全 文 ：酸性硫酸盐土中铝的形态 3
王建武 3 3 　骆世明　冯远娇　(华南农业大学热带亚热带生态研究所 ,广州 510642)
【摘要】　采用连续分级提取方法 ,把酸性硫酸盐土中可提取的非晶体态铝区分为交换态铝 ( ExAl) 、吸附态无机
羟基铝 ( HyAl) 、有机配合铝 (OrAl) 、氧化铁结合铝 (DCBAl) 、层间铝 ( InAl) 和非晶体态铝硅酸盐 (NcAl) ,其平均
值分别为 1. 79、2. 51、4. 17、4. 14、4. 31 和 18. 66 g·kg - 1 Al2O3 . 实际酸性硫酸盐土中 NcAl > OrAl > InAl > DCBAl
> ExAl > HyAl ,潜在酸性硫酸盐土 NcAl > InAl > DCBAl > HyAl > OrAl > ExAl. 可提取 Al 总量平均为 35. 57
Al2O3 g·kg - 1 ,占全 Al 25. 04 %. 其显著特征是活性铝 ExAl、HyAl 和 OrAl 的含量较高. 每一种 Al 形态的结构组
成与酸性硫酸盐土相应性质和生态特性密切相关. 酸化的 ASS 的强酸环境导致 Al 的过量游离 ,并转化为活度
较大的活性 Al ,从而产生 Al 毒.
关键词 　铝形态 　酸性硫酸盐土 　连续提取
Aluminum forms in Acid Sulfate Soils. WAN G Jianwu , LUO Shiming and FEN G Yuanjiao ( Institute of Tropical
and S ubt ropical Ecology , Guangz hou 510642 ) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2000 ,11 (5) :735～740.
With the method of sequential extraction ,the extractable noncrystalline aluminum in Acid Sulfate Soils was fractionized
into exchangeable Al ( ExAl) ,absorbed inorganic hydroxy2Al ( HyAl) ,organic complexed Al (OrAl) ,Fe oxide bound Al
(DCBAl) ,interlayered Al ( InAl) and noncrystalline aluminosilicate (NcAl) with average of 1. 79 ,2. 51 ,4. 17 ,4. 14 ,
4. 31 and 8. 66gAl2O3 . kg - 1 ,respectively. In actual Acid Sulfate Soils , the amount of different forms Al followed the
order of NcAl > OrAl > InAl > DCBAl > ExAl > HyAl , but in potential acid sulfate soils , NcAl > InAl > DCBAl >
HyAl > OrAl > ExAl. The average of the total extractable noncrystalline Al was 35. 57 g Al2O3 . kg - 1 ,which covered
25. 04 % of the total amount of Al in Acid Sulfate Soils. The characteristic of extractable noncrystalline Al in Acid Sul2
fate Soils was the high proportion of active aluminum , such as ExAl ,HyAl and OrAl. All forms of Al were closely re2
lated to the corresponding properties and ecological characteristics of Acid Sulfate Soils. The strong acid environment of
actual Acid Sulfate Soils induced over2released Al , which transformed to active Al and resulted in Al toxicity.
Key words 　Aluminum form , Acid Sulfate Soils , Sequential extraction.
　　3 澳大利亚 ARC 基金会、广东省自然科学基金资助项目 (980161)
和广东省高等院校博士后科学研究基金资助.
　　3 3 通讯联系人.
　　2000 - 05 - 23 收稿 ,2000 - 07 - 05 接受.
1 　引 　　言
Al 是地壳和土壤中最丰富的金属元素. 70 年代以
来 ,区域性酸化现象的加剧导致 Al 溶出量大幅度提
高 ,引起人们对其生态环境效应的关注 ,进而成为现今
国际研究的热点问题之一[4 ,11 ,17 ,20～22 ] . Al 的某些化
学形态对农作物、鱼类等水生生物乃至人体都具有直
接的生物毒性和间接的致生理功能性障碍作
用[1 ,4 ,6 ,15～18 ,23 ] .此外 ,通过水解、络合、吸附和絮凝等
作用 ,Al 可以改变其它一些重要元素的生物地球化学
循环 ,从而对生态系统产生不良影响[4 ] . 酸性硫酸盐
土 (Acid Sulfate Soils ,简称 ASS) 是一种广泛分布于热
带、亚热带沿海三角洲平原和低洼地的有致酸作用的
劣质土壤[24 ] . 其环境危害发生的因果关系链条就是 :
还原性硫的氧化 →土壤强烈酸化 →强酸引起 p H 依变
元素 Al、铁等溶解度猛增 ,从而影响土壤性质和周围
环境. 继认识 ASS 酸化的基本过程以来 ,已对其硫化
学特征[3 ,5 ,8 ,19 ] 、酸性的形态[7 ,9 ,13 ,19 ] 、酸化导致其特
有的铁锰迁移和转化规律[2 ,12 ] 、活性 Al 的溶出对植物
产生的毒害作用[2 ,15 ]等进行了探讨 ,基本搞清了 ASS
问题发生的基本过程. Al 毒是 ASS 毒害的根源所在 ,
但是 ,并不是 Al 的所有形态均会对生物产生毒害作
用 ,所以搞清 ASS 中 Al 的形态及其迁移转化规律是
揭示其毒害发生机理的基础. 本文研究了 ASS 中 Al
的形态与分布特征 ,及其与土壤性质的关系 ,旨在为其
毒害爆发机理的进一步揭示奠定科学基础 ,也为其环
境危害的防治提供科学依据.
