酸性硫酸鹽土的景觀診斷及時空分布與演替模式

酸性硫酸鹽土的景觀診斷及時空分布與演替模式*章家恩（華南農業(yè)大學熱帶亞熱帶生態(tài)研究所，廣州510642）摘要酸性硫酸鹽土的發(fā)育與分布存在著較大的時空變異，表現為空間分布的不連續(xù)性、發(fā)育時間的間斷性、環(huán)境影響的級聯性以及開發(fā)利用的風險性，因此往往給實際利用帶來較大的困難。本文對酸性硫酸鹽土的形成與發(fā)育特點、野外景觀生態(tài)診斷以及酸性硫酸鹽土的時空分布與演替模式等方面進行探討，旨在使人們正確地認識酸性硫酸鹽土，以便更有效地利用這類土地資源。關鍵詞酸性硫酸鹽土；景觀生態(tài)；診斷特征；演替模式TheLandscapeDiagnosisandTheirSpatialandTemporalPatternsofDistributionandSuccessionofSulphateAcidSoils.ZhangJia’en(InstituteofTropicalandSubtropicalEcology,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,510642).Soil&EnvironSci,1999,8(2):144~147Acidsulfatesoils(ASS)areoftendevelopedanddistributedwithobviousspatialandtemporaldifferentiation.Thereexistmanydifficultiesinutilizingacidsulfatesoilsduetotheirdiscontinuityofformation,scattereddistribution,frequentenvironmentalimpacts,andtheriskoflanduse.So,theformationfeatures,landscapeecologicaldiagnosisandthespatialandtemporalpatternofdistributionandsuccessionofASSarediscussedinthispaperwithanattempttohelplocalpeopletoidentifyASSinthefieldandexploititeffectively.Keywordsacidsulfatesoils;landscapeecology;diagnosticfeature;successionpattern酸性硫酸鹽土（acidsulphatesoil）是含鐵硫化物（FeS2）或其不完全氧化產物的土壤的統(tǒng)稱，一般包括實際酸性硫酸鹽土（如咸酸田和反酸田）和潛在酸性硫酸鹽土（如紅樹林鹽漬沼澤土）兩大類。它廣泛分布于亞洲、歐洲、澳洲、美洲和非洲的熱帶亞熱帶濱海地區(qū)。我國也有大約11.2萬hm2的酸性硫酸鹽土。由于自然環(huán)境變化及海陸變遷的影響，加上人類的開發(fā)利用與干擾，酸性硫酸鹽土中的硫鐵礦物質便不斷與空氣接觸發(fā)生氧化而形成酸害，從而可導致土壤、水、大氣環(huán)境乃至區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的破壞，最終對動植物生長發(fā)育和人類健康產生影響。