全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 ! 月 第 ∀ 卷 第 期
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模拟酸雨对主要酸性土壤中铝的溶出
及形态的影响
王维君 陈家坊 何 群 5中国科学院南京土壤研究所 , 南京 。。9 8 6
【摘要】 本文研究了模拟酸雨对主要酸性土壤中铝的溶出及形态变化的影响 : 结果表明 , 模拟酸雨对
土壤酸化的影响较小 , 但对土壤铝的溶出却影响明显 , 尤其在; ∃ < ! : 。时 = 模拟酸雨对不同类型土壤
的影响是不同的 , 其中以高度风化的酸性土壤较为敏感 : 模拟酸雨对土壤游离铝形态的影响 是 重要
的 , 酸处理后 , 交换性铝略有增加 , 无定形活性铝增加较多 , 而有机络合态铝有减少的趋势 : 这表明
在酸雨的长期作用下 , 铝终将转化为交换性铝和水溶性铝而进入环境并危害生态系统 :
关健词 酸性土壤 模拟酸雨 土壤酸化 游离铝形态
勺
∋ >>? ≅ ΑΒ Χ > Β ΔΕ Φ ΓΗ Α ? Ι Η ≅ ΔΙ 4Η Δϑ Χ ϑ 4 ? Γ? Η Β ? Η ϑ Ι >Χ 4 Ε Β Χ > Η ΓΦ Ε Δϑ Φ Ε >4Χ Ε Ε Η Δϑ Η ≅ ΔΙ Δ?
Κ 9 Κ : Λ Η ϑ Μ Λ ? ΔΝΦ ϑ , # Ο ? ϑ ) ΔΗ > Η ϑ Μ Η ϑ Ι ∃ ? Π Φ ϑ 5%ϑ Β Α ΔΑΦ Α ? Χ > Κ 9 ( ? Δ? ϑ ? ? , − ? Η Ι ? Ε ΔΗ
( Δϑ Δ? Η , & Η ϑ ΝΔϑ Μ 9 9 9 8 6 。 一# Ο Δϑ : ) 一− 00% : ∋ ≅ Χ Γ: , , ∀ 5 6 7 8 !一 8 。
Θ Ο ? ? >> ? ? ΑΒ Χ > ΒΔΕ Φ ΓΗ Α? Ι Η ? ΔΙ 4 Η Δϑ Ρ ΔΑ Ο Ι Ν>>? 4 ? ϑ Α 0∃ Σ Η ΓΦ ? Β Χ ϑ ΑΟ ? Η Ε Χ Φ ϑ Α Χ > − Γ 4 ? Τ
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Η Ε Χ Φ ϑ Α Χ > − Γ Ι ΔΒ ΒΧ ΓΣ ? Ι >4 Χ Ε Κ 9 Κ , ? Β0? ? ΔΗ ΓΓς Δϑ 0∃ < ! : 9 , Ω Φ Α ϑ Χ Α Χ ϑ ΑΟ ? Η ? ΔΙ Δ>Δ? Η ΑΔΧ ϑ
Χ > Β Χ ΔΓΒ : − ? ΔΙ 4 Η Δϑ Ο Η Ι Ι Δ> >? 4? ϑ Α ? > >? ? ΑΒ Δϑ Σ Η 4ΔΧ Φ Β Κ 9 Ας 0? Β : ∃ ΔΜ Ο Γς Ρ ? Η Α Ο ? 4 ? Ι Η ? ΔΙ Δ?