2 　研究区域概况与研究方法
211 　研究区域概况
研究区域在广东省台山市南部广海湾至镇海湾一带的沿
海围田区 (21°34′～22°27′N ,112°18′～113°03′E) . 全年总辐射
平均为 46718kJ·cm - 2 ,年日照 2006h ,年平均气温 22. 2 ℃,年
雨量可达 2270～2460mm ,年蒸发量只有 1546mm ,无霜期长达
363d , ≥10 ℃有效积温可达 7654 ℃. 滨海平原附近低山、丘陵由
于暴雨洪水冲刷 ,把粘粒及砂粒冲入大海 ,由海水顶托在海岸
边沉积下来 ,经围垦改良利用形成酸性硫酸盐土等滨海土壤 ,
应 用 生 态 学 报 　2000 年 10 月 　第 11 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 2000 ,11 (5)∶735～740
酸性硫酸盐土的面积有 6020. 27hm2 ,是珠江三角洲酸性硫酸
盐土连片分布面积最大的地区 [14 ,19 ] .
212 　研究方法
21211 样品采集与处理 　1998 年 4 月采集酸性硫酸盐土土壤
剖面样品 3 个 ,潜在酸性硫酸盐土剖面样品 1 个. 记录采样点
的地形地貌特征. 土样取样深度为 1m ,每隔 20cm 取样 ,共 5
层.土样用双层塑料袋密封防止氧化 ,带回实验室后 ,24h 之内
85 ℃真空干燥 48h ,真空中研磨过筛.
21212 分析测试方法 　土壤 p H 用电位法测定 ;土壤有机质、全
硫、阳离子交换量 (CEC) 、交换性酸度、交换性 H + 和交换性
Al3 + 按文献[10 ]的常规方法测定. 无定形氧化铁 ( Feo ) 和游离
氧化铁 ( Fed)分别用酸性草酸铵和 DCB 方法提取 ,原子吸收光
谱法测定. 土壤样本的基本性质见表 1. 根据文献[17 ]中改进的
连续分级提取方法 ,区分酸性硫酸盐土中 Al 的存在形态. 以
1mol·L - 1 KCl、0. 2 mol·L - 1 HCl 和 0. 1 mol·L - 1 Na4 P2O7 (p H
8. 5) 分别连续提取交换态 Al ( ExAl) ,吸附态无机羟基 Al
(HyAl)和有机配合态 Al (OrAl) ,接着以 DCB 方法提取与氧化
铁结合态 Al (DCBAl) ,以柠檬酸钠 (0. 33 mol·L - 1 ,p H 7. 3) 提
取层间 Al ( InAl) ,最后以 0. 5 mol·L - 1 NaOH 提取非晶体态 Al
硅酸盐及三水Al石 ( NcAl) . 土壤中全Al (Alt ) 用浓HF2HClO4
表 1 　酸性硫酸盐土土壤样本的基本性质
Table 1 Basic properties of Acid Sulfate Soils samples
样本
编号
Sample
采样点
Locality
土壤类型
Soil type
地貌
Land2
form
利用类型
Land
use
深度
Depth
(cm)
p H
(1 ¬2. 5) 全 S( %)
