山東省膠東地區(qū)土壤酸化現(xiàn)狀研究*

路艷艷，丁方軍，，劉春生，陳士更，吳欽泉

(1.山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司 山東泰安 271000；2.山東省腐植酸高效利用工程技術(shù)研究中心 山東泰安 271000；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 山東泰安 271018)

山東省膠東地區(qū)土壤酸化現(xiàn)狀研究*

路艷艷1，2，丁方軍1，2，3，劉春生3，陳士更1，2，吳欽泉1，2

(1.山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司 山東泰安 271000；2.山東省腐植酸高效利用工程技術(shù)研究中心 山東泰安 271000；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 山東泰安 271018)

為研究山東省膠東地區(qū)土壤酸化現(xiàn)狀，從威海市、煙臺市等13個地區(qū)共計132個采樣點(diǎn)采集0～20 cm和20～40 cm土壤樣品，采用全國第2次土壤普查土壤酸度分級標(biāo)準(zhǔn)來評價土壤酸化情況。結(jié)果表明：膠東地區(qū)土壤酸化嚴(yán)重，土壤潛性酸[以pH(KCl)計]在3.71～5.14，交換性酸平均值為0.30～1.78 cmol/kg，活性酸[以pH(H2O)計]大多分布在4.5～5.5，為酸性土壤；除個別地區(qū)外，膠東地區(qū)0～20 cm和20～40 cm土層之間的土壤潛性酸含量呈極顯著正相關(guān)(r=0.760 8，P<0.01)，活性酸含量也呈極顯著正相關(guān)(r=0.787 5，P<0.01)，而交換性酸含量無顯著相關(guān)性；在0～20 cm土層，膠東地區(qū)pH<5.5的土壤面積占總面積78.79%；在20～40 cm土層，pH<5.5的土壤面積占總面積75.00%。

土壤酸化；潛性酸；交換性酸；活性酸

近年來，我國土壤酸化情況相當(dāng)嚴(yán)重，已成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的一個重要因素[1]。除我國南方土壤本身偏酸性和酸化現(xiàn)象較嚴(yán)重外，我國北方山東省膠東地區(qū)土壤也有明顯的酸化趨勢[2- 3]。膠東地區(qū)狹義范圍指煙威地區(qū)，土地面積14 500 km2，盛產(chǎn)冬小麥、大豆、玉米、蘋果、梨、葡萄、大櫻桃、藍(lán)莓等，是山東省重要的糧食作物和水果生產(chǎn)地區(qū)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有較重要的地位。近年來，由于過量施用化肥，有機(jī)肥和微量元素用量不足[4]，導(dǎo)致鹽基離子淋失、土壤交換性Al3+和H+增多[5]，以及酸雨和大量酸性氣體的排放等原因?qū)е略摰貐^(qū)土壤酸化嚴(yán)重。

土壤酸化不僅影響肥料的有效性，使一些抑制土壤病菌的有益微生物活性降低，導(dǎo)致作物發(fā)生病蟲害及生理病害等，而且影響作物的正常生長發(fā)育，進(jìn)而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[6]；土壤酸化還會導(dǎo)致土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)元素的流失，使土壤退化加劇[7]。因此，調(diào)查膠東地區(qū)土壤酸化現(xiàn)狀刻不容緩。為此，于2015年3月至4月從威海市、煙臺市等13個地區(qū)132個采樣點(diǎn)采集了0～20 cm和20～40 cm土樣樣品264份，采用全國第2次土壤普查土壤酸度分級標(biāo)準(zhǔn)來評價膠東地區(qū)土壤酸化現(xiàn)狀，為膠東地區(qū)土壤酸化的防治提供依據(jù)，同時也為科學(xué)合理施肥、提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于山東省膠東地區(qū)威海市和煙臺市，地處東經(jīng)119°45′～122°42′、北緯36°35′～37°50′，海拔500 m以下。由于受海洋的影響，與同緯度的內(nèi)陸相比，該地區(qū)氣候溫和，氣溫變幅較小，年平均氣溫為12.0～12.6 ℃，多年平均降雨量為600～700 mm，全年無霜期在165～250 d，屬于溫帶濕潤季風(fēng)氣候。

