板頁巖紅壤中以馬尾松林的pH 最高，且剖面紅壤酸化程度大小順序為：濕地松林 闊葉林馬尾松林；據(jù)田大倫等的研究，同馬尾松林 相比，濕地松林養(yǎng)分循環(huán)速率低，需要的養(yǎng)分更多S' 根系為平衡吸收的鹽基陽離子分泌的質(zhì)子量更大SI, 酸化程度最為嚴(yán)重，且在濕地松林植被下第四紀(jì)紅土 紅壤20-80 cm 土層的交換性酸含量顯著高于馬尾松 林和闊葉林植被，故而濕地松林的致酸能力最強。有 研究指出闊葉林凋落物的鹽基離子含量以及分解速率 高于針葉林，提高了土壤的緩沖性，但闊葉林植物種 類豐富，群落結(jié)構(gòu)雜，不同地點優(yōu)勢種各異&q

51、uot;I,由于 受試驗條件的限制，本研究未做仔細調(diào)查，其酸化原 因有待進一步研究。本研究表明，4種母質(zhì)發(fā)育的紅壤，以第四紀(jì)紅 土紅壤酸化最為嚴(yán)重（pH平均下降了 0.44個單位）， 其次為紅砂巖紅壤（pH平均下降了 0.34個單位）；3 種植被類型下，濕地松林土壤酸化最為嚴(yán)重（pH平均 下降了 0.30個單位）；而濕地松林植被下，第四紀(jì)紅 土和紅砂巖紅壤2080 cm 土層的交換性酸含量也顯 著高于馬尾松林和闊葉林植被。在本研究所有選取的 土壤中，以濕地松林植被下紅砂巖紅壤的酸化最為嚴(yán) 重，土壤pH降低了 0.51個單位，其次是濕地松林植 被下的第四紀(jì)紅土紅壤，土壤pH降低了 0.48個單位

52、； 故而第四紀(jì)紅土和紅砂巖發(fā)育的紅壤易于酸化，而濕 地松林的酸化效果最強，在土地利用上更應(yīng)加強土壤 酸化的防治。4結(jié)論在3種植被類型下，4種母質(zhì)發(fā)育的紅壤中，剖 面土壤pH和交換性酸的變異主要發(fā)生在040 cm ± 層，而40100 cm±層pH和交換性酸的變化較小。 040 cm ±層以第四紀(jì)紅土紅壤酸化最為嚴(yán)重，其次 為紅砂巖紅壤和花崗巖紅壤，再次為板頁巖紅壤；濕 地松林的酸化效果最強，其次為闊葉林，馬尾松林的 酸化效果最弱。References1 趙其國.中國東部紅壤地區(qū)土壤退化的時空變化、機理及調(diào)控.北 京：科學(xué)出版社,2002.Zhao Q G Mech

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