Total S
有机质
O. M.
(g·
kg - 1)
CEC
(cmol·
kg - 1)
无定形
氧化铁
Fe0
(g·
kg - 1)
游离氧
化铁
Fed
(g·
kg - 1)
交换性
酸度
Exchange
acidity
(cmol·
kg - 1)
交换性
H +
Exchange
H +
(cmol·
kg - 1)
交换性
Al3 +
Exchange
Al3 +
(cmol·
kg - 1)
1
2
3
4
5
台山冲
蒌霞洲
( TASS1)
Xiazhou ,
Chunlou ,
Taishan
酸性硫
酸盐土
AASS
山谷河
漫滩
Valley
flood
land
荒稻田
Uncr2
opped
6
7
8
9
10
台山海宴
新寨围
( TASS2)
Xinzaiwen ,
Haiyan ,
Taishan
酸性硫
酸盐土
AASS
滨海
平原
Coastal
plain
荒旱地
Uncr2
opped
11
12
13
14
15
台山汶
村九岗
( TASS3)
Jiugang ,
Wencun ,
Taishan
酸性硫
酸盐土
AASS
溺谷
Liman
稻田
Rice
16
17
18
19
20
台山海
侨东堤
( TPSS1)
Dongdi ,
Haiqiao ,
Taishan
潜在酸
性硫酸
盐土
PASS
沼泽
Marsh
红树林
Mang2
rove
0～20 3. 54 0. 37 33. 16 16. 28 4. 05 23. 38 8. 68 1. 23 7. 46
20～40 3. 38 0. 44 31. 72 15. 36 4. 45 26. 5 10. 33 1. 41 8. 92
40～60 3. 12 1. 24 37. 28 15. 93 7. 55 23. 25 19. 60 3. 22 16. 38
60～80 3. 11 1. 05 35. 5 18. 61 6. 83 23. 88 17. 68 2. 84 14. 86
80～100 3. 05 1. 07 36. 32 16. 46 7. 10 24. 13 17. 57 2. 63 14. 96
0～20 3. 81 0. 31 30. 96 14. 75 4. 14 19. 88 6. 39 0. 93 5. 46
20～40 3. 58 0. 32 23. 54 15. 62 4. 50 24. 88 8. 44 0. 98 7. 46
40～60 3. 34 0. 31 19. 81 16. 91 6. 70 26. 88 10. 87 1. 46 9. 41
60～80 3. 36 0. 31 21. 23 19. 29 7. 88 27. 63 10. 81 1. 73 9. 09
80～100 3. 38 0. 59 22. 65 17. 40 7. 88 26. 38 11. 56 2. 42 9. 14
0～20 3. 39 1. 34 26. 52 11. 55 5. 76 38. 63 5. 65 1. 11 4. 54
20～40 3. 4 1. 38 20. 28 11. 20 3. 86 34. 75 6. 18 1. 21 4. 97
40～60 2. 83 1. 36 15. 53 7. 56 3. 61 19. 75 10. 65 1. 65 9. 00
60～80 3. 15 0. 76 10. 15 4. 88 2. 58 27. 63 5. 96 1. 14 4. 82
80～100 3. 4 0. 44 11. 61 6. 64 2. 16 29. 13 3. 83 1. 14 2. 69
0～20 7. 88 0. 22 16. 85 18. 53 8. 26 21. 50 0 0 0
20～40 7. 90 0. 21 16. 04 17. 51 7. 49 23. 63 0 0 0
40～60 7. 91 0. 25 17. 02 15. 78 8. 31 21. 75 0 0 0
60～80 8. 02 0. 24 17. 22 18. 24 10. 61 19. 75 0 0 0
80～100 7. 92 0. 29 15. 54 15. 88 9. 70 21. 13 0 0 0
消化 ,消煮液用等离子发射光谱法测定. 不能被上述连续提取
剂溶解提取的矿物态 Al (MinAl) 等于全 Al 减去可提取 Al 总
量 ,即 MinAl = Alt - ∑Al.
21213 统计分析 　应用 STA TICSTICA for Windows 5. 0 进行统
计分析.
3 　结果与分析
311 　交换态 Al ( ExAl) 、吸附态无机羟基 Al ( HyAl) 和
有机配合态 Al (OrAl)
31111 ExAl 　ExAl 主要是静电引力吸附于土壤固相
表面的交换性 Al 离子 ,包括水溶性 Al. ExAl 含量显然
与全 Al 无关 ,主要受土壤性质的影响. ASS 中 ExAl 含
量较高 (表 2、3、4) ,实际酸性硫酸盐土 ExAl 在 0. 71～
5. 02g·kg - 1 Al2O3 之间 ,平均 2. 38g·kg - 1 ,占可提取
Al 总量的 6. 85 % ,占全 Al 总量的 1. 46 %. ExAl 决定
着 ASS 的交换性酸度. 相关分析表明 (表 5) , ExAl 与
交换性酸度、交换性 H + 和交换性 Al 离子含量呈极显
著正相关 ( r = 0. 9962 3 3 3 , r = 0. 9646 3 3 3 , r =
0. 9955 3 3 3 ) , 而 与 p H 呈 极 显 著 负 相 关 ( r =
- 0. 7389 3 3 3 ) . ASS 的 p H 很低 ,土壤溶液中的 H + 会
被土壤颗粒吸附 ,成为氢质土 ,氢质土不稳定 ,土壤颗
粒破坏后 ,矿物晶体中的 Al3 + 则被代换出来 ,其中一
部分进入土壤溶液 ,另一部分进入吸附位 ,致使 ASS
中存在大量的交换性酸. 在交换性酸中 ,交换性 Al 占
有很大比重 ,一般占到 80 %以上 (表 1) . 潜在酸性硫酸
盐土中 ExAl 含量为零 (表 2) ,可见 ,酸性硫酸盐土只
有在围垦利用变为实际酸性硫酸盐土而酸化之后 ,交
换性 Al 才出现. 何振立等[4 ]报道 , ExAl 只有在 p H <
5. 5 时出现. ExAl 含量与土壤全 S 和土壤有机质含量
分别 呈 极 显 著 的 正 相 关 ( r = 0. 5306 3 3 , r =
0. 7395 3 3 3 ) (表 5) ,说明由红树林残体分解形成的还
原性 S 的氧化是酸化 ASS 中存在较大量 ExAl 的原
因. ExAl 与土壤溶液 ,天然水体中的 Al 密切相关 ,是
酸性硫酸盐土环境影响中“毒”害的主要来源 ,对生物
637 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
(包括植物、动物和人)的危害关系极大 ,也是土壤中各
种 Al 形态转化的重要环节. 已有研究表明[15 ] ,ExAl 含
量和垂直分布与土壤酸度和人为管理措施 ,尤其是水
分管理和地表覆盖的关系十分密切. 应特别注意研究
ASS 不同利用和管理方式下 , ExAl 的形态和迁移转化
的动态规律.