1.2 樣品采集與處理

2015年3月至4月，在威海市環(huán)翠區(qū)、乳山市、榮成市、文登區(qū)4個地區(qū)及煙臺市招遠(yuǎn)市、福山區(qū)、牟平區(qū)、海陽市、龍口市、棲霞市、萊陽市、蓬萊市、萊州市9個地區(qū)，除龍口市設(shè)12個采樣點(diǎn)外，其他12個地區(qū)均設(shè)10個采樣點(diǎn)，分0～20 cm和20～40 cm土層取樣，共采集土樣264份。

1.3 測定方法

采集的土樣自然風(fēng)干后，研磨過2 mm篩，測定活性酸、潛性酸、交換性酸等指標(biāo)。其中：活性酸[以pH(H2O)計]用去離子水作為浸提劑，按水土比2.5∶1.0進(jìn)行測定；潛性酸[以pH(KCl)計]用1.0 mol/L的KCl作為浸提劑，按浸提劑與土比為5∶1進(jìn)行測定；交換性酸按照《土壤分析技術(shù)規(guī)范》測定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

按照全國第2次土壤普查的土壤酸度分級標(biāo)準(zhǔn)(表1)評價膠東地區(qū)土壤酸化情況。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和SAS 8.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析。

表1 土壤酸度分級標(biāo)準(zhǔn)

pH分級<4.5強(qiáng)酸4.5～5.5酸性5.5～6.5微酸6.5～7.5中性>7.5堿性

2 結(jié)果與討論

2.1 膠東地區(qū)土壤酸度分析

土壤酸堿度是土壤酸堿性的簡稱，分為潛性酸和活性酸[9]，是土壤重要的基本性質(zhì)之一，是土壤形成過程中的一個指標(biāo)。潛性酸可用1 mol/L的KCl溶液作為浸提液與土壤作用，將膠體表面的大部分H+或Al3+交換出來，再測其pH[4]。一般來說，潛性酸可分為交換性酸和水解性酸，目前將潛性酸分為交換性酸和非交換性酸[5]?；钚运嵋猿Ｓ盟嵝詮?qiáng)度，即水溶液浸提后土壤的pH來表示。

2.1.1 土壤潛性酸

膠東地區(qū)土壤潛性酸統(tǒng)計特征值見表2。

由表2可知，膠東地區(qū)的土壤明顯酸化。以膠東各地土壤的pH平均值來看，環(huán)翠區(qū)土壤pH最小，福山區(qū)的最大。對于膠東各地區(qū)土壤，在0～20 cm土層，招遠(yuǎn)市的土壤pH最小，福山區(qū)的最大，極差達(dá)3.04；在20～40 cm土層，萊陽市土壤pH最小，福山區(qū)的最大，極差達(dá)3.11?？傮w而言，各地土壤潛性酸含量的變異情況有所差異，其中福山區(qū)土壤的pH變幅最為明顯，牟平區(qū)的pH變幅最小。

表2 膠東地區(qū)土壤潛性酸統(tǒng)計特征值

采樣點(diǎn)0～20cm平均值最小值最大值變異系數(shù)/%20～40cm平均值最小值最大值變異系數(shù)/%環(huán)翠區(qū)3.713.434.6510.033.713.424.437.97文登區(qū)3.943.435.1015.924.003.545.1113.03乳山市4.103.455.0614.124.193.675.0110.86榮成市3.833.414.6310.283.943.434.9311.40招遠(yuǎn)市4.363.305.7716.674.283.325.5118.83福山區(qū)5.143.756.3420.104.883.596.3923.65牟平區(qū)4.394.194.915.134.364.044.806.11海陽市4.434.065.138.294.484.135.025.96龍口市4.544.095.357.744.324.004.655.28棲霞市4.343.614.788.794.233.585.0710.40萊陽市4.953.876.2216.084.813.286.1019.00蓬萊市4.363.554.849.904.353.585.2114.28萊州市4.413.565.3915.274.323.305.4216.53