Κ 9 Κ Ρ ? 4? Ε Χ 4 ? Β ? ϑ Β ΔΑ ΔΣ ? ΑΧ Η ? ΔΙ 4 Η Δϑ : Θ Ο ? Β ? Ρ ? 4? ? ΓΧ Β ? Ξς 4 ? ΓΗ Α? Ι ΑΧ Ω Φ > >? 4 ? Η 0Η ? ΔΑς
>Χ 4 Ε ? Ι Ω ς Ι Δ> >? 4 ? ϑ Α ? Χ ϑ Β Φ Ε ? Ι Ε ? ?Ο Η ϑ ΔΒΕ Β Χ > ∃ Ψ Η ϑ Ι ?Ο ? Ε Δ? Η Γ ? Ο Η 4Η ? Α ? 4 ΔΒΑ Δ≅ Β Χ > − %
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0Γ? Υ ? Ι − Γ Ρ Η Β Χ Ω Β ? 4 Σ ? Ι : 卫Η Β ? Ι Χ ϑ ΑΟ ? 4 ? Β Φ ΓΑΒ Χ Ω ΑΗ Δϑ ? Ι Δϑ ΑΟ ? 04 ? Β ? ϑ Α Ρ Χ 4Ζ , ΔΑ Ρ Η Β ? Χ ϑ Τ
? ΓΦ Ι ? Ι Α Ο Η Α − % Ρ Χ Φ ΓΙ Ω ? Α 4Η ϑ Β >Χ 4Ε ? Ι ΑΧ ? Υ ?Ο Η ϑ Μ ? Η Ω Γ? Χ 4 Ρ Η Α? 4 ΒΧ ΓΦ Ω Γ? > Χ 4Ε Β Η ϑ Ι ? ϑ Α? 4 ? Ι
ΑΟ ? ? ? Χ Β ς Β Α? Ε Ω ς ΑΟ ? ? >> ? ? Α Χ > Η ? ΔΙ 4 Η Δϑ Δϑ ΑΟ ? ΓΧ ϑ断4 Φ ϑ : Θ Ο ΔΒ ΝΒ Η Β? 4ΔΧ Φ Β ; 4 Χ Ω Γ? Ε :
[ ?ς Ρ Χ 4Ι Β − ? ΔΙ Δ? Κ 9 , ( ΔΕ Φ ΓΗ Α ? Ι Η ? ΔΙ 4 Η Δϑ , Κ 9 Η ? ΔΙ Δ>Δ? Η ΑΔΧ ϑ , / 4 ? ? Η ΓΦ Ε Δϑ Φ Ε >Χ 4Ε Β :
引 言
据调查 , 我国南方许多地方都 已 出 现 酸
雨 ‘” ’ , 并对生态环境产生了危害 , 酸雨 对 生
态系统中主要环节—土壤的影响亦已引起人们关注 : 酸雨中酸性物质进入土壤 , 与土壤发
生一系列化学作用 , 其中酸所引起土壤铝的活
化 、 溶出 , 并以简单形态进入土层是一个重要
礴
本文于 9 9年 Β 月 ∴ 日收到。
的研究课题 : 铝的活化对土壤化学 性质有明显
影响 , 可导致植物营养元素的淋失和活性铝的
过量增加 , 最终影响植物的生长发育 : 而土壤溶
液中铝通过地表径流和地下水进入水体 , 将影
响水生生物的正常生长 : 因此 , 铝被认为是危
害森林 、 鱼类等的一种致毒因子 〔“’ : 在 土 壤
铝的活化 、 溶出过程中 , 铝的形态及其变化是
其迁移和循环的根源 : 自然界中, 因酸雨引起
土壤酸化 、 铝形态转化及进入水体的过程是相
当缓慢的 , 不是短期所能观察到的 , 因此需进
#Ο Δϑ : ) : − 00 %: ∋ ? Χ Γ : , ∀ 7 5 6
期 王维君等 7 模拟酸雨对主要酸性土壤中铝的溶出及形态的影响 8 Κ
行模拟试验 , 以便在较短时间内获得有关信 息:
本文研究模拟酸雨对我国主要酸性土壤铝的溶
出及形态分布的影响 , 并探讨铝形态的变化对
生态环境可能产生的效应 , 为酸雨环境效应的
研究提供科学依据 :
红壤为主 : 为了解酸雨影响酸性土壤 的 基本特 征 ,
取心土层土样 , 同时考虑有机质的影响 , 也选择了表
层土样 : 根据样品土壤的类型 、 母质 、 粘粒矿物 及土
壤性质等 , 可以认为供试土壤在很大程度上代表 了我
国南方酸性土壤 : 土样均过]9 目筛 , 基本性质列于 表
材料与方法
样品
研究样品选择 Κ 种酸性土壤 , 以华南广泛分布 的
: 模拟酸雨的配制
我国酸雨成分的组成特点为硫酸型 : 酸雨对 铝的
影响主要表现为∃ 干的作用 , 模拟酸雨按Κ 9 二一和 & Χ 石
表 飞 供试样品的基本性质
Θ Η Ω : / Φ ϑ Ι Η Ε ? ϑ ΑΗ Γ ; 4 Χ 0? 4Α Δ? Β Χ > Α? ΒΑ? Ι Β Η Ε 0Γ? Β
样品( Η Ε Τ0Γ? Β
地
. 9
点≅ Η ΓΔΑς
土 壤
Κ 9
类 型
Ας0? 母0 Η 4 ?ϑ Α 质Ε Η Α? 4 ΔΗ Γ
采样深度
1 ?0ΑΟ ; ∃5∃ 9 6
有 机质 5⊥ 6
Χ 4Μ Ηϑ Δ?ϑ ΓΗΑ Α ? 4
/ ?Ι /? Χ
5/? 9 ∀ ⊥ 6
广东徐闻
_ Φ Ρ Φ ϑ , 2 Φ Ηϑ Μ ΙΧ ϑ Μ
广东广州
2 Φ Ηϑ Μ⎯ ΟΧ Φ , 2 Φ Ηϑ Μ ΙΧ ϑ Μ
江西铅山
Π ΔΗ ϑ 名ΟΗϑ , ) ΔΗ ϑ Μ Υ Δ
江西进贤
) Δϑ Μ Υ ΔΗ ϑ , ) ΔΗϑ Μ Υ Δ
砖 红 壤
. Η Α? 4 ΔΑ?