表 2 　酸性硫酸盐土中 Al 的形态
Table 2 Aluminum forms in Acid Sulfate Soils ( Al2O3 ,g·kg - 1)
样本
Sample
交换态 Al
ExAl
吸附态 Al
HyAl
有机配合态 Al
OrAl
氧化铁
结合态 Al
DCBAl
层间 Al
InAl
非晶体态
Al 硅酸盐
NcAl
可提取
Al 总量
∑Al
矿物态 Al
MinAl
全 Al
Alt
1 1. 88 2. 22 3. 80 4. 15 5. 49 24. 71 42. 25 25. 47 67. 72
2 2. 43 2. 17 3. 11 4. 23 4. 76 29. 86 46. 56 259. 39 305. 95
3 5. 02 1. 91 6. 47 3. 03 5. 07 24. 82 46. 32 250. 79 297. 11
4 4. 33 2. 00 4. 10 3. 57 5. 25 24. 22 43. 46 248. 50 291. 97
5 3. 96 1. 99 4. 23 3. 08 5. 35 17. 52 36. 13 151. 24 187. 36
6 1. 47 2. 46 4. 15 4. 43 6. 01 29. 45 47. 97 235. 04 283. 01
7 2. 02 2. 21 5. 18 4. 30 5. 77 28. 69 48. 17 209. 94 258. 11
8 2. 55 2. 59 2. 76 3. 58 4. 55 21. 12 37. 15 234. 71 271. 86
9 2. 54 2. 59 3. 35 3. 75 4. 68 19. 04 35. 95 156. 06 192. 01
10 2. 71 2. 48 3. 59 3. 83 4. 28 21. 44 38. 33 160. 22 198. 55
11 1. 13 1. 13 6. 09 3. 72 0. 02 6. 89 18. 98 16. 62 35. 60
12 1. 43 0. 95 6. 94 3. 42 2. 38 7. 68 22. 80 112. 42 135. 21
13 2. 38 0. 67 4. 11 2. 77 2. 76 9. 12 21. 81 159. 66 181. 47
14 1. 19 0. 47 2. 08 4. 68 0. 67 6. 47 15. 56 36. 71 52. 26
15 0. 71 0. 54 11. 42 4. 87 2. 71 10. 77 31. 01 201. 36 232. 37
16 0. 00 4. 70 2. 24 4. 64 5. 85 20. 01 37. 42 57. 51 94. 93
17 0. 00 4. 37 3. 68 5. 33 4. 30 16. 46 34. 14 30. 97 65. 11
18 0. 00 4. 53 1. 96 5. 25 6. 78 17. 27 35. 79 125. 91 161. 70
19 0. 00 5. 31 2. 15 5. 22 5. 79 19. 18 37. 65 76. 55 114. 20
20 0. 00 4. 85 1. 91 4. 95 3. 77 18. 39 33. 87 211. 76 245. 64
表 3 　酸性硫酸盐土中各种形态 Al 的数值范围
Table 3 Amount and range of various aluminum forms in Acid Sulfate Soils ( Al2O3 ,g·kg - 1)
Al 形态
Al form
全部样本
Total samples
范围 Range 平均 Average
实际酸性硫酸盐土
Actual Acid Sulfate Soils
范围 Range 平均 Average
潜在酸性硫酸盐土
Potential Acid Sulfate Soils
范围 Range 平均 Average
ExAl 0. 00～5. 02 1. 79 ±1. 50 0. 71～5. 02 2. 38 ±1. 23 0. 00～0. 00 0. 00 ±0. 00
HyAl 0. 47～5. 31 2. 51 ±1. 50 0. 47～2. 59 1. 76 ±0. 78 4. 37～5. 31 4. 75 ±0. 36
OrAl 1. 91～11. 42 4. 17 ±2. 26 2. 08～11. 42 4. 76 ±2. 29 1. 91～3. 68 2. 39 ±0. 76
