不同土壤类型和利用方式下土壤酸缓冲性能分异及其机理探讨——以海南省为例.pdf
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1、2023年36 卷10 期Vol.36No.10引用格式:胡煜杰,唐瑞杰,杨安富,赵彩悦,胡玉麟,董璐,吴晓晨,孟磊,林天,伍延正。不同土壤类型和利用方式下土壤酸缓冲性能分异及其机理探讨以海南省为例J西南农业学报,2 0 2 3,36(10):2 2 31-2 2 44.Hu Y J,Tang R J,Yang A F,Zhao C Y,Hu Y L,Dong L,Wu X C,Meng L,Lin T,Wu Y Z.Differentiation and mechanism of soil acid buffering capacityunder dfferent soil and util
2、ization types:A case study in Hainan provinceJJ.Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2023,36(10):2231-2244.DOI:10.16213/ki.scjas.2023.10.020.西南农业学报Southwest China Journal of Agricultural Sciences不同土壤类型和利用方式下土壤酸缓冲性能分异及其机理探讨以海南省为例2231胡煜杰,唐瑞杰”,杨安富,赵彩悦,胡玉麟,董吴晓晨,孟磊”,林天,伍延正璐,(1.海南省环境科学研究院,海口57
3、 0 10 0;2.海南大学热带作物学院,海口57 0 2 2 8)摘要:【目的】通过研究海南省典型土壤酸缓冲性能在不同土壤类型和土地利用方式下的分异及其机理,为海南省酸化土壤的合理利用和管理提供理论依据。【方法】于2 0 19年夏季选取海南省内33处地点,采集各典型植被类型(旱地、水田、林地和园地)下的主要类型土壤(砖红壤、赤红壤、黄壤、燥红土、滨海风沙土、水稻土),对其酸缓冲性能进行研究。【结果】海南省典型土壤酸缓冲容量在3.17 .2 7.7 0 mmol/kg,平均值为9.0 1mmol/kg,供试土壤均对酸敏感。不同土地利用方式下,园地土壤酸缓冲容量(12.14mmo l/k g)显
4、著高于林地、水田和旱地。不同土壤类型下,黄壤酸缓冲容量(17.13mmol/kg)显著高于砖红壤、赤红壤、燥红土、滨海风沙土和水稻土。海南省典型土壤酸缓冲容量与阳离子交换量、比表面积、黏粒含量和粉粒含量呈极显著正相关(P0.01),与有机质含量、交换性盐基总量和盐基饱和度呈显著正相关(P0.05),此外,土壤酸缓冲容量与pH(H,0)和砂粒含量呈极显著负相关(P0.01),与交换性氢呈显著负相关(P0.05)。供试土壤中稍易受酸害等级有1个,占3.0%;极易受酸害等级土壤有2 个,占6.0%;易受酸害等级土壤有30 个,占91.0%。【结论】海南省不同土地利用方式下,园地土壤酸缓冲性能由阳离子
5、交换量决定;旱地和林地土壤酸缓冲性能由比表面积、阳离子交换量和盐基饱和度决定;水田土壤对酸的敏感性由有机质含量决定。不同土壤类型中,黄壤酸缓冲性能受比表面积影响最大;砖红壤和赤红壤酸缓冲性能由比表面积决定;燥红土由阳离子交换量决定;滨海风沙土由pH(H,O)决定;水稻土由有机质含量决定。在日后的农业生产中,合理施用化肥、增施有机肥或采用土壤酸性调节剂等有利于提高土壤酸缓冲容量,为农业生产提供良好的环境。关键词:酸缓冲容量;土地利用方式;有机质;阳离子交换量;比表面积中图分类号:S153文献标识码:A文章编号:10 0 1-48 2 9(2 0 2 3)10-2 2 31-14Different
6、iation and mechanism of soil acid buffering capacity under differentsoil and utilization types:A case study in Hainan provinceHU Yu-jiel-2,TANG Rui-jie2,YANG An-fu,ZHAO Cai-yue,HU Yu-lin,DONG Lu,WU Xiao-chen,MENG Lei?,LIN Tian,WU Yan-zheng?(1.Hainan Research Academy of Environmental Sciences,Haikou
7、570100,China;2.College of Tropical Crops,Hainan University,Haikou570228,China)Abstract:ObjectiveThe differentiation and mechanism of acid buffering capacity of typical soils in Hainan province under different soiltypes and land use patterns were studied to provide theoretical basis for rational util
8、ization and management of acidified soils in Hainan prov-ince.MethodIn the summer of 2019,33 sites in Hainan province were selected to collect the main types of soil(latosol,latosolic red soil,收稿日期:2 0 2 3-0 2-0 1基金项目:国家自然科学基金项目(418 0 7 0 44,416 6 10 51);海南省自然科学基金高层次人才项目(42 0 RC749,2 0 19RC355)第一作者:
