岳西—太湖地區(qū)土壤酸堿度分布特征及變化趨勢(shì)

李 楊，李明輝

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院(安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所),安徽 合肥 230001)

土壤酸堿度是土壤肥力的重要影響因素。土壤中微生物的活動(dòng),有機(jī)質(zhì)的合成與分解,氮、磷等元素的轉(zhuǎn)化與釋放,微量元素的有效性,土壤保持養(yǎng)分的能力等都受土壤酸堿度的控制。各種植物的生長(zhǎng)也都受土壤酸堿度的制約,超過其適宜的土壤酸堿度范圍時(shí),植株生長(zhǎng)就要受到阻礙,因此了解土壤酸堿度的空間分布規(guī)律,對(duì)于研究土壤發(fā)育程度和提高土壤肥力水平等方面都是十分重要的[1]。

本文通過開展岳西—太湖地區(qū)1∶25萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查,基本掌握了區(qū)內(nèi)不同成土母質(zhì)、土壤類型的酸堿度及其空間分布特征,并對(duì)表層土壤酸化趨勢(shì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,以期對(duì)區(qū)內(nèi)土壤生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及土地利用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安徽省西南部的大別山南麓,行政區(qū)劃隸屬安徽省安慶市,地跨長(zhǎng)江、淮河兩大流域,調(diào)查范圍涵蓋岳西縣、太湖縣及宿松縣部分區(qū)域,總面積約4 800 km2。地理坐標(biāo)為東經(jīng)115°45′00″～116°34′00″,北緯30°10′00″～31°11′00″。研究區(qū)屬于北亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和,雨量充沛,光照充足,四季分明[2]。處于秦嶺—大別造山帶中南部,跨秦嶺—大別造山帶和揚(yáng)子陸塊兩個(gè)構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)以桐城—太湖斷裂帶(郯廬斷裂帶一部分)為界,北西為秦嶺—大別山造山帶,所出露地層多為大別山造山帶核部的太古代和元古代的中深變質(zhì)巖地層。桐城—太湖斷裂帶南東屬揚(yáng)子陸塊的下?lián)P子地塊(前陸帶)。所出露地層多為古生代及古生代以上地層。區(qū)內(nèi)有多種成土母質(zhì)類型,其中,以變質(zhì)酸性侵入巖類風(fēng)化物母質(zhì)、酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì)為主,分布廣泛；其次為紅色碎屑巖風(fēng)化物母質(zhì)以及河流沖積物母質(zhì)，主要分布在研究區(qū)南部。區(qū)內(nèi)有多種土壤類型,以粗骨土、黃棕壤為主,其次為水稻土、暗黃棕壤和紅壤、棕壤[3]。

2 樣品采集與測(cè)定

野外樣品采集方法及質(zhì)量要求執(zhí)行《DZ/T 0258—2014多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1∶250 000)》。表層土壤樣品采用網(wǎng)格布點(diǎn)的方法,采集0～20 cm表層土壤樣品,根據(jù)不同田塊形狀,采用不同的采樣方法,主要有對(duì)角線法、梅花點(diǎn)法、棋盤法、蛇形法等。采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/km2,以4 km2為樣品單元進(jìn)行土壤樣品組合分析,本次研究共采集表層土壤樣品4 918件,組合分析土壤樣品1 195件。深層土壤樣品采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/4 km2,以16 km2為樣品單元進(jìn)行土壤樣品組合分析,共采集深層土壤樣品1 222件,組合分析土壤樣品311件。土壤樣品經(jīng)過自然風(fēng)干、細(xì)磨后,充分過20目尼龍篩,采用四分法取出測(cè)試樣品。樣品分析測(cè)試工作由安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所完成,土壤pH值采用離子選擇性電極法(ISE)測(cè)定[4],且分析質(zhì)量?jī)?yōu)秀。

3 土壤酸堿度空間分布特征及評(píng)價(jià)

根據(jù)《DZ/T 0295—2016土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》進(jìn)行土壤酸堿度分級(jí)評(píng)價(jià),分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 土壤酸堿度(pH值)分級(jí)Table 1 Soil pH classification

3.1 表、深層土壤酸堿度對(duì)比

由表2可以看出,全區(qū)表層土壤總體上以酸性土壤為主,占90.46%；強(qiáng)酸性土壤,占8.79%；中性和堿性土壤比例極小,分別占0.67%、0.08%,無強(qiáng)堿性土壤。而區(qū)內(nèi)深層土壤總體亦呈酸性,占全區(qū)的73.31%,占比小于表層土壤,并且未發(fā)現(xiàn)強(qiáng)酸性土壤存在；其次為中性土壤，占26.05%,遠(yuǎn)比表層中性土壤占比大；堿性土壤占0.64%,亦大于表層堿性土壤占比,表、深層均無強(qiáng)堿性土壤。

表2 表、深層土壤酸堿度統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of surface and deep soil pH

通過數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn),表層土壤比未經(jīng)過人類明顯作用的深層土壤顯示出更強(qiáng)的酸性特征?？赡苁且?yàn)橥钗鞔髣e山區(qū)降雨量充沛,雨水量大而且集中,通過耕層淋溶作用強(qiáng)烈,鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失以及長(zhǎng)期耕作過量施用化肥等原因造成了表層土壤酸化[5]。