BCDAl 2. 77～5. 33 4. 14 ±0. 78 2. 77～ 4. 87 3. 83 ±0. 61 4. 64～5. 33 5. 08 ±0. 29
InAl 0. 02～6. 78 4. 31 ±1. 79 0. 02 ～ 6. 01 3. 98 ±1. 85 3. 77～6. 78 5. 30 ±1. 23
NcAl 6. 47～29. 86 18. 66 ±7. 37 6. 47 ～ 29. 86 18. 79 ±8. 55 16. 46～20. 01 18. 26 ±1. 43
∑Al 15. 56～48. 17 35. 57 ±9. 54 15. 56 ～ 48. 17 35. 50 ±11. 07 33. 87～37. 65 35. 78 ±1. 77
MinAl 16. 62～259. 39 148. 04 ±83. 57 16. 62 ～ 259. 39 163. 87 ±83. 39 30. 97～211. 76 100. 54 ±71. 21
Alt 35. 60～305. 95 183. 61 ±89. 29 35. 60～305. 95 199. 37 ±91. 30 65. 11～245. 64 136. 32 ±70. 48
表 4 　酸性硫酸盐土中各种形态 Al 的分布
Table 4 Distribution of various aluminum forms in Acid Sulfate Soils( %)
Al 形态
Al form
全部样本
Total samples
Ali/ ∑Al Ali/ Alt
实际酸性硫酸盐土
Actual Acid Sulfate Soils
Ali/ ∑Al Ali/ Alt
潜在酸性硫酸盐土
Potential Acid Sulfate Soils
Ali/ ∑Al Ali/ Alt
ExAl 5. 14 ±3. 89
3
(0. 00～10. 97) 3 3 1. 10 ±0. 96(0. 00～3. 18) 6. 85 ±2. 82(2. 29～10. 97) 1. 46 ±0. 82(0. 31～3. 18) 0. 00 ±0. 00(0. 00～0. 00) 0. 00 ±0. 00(0. 00～0. 00)
HyAl 6. 94 ±3. 99(1. 73～14. 32)
1. 90 ±1. 79
(0. 23～6. 71)
4. 83 ±1. 51
(1. 73～7. 20)
1. 13 ±0. 90
(0. 23～3. 28)
13. 28 ±0. 86
(12. 53～14. 32)
4. 21 ±1. 87
(1. 98～6. 71)
OrAl 13. 07 ±9. 30(5. 48～36. 82)
3. 29 ±3. 62
(0. 78～17. 12)
15. 19 ±9. 83
(6. 68～36. 82)
3. 59 ±4. 04
(1. 10～17. 12)
6. 72 ±2. 28
(5. 48～10. 79)
2. 38 ±1. 93
(0. 78～5. 66)
BCDAl 12. 74 ±5. 26(6. 55～30. 07)
3. 42 ±2. 86
(1. 02～10. 45)
12. 24 ±6. 00
(6. 55～30. 07)
3. 03 ±2. 98
(1. 02～10. 45)
14. 24 ±1. 20
(12. 40～15. 62)
4. 58 ±2. 32
(2. 013～8. 190)
InAl 11. 59 ±3. 98(0. 11～18. 96)
2. 80 ±2. 11
(0. 06～8. 11)
10. 55 ±3. 76
(0. 11～14. 80)
2. 16 ±1. 77
(0. 06～8. 11)
14. 73 ±3. 03
(11. 13～18. 96)
4. 71 ±2. 01
(1. 54～6. 60)
NcAl 50. 52 ±8. 85(33. 69～64. 13)
12. 53 ±7. 82
(4. 64～36. 48)
50. 35 ±10. 19
(33. 69～64. 13)
11. 29 ±7. 82
(4. 64～36. 48)
51. 03 ±2. 84
(48. 21～54. 30)
16. 26 ±7. 30
(7. 49～25. 28)
MinAl 74. 96 ±15. 18(37. 61～87. 98)
77. 34 ±14. 97
(37. 61～87. 98)
67. 85 ±15. 02
(47. 56～86. 21)3 平均值 Average , 3 3 范围 Range.
