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Characteristics of soil pH and exchangeable acidity in red soil profile under different vegetation types.

不同植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面特征


研究湘南红壤丘陵区11种植被类型下施肥区域和未施肥区域红壤剖面(0~100 cm)pH及交换性酸的变化特征.结果表明: 施肥区域0~60 cm土层土壤的pH大小顺序为茶园<花生地<柑橘园,交换性酸含量大小为花生地≤柑橘园<茶园;种植茶树和花生后,表层(0~40 cm)相对底层(60~100 cm)均产生酸化,pH分别降低0.55和0.17,而种植柑橘后,土层间无显著差异.未施肥区域中,植被恢复区0~40 cm土层pH大小为白檵木林≤湿地松林<板栗园<白茅草地,交换性酸含量大小为白茅草地<板栗园<白檵木林≤湿地松林;天然林区0~20 cm土层中次生林和油茶林的pH均显著低于马尾松林0.34和0.20个单位,马尾松林和次生林交换性酸含量显著低于油茶林.与裸地相比,未施肥区域除白茅草地外,其他植被类型均加速了表层土壤酸化,其中天然次生林酸化最严重,pH降低0.52;未施肥区域除天然次生林外,其他植被类型均提高了深层土壤pH,其中白茅草地提升效果最显著,pH升高0.43.无论施肥区域还是未施肥区域,整体上随着土层深度的增加,植被类型或施肥对土壤酸度的影响越来越小.
 

The characteristics of soil pH and exchangeable acidity in soil profile under different vegetation types were studied in hilly red soil regions of southern Hunan Province, China. The soil samples from red soil profiles within 0-100 cm depth at fertilized plots and unfertilized plots were collected and analyzed to understand the profile distribution of soil pH and exchangeable acidity. The results showed that, pH in 0-60 cm soil from the fertilized plots decreased as the following sequence: citrus orchard > Arachis hypogaea field > tea garden. As for exchangeable acidity content, the sequence was A. hypogaea field ≤ citrus orchard < tea garden. After tea tree and A. hypogaea were planted for long time, acidification occurred in surface soil (0-40 cm), compared with the deep soil (60-100 cm), and soil pH decreased by 0.55 and 0.17 respectively, but such changes did not occur in citrus orchard. Soil pH in 0-40 cm soil from the natural recovery vegetation unfertilized plots decreased as the following sequence: Imperata cylindrica land > Castanea mollissima garden > Pinus elliottii forest ≥ Loropetalum chinensis forest. As for exchangeable acidity content, the sequence was I. cylindrica land < C. mollissima garden < L. chinensis forest ≤ P. elliottii forest. Soil pH in surface soil (0-20 cm) from natural forest plots, secondary forest and Camellia oleifera forest were significantly lower than that from P. massoniana forest, decreased by 0.34 and 0.20 respectively. For exchangeable acidity content in 0-20 cm soil from natural forest plot, P. massoniana forest and secondary forest were significantly lower than C. oleifera forest. Compared with bare land, surface soil acidification in unfertilized plots except I. cylindrica land had been accelerated, and the natural secondary forest was the most serious among them, with surface soil pH decreasing by 0.52. However, the pH increased in deep soils from unfertilized plots except natural secondary forest, and I. cylindrica land was the most obvious among them, with soil pH increasing by 0.43. The effects of fertilization and vegetation type on pH and exchangeable acidity decreased with the increasing soil depth from all plots.