3.2 土壤酸堿度空間分布特征

區(qū)內(nèi)深層土壤以酸性為主,酸性土壤占全區(qū)的73.31%,其次為中性土壤,占26.05%,區(qū)內(nèi)無強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性土壤,如圖1-(a)所示。

圖1 調(diào)查區(qū)土壤酸堿度圖Fig.1 Soil pH map in the survey area

由圖1-(a)可知,酸性深層土壤主要連片分布于岳西縣與太湖縣低山丘陵區(qū),區(qū)內(nèi)土壤母質(zhì)主要為酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì)、變質(zhì)酸性侵入巖類風(fēng)化物母質(zhì)及深變質(zhì)巖類風(fēng)化物母質(zhì)。中性深層土壤主要呈斑狀分布于調(diào)查區(qū)南部太湖縣牛鎮(zhèn)鎮(zhèn)—徐橋鎮(zhèn)及宿松縣破涼鎮(zhèn)西北部,地貌主要為沖積平原、丘陵,土壤母質(zhì)主要為紅色碎屑巖類風(fēng)化物母質(zhì)、河流沖積物母質(zhì)及淺變質(zhì)巖類風(fēng)化物母質(zhì)。

區(qū)內(nèi)表層土壤總體呈酸性并廣泛分布于研究區(qū),酸性—強(qiáng)酸性表層土壤面積占全區(qū)土壤總面積的99.25%,其中,酸性土壤面積為4 324 km2,占全區(qū)90.46%,強(qiáng)酸性土壤面積為420 km2,占8.79%,堿性土壤僅有1件樣品,無強(qiáng)堿表層土壤。其中,強(qiáng)酸性土壤主要呈斑狀分布于研究區(qū)北部岳西縣店前鎮(zhèn)—來榜鎮(zhèn)一帶,如圖1-(b)所示,土壤母質(zhì)主要為變質(zhì)酸性侵入巖類風(fēng)化物與酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì),土地利用類型主要為林地。

3.3 表層與深層土壤pH比值特征

3.3.1評(píng)價(jià)方法

以4 km2評(píng)價(jià)單元內(nèi)表層土壤與其所對(duì)應(yīng)的深層土壤pH比值(K)為基數(shù),采用地球化學(xué)剔除法進(jìn)行土壤酸—堿化分級(jí)評(píng)價(jià),即以表層、深層土壤pH比值K的背景平均值加減2倍標(biāo)準(zhǔn)離差的方法進(jìn)行土壤酸堿化分級(jí)評(píng)價(jià)(表3)。評(píng)價(jià)結(jié)果僅反映了表層土壤相對(duì)深層土壤的酸—堿化程度,不具絕對(duì)酸堿度生態(tài)含義。

表3 表層土壤相對(duì)酸堿化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Classification standards for relative acidity and alkalinity of topsoil

3.3.2土壤酸堿化評(píng)價(jià)

相對(duì)深層土壤,K值普遍<1,說明全區(qū)表層土壤酸堿度總體呈酸化趨勢(shì),弱酸化與正常土壤面積為1 980 km2和2 060 km2,分別占全區(qū)的41.42%和43.1%(表4)。此外,酸化與弱堿化土壤占據(jù)一定比例,其中酸化土壤占5.52%，堿化土壤較少,僅占全區(qū)的2.6%。

表4 表層土壤酸—堿化統(tǒng)計(jì)表Table 4 Statistical table of surface soil acid alkalization

區(qū)域上,以岳西縣—河圖鎮(zhèn)一線為界總體上呈現(xiàn)南部土壤總體弱酸化、北部土壤正常(局部土壤堿化)的空間分布特征(圖2)。其中,南部弱酸化土壤空間分布范圍大致與變質(zhì)巖類風(fēng)化物母質(zhì)及紅色碎屑巖類風(fēng)化物母質(zhì)區(qū)一致,受成土母質(zhì)制約明顯[6-7]。北部酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì)區(qū)表層土壤總體保持了土壤母質(zhì)酸堿度水平,而在鷂落坪、頭陀鎮(zhèn)等山區(qū)自然保護(hù)區(qū)或耕作較少的區(qū)域主要呈弱堿化—堿化。此外,在酸化較為突出的岳西縣菖蒲鎮(zhèn)、太湖縣徐橋鎮(zhèn)等地,均為人類耕作頻繁的區(qū)域,推測(cè)酸化過程可能受人類活動(dòng)影響。

圖2 表層土壤相對(duì)于深層土壤酸堿化趨勢(shì)分布圖Fig.2 Distribution of acid-base trend of surface soil relative to deep soil1.堿化；2.弱堿化；3.正常；4.弱酸化；5.酸化。

4 結(jié)論

通過研究表明：區(qū)內(nèi)表層、深層土壤中大部分土壤均呈酸性,但表層土壤酸化比深層土壤明顯。表層、深層土壤酸堿度空間分布特征相似的原因主要為研究區(qū)內(nèi)為巖漿巖廣泛出露,表層、深層土壤的成土母質(zhì)、沉積環(huán)境與成土過程較為相同,土壤原始物質(zhì)組成與含量較為相同或相近。此外,研究區(qū)以岳西縣—河圖鎮(zhèn)一線為界總體上呈現(xiàn)南部土壤弱酸化、北部土壤變化較小(局部土壤堿化)的特征。