7375 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　王建武等 :酸性硫酸盐土中铝的形态 　　　　　　　　　
表 5 　酸性硫酸盐土 Al 形态与性质之间的相关系数
Table 5 Correlation coeff icients ( r) bet ween aluminum form and Acid Sulfate Soils properties ( n = 20)
Al 形态
Al form
p H 全硫
Total S
有机质
O. M.
CEC 无定形氧化铁
Fe0
游离氧化铁
Fed
交换性酸度
Exchange acidity
交换性 H +
Exchange H +
交换性 Al3 +
Exchange Al3 +
ExAl - 0. 7389 3 3 3 0. 5306 3 3 0. 7395 3 3 3 0. 9962 3 3 3 0. 9646 3 3 3 0. 9955 3 3 3
HyAl 0. 9029 3 3 3 - 0. 6672 3 3 0. 7024 3 3 0. 8336 3 3 3 - 0. 5493 3 - 0. 5371 3 - 0. 5997 3 3 - 0. 5217 3
OrAl - 0. 4548 3 - 0. 4496 3 - 0. 5282 3 0. 4869 3
DCBAl 0. 7568 3 3 3 - 0. 7652 3 3 3 - 0. 5251 3 - 0. 8344 3 3 3 - 0. 8175 3 3 3 - 0. 8321 3 3 3
InAl - 0. 5407 3 0. 7453 3 3 3 0. 4582 3 - 0. 7068 3 3 3
NcAl - 0. 4675 3 0. 5903 3 3 0. 6768 3 3 - 0. 4957 3
∑Al - 0. 4547 3 0. 5891 3 3 0. 6961 3 3 - 0. 4995 3
MinAl 0. 5019 3 0. 4548 3 0. 5075 3
Alt 0. 5000 3 0. 4444 3 0. 5075 33 p < 0. 05 , 3 3 p < 0. 01 , 3 3 3 p < 0. 001.
31112 HyAl 　HyAl 主要是以无机胶膜吸附于矿物表
面和边缘的羟基 Al 和氢氧化 Al ,以及某些非晶形 Al
硅酸盐 ,它通常由交换性 Al 聚合或矿物中 Al 在 H +作
用下转化而来 ,是 Al 形态转化的产物. ASS 中 HyAl
含量也比较高 (表 2、表 3) ,在 0. 47～ 5. 31g·kg - 1
Al2O3 之间 ,平均为 2. 51g·kg - 1 ;尤其是潜在酸性硫酸
盐土的含量更高 ,在 4. 37～5. 31g·kg - 1Al2O3 之间 ,平
均 4. 75g·kg - 1 ,是实际酸性硫酸盐土平均含量 1. 757g
·kg - 1的 2. 70 倍. 可见 ,潜在酸性硫酸盐土中的 HyAl
在其酸化之后转化为 ExAl ,这也表现在实际酸性硫酸
盐土中 ExAl > HyAl ,但潜在酸性硫酸盐土中只存在
HyAl. 实际酸性硫酸盐土和潜在酸性硫酸盐土的
HyAl 分别占可提取 Al 总量的 4. 83 %和13. 28 % ,分
别占全 Al 的 1. 13 %和 4. 21 %. HyAl 与 p H 呈极显著
正相关 (r = 0. 9029 3 3 3 ) ,而与交换性 H + 和交换性酸
度和交换性 Al3 + 分别呈极显著和显著负相关 ( r = -
0. 5997 3 3 , r = - 0. 5371 3 , r = - 0. 5217 3 ) (表 5) .
HyAl 的形成可减少 ExAl 和交换性 H + 的含量 ,从而
降低 ASS 的交换性酸度. HCl 提取的主要是羟基 Al 和
氢氧化 Al , HyAl 和 ExAl 作为 Al 形态转化顺序中的
紧密两环互相影响. HyAl 是除 ExAl 以外活性较大的
游离态 Al 化合物 ,与反映铁氧化物活性的 Feo 和反映
土壤 交 换 性 能 的 CEC 呈 极 显 著 正 相 关 ( r =
0. 8336 3 3 3 ,r = 0. 7024 3 3 ) ,而与 Fed 呈显著负相关
(r = - 0. 7024 3 ) .