全 文 :不同植被类型下红壤 pH和交换性酸的剖面特征∗
姬  钢1  徐明岗1  文石林1,2∗∗  王伯仁1,2  张  璐1,2  刘立生1,2
( 1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 /农业部作物营养与施肥重点开放实验室, 北京 100081; 2中国农业科学院衡
阳红壤实验站 /祁阳农田生态系统国家野外科学观测站, 湖南祁阳 426182)
摘  要  研究湘南红壤丘陵区 11 种植被类型下施肥区域和未施肥区域红壤剖面(0 ~ 100
cm)pH及交换性酸的变化特征.结果表明: 施肥区域 0~60 cm土层土壤的 pH 大小顺序为茶
园<花生地<柑橘园,交换性酸含量大小为花生地≤柑橘园<茶园;种植茶树和花生后,表层
(0~40 cm)相对底层(60~100 cm)均产生酸化,pH 分别降低 0.55 和 0.17,而种植柑橘后,土
层间无显著差异.未施肥区域中,植被恢复区 0~40 cm土层 pH大小为白檵木林≤湿地松林<
板栗园<白茅草地,交换性酸含量大小为白茅草地<板栗园<白檵木林≤湿地松林;天然林区
0~20 cm土层中次生林和油茶林的 pH均显著低于马尾松林 0.34 和 0.20 个单位,马尾松林和
次生林交换性酸含量显著低于油茶林.与裸地相比,未施肥区域除白茅草地外,其他植被类型
均加速了表层土壤酸化,其中天然次生林酸化最严重,pH 降低 0.52;未施肥区域除天然次生
林外,其他植被类型均提高了深层土壤 pH,其中白茅草地提升效果最显著,pH升高 0.43.无论
施肥区域还是未施肥区域,整体上随着土层深度的增加,植被类型或施肥对土壤酸度的影响
越来越小.
关键词  红壤; 植被类型; pH; 交换性酸; 剖面特征
∗国家重点基础研究发展计划项目(2014CB441001)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: wenshilin@ caas.cn
2014⁃12⁃08收稿,2015⁃05⁃07接受.
文章编号  1001-9332(2015)09-2639-07  中图分类号  S156.6; X171.1  文献标识码  A
Characteristics of soil pH and exchangeable acidity in red soil profile under different vegeta⁃
tion types. JI Gang1, XU Ming⁃gang1, WEN Shi⁃lin1,2, WANG Bo⁃ren1,2, ZHANG Lu1,2, LIU Li⁃
sheng1,2 ( 1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultu⁃
ral Sciences / Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Beijing
100081, China; 2Red Soil Experimental Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences / National
Observation and Research Station of Farmland Ecosystem in Qiyang, Qiyang 426182, Hunan, Chi⁃
na) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(9): 2639-2645.
Abstract: The characteristics of soil pH and exchangeable acidity in soil profile under different vege⁃
tation types were studied in hilly red soil regions of southern Hunan Province, China. The soil sam⁃
ples from red soil profiles within 0-100 cm depth at fertilized plots and unfertilized plots were col⁃
lected and analyzed to understand the profile distribution of soil pH and exchangeable acidity. The
results showed that, pH in 0-60 cm soil from the fertilized plots decreased as the following se⁃
quence: citrus orchard > Arachis hypogaea field > tea garden. As for exchangeable acidity content,
the sequence was A. hypogaea field ≤ citrus orchard < tea garden. After tea tree and A. hypogaea
were planted for long time, acidification occurred in surface soil (0-40 cm), compared with the
deep soil (60-100 cm), and soil pH decreased by 0.55 and 0.17 respectively, but such changes
did not occur in citrus orchard. Soil pH in 0-40 cm soil from the natural recovery vegetation unferti⁃
lized plots decreased as the following sequence: Imperata cylindrica land > Castanea mollissima gar⁃
den > Pinus elliottii forest ≥ Loropetalum chinensis forest. As for exchangeable acidity content, the
sequence was I. cylindrica land < C. mollissima garden < L. chinensis forest ≤ P. elliottii forest. Soil
pH in surface soil (0-20 cm) from natural forest plots, secondary forest and Camellia oleifera forest
were significantly lower than that from P. massoniana forest, decreased by 0.34 and 0.20 respective⁃
ly. For exchangeable acidity content in 0-20 cm soil from natural forest plot, P. massoniana forest
应 用 生 态 学 报  2015年 9月  第 26卷  第 9期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2015, 26(9): 2639-2645
and secondary forest were significantly lower than C. oleifera forest. Compared with bare land, sur⁃
face soil acidification in unfertilized plots except I. cylindrica land had been accelerated, and the
natural secondary forest was the most serious among them, with surface soil pH decreasing by 0.52.