赤 红 壤
. Η Α? 4 ΔΑ Δ# 4 ? Ι ? Η 4 ΑΟ
黄 壤
3 ? ΓΓΧ Λ ? Η 4 ΑΟ
红 壤
, ? Ι ? Η 4 ΑΟ
玄 武 岩
α Η Β Η Γ七
花 岗 岩
2 4 Η ϑ ΔΑ?
花 岗 岩
2 4 Η ΓΓ ΔΑ?
第四 纪红土
表 层
( + 4 >Η ? ?
Κ一 ∀ Κ
! 。 8 ]
! 。 8 Κ 。 !8
9 9一 9 9 8 9 。 ] Κ 9 。 !9
表 层 ! 。 Κ Κ 。 ∴ ∴ ! : ∴ Κ 9 : Κ
( Φ 4 >Η ? ?
江苏宜兴
3 ΔΥ Δϑ Μ , ) ΔΗϑ Μ Β Φ
黄 棕 壤
3 ? ΓΓΧ Λ Ω 4Χ 丫β ΓΓ? Η 4ΑΟ
Π Φ Η 4 Α? 4 ϑ Η 4ς
4 ? Ι ? ΓΗ ς
砂 页 岩
− 4 ? ΓΓ Η #? Χ Φ Β
( Ο Η Γ?
9一 Κ9 ! 。 ! 。 Κ ∀ ∀ 。 8 9 9 。 !
注 7 /? Ι为游离氧化铁 , / ? Χ 为无定形氧化铁。
& Χ Α? 7 /? Ι Κ 4 ? >? 4 4 ? Ι ΑΧ ΗΒ >4 ? ? Δ4Χ ϑ Χ Υ ΔΙ昭 , / ? Χ Κ
的摩尔比为 8 7 的比例 , 用分析 纯 硫 酸 和 硝酸 配
制 %‘Γ , 并用蒸馏水配成不同 ;∃ 的酸性水溶液 , 共设
] 个 ; ∃ 等 级 5 : 、 ∀ : Κ 、 ! : 9 、 ! : Κ ! 、 ! : Κ 、
Κ 。 ! 6 。
: ∀ 区分土壤游离铝形态的连续提取法
本文所用的连续提取法主要依据是土壤组分 与铝
结合机理 : 土壤游离铝形态分为 7 交换性铝 5− %, 6 ,
包括水溶性铝 = 无定形活性铝 5− Γ7 6 , 主要包括吸附
在矿物层间和粘粒边缘的经基铝聚合体 、 无 定形铝硅
酸盐和无定形铝氢氧化物 = 有机络合态铝5− ∀ 6 :
: ∀ : 交换性铝 称取Κ : 9 过]9 目土于 9 Ε Γ离心管
中 , 加入Β ΧΕ Γ : ΧΕ Χ Γ· .一 [ # %溶液5; ∃ ( : 8 6 , 振荡
∀9 分钟 , 离心分离 χ8 : 测定提取液的 ; ∃及铝含量 :
: ∀ : 无定形活性铝 在上述提取后的土 壤 中加 入
Χ : δ Ε Χ Γ· .一 ∃ ? 一溶液 Β ΧΕ Γ , 振荡 ∀ 9 分钟 , 离心分
离 χ ∀ , 测定铝含量 :
: ∀ : ∀ 有机络合态铝 在残留土壤中加入新 配 制 的
4 ? >? 4 4 ? Ι ΑΧ Η Β ΗΕΧ 4 0ΟΧ Φ Β Δ4Χ ϑ Χ Υ ΔΙ ?Β :
。 : ΓΕ ΧΓ ·. 一 ’焦磷酸钠溶液 Κ9 Ε Γ, 振荡 小时 , 离心
分离 〔’ Ξ , 测定铝含量 :
: ∀ : ! 浓度的校正 连续提取从第二次开始均含上一
次提取溶液残留在土壤中的量 , 必须用不同土壤 的溶
液残留量分别校正 。
: ∀ : Κ 铝的测定 铝用改进的/ ? 4 4Χ ϑ 一# Θ − α 比色法测
定 :
: ! 模拟酸雨对土壤的作用
取 ] 个已知重量的 9 ΧΕ Γ离心管 , 各加 Κ : 9 9 过 ] 9
日土样和 切 Ε Γ不同; ∃值的模拟酸雨 , 塞紧 , 振荡、
平衡各 小时 , 共浸提 ! 小时 , 平衡后离心分离 ,
测定浸提液的 ;∃ 和 铝 含量 : 将剩下的土壤及离心管
称重 , 用上述方法提取残留土壤中不同形态的铝并测
定其含量 :
∀ 结果与讨论