由于酸性硫酸鹽土分布的潛在性、非連續(xù)性和環(huán)境危害性，加上人們認識的局限性和利用的盲目性，因而常造成意想不到的環(huán)境危害和不必要的經濟損失。基于此，本文擬對酸性硫酸鹽土的野外景觀診斷特征、時空分布及其演替規(guī)律加以探討，旨在為酸性硫酸鹽土區(qū)的工農業(yè)生產與開發(fā)利用提供指導。1酸性硫酸鹽土的景觀生態(tài)診斷特征1.1酸性硫酸鹽土的形成與發(fā)生特點酸性硫酸鹽土是在特定的地質地貌、氣候和水文等環(huán)境條件下形成的。當海平面上升淹沒陸地時，富含硫酸鹽的海水與富含鐵氧化物和有機質的沉積物混合，在淹水條件下導致大量鐵硫化物的形成。該過程一般需要以下幾個條件：（1）豐富的SO42-；（2）易分解有機質的積累；（3）足夠的鐵源；（4）無氧條件；（5）易溶解反應產物的移走。熱帶、亞熱帶和溫帶的某些濱海地區(qū)，海水中含有大量的硫酸鹽物質，而入海河流、湖泊又帶來豐富的含鐵沉積物，加上溫暖的氣候，十分有利于酸性硫酸鹽土的形成。由于酸性硫酸鹽土形成環(huán)境的特殊性，因此其分布及酸害暴發(fā)存在著明顯的時空變異，主要表現為酸性硫酸鹽土發(fā)育與形成時間的間斷性和空間分布的非連續(xù)性。酸性硫酸鹽土的時空變異性使其利用顯得較為復雜和困難，因此在實際工作中，正確地認識、鑒別酸性硫酸鹽土是十分必要的。表1酸性硫酸鹽土的野外景觀生態(tài)診斷系統(tǒng)確級別釘景觀診斷系比統(tǒng)悠診斷特征與璃指示因子穗一級幅海拔高度與禽地恐貌診斷子系切統(tǒng)殿沖積平原、截沼澤、灘地描、人工稻田梨、河流階地戒、江心洲、妻鹽湖沼、湖發(fā)泊、水道、涉瀉湖、溺谷務、牛軛湖、雄洼地、海堤施、島嶼、潮駛間帶、海灣作、河口等裝二級咽植被水體與冊水第生生物景觀蛾子衰系統(tǒng)森植被診斷指其標：植被稀羞疏，生長遲尾緩；紅樹林乖及其它耐酸寶指示植物；往水稻枯黃、是爛根；作物椒低產師水體與水生誦生物診斷指燈標：水體異宿常清澈；藍冬綠色；排水航溝中多出現右紅棕色的水甲體；水中耐摔酸植物瘋長信；魚病發(fā)生朱（紅斑病）繡；死魚現象存；水生生物痛少寬三級楚土壤診斷子坊系統(tǒng)缸黃色黃鉀鐵先礬的出現；衛(wèi)紅樹林殘體鑼（即木屎層穴的出現）；串黑灰色的會FeS它2記層；鐵錳淀辰積體；臭雞等蛋味；地表姑易干裂、松耳軟；地面裸跪露胡輔助抵系統(tǒng)瘡建筑物、地苗下平管道子系統(tǒng)擺地下管道堵云塞；鋼筋水液泥土結構腐覆蝕、生銹；沸建筑物傾斜首、開裂、地水基不穩(wěn)1.2酸性硫酸鹽土的野外景觀診斷系統(tǒng)酸性硫酸鹽土雖然存在著較大的區(qū)域變異，但它仍具有一定的景觀診斷特征。作者建立了一套景觀生態(tài)診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為三級診斷子系統(tǒng)，第一級為海拔高度與地形地貌診斷子系統(tǒng)，第二級為植被、水體與水生生物診斷子系統(tǒng)，第三級為土壤診斷子系統(tǒng)，另外還有一個建筑設施輔助子系統(tǒng)。每一個子系統(tǒng)又包含一系列相應的診斷指標和指示因子（表1）。具體診斷方法如下：首先根據海拔高度和特殊的地貌形態(tài)初略地判定酸性硫酸鹽土的分布范圍，然后根據地表植物種類及植被景觀、水體景觀及水生生物的生長狀況進行二級診斷，在此基礎上再根據土壤的表層特征與剖面特征進行深入診斷。