However, the pH increased in deep soils from unfertilized plots except natural secondary forest, and
I. cylindrica land was the most obvious among them, with soil pH increasing by 0.43. The effects of
fertilization and vegetation type on pH and exchangeable acidity decreased with the increasing soil
depth from all plots.
Key words: red soil; vegetation type; pH; exchangeable acidity; profile distribution.
    红壤是湘南丘陵区主要的土壤类型,酸性强、盐
基高度不饱和、肥力水平低是其主要特点.红壤酸化
是其退化的主要特征之一.红壤酸化能够引起土壤
物理、化学和生物学性质发生一系列变化,进而导致
生产力及生态系统的演变和退化.有研究表明,红壤
酸化引起铝、锰和氢对植物的毒害及红壤中营养元
素氮、磷、钾、钙、镁的缺乏,从而使作物减产[1-2] .因
此,红壤酸化对农业和生态环境保护产生严重威胁.
红壤是在高温多雨条件下,矿物加速风化、盐基
大量淋失及脱硅富铁铝化形成的发育程度较高的土
壤[3],因此红壤本身呈酸性,加之持续的酸沉降、大
量施用化学氮肥、不同的植被类型等人为活动,使红
壤酸化速率加快.其中,酸沉降、化学氮肥对土壤酸
化影响已有大量研究[4-7],但关于不同植被类型对
土壤酸化影响的研究相对较少[8-9] .有研究表明,我
国南方 3 种不同成土母质发育的酸性自然土壤的
pH大小顺序为:雷州半岛地区玄武岩发育砖红壤
≤粤中花岗岩发育赤红壤 <粤北石灰岩发育红
壤[10];武陵山区红壤丘岗地带第四纪红土发育的红
壤上农作区土壤 pH升高,而茶园和桔园土壤 pH均
下降[11] .这表明不同区域、不同土壤类型及不同植
被类型的土壤酸化特征研究结果具有较大差异,而
且有关这方面的研究多集中在对表土层或耕层,有
关土壤酸性特征剖面分布差异的研究缺乏.因此,本
研究以中国农业科学院红壤实验站同一丘陵红壤不
同植被类型为对象,分析红壤 pH 和交换性酸含量
剖面特征,为该地区酸化红壤土地合理利用和生态
环境保护提供科学依据.
1  研究地区与研究方法
1􀆰 1  研究区概况
研究区位于中国农业科学院衡阳红壤实验站内
的丘陵坡地(26°45′ N,111°52′ E).该地年均气温
18􀆰 0 ℃,≥10 ℃积温 5600 ℃,无霜期 300 d,年日照
1610~1620 h,年均总辐射 108.66 kcal·cm-2,年均
蒸发量 1470 mm,年均降水量 1250 mm,属于典型的
亚热带湿润季风气候.土壤类型属于第四纪红色粘
土发育的典型红壤,属于典型红壤丘陵区.
1􀆰 2  试验设计
2013年 11月,采集施肥区域[茶园、柑橘园、花
生(Arachis hypogaea)地]、未施肥区域[板栗(Casta⁃
nea mollissima)园、湿地松(Pinus elliottii)林、白檵木
(Loropetalum chinensis)林、白茅 ( Imperata cylindri⁃
cal)草地、天然马尾松(Pinus massoniana)林、天然油
茶(Camellia oleifera)林、天然次生林、裸地]11 种不
同植被类型的土壤样品.每一植被类型选择 3 个具
有代表性样地,样地大小 10 m×10 m,样地间距≥10
m,每块样地内按 S形于 0~100 cm 土层深度选取 5
个点,通过土钻进行土样采集,取样层次分为 0~20、
20~40、40~60、60~80、80~100 cm 5个层次,同一土
层深度样品混合均匀后,然后按照四分法分取 1 kg
土样,分拣出石砾、根系等杂物,土样自然风干后,磨
细过 1 mm 筛备用.不同植被类型的基本概况见表 1.