表3 膠東地區(qū)土壤交換性酸含量

采樣點(diǎn)0～20cm交換性酸含量/(cmol·kg-1)平均值最小值最大值變異系數(shù)/%20～40cm交換性酸含量/(cmol·kg-1)平均值最小值最大值變異系數(shù)/%環(huán)翠區(qū)1.650.213.0652.111.570.172.6851.55文登區(qū)1.490.213.3376.101.090.062.1373.41乳山市1.170.023.33103.640.600.061.6299.10榮成市1.630.003.6680.091.370.043.8599.21招遠(yuǎn)市0.810.132.4996.250.880.072.0091.64福山區(qū)0.720.132.0895.310.910.032.1592.53牟平區(qū)1.030.172.1761.761.150.263.2398.56海陽市0.910.152.0077.280.560.151.6891.37龍口市0.630.001.8597.351.060.043.23107.39棲霞市1.170.172.5575.841.780.483.2552.32萊陽市0.300.090.7279.110.720.002.89122.04蓬萊市0.540.132.00110.431.080.093.61111.83萊州市1.280.434.1496.191.430.483.1070.81

2.1.2 土壤交換性酸

交換性酸是對作物最有害的一種土壤酸度形態(tài)，其對改良酸性土壤具有指導(dǎo)意義。膠東地區(qū)土壤交換性酸含量見表3。

由表3可知，膠東地區(qū)土壤交換性酸與潛性酸的變化趨勢并不一致。在0～20 cm土層，萊陽市土壤交換性酸含量平均值最小，環(huán)翠區(qū)的最大，蓬萊市土壤交換性酸含量變異程度最大；在20～40 cm土層，海陽市土壤交換性酸含量平均值最小，棲霞市的最大，萊陽市土壤交換性酸含量變異程度最大。對于膠東各地區(qū)土壤，在0～20 cm土層，龍口市和榮成市的土壤交換性酸含量最小，萊州市的最大；在20～40 cm土層，萊陽市土壤交換性酸含量最小，榮成市的最大。

2.1.3 土壤活性酸

膠東地區(qū)土壤活性酸統(tǒng)計特征值見表4。

由表4可知，膠東地區(qū)土壤活性酸的變化趨勢與潛性酸有所不同。在0～20 cm土層，龍口市土壤的pH平均值最小，福山區(qū)的最大；而在20～40 cm土層，龍口市土壤的pH平均值最小，萊陽市的最大。同樣，對于膠東各地區(qū)土壤，在0～20 cm土層，文登市的土壤pH最小，福山區(qū)的最大，極差達(dá)2.83；在20～40 cm土層，萊州市的土壤pH最小，福山區(qū)的最大，極差達(dá)2.77。膠東各地區(qū)土壤活性酸含量的變異情況也有所差異，其中福山區(qū)土壤的pH變幅最為明顯，其次是文登區(qū)，而環(huán)翠區(qū)的土壤pH變幅最小。

2.2 膠東地區(qū)土壤酸堿度狀況分析

膠東地區(qū)不同酸堿度土壤面積占土壤總面積的比例見表5。

表4 膠東地區(qū)土壤活性酸統(tǒng)計特征值

采樣點(diǎn)0～20cm平均值最小值最大值變異系數(shù)/%20～40cm平均值最小值最大值變異系數(shù)/%環(huán)翠區(qū)5.014.755.485.004.934.675.253.68文登區(qū)4.743.945.8313.594.814.116.1014.27乳山市5.054.335.8510.845.184.655.867.64榮成市4.914.305.446.255.014.665.686.82招遠(yuǎn)市5.514.856.168.345.524.876.239.12福山區(qū)5.614.616.7715.135.654.456.7317.00牟平區(qū)4.994.455.478.284.884.215.589.62海陽市4.944.445.566.444.974.565.195.39龍口市4.714.405.064.154.584.085.258.76棲霞市4.804.215.567.874.674.235.085.19萊陽市5.454.556.3412.445.774.556.7013.04蓬萊市5.224.725.645.755.304.525.839.80萊州市5.374.316.0910.815.323.965.9311.85