9、胡煜杰(1998),男,硕士,主要从事土壤氮循环和环境效应研究。E-mail:通讯作者:林天(197 9-),女,硕士,高级工程师,主要从事土壤环境保护研究。E-mail:;伍延正(198 7-),男,博士,副教授,主要从事土壤氮循环和环境效应研究。E-mail:w y z 198 7 12 16 3.c o m2232yellow soil,dry red soil,coastal sandy and paddy soil)under typical vegetation types(dry land,paddy field,forest land and garden land),and
10、their acid buffering properties were studied.Result The acid buffering capacity of typical soils in Hainan province ranged from 3.17 to27.70 mmol/kg,with an average value of 9.01 mmol/kg.The tested soils were sensitive to acid.Under different land use patterns,the soilacid buffering capacity(12.14 m
11、mol/kg)of garden land was significantly higher than that of forest land,paddy field and dry land.Underdifferent soil types,the acid buffering capacity of yellow soil(17.13 mmol/kg)was significantly higher than that of latosol,lateritic redsoil,dry red soil,coastal aeolian sandy soil and paddy soil.T
12、he acid buffering capacity of typical soils in Hainan province was significantlypositively correlated with cation exchange capacity,specific surface area,clay content and silt content(P0.01),and significantly posi-tively correlated with organic matter content,total exchangeable base and base saturat
13、ion(P0.05).In addition,soil acid buffer capacitywas significantly negatively correlated with pH(H,O)and sand content(P0.01),and significantly negatively correlated with exchangeablehydrogen(P0.05).There was one grade of slightly susceptible to acid damage in the tested soil,accounting for 3.0%.There
14、 were 2 highlyvulnerable soil grades,accounting for 6.0%.There were 30 acid-vulnerable soils,accounting for 91.0%.ConclusionThe acid buffering ca-pacity of garden soil is determined by cation exchange capacity under different land use patterns in Hainan province.The acid buffering capacityof dryland
15、 and woodland soils is determined by specific surface area,cation exchange capacity and base saturation.The acid sensitivity of paddysoil is determined by organic matter content.Among different soil types,the acid buffering capacity of yellow soil is most affected by specificsurface area.The acid bu
16、ffering properties of latosol and latosolic red soil are determined by the specific surface area.Dry red soil is deter-mined by cation exchange capacity;Coastal sandy soil is determined by pH(H,O);Paddy soil is determined by organic matter content.In thefuture agricultural production,the rational ap
17、plication of chemical fertilizers,the application of organic fertilizers or the use of soil acid regula-tors are conducive to improving soil acid buffering capacity and providing a good environment for agricultural production.Key words:Acid buffering capacity;Land use conversion;Organic matter;Catio