1􀆰 3  测定项目与方法
土壤 pH值采用电极电位法测定,水土比 5 ∶ 1;
土壤交换性酸采用 1 mol·L-1氯化钾交换⁃中和滴
定法测定[12] .
1􀆰 4  数据处理
采用 SAS 9. 1 软件进行数据统计分析,通过
Duncan多重比较检验不同植被类型或不同土层间
的差异显著性 ( α = 0. 05);采用 Excel 2010 软件
作图.
2  结果与分析
2􀆰 1  施肥区域红壤 pH和交换性酸
2􀆰 1􀆰 1 pH  由图 1 可见,在 0 ~ 20 cm 土层中,花生
地、茶园及柑橘园的红壤 pH 存在显著差异,3 种植
被类型的 pH 大小顺序为:茶园 ( 4. 12) <花生地
(4􀆰 41)<柑橘园(4.61),表明施肥区域种植茶树后
红壤 pH 降低幅度最大,表层土壤更容易酸化.在
20~40、40~60 cm土层,3 种植被类型对红壤 pH 的
影响与表层土壤类似 .而在60 ~ 80、80 ~ 100 cm土
0462 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 1  不同植被类型的基本概况
Table 1  General situation of different vegetation types
处理
Treatment
植被类型
Vegetation
type
面积
Area
(hm2)
年限
Year
经纬度
Latitude and
longitude
坡度、坡向
Slope and
slope aspect
海拔
Altitude
(m)
备注
Remark
施肥区域
Fertilized
plot
茶园
Tea garden
0.8 31 26°45′35.9″ N,
111°52′16.0″ E
E10° 142 主要施用复合肥,近年来施用量为
450 ~ 600 kg · hm-2,含 N 15%、 P
15%、 K 15%, 折合 N、 P2O5、 K2O
67.5~90 kg·hm-2,未施用有机肥
柑橘园
Citrus orchard
1.2 38 26°45′38.7″ N,
E111°52′23.5″ E
SW10° 139 常年施用化肥,近年来施用量为 N
150 ~ 250 kg· hm-2、 P2O5 80 ~ 120
kg·hm-2、K2O 150 ~ 250 kg·hm-2,
大部 分 年 份 施 用 15000 ~ 22500
kg·hm-2猪粪
花生地
A. hypogaea field
0.3 20 26°45′41.4″ N,
111°52′06.2″ E
SW8° 139 主要施用化肥,近年来施用量为 N
80~100 kg · hm-2、 P2O5 45 ~ 75
kg·hm-2、K2O 80~120 kg·hm-2,未
施用有机肥
未施肥区域
Unfertilized
plot
板栗园
C. mollissima garden
0.3 31 26°45′40.6″N,
111°52′25.9″E
S12° 140 1982年在红壤荒山丘陵上人工种植
的果树,种植后未施肥任其生长,无
人为干扰,林下植被有少量灌木如肖
菝葜、大青、大红泡、小果蔷薇、胡枝
子、满天星等
湿地松林
P. elliottii forest
0.3 31 26°45′37.5″ N,
111°52′27.4″ E
N10° 160 1982年在红壤荒山丘陵上人工种植
的乔木林,种植后任其生长,无人为
干扰,林下植被有少量其他灌木(华
山矾、胡枝子、大红泡、大青、野柿树、
了哥王等)
白檵木林
L. chinensis forest
0.1 31 26°45′39.2″ N,
111°52′26.3″ E
N10° 155 1982年对红壤荒山丘陵采取严格保