表5 膠東地區(qū)不同酸堿度土壤面積占土壤總面積的比例

%

由表5可知，在0～20 cm土層，膠東地區(qū)土壤pH大多分布在4.5～5.5，pH<5.5的土壤面積占總面積的78.79%，其中：環(huán)翠區(qū)土壤的pH均在4.5～5.5；榮成市和蓬萊市pH在4.5～5.5的土壤面積占90%；文登區(qū)、牟平區(qū)、海陽市、棲霞市pH<5.5的土壤面積占90%。根據(jù)土壤酸度分級標(biāo)準(zhǔn)，膠東地區(qū)土壤大多為酸性。

同樣，在20～40 cm土層，膠東地區(qū)土壤大多也為酸性，pH大多分布在4.5～5.5，pH<5.5的土壤面積占總面積的75.00%，其中環(huán)翠區(qū)、海陽市、龍口市、棲霞市的土壤pH均<5.5，即該區(qū)域土壤為酸性至強(qiáng)酸性。

2.3 膠東地區(qū)土層間酸度指標(biāo)的關(guān)系

膠東地區(qū)0～20 cm和20～40 cm土壤酸度相關(guān)性見表6。

表6 膠東地區(qū)0～20 cm和20～40 cm土壤酸度相關(guān)性

采樣點(diǎn)潛性酸交換性酸活性酸環(huán)翠區(qū)0.8251**0.8995**0.8299**文登區(qū)0.8096**0.7027*0.9182**乳山市0.6302*0.07190.7933**榮成市0.7751**0.59790.6171*招遠(yuǎn)市0.72640.6289*0.4837福山區(qū)0.8884**0.41180.9673**牟平區(qū)0.8205**0.7805**0.9224**海陽市0.57910.7319*0.5195龍口市0.47070.27000.5308棲霞市0.6638*0.53180.4632萊陽市0.27720.17520.2182蓬萊市0.6251*0.10770.6755*萊州市0.8565**0.48790.9322**膠東地區(qū)0.7608**0.47820.7875**

注：1)*和**分別表示差異達(dá)5%和1%顯著水平，下同

由表6可知：膠東地區(qū)0～20 cm以及20～40 cm土層之間的土壤潛性酸含量基本一致，呈極顯著正相關(guān)(r=0.760 8，P<0.01)；除招遠(yuǎn)市、海陽市、龍口市、萊陽市等外，膠東各地0～20 cm和20～40 cm土層的土壤潛性酸含量相關(guān)性呈顯著至極顯著關(guān)系，表明可通過0～20 cm土層的潛性酸含量變化情況來預(yù)測20～40 cm土層的潛性酸含量變化趨勢；另外，膠東個別地區(qū)0～20 cm和20～40 cm土層之間的土壤交換性酸含量呈顯著正相關(guān)，但膠東地區(qū)不同土層間土壤交換性酸含量無顯著相關(guān)性；膠東地區(qū)0～20 cm和20～40 cm土層之間的土壤活性酸含量基本一致，呈極顯著正相關(guān)(r=0.787 5，P<0.01)；除招遠(yuǎn)市、海陽市等5個地區(qū)外，膠東各地0～20 cm和20～40 cm土層之間的土壤活性酸含量呈顯著至極顯著正相關(guān)。

2.4 膠東地區(qū)土壤酸度指標(biāo)間關(guān)系

膠東地區(qū)土壤酸度指標(biāo)的相關(guān)性(n=264)見表7。

表7 膠東地區(qū)土壤酸度指標(biāo)的相關(guān)性(n=264)

項(xiàng)目活性酸潛性酸交換性酸活性酸0.6720**-0.5537**潛性酸0.6720**-0.5713**交換性酸-0.5537**-0.5713**

由表7可知，膠東地區(qū)土壤活性酸與潛性酸呈顯著正相關(guān)(r=0.672 0，P<0.01)，而與交換性酸等呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.553 7，P<0.01)，土壤潛性酸與交換性酸呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.571 3，P<0.01)，這與范慶鋒等研究一致[5]。

