湖南省柑橘園土壤酸度與交換性氫、鋁的關(guān)系

周雨舟，曹勝，黃蘭，劉雙，甘思銘，蘇婷

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128)

近年來，湖南省柑橘園旱地土壤大面積酸化，成為制約柑橘優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的主要限制因子。根據(jù)土壤中H+的存在形態(tài)，土壤酸分為活性酸和潛性酸。土壤pH反映了活性酸的強(qiáng)度，主要由土壤溶液中的H+數(shù)量決定。土壤潛性酸是指吸附在土壤膠體表面的氫離子(H+)和鋁離子(Al3+)的數(shù)量[1]?；钚运崤c潛性酸處于動(dòng)態(tài)平衡，潛性酸是活性酸的主要后備和來源。土壤潛性酸主要包括交換性酸和水解性酸兩部分：交換性酸是用pH為7.0的中性鹽類溶液從土壤中浸提置換出的H+或Al3+，而水解性酸是用弱酸強(qiáng)堿鹽溶液從土壤中浸提交換出來的H+或Al3+。土壤酸化是土壤退化的重要形式，酸沉降、盲目施化肥和人為耕墾活動(dòng)是土壤酸化的重要因素。近年來，眾多學(xué)者對(duì)土壤的酸化特征做了很多研究[2-5]，多集中在土壤酸堿度對(duì)土壤養(yǎng)分的影響上面，關(guān)于柑橘園土壤酸度與交換性氫、鋁的關(guān)系研究尚鮮見報(bào)道。為此，本文就湖南省32個(gè)典型柑橘園土壤的酸度與交換性氫、鋁的關(guān)系進(jìn)行研究，以期揭示土壤酸化機(jī)理，為當(dāng)?shù)厮峄寥栏牧继峁┛茖W(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

本研究根據(jù)湖南省土壤類型分布狀況，在常德、邵陽、懷化、郴州、永州和湘西自治州等柑橘主產(chǎn)區(qū)選擇32個(gè)典型的柑橘園進(jìn)行定點(diǎn)調(diào)查和采樣，土壤樣品包括了湖南省具有代表性的5種成土母質(zhì)類型：板頁巖、第四紀(jì)紅色黏土、砂礫巖、石灰?guī)r和紫色砂頁巖。每個(gè)采樣區(qū)采集5點(diǎn)以上的0～40 cm土層土壤樣品，混合均勻后，按四分法分取1 kg左右土樣，于室內(nèi)自然風(fēng)干，研磨制樣，分別過0.25 mm和2 mm篩，裝瓶待測(cè)。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

采用電位法(水浸)測(cè)定土壤的pH值，土水質(zhì)量比1∶2.5浸提；1 mol·L-1氯化鉀浸提-中和滴定法測(cè)定土壤交換性酸(EA)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010匯總整理，用IBM SPSS 20.0軟件做統(tǒng)計(jì)分析，其中，相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)性分析，對(duì)有顯著差異的處理，采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤酸度的變化特征

柑橘是喜微酸性植物，最適宜生長的土壤pH值在5.5～6.5[6]。湖南省典型柑橘園土壤0～40 cm土樣pH值測(cè)試結(jié)果見表1：果園土壤酸化較重，不同母質(zhì)類型間pH值差異達(dá)到顯著性水平，其中第四紀(jì)紅色黏土的pH最高，為4.77，而板頁巖的pH最低，為3.97，兩者差異顯著。板頁巖交換性酸含量最高，為6.36 cmol·kg-1，顯著高于第四紀(jì)紅色黏土、石灰?guī)r和紫色砂頁巖的交換性酸含量。土壤交換性H+的含量在不同母質(zhì)類型間差異不顯著。不同母質(zhì)類型對(duì)土壤交換性Al3+含量的影響達(dá)到顯著性水平，與不同母質(zhì)土壤的交換性酸含量分布相似，土壤交換性Al3+含量同樣以板頁巖最高，且顯著高于第四紀(jì)紅色黏土、石灰?guī)r和紫色砂頁巖的土壤交換性Al3+含量。土壤交換性酸和交換性Al3+的變異系數(shù)均以板頁巖最小，以第四紀(jì)紅色黏土最大。交換性Al3+是土壤交換性酸的主體，5種柑橘園成土母質(zhì)中交換性Al3+占土壤交換性酸含量的86.60%～90.72%，而交換性H+所占比例極小，說明交換性Al3+含量的增加是湖南省柑橘園土壤酸化的主要原因。