31113 OrAl 　OrAl 是由 ExAl 或羟基 Al 与有机配体
形成的 ,它的形成既阻碍了 Al 的老化结晶 ,保留了它
的活性表面而影响某些营养元素、污染物质的循环和
周转 ,又使 Al3 + 和羟基单体 Al 等对生物有毒性的形
态的 Al 转化为无 (少) 毒的形态[20 ] . 所以说 ,OrAl 的
生成增加了 Al 在土壤中的移动性[20 ] ,也降低了 Al 对
生物的毒性. ASS 中 OrAl 的含量在 1. 91～11. 42g·
kg - 1 Al2O3 之间 ,平均为 4. 17g·kg - 1 ;实际酸性硫酸
盐土含量高于潜在酸性硫酸盐土 (表 2、表 3) . OrAl 与
p H、CEC 和 Feo 均呈负相关关系 ( r = - 0. 4548 3 , r =
- 0. 4496 3 ,r = - 0. 5282 3 ) ,而与 Fed 呈正相关关系
( r = 0. 4869 3 ) (表 5) . 可见 ,有机质对 Al 和 Fe 有较强
的配合作用 ,OrAl 的形成不仅降低了土壤的交换性
能 ,也使铁的活度降低. ASS 中 ,上述 3 种形态 Al 含量
较高. 其含量在 2. 38～21. 74g·kg - 1 Al2O3 之间 ,平均
为 8. 46g·kg - 1 ;占可提取 Al 总量的 7. 21～62. 11 % ,
平均为 25. 12 % ,占全 Al 总量的 1. 01～27. 01 % ,平均
为 6. 29 %. 这 3 部分 Al 是各级 Al 形态中较活性的部
分 ,尤其在生态环境和 Al 形态转化上具有重要意义 ,
也是 ASSAl 毒发生的重要原因. 实际酸性硫酸盐土中
的 OrAl > ExAl > HyAl ,而潜在酸性硫酸盐土中 HyAl
> OrAl > ExAl.
312 　氧化铁结合态 Al (DCBAl) 、层间 Al ( InAl) 以及
非晶体态 Al 硅酸盐和三水 Al 石 (NcAl)
31211 DCBAl 　ASS 中 DCBAl 含量在 2. 77～5. 33g·
kg - 1 Al2O3 之间 ,平均为 4. 14g·kg - 1 ,其中潜在酸性
硫酸盐土的平均含量高于实际酸性硫酸盐土 (表 2、表
3) ,这是因为黄铁矿的氧化使实际酸性硫酸盐土与氧
化铁结合态 Al 转化为活性 Al. DCBAl 与反映土壤酸
性表现的 p H 呈极显著正相关 ( r = 0. 7568 3 3 3 ) ,与交
换性酸度、交换性 H + 和交换性 Al3 + 均呈极显著负相
关关系 ( r = - 0. 8344 3 3 3 , r = - 0. 8175 3 3 3 , r =
- 0. 8321 3 3 3 ) ,与全 S 和有机质分别呈极显著和显
著负相关 ( r = - 7652 3 3 3 , r = - 0. 5251 3 ) (表 5) .
DCBAl 的生成使活化的 Al 老化 ,从而降低了 ASS 中
的交换性酸度. 土壤有机质对土壤 Al 有解毒作用 ,尤
其是有机酸的效果更好[4 ] . ASS 中 DCBAl 含量随着酸
度的降低而增加.
31212 InAl 　ASS 中 InAl 含量在 0. 02～6. 78 Al2O3g·
kg - 1之间 ,平均为 4. 31g·kg - 1 ,其中 ,潜在酸性硫酸盐
土的平均含量高于实际酸性硫酸盐土 ,可见黄铁矿氧
化形成的强酸环境也使实际酸性硫酸盐土中的 InAl
转化为活性 Al. InAl 与反映土壤酸度的指标没有相关
837 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
性 ,但与反映土壤交换性能的 CEC 呈极显著正相关 ( r
= 0. 7453 3 3 3 ) , 与 Fed 呈极显著负 相 关 ( r =
- 0. 7068 3 3 3 ) , 与 全 S 呈 显 著 负 相 关 ( r =
- 0. 5407 3 ) . ASS 中常见的基性硫酸盐矿物主要为各
类基性硫酸铝、铁矿物和黄钾铁矾2明矾系列矿物 , In2
Al 在土壤中的含量随土壤风化程度的增加而升高.
31213 NcAl 　NcAl 在 ASS 中的含量在 6. 47～29. 86
Al2O3g·kg - 1之间 ,平均为 18. 66g·kg - 1 . 潜在酸性硫
酸盐土与实际酸性硫酸盐土 NcAl 平均含量相近. 土
壤中 NcAl 含量主要决定于土壤母质特性. NcAl 与反
映土壤交换性能的 CEC 呈正相关 ( r = 0. 6768 3 3 ) ,与
Fed 和全 S 呈负相关 (r = - 0. 4957 3 ,r = - 0. 4675 3 ) .
NcAl 与反映土壤酸度的指标无关 ,与土壤有机质呈极
显著正相关 ( r = 0. 5903 3 3 ) ,与全 S 呈显著负相关 ( r
= - 0. 4675 3 ) .