3 膠東地區(qū)土壤酸化的預(yù)防及治理

上述研究表明，膠東地區(qū)土壤明顯酸化，改良酸化土壤任重而道遠(yuǎn)。目前，針對酸性土壤的預(yù)防及治理措施較多，具體包括：①控制酸雨，如脫硫技術(shù)及減少尾氣中NOx的排放量等，以提高土壤pH和酸緩沖能力[10]；②施用適量堿性肥料等，在為作物生長提供氮、磷、鉀等養(yǎng)分的同時，改良土壤酸堿度，進(jìn)而改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及環(huán)境[11]；③施用適量酸性土壤調(diào)理劑(能有效調(diào)節(jié)土壤酸度的天然或人工合成的物質(zhì))等，能夠在調(diào)理土壤酸度的同時改良土壤結(jié)構(gòu)[12]；④合理施用有機(jī)肥，減少氮肥和磷肥的施用量，適當(dāng)提高鉀肥施用比例，補(bǔ)充錳肥和鋅肥[7]；⑤采取合理灌溉等農(nóng)業(yè)措施，以減緩?fù)寥浪峄M(jìn)程[13]。

4 結(jié)語

膠東地區(qū)的土壤酸化形勢嚴(yán)峻，其土壤潛性酸在3.71～5.14，交換性酸平均值為0.30～1.78 cmol/kg，活性酸大多分布在4.5～5.5，為酸性土壤。除個別地區(qū)外，膠東地區(qū)0～20 cm和20～40 cm土層之間的土壤潛性酸含量呈極顯著正相關(guān)(r=0.760 8，P<0.01)，活性酸含量也呈極顯著正相關(guān)(r=0.787 5，P<0.01)，而交換性酸含量無顯著相關(guān)性。在0～20 cm土層，膠東地區(qū)pH<5.5的土壤面積占總面積78.79%；在20～40 cm土層，pH<5.5的土壤面積占總面積75.00%。為此，應(yīng)通過施用堿性肥料、酸性土壤調(diào)理劑等措施來預(yù)防和治理膠東地區(qū)土壤酸化問題。

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Study of Soil Acidification Situation of Jiaodong Area in Shandong Province

LU Yanyan1,2, DING Fangjun1,2,3, LIU Chunsheng3, CHEN Shigeng1,2, WU Qinquan1,2

(1.Shandong Agricultural University Fertilizer Science & Technology Co., Ltd., Tai′an 271000, China；2.Engineering & Technology Research Center of High Efficient Utilization of Humic Acid of Shandong Province, Tai′an 271000, China；3.College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University, Tai′an 271018, China)

In order to study current situation of soil acidification of Jiaodong area in Shandong Province, soil samples of 0～20 cm and 20～40 cm from 132 sampling points in 13 areas including Weihai City, Yantai City, etc. are collected, the grading standard of the soil acidity of the second national soil survey are used to evaluate soil acidification conditions. The results show that soil acidification in Jiaodong area is serious, soil potential acid [based on pH(KCl)] is 3.71～5.14, average content of soil exchangeable acid is 0.30～1.78 cmol/kg, soil active acid [based on pH(H2O)] is distributed mostly in 4.5～5.5, being acidic soil; apart from some areas, the content of soil potential acid between 0～20cm and 20～40cm in Jiaodong area is significant positive correlated (r=0.760 8，P<0.01), the content of soil active acid is significant positive correlated (r=0.787 5，P<0.01), too, but the content of soil exchangeable acid has no significant correlation; in 0～20 cm soil layer, the percentage of soil area in Jiaodong area which pH<5.5 is 78.79% of total soil area; in 20～40 cm soil layer, the percentage of soil area which pH<5.5 is 75.00% of total soil area.

soil acidification; soil potential acid; soil exchangeable acid; soil active acid

新型土壤調(diào)理劑關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用(2015NS1060)；新型腐殖酸土壤調(diào)理劑治理膠東土壤酸化關(guān)鍵技術(shù)研究(2016)

路艷艷(1990—)，女，碩士研究生，主要從事養(yǎng)分管理與新型肥料研發(fā)；luyanyan2008sd@163.com

丁方軍(1964—)，男，教授，主要從事土壤肥料、新型肥料研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)研究；sdndfyjs@163.com

S159

A

1006- 7779(2017)01- 0067- 05

2016- 09- 12)