表1 供試土壤不同母質(zhì)類型的各形態(tài)酸含量

注：同列的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)后無相同字母的表示處理間差異顯著(P<0.05)。

2.2 pH值與交換性酸的關(guān)系

土壤pH表示的是土壤溶液中H+濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，是土壤溶液中的活性酸部分。在強(qiáng)酸性土壤中，潛性酸的數(shù)量遠(yuǎn)大于活性酸，是衡量土壤酸性和改良土壤酸性的重要指標(biāo)，活性酸和潛性酸之和即為土壤總酸量，通常用交換性酸總量(H+、Al3+)來表示[7]。供試柑橘園土壤pH與交換性酸的相關(guān)性見表2，土壤pH值與交換性酸、交換性H+、交換性Al3+含量間均呈極顯著負(fù)相關(guān)，交換性酸與交換性H+、交換性Al3+含量間均呈極顯著正相關(guān)，交換性H+與交換性Al3+含量間呈極顯著正相關(guān)。

表2 柑橘園土壤pH與交換性酸的相關(guān)關(guān)系(n=32)

注：**表示相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P< 0.01)。

2.3 pH值與交換性酸的回歸方程

為進(jìn)一步清晰柑橘園土壤酸度與土壤交換性酸含量的實(shí)際關(guān)系，將全部土壤pH(y)與交換性酸(交換性H+、交換性Al3+)含量(x)進(jìn)行回歸擬合，經(jīng)檢驗(yàn)，所擬合的回歸方程均達(dá)到極顯著水平，表明方程穩(wěn)定可靠。研究結(jié)果(圖1)表明：交換性酸含量與pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，pH值越大，交換性酸含量越低，土壤pH主要由交換性酸所制約。在數(shù)值上，土壤pH是土壤中H+濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，從圖1可知，交換性H+含量與pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，pH值越大，交換性H+含量越低。土壤pH與交換性Al3+的關(guān)系和土壤pH與交換性酸的關(guān)系大致相同，即交換性Al3+含量與pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，pH值越大，交換性Al3+含量越低。

2.4 交換性酸與交換性氫、鋁的回歸方程

土壤交換性酸，即交換性H+和交換性Al3+的含量，是劃分微酸性土壤的重要依據(jù)[8]。將全部土壤交換性酸含量(y)分別與交換性H+、交換性Al3+的含量(x)進(jìn)行擬合，結(jié)果表明(圖2)：土壤交換性酸含量與土壤交換性H+含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤交換性H+含量越高，交換性酸含量越大；土壤交換性酸含量與土壤交換性Al3+含量呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系，土壤交換性Al3+含量越高，交換性酸含量越大。整體來看，土壤酸度主要由土壤中交換性Al3+的含量決定，交換性H+對(duì)土壤酸度的貢獻(xiàn)小于交換性Al3+。

圖1 土壤交換性酸(交換性H+、交換性Al3+)含量與pH的關(guān)系

圖2 土壤交換性酸含量與交換性H+、交換性Al3+含量的關(guān)系

3 小結(jié)與討論

湖南省柑橘園土壤酸化嚴(yán)重，這可能與柑橘栽培過程中果農(nóng)長期偏施化肥有關(guān)。一般認(rèn)為，適宜柑橘栽培的土壤pH值為5.5～6.5[9]，對(duì)pH值較低的果園應(yīng)采取土壤改良措施。合理施用石灰能夠調(diào)節(jié)土壤酸堿度，改善果實(shí)品質(zhì)。張影等[10]研究發(fā)現(xiàn)，酸性土壤施用石灰可以顯著促進(jìn)果樹營養(yǎng)成分吸收，降低果實(shí)酸度，提高果實(shí)可溶性固形物與可滴定酸的比值。

土壤pH主要決定于土壤潛性酸中的交換性酸，特別是其中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的交換性Al3+含量，受非交換性酸的影響較小。本研究顯示，交換性酸中Al3+的相對(duì)比例隨交換性酸總量增大而增大，土壤pH隨著交換性酸含量的增大而降低。Pearson相關(guān)分析表明，土壤pH值與交換性酸、交換性H+、交換性Al3+含量間呈極顯著負(fù)相關(guān)，交換性酸與交換性H+、交換性Al3+含量間呈極顯著正相關(guān)，土壤酸度主要由土壤中交換性Al3+含量決定，交換性H+對(duì)土壤酸度的貢獻(xiàn)小于交換性Al3+。