313 　可提取 Al 总量 ( ∑Al) 、矿物态 Al (MinAl) 和全
Al (Alt)
31311 ∑Al 　∑Al 为连续提取中可提取的 6 种形态
Al 量的总和. ASS 中的 ∑Al 在 15. 56～48. 17 Al2O3g·
kg - 1之间 ,平均为 35. 57g·kg - 1 ,占 Alt 的 12. 02 %～
62. 39 % ,平均为 25. 04 % ,实际酸性硫酸盐土 ∑Al 的
平均值略小于潜在酸性硫酸盐土 ,但实际酸性硫酸盐
土的变异较大 ,为 15. 57～48. 17g·kg - 1 ,变异系数为
31. 18 % ,潜在酸性硫酸盐土 ∑Al 为 33. 78～37. 65g·
kg - 1 ,变异系数只有 4. 94 %. 可见 ,实际酸性硫酸盐土
的强酸化环境对其非矿物态 Al 的垂直分布和迁移也
有很大的影响. 实际酸性硫酸盐土 ∑Al 中 ,一般有
NcAl > OrAl > InAl > DCBAl > ExAl > HyAl 的趋势 ,潜
在酸性硫酸盐土有 NcAl > InAl > DCBAl > HyAl > O2
rAl > ExAl. 各种形态 Al 含量和比例与其是否酸化的
关系更为密切.
31312 MinAl 　ASS 中除了可提取的 Al 之外 ,大部分
Al 仍是以层状 Al 硅酸盐矿物存在. ASS 中 MinAl 可
达 16. 62～259. 39 Al2O3g·kg - 1 ,平均为 148. 04g·
kg - 1 ,占全 Al 总量的 37. 61 %～ 87. 98 % , 平均为
74. 96 % ; 实际酸性硫酸盐土 MinAl 含量平均为
163. 87g·kg - 1 ,占全 Al 的 77. 34 % ;潜在酸性硫酸盐
土含量为 100. 54g·kg - 1 ,占全 Al 含量的 67. 85 %.
31313 Alt 　ASS 中 Alt 的含量为 35. 60 ～ 305. 95
Al2O3g·kg - 1 ,平均 183. 61 Al2O3g·kg - 1 ,其中 ,实际酸
性硫酸盐土可达 35. 60～305. 95 Al2O3g·kg - 1 ,平均
199. 37g ·kg - 1 ; 潜在酸性硫酸盐土可达 65. 11 ～
245. 64g·kg - 1 ,平均 136. 32g·kg - 1 ;实际酸性硫酸盐
土 Alt 含量高于潜在酸性硫酸盐土 ,可能是因为潜在
酸性硫酸盐土成土时间短 ,母岩风化程度低于实际酸
性硫酸盐土. ASS 中 Alt 的含量低于热带亚热带地带
性土壤 ———红壤的含量 (红壤全 Al 含量为 85. 4～298
Al2O3g·kg - 1 ,平均为 207. 54 Al2O3g·kg - 1 [17 ]) ,这是
因为土壤环境中的 Al 大多来源于母岩的风化 ,因而其
平均含量大体接近于成土母岩中 Al 的丰度.
上述 Al 形态的分析表明 ,Al 需要在 H + 参与下通
过风化而释放 ,环境条件的不同又使 Al 进入一系列的
转化过程 ,形成各具特性的不同产物. 酸化的 ASS 的
强酸环境导致 Al 的过量游离 ,并转化为活度较大的活
性 Al ,从而产生 Al 毒. 酸性硫酸盐土中 Al 的存在形态
及其数量比例与其理化性质密切相关 ,尤其是酸度的
高低又强烈地影响着各种 Al 形态的种类和数量的变
化 ,使其处于动态平衡之中.
4 　结 　　论
411 　采用连续分级提取 ,把酸性硫酸盐土中可提取的
非晶体态 Al 区分为 ExAl、HyAl、OrAl、DCBAl、InAl 和
NcAl. ASS 非晶体态 Al 的显著特征是活性 AlExAl、
HyAl 和 OrAl 的含量较高 ,三者之和占可提取 Al 总量
和全 Al 的比例平均为 23. 78 %和 4. 61 % ,尤其是实际
酸性硫酸盐土 ExAl 含量很高 ,占可提取 Al 总量和全
Al 的比例平均为 25. 07 %和 4. 46 %.
412 　每一种 Al 形态在其结构组成和性质上与 ASS
相应性质和生态特性密切联系. 酸性硫酸盐土中 Al 形
态迁移转化的动态规律是值得进一步研究的问题.
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作者简介 　王建武 ,男 ,1966 年生 ,博士 ,副教授 ,主要从事土地
生态学和“3S”技术应用研究 ,发表论文 30 余篇 ,与人合作出版
专 (译)著 2 部. 现主持国家“九·五”攻关子课题、国际合作、广
东省科委、广东省自然科学基金等 6 项课题. E2mail :wangjw @
scau. edu. cn
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047 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