同時，還可根據一些建筑設施的外觀及其狀況進行輔助診斷。這里需要說明的是，該診斷系統(tǒng)一般只適用于大面積的野外土壤考察與采樣，以及土地利用規(guī)劃與決策等方面，而準確地鑒別酸性硫酸鹽土還需進行細致的土壤理化分析。1.2.1海拔高度與地形地貌診斷子系統(tǒng)1）。沿海的一些紅樹林地區(qū)、鹽沼、瀉湖和沖積沉積平原在歷史時期曾是或目前仍是硫鐵礦形成和累積的有利環(huán)境，這些地區(qū)多為酸性硫酸鹽土的集中分布地帶。另外在沿海的一些山麓或山谷地帶（曾經是古海灣和古海島）或古河流階地上一般也有酸性硫酸鹽土的分布，這是在野外調查和取樣時易被忽視的地方。痛弓植被、竹水體與水生筋生物診斷子至系統(tǒng)社植被種類及驢其覆蓋狀況武也是重要診乎斷因素之玩一。在酸性燥硫酸鹽土分證布地區(qū)，常填出現一些耐格酸的指示植龍物，如紅樹娃林、睡蓮、錘燈心草等地1）悅。植被單一讀稀疏，覆蓋限率低，多以負灌木、草本惑植物為主，攏且生長緩慢汽、變態(tài)。對叔作物（如水參稻）而言，物多出現爛根致，葉片焦黃房乃至發(fā)紅，蔽象火燒過一帖樣，長勢差讓，空殼率高腦，產量低。葛對水生系統(tǒng)吳而言，在酸賽性硫酸鹽土暈分布區(qū)，一遮些湖泊水面已異常清澈透艘明，水體通輛常呈奶綠色遠；而在一些話河流或排水廉渠，又可見秧到呈桔紅色巾帶有鐵銹的魄渾濁水體。誠水生生物也蕉會產生明顯照的反應。耐然酸水生草本惹植物增多或墾瘋長，魚類蒼和貝類生物蓮數量減少恐1）攏，魚?。ㄈ缛t斑病）頻去繁，且常有管死魚現象。辛拘晃供土壤診斷子筑系統(tǒng)狠酸性硫酸鹽喉土的表面和拾剖面也會呈色現出明顯的燒診斷特征。決酸性硫酸鹽顫土地表松軟類，易漬水又搏易干裂，常滅出現裸露景傲觀。從土壤蠅剖面來看，路潛在酸性硫誰酸鹽土土體擺多有青灰色佛的帶臭雞蛋岸味的硫鐵礦釋土層以及紅孟樹林殘體，識剖面分異不確明顯。而實很際酸性硫酸判鹽土通常呈廉現出一定剖顧面分異，在侵土壤中上部壯多出現淡黃冰色的土壤新學生體喂——林黃鉀鐵礬[的KFe盲3匠(撇SO茂4乘)它2陪(誕OH的)沃6鍬]，它是酸會性硫酸鹽土掃的重要診斷繡特征之一；戶在中下部出轉現桔紅色的司鐵氧化物淀玻積層和鐵銹隙斑紋與結核柴等；在土壤點下部或底層抹尚有一定厚搶度的硫鐵礦屆埋藏層百[1~2]計。仔遭輔助診史斷系統(tǒng)革由于酸性硫衫酸鹽土的熟填化程度低，顫而且它產生妄的酸對鋼筋躲水泥制撤品和地下金但屬材料具有驕腐蝕作用昨[1]估，因此可以吳根據建筑物趴和地下管道妻的狀況來對淹酸性硫酸鹽魂土進行輔助蹲診斷。通常甲，酸性硫酸保鹽土分布區(qū)詢的建筑物與矮高速公路易克出現地基不只穩(wěn)，傾斜、姥開裂甚至坍朵塌；地下管腐道出現腐蝕開生銹、堵塞今乃至報廢等低現象。欣2酸性瞇硫酸鹽土的蹦時空分布與嘩演替模式犬在沿海酸性駐硫酸鹽土集許中分布地區(qū)核，由于距海慨遠近、耕墾擁時間和土地便利用方式的裳差異，酸性吳硫酸鹽土通現常呈現出一繪定的時空演直替模式。喊2.1污分布模蔽式岔拌犯陸相孤島狀細分布模式眾這些地區(qū)大永多遠離大海扮約20壘~喝50旗置km，在一盤些低洼地、喬谷虎盆和山腳常霞可發(fā)現酸性計硫酸鹽土呈銳斑塊狀與其坐它土壤鑲嵌蒸分布。這類餃地區(qū)在地貌扔形態(tài)上多屬蹄于古濱海湖席泊、瀉湖、端古海盆、古淡海島山麓，嬌在地質歷史匯時期曾沉積姐了一定數量完的硫鐵礦，賓由于海退作雀用，現已脫賞離海相環(huán)境妹。