∀ : 模拟酸雨对土壤铝溶出的特征
# Ο Δϑ : ) : − 00%: ∋ ? Χ Γ· , ∀ 7 5 6
8 ] 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
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裹 ∃ 挑拟酸雨及提液的 %&
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早塑怕找!嘲书建班样品8 ( 9 :
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处 理和模拟酸雨
∋ 5, ( 29 , 6 2 ( 6 3 & ∗ ( +#森 。。4 3 5 ( ,。 原土% &
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模拟酸雨对土壤溶液 % & 的影响如表 ∃ 所
示 可以看出 , 实验所用酸性溶液对土壤 %&
的影响不大 , 尤其当酸性溶液的 % & 在 < 。一
< 0 以上时 , 对土壤酸化的影响更小 , 这与前
人研究结果相似 仁“’ 研究表明 , & 斗 迸入酸性
土壤后 的反应主要是 Ι > 1 ≅与粘粒矿物或有机
质吸附的阳离子发生交换反应 , 转化成交换性
氢 >与粘粒矿物还能发生氢铝转换 , 转化为交
换性铝 ≅ ϑ > ∃ ≅ 电荷零点 > Β Κ ≅ 较 高 的铁 、
铝氧化物的经基 表 面能 吸 附 & 十 而增加正电
性 , 发生如下所示 的变化 Ι
图 1 模拟酸雨的 % & 与铝溶出量的关系
Λ 4 Μ 1 Ν ,+ (2 4 . 6 吕Ο 4 )以Π , ,6 & ∗ (+ # , .全 − 45 Γ# +( 2 , 3
( , +3 5 (+6 (6 3 ( 9 . # 6 七 . / Θ + 3 4 −−. +∗ , 3 :
Ρ Χ &Σ Χ &
一 ‘共ΤΥ器∃ 1”
& ς 、 ,: 。、 生丫1, 唁一Ω 自 Ρ Χ &
Ι
Σ Χ& Ι
> ; ≅溶解土壤中的无定形物质 , 使铝 、 铁等活
化而进入土壤溶液 这些消耗 & ς 的途径 , 使
土壤对酸雨具有一定的缓冲能力, 但长期的酸
雨作用则将加剧土壤酸化
虽然酸雨对土壤酸化的影响较小 , 但对土
壤铝的榕出有明显的影响 >图 1 ≅ 当酸性溶液
的 % & Υ < 0 时 , 土壤铝溶出量开始增加 , 当
% & Υ < Α 时 , 溶出量剧增 , 即土壤铝溶出量随
% &降低而增加 , 两者呈反相关关系
铝溶出量的突增现象首先和铝离子的化学
特性有关 , 在介质 % & Υ < 0时 , 铝主要是简单
的经墓铝单体和 Θ +“ ς 形态 , 而% & 较高时 , 铝
以复杂的经基铝多聚体形态存在 〔” “ ’ , 不 易
溶出 其次 , & 十 加 入量较少时 , 遵循快反应
途径 , 转化为交换性氢 或 表 面 正电荷 ϑ 而 当
& 十 加入量较多时 , 由于上述两种转化途径 有
一定的“饱和”限度 , 所以遵循慢反应途径 , 释
放 出水溶性铝 , 这是土壤中和 & 十 的 主 要 机
理 因此 , 模拟酸雨的 % & 小于一定程度时铝
溶出量大大增加
从图 1 还可看出 , 供试土壤铝溶出量依次
为 1 Ξ 0 Ξ < Ξ ∃ 澎 ; 号 , 玄武岩发育的砖红