18、n exchange capacity;Specific surface area【研究意义】随着我国集约化农业生产的迅猛发展,不合理的化肥施用和大气酸沉降的持续增加,导致土壤酸化程度和面积日益增大 。而近些年来不当的农业措施,如生理酸性肥料(氯化钾和硫酸钾等)的残留和铵态氮肥通过硝化作用产生的NO;进一步加快了土壤酸化进程,土壤酸化形势严峻2 。从2 0 世纪8 0 年代至2 1世纪,我国农田土壤pH平均下降0.5个单位,其下降速度甚至高于洛桑试验站的长期定位施肥试验3。土壤酸化进程的加快,加重了对生态环境和农业生产的危害,这种情况在地处热带地区的海南省尤其严重4。土壤自身对外源酸具有一定的
19、缓冲能力,可以抑制pH的降低5。酸缓冲容量是指单位质量的土壤pH 降低一个单位所需要的酸量,是土壤酸缓冲性能的重要指标,酸缓冲容量越大,越利于维持土壤酸碱环境平衡6 。【前人研究进展】土壤酸化容易提高土壤中有毒重金属离子的活性7 ,降低土壤肥力 ,严重影响作物生长发育9,并造成一系列的环境问题10 。刘景等7 研究结果显示,在酸化严重的土壤中,土壤镉的活化率达95.7%,存在严重的镉污染风险;刘春生等8 通过模拟酸雨淋溶试验发现,随着酸化程度的加重,土壤中K*、Na*、Ca*、M g*等盐基离子的淋失量显著增加,导致土壤肥力严重下降;除此之外,酸化土壤中硝酸还原酶的合成和转化容易受到抑制,从而
20、干扰作物根系对N的吸收利用9。土壤酸缓冲性能作为预测和调控土壤酸化的定量依据,受到土壤pH、阳离子交换量、交换性酸、有机质等因子的影响1-14。Zhu等15 对中国4种典型种植制度研究表明,土壤的酸缓冲容量与碳西南农业学报酸盐含量显著相关;Aitken等16 对比不同有机质含量下土壤研究结果显示,有机质与酸缓冲容量有较大的相关性。此外,土壤酸缓冲性能在不同区域表现出较大差异。李博等17 在我国东部地区主要类型土壤的酸缓冲性能研究中认为,北方土壤酸缓冲容量显著高于南方;赵旋彤等18 对北方温带地区典型耕地土壤酸缓冲性能研究表明,土壤黏粒含量是影响酸缓冲性能的重要因素。【本研究切入点】前人研究大多
21、集中于我国中西部和北方地区土壤,关于海南省典型土壤酸缓冲性能影响因素的研究还鲜见报道。海南省作为中国面积最大的热带地区,优越的自然地理条件决定了区内各种土壤的利用率远远高于内地19。不同土地利用方式影响土壤有机质、阳离子交换量、交换性酸等,进而影响土壤的酸缓冲性能2 0 。【拟解决的关键问题】本研究以海南省典型土壤为研究对象,探究不同土壤类型及土地利用方式下土壤酸缓冲性能及影响因素,分析其差异及机理,旨在为海南省土壤酸缓冲性能研究的不足给予补充,同时建立酸化预警,为海南省酸化土壤的合理利用和管理提供理论依据。1材料与方法1.1研究区概况海南省地处我国最南部,北面与琼州海峡相隔,与雷州半岛相望,
22、位于10 7 50 11910 E,3202018N,面积约3.410 4km,属热带季风性气候,全年暖热,大部分地区降雨量相当充沛,年均降雨量150 0 2 0 0 0 mm,酸雨频率2 4.5%,且干湿季节分明,东湿西干的特点明显,热带风暴和台风频繁,36卷10期气候资源多样2 1-2 。土壤成土母质主要是岩浆岩,分布最广的是花岗岩,其次为新生代喷出的玄武岩,除此之外还有第三纪浅海沉积物和第四纪沉积物。主要土壤类型为砖红壤,其他还有滨海风沙土、燥红土、赤红壤、黄壤、水稻土等2 3-2 411.2样品采集及处理于2 0 19年夏季采集土壤样品,综合考虑海南省表1采采样点位信息Table 1
23、Information of sampling sites编号位置NumberLocation1文昌市抱罗镇下统村2文昌市翁田镇福口村3文昌市蓬莱镇槟榔仔村4澄迈县金江镇大美村5屯昌县大同镇下坡园村6万宁南桥镇田公村7三亚福万水源池水库8海南猴猕岭自然保护区9詹州市南丰镇马岭排村10五指山市毛阳镇坡尖村11白沙县阜成乡白准村12琼中县中平镇合口村13保亭县什奋村14昌江县王下乡三派村15乐东县尖峰镇南崖村16昌江县霸王岭17琼中县朝根坡村18昌江县王下乡19五指山市水满乡20昌江县大炎村21陵水县吊罗山22三亚市羊栏镇亮醒村23东方市感城镇抱利村24东方市八所镇北黎村25东方市四更镇沙村26临
24、高县临城镇林银村27临高县博厚镇银林村28琼海市博鳌镇塘仔村29定安县雷鸣镇北斗村30詹州市中和镇大许村31昌江县钱铁村32东方市罗带乡红兴村33乐东县赤龙村28琼海市博鳌镇塘仔村29定安县雷鸣镇北斗村30詹州市中和镇大许村31昌江县钱铁村32东方市罗带乡红兴村33乐东县赤龙村胡煜杰等:不同土壤类型和利用方式下土壤酸缓冲性能分异及其机理探讨以海南省为例Land use conversion1104552.254194955.25041105342.601219538.8981103459.6316193047.844110822.9632194920.281103.1104192625.918
25、8110848.48184031.62361092845.408182256.461085823.8152185418.811091147.81419124.59641092824.69185522.4761092649.794191932.178110344.049619656.30761093556.7852182838.3952109847.1588185948.6061085055.237218420.03961091046.786819538.50441094631.605619545.75121091147.81419124.59641094119.125618545.504410
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