护,植被自然恢复,白檵木林为自然
恢复生长成片灌木林(90%植被量),
间有少量其他灌木(10%)
白茅草地
I. cylindrical land
0.1 31 26°45′41.4″ N,
111°52′29.4″ E
N10° 147 1982年对红壤荒山丘陵采取严格保
护,白茅植被为荒地自然恢复后 1 ~ 5
年内出现的主要植被,以后被灌木和
乔木替代覆盖,面积逐步缩小,但仍
有少量区域白茅覆盖率近 100%
天然马尾松林
Natural P. massoniana forest
2.0 >50 26°45′41.8″ N,
111°52′01.1″ E
SW8° 139 常绿大乔木,自然生长,无人为干扰,
林下植被有少量灌木(胡枝子、野蔷
薇、野桐、菝葜、大红泡、大青、野柿
树、了哥王等)
天然油茶林
Natural C. oleifera forest
0.7 >50 26°45′33.4″ N,
111°52′43.0″ E
NE10° 166 常绿小乔木,自然生长成片灌木或小
乔木林,间有少量其他灌木
天然次生林
Natural secondary forest
3.3 >50 26°45′21.0″ N,
111°53′04.6″ E
SE10° 165 多为幼壮林,常以阔叶树种居优势,林
相混杂,乔木、灌木混生,生长率较低
裸地
Bare land
0.1 30 26°45′41.4″ N,
111°52′07.8″ E
N12° 155 严重侵蚀山坡荒地,裸露度接近
100%,几乎无自然植被生长
层,3 种植被类型下红壤 pH 无显著差异,在 4.43 ~
4􀆰 66之间波动,表明随着土层深度增加,施肥区域
不同植被类型对红壤 pH的影响程度减小.
在 0~100 cm土层,随着土层深度增加,茶园红
壤 pH增加 0.55个单位,而且 0~ 60 cm 的 3 个土层
与 60~100 cm的 2个土层间红壤 pH差异达到显著
水平,表明茶园表层土壤相对底层土壤产生明显酸
化现象;花生地红壤 pH呈增加趋势,增加 0.17个单
位,表明花生地表层土壤相对底层土壤产生酸化;而
柑橘园红壤 pH变化不明显,各土层间差异不显著,
表明柑橘园表层土壤相对底层土壤未产生酸化.
2􀆰 1􀆰 2交换性酸含量   由图 1 可见,施肥区域下红
壤剖面交换性酸含量受不同植被类型的影响.0 ~ 20
cm土层,花生地与柑橘园红壤交换性酸含量显著低
于茶园,3种植被类型的交换性酸含量大小顺序为:
花生地(4.19)≤柑橘园(4.60)<茶园(7.95),花生地
与柑橘园间红壤交换性酸含量差异不显著,表明施
肥区域种植茶树后红壤交换性酸含量显著增加;在
20~40、40 ~ 60、60 ~ 80 cm 土层,3 种植被类型对红
壤交换性酸含量的影响与表层类似;而在 80 ~ 100
cm土层,柑橘园与茶园、花生地间红壤交换性酸含
量均无显著差异,在 4.78~6.02 之间波动,表明随着
土层深度增加,3 种植被类型的红壤交换性酸含量
差异减小.
14629期                        姬  钢等: 不同植被类型下红壤 pH和交换性酸的剖面特征         
图 1  施肥区域红壤 pH和交换性酸含量的剖面特征
Fig.1  Profile characteristics of red soil pH, exchangeable aci⁃
dity content at fertilized plots.
Ah: 花生地 Arachis hypogaea field; Te: 茶园 Tea garden; Ci: 柑橘园
Citrus orchard.
    方差分析可知,随着土层深度增加,茶园红壤交
换性酸含量显著减少,而花生地、柑橘园红壤交换性
酸含量变化不明显,土层间差异不显著.