大部分地券區(qū)目前已遭辜受過人類活襪動干擾，土雪地利用方式沖多為稻田、慘旱地和魚塘在。酸性硫酸犯鹽土處于脫工鹽反酸階段灑，局部地區(qū)擋酸害十分嚴猴重。鋪負臭環(huán)島分布模押式訂在熱帶亞熱拿帶地區(qū)，一胞些近海島嶼床（如我國的企海南島、臺研灣島、上驢下川島等）限四周均可發(fā)肺現有酸性硫警酸鹽土的分扶布與發(fā)育。減環(huán)島的靜水蒙海灣、河流塔出?？谝约熬鄢遍g帶、紅睜樹林生長區(qū)呀為酸性硫酸始鹽土提供了球較為適宜的羞環(huán)境條件，物某些地區(qū)目哪前仍在進行免硫鐵礦的積檔累與沉積。辣這些地區(qū)頻勇繁受到海水鋤潮汐作用，腰酸性硫酸鹽閥土處于漬水插的潛在發(fā)育攀狀態(tài)，酸害下不很嚴重。逃土地利用景美觀多為紅樹壞林自然生長楊區(qū)、咸圍和上咸淡水養(yǎng)殖裂等類型。昂懶退流域帶狀梯悶度分布模式癥在沿海的許鍛多小流域，律酸性硫酸鹽蒙土大面積發(fā)術育而呈帶梳狀分布。這樂些地區(qū)多為央古河流及其始支流作用，閱現已發(fā)育為平沖積、沉積潤平原和河流肥三角洲。在奔穩(wěn)定的海陸壺進退過程中樂，連續(xù)地發(fā)貧育和形成了三一定厚度的掌硫鐵礦層。握由于脫離海請相環(huán)境時間墊的長短和人抽類活動強度改的不同，酸竊性硫酸鹽土依的理化性狀重與利用景觀籃自海向陸不櫻斷發(fā)生分異掏而呈現出一愧定的梯度變槳化。這類地徐區(qū)土地利用縣方式多樣，機如水田、旱贏地、魚塘和婦城鎮(zhèn)建設用貧地等。遷撿必沿海港灣分借布模式兇通常，在一銹些大河的入店?？?，由于喊較高的沉積排速率和河水妖的沖淡作用踐（致使SO錫4碰2-秀含量降低）訪，硫鐵礦的繞累積速率普潛遍較弱。相搬反，在沿海棍的一些港灣潑地區(qū)，風平匯浪靜，潮汐露作用促使硫易鐵礦在港灣守沉積物中強揉烈累積，其候沉積厚度一特般較大。而努且該類地區(qū)弄極有利于紅庸樹植物的生輝長，因而在毅一定程度上柜會加劇酸性星硫酸鹽土的盛形成。屬2.2扮時空演替模襪式豈在自然環(huán)境防變化和人類斧活動共同作省用下，酸性石硫酸鹽土的胳發(fā)育過程及提其性質會隨桂著時間的推沒移和空間的登變化而發(fā)生友演替。一般廣而言，自然桿狀態(tài)下形成痰的潛在酸性跟硫酸鹽土（廉如濱海紅樹約林鹽漬沼澤萬土）在人為討干擾（如圍抵墾、土壤翻仔耕）作用下鬼，原來以還擠原態(tài)存在的碼硫鐵礦物質榨由于地下水神位的降低或婦因直接曝露濟地表而發(fā)生擾氧化產生硫腥酸，土壤變已酸。但在開降始階段，由柏于受到海水碌的浸漬作用訊，土壤含鹽進量較高，因廚此，土壤么“盯既咸且酸鋸”觀，這類土壤送在我國稱為燦“霉咸酸田錘”底，土壤艇pH逐值一般在5宏~繞7之間，酸炒害相對較輕型。隨著耕墾搬時間的加長萄和長期的灌倉排沖淡作用伸，土壤逐漸淚脫沼脫鹽，眾咸害已不是哈主要問題。青但在氣候干怨旱缺水、排燕灌不暢等情訊況下，土壤捐中硫鐵礦的幅氧化過程得摧以加速，土瀉壤反酸強烈文。酸害暴發(fā)骨時，通常表兆層土壤胡pH鐵值可降到2括.5稼~己4.5之間邁，這類土壤騎在我國稱為搏“急反酸田閘”蒸[3~5]鏟?？傊S著食耕墾時間的拍增長和離?？尘嚯x的加大傍，酸性硫酸構鹽土一般可碗經歷潛在酸需性硫酸鹽土斃→迫咸酸田呈→俯反酸田的演教變過程。參考文獻膽1恢