2􀆰 2  未施肥区域红壤 pH和交换性酸含量
2􀆰 2􀆰 1 pH  由图 2 可知,未施肥区域下不同植被类
型对红壤剖面 pH产生明显影响.植被恢复区 0~100
cm土层中,随着土层深度增加,白茅草地 pH 无显
著变化,白檵木林、湿地松林、板栗园红壤 pH 均显
著增加,表明白檵木、湿地松、板栗等植被的表层土
壤出现了酸化现象.0 ~ 20 cm 土层,白檵木林、湿地
松林、板栗园红壤 pH 分别为 4.36、4.43、4.60,均低
于白茅草地(4.92),差异达到显著水平,不同植被类
型红壤 pH大小顺序为:白檵木林≤湿地松林<板栗
园<白茅草地.20 ~ 40 cm 土层,不同植被红壤 pH 呈
现出与表层土壤相类似的变化规律.在 40 ~ 60、60 ~
80、80 ~ 100 cm 土层,白茅草地 pH 最高,但不同植
被类型下红壤 pH 无显著差异,表明随着土层深度
的增加,植被恢复区不同植被类型对红壤 pH 的影
响越来越不明显.
天然林区 0~20 cm土层中,天然次生林与天然
油茶林 pH 显著低于天然马尾松林,为次生林
(4􀆰 15)≤油茶林(4.29) <马尾松林(4.49).0 ~ 100
cm土层,随着土层深度增加,天然马尾松林、天然油
茶林、天然次生林红壤 pH 均显著增加,表明天然林
表层土壤产生了酸化现象;天然次生林 pH 平均值
为4􀆰 33,显著低于天然马尾松林(4􀆰 73)、天然油茶
图 2  未施肥区域红壤 pH和交换性酸含量的剖面特征
Fig.2  Profile characteristics of red soil pH, exchangeable acidity content at unfertilized plots.
Cm: 板栗园 Castanea mollissima garden; Pe: 湿地松林 Pinus elliottii forest; Lc: 白檵木林 Loropetalum chinensis forest; Ic: 白茅草地 Imperata cylin⁃
drica land; Pm: 天然马尾松林 Natural Pinus massoniana forest; Co: 天然油茶林 Natural Camellia oleifera forest; Se: 天然次生林 Natural secondary
forest; Ba: 裸地 Bare land. A: 植被恢复区 Vegetation recovery plot; B: 天然林区 Natural forest plot.
2462 应  用  生  态  学  报                                      26卷
林(4.85),表明天然林中次生林酸化相对严重.
裸地区 0~100 cm土层中,随土层深度增加,裸
地 pH呈减小趋势,但土层间 pH 无显著差异.与未
施肥区相比,0 ~ 40 cm 土层,白茅草地 pH 平均值
(4.88)大于裸地 pH 平均值(4.71),其他植被类型
pH值均小于裸地,其中次生林 pH 平均值最低,为
4.19,表明未施肥区白茅草地对表层红壤酸化具有
一定改善作用,而其他植被类型不同程度加速了红
壤酸化,次生林酸化最严重;40 ~ 100 cm 土层,天然
次生林 pH 平均值 ( 4. 42)低于裸地 pH 平均值
(4􀆰 53),其他植被类型 pH均大于裸地,表明除天然
次生林外,未施肥区不同植被类型均可改善深层红
壤酸化程度.
2􀆰 2􀆰 2交换性酸含量  由图 2 可见,植被恢复区 0 ~
100 cm 土层中,4 种植被类型交换性酸含量大小顺
序为:白茅草地(4􀆰 33) <板栗园(5.10) <白檵木林
(6􀆰 41)<湿地松林(7.45),随着土层深度增加,白茅
草地红壤交换性酸含量呈增加趋势,板栗园、白檵木
林红壤交换性酸含量呈减少趋势,湿地松林交换性
酸含量无明显变化,但不同植被类型下红壤交换性
酸含量的差异越来越小;天然林区 0 ~ 100 cm 土层
中,天然次生林、天然马尾松林红壤交换性酸含量显
著低于天然油茶林,为天然次生林(5.73)≤天然马
尾松林(5.97)<天然油茶林(7.35),随着土层深度增
加,次生林、马尾松林红壤交换性酸含量呈减少趋
势,油茶林红壤交换性酸含量呈增加趋势.
裸地区 0~100 cm土层中,随土层深度增加,裸
地交换性酸含量无明显变化,土层间交换性酸含量
无显著差异.与未施肥区相比,0 ~ 100 cm 土层裸地
交换性酸含量平均值 (8. 00)大于其他植被类型
(4􀆰 33~7.45),表明未施肥区覆盖不同植被,交换性
酸含量减少.
3  讨    论
3􀆰 1  施肥区域不同植被类型下红壤酸化原因
本研究表明,在施肥区域 0 ~ 60 cm 土层中,与
种植柑橘相比,种植茶树、花生后红壤 pH 均显著降
低,主要原因是施用大量化学氮肥、轻有机肥加速了
红壤酸化[5-7] .其次,茶树根系分泌大量苹果酸、柠檬
酸、草酸等有机酸和多酚类物质进一步加速了红壤
酸化[13-14],且茶树本身属喜酸富铝性植物[15],茶树
的生长需要吸收大量的铝,由于茶树枯枝落叶不断
回归土壤,凋落物中的有机酸能够加速土壤中的铝
离子活化,使得土壤中交换性铝含量增加,将显著提
高红壤交换性酸含量,导致种植茶树的红壤酸化现
象更严重;花生属豆科作物,在花生生长过程中通过
根瘤菌的固氮作用从土壤中吸收的阳离子量大于阴
离子量,引起花生地红壤中质子增加而加剧红壤酸
化,花生固定的氮经硝化和淋溶后也会导致土壤酸
化[16] .而柑橘园由于经常施用猪粪等有机肥,即使
氮肥施用较多,有机肥的改良作用抵消了氮肥的酸
化效果.
3􀆰 2  未施肥区域不同植被类型下红壤酸化原因
未施肥区域 0 ~ 100 cm 土层,自然恢复区 4 种
植被类型下,湿地松林、白檵木林红壤 pH 值较低、
交换性酸含量较高,表明自然恢复区林地红壤酸化
最显著.造成这种现象的原因:1)致酸物质的产生:
森林凋落物含有大量的单宁、树脂和木质素等,其分
解可产生酸性物质[17],土壤微生物活动可产生一些
酸性较强的有机酸(如草酸等) [18],同时地上部和根
系均可分泌大量致酸物质,进入土壤后引起林地土
壤 pH降低、交换性酸含量增加;2)盐基阳离子的大
量吸收:树木的生长及凋落物的产生都需要从土壤
中吸收盐基阳离子,同时分泌大量质子以达到平衡,
促进土壤酸化;3)根系及根际微生物的呼吸作用:
林地中含有丰富的根系群和微生物群,其在土壤中
的呼吸作用会引起硅酸盐的溶解,导致碱性离子的
流失,加剧土壤酸化[19] .
荒山土地上种植板栗树后,红壤发生一定程度
酸化,这与李光超等[20]的研究结果一致,土地因种
植板栗树而使土壤 pH值变低;随着土层深度增加,
红壤 pH值升高,交换性酸降低,这主要是由于板栗
树的根系水平分布广,垂直分布能力弱,底层土壤中
根系分布少,对底层红壤酸化的影响较小,而且底层
土壤受枯枝落叶等凋落物、微生物群影响较弱.几个
因素共同决定了底层酸化趋势不明显.
未施肥区域 0 ~ 100 cm 土层,天然林区中天然
次生林酸化最严重,原因可能是天然次生林具有较
高的植被盖度[21]、较大的凋落量及根系生物
量[22-23],提高了天然次生林凋落物的分解速
率[22-23],从而分解产生更多的酸性物质、吸收更多
的盐基阳离子,以致天然次生林酸化现象严重,同时
天然次生林的土壤微生物量和碳源代谢能力更
高[21],微生物较强的呼吸作用,进一步加剧了酸化
现象.
在未施肥区域 0 ~ 100 cm 土层中,裸地交换性
酸含量最高.有机质和盐基阳离子是影响土壤交换
性酸的重要因素[24],它们的累积作用可减缓交换性
34629期                        姬  钢等: 不同植被类型下红壤 pH和交换性酸的剖面特征         
酸产生;而裸地裸露度接近 100%,几乎无自然植被
覆盖,使得土壤有机质含量低,盐基离子因淋失量
大,其含量也低,导致裸地交换性酸含量高;随着土
层深度增加,pH、交换性酸含量均无显著差异,表明
裸地表层土壤相对底层土壤未引起酸化.
与裸地相比,未施肥区域除白茅草地外,其他植
被类型均加速了表层土壤酸化.白茅草地对提升深
层土壤 pH的效果最显著,主要原因可能是受生物
作用的影响.在白茅植被长期覆盖下,草地土壤有机
质、盐基离子含量高,并且在土壤中累积;白茅草覆
盖度非常高,盐基离子不易发生淋洗作用,导致了草
地土壤 pH较高、交换性酸含量较低.
3􀆰 3  不同植被类型或施肥对剖面红壤酸化的影响
庞奖励等[25]研究表明,植被类型从耕地改为苹
果园,土壤剖面构型发生了明显分异,土壤性质的变
化主要发生在 90 cm 以上,土壤表层的变化大于土
壤下层.本研究结果表明,随着土层深度的增加,无
论施肥区还是未施肥区,不同植被类型间红壤酸化
现象越来越不明显,表明底层土壤酸化受植被类型
或施肥的影响较小,而表层土壤酸化容易受植被类
型或施肥的影响,不同植被类型的红壤酸化程度差
别较大.造成这种现象的原因:1)人类活动的影响:
在施肥区域表现明显,主要通过人类干预施入化肥
尤其氮肥的施用[5-7],加之耕作活动的影响,使得表
层土壤酸化程度差别较大;2)植被凋落物的影响:
对茶园和林地影响显著,不同植被类型凋落物归还
到表层土壤中的影响程度不同[26],使得表层土壤酸
化程度不同;3)植被根系的影响:不同植被类型根
系生长状况不同,根系吸收盐基离子能力及分泌致
酸物质能力对表层土壤酸化的影响明显[27];4)土壤
微生物种类和数量的影响:对林地影响显著,不同植
被类型下土壤微生物种类、数量不同[28],微生物的
活动尤其硝化作用对表层土壤酸化产生影响[29] .然
而,随土层深度增加,四者对土壤酸化的影响越来越
小,最终导致不同植被类型下底层红壤酸化特征差
异逐渐减小.
在 0~100 cm土层中,随着土层深度的增加,不
同植被类型下红壤 pH和交换性酸含量的差异均越
来越小,而底层土壤中 pH 及交换性酸含量仍存在
一定差异.由于本研究中所选取的剖面深度为 100
cm,受试验条件的限制,没有对土层 100 cm 以下红
壤酸性特征进行研究,无法比较不同植被类型下更
深土层红壤酸性特征是否具有差异性.同时,本文所
选的植被类型属于湘南丘陵红壤区自然生长或人工
种植生长的优势植被,揭示不同植被类型下红壤酸
化剖面特征,对于土地的合理利用具有一定参考价
值,而对于同一植被类型下植被或施肥对剖面红壤
酸化的影响还有待进一步研究.
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作者简介  姬  钢,男,1990年生,硕士研究生. 主要从事土
壤肥力培育和生态学研究. E⁃mail: jg0130@ 126.com
责任编辑  孙  菊
54629期                        姬  钢等: 不同植被类型下红壤 pH和交换性酸的剖面特征