壤最高 , 花岗岩发育的赤红壤和黄壤铝溶出量
几乎相等且最低 。 从母质因素来看 , 主要是不
同母质发育的土壤矿物组成有所不同 。 玄武岩
母质的土壤石英少 , 粘粒含量高 , 花岗岩母质
的土壤则石英多 , 粘粒少 , 小于∃协9 的粘粒量
1 号为 Δ = Ψ , ∃ 号为 ;Δ Ψ , ; 号为 ;ΔΨ , 此
外用 。 −9 .+ ·Ζ 一 ‘[ ( Α & 提取的非 晶物质总量
>主要是无定形硅铝物质≅ 也有明显不同 , 分
别为 ∃0 Ψ 、 1Δ Ψ 和 1< Ψ > 占Υ ∃林9 粘粒 的
Ψ ≅ ‘’ 第四纪红土母质土壤的矿物组成 间 于
其间 , 铝溶出量亦然 铝溶出量与 ; 种形态铝
的总量和活性部分的比率 Θ + , Ρ >Θ Φ , 十Θ Φ Ι ≅ 也
有一定关系 >表 ; ≅ , 但与某一特定形态的关系
尚不明确 铝溶出量还与无定形氧化铁和游离
王 ≅ 数据引自 《红黄壤中粘粒矿物组成及其物理 化 学 性
质 》>研究报告 ≅ 。
1二、 十∴
Κ Ο 4 6 ∴ Θ Φ ] , . + , ; Ι ∃ > 1 ? ? ∃ ≅
期 王维君等7 模拟酸雨对主要酸性土壤中铝的溶出及形态的影响 8∴
表 ∀ 铝溶出Α 与游离形态铝及某些土滚性质的关系
ΘΗ 卜: ∀ , ?ΓΗ 忿ΔΧ ϑ ΒΟ Δ0 Χ > Η : Χ Φ ϑ Α Χ > − Γ Ι ΔΒ‘Χ ΓΣ ? Ι
Ρ ΔΑΟ 介? ? − Γ >Χ 4Ε Β Η ϑ Ι Β Χ Ε ? 04 Χ 0? 4Α Δ? Β Χ >
%? (吕皿Ε 0Γ? (
: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 侧: : : : : : : :
表 礴 ∀种形态铝的含 , 及变化5“Μ− %ε Μ 土6
Θ Η Ω : ! # Χ ϑ Α ? ϑ ΑΒ Η ϑ Ι ?Ο Η ϑ Μ ? Β Χ> ΑΟ 4? ? − %
>Χ 4Ε Β5卜Μ − %ε Κ 9 6
Γ瑞司8叫。祠口∗已χ%阅喇如Γ司叫吸处 理 Θ 4 ? Η 七Ε ?ϑ Α留云日时(暗称胃八三七乱吕罚触
胃 φ ‘日
5 φ
妈 :日
!
Κ
Κ 9 Κ
9 Κ
] ∀
。 ∴ 。 9 ∀ 。 8 ∀
。 ! ∀ 。 ∴ 。 Κ ∀
: Κ ∀ 。 。 ∴ ∴
。 ∀ ∀ ] 。 9 。 Κ ∀
。 ! 9 丈8 。 ∴ 9 。 ] Κ
注 7 − Γ 、 − Ο 、 − ∀ 见表 ! 原土数据 。 / ? Χε /? Ι为氧化铁
的活化度 。
& ∗Α? 7 − ΓΔ 、 − 、 − ∀ Β ? ? Σ Η ΓΦ ?Β Χ > Κ 9 Δϑ Θ Η Ω :
! : /? Χ ε /? Ι Κ Ι ?Μ 4 ? ? Χ > Η ≅Α ΔΣ ΔΑς Χ > >4 ? ? Δ4 Χ ϑ
Χ Υ ΔΙ ? Β 。
铁的活化度及土壤有机质相关 5表 ∀ 6 : 活性氧
化铁多 , 则经基表面也多 , 进入土壤的 ∃ 斗 很
可能按快反应途径在氧化物表面转化为表面正
电荷 , 减少了铝的释放 : 有机质的作用较为复
杂 , 它既可以与氧化铁等产生复合作用而减少
其活性表面 , 也可使铝以较活性的形态存在 ,
这两者都使 ∃ Ψ 转化为水溶性铝的量增加 , 但
有机质又有消耗 ∃ 十 的作用 , 究竟何种为主可
能与具体条件有关 : 值得指出的是 , Κ 号黄棕
壤是茶园土 , 铝溶出量多与生物学小循环促使
大量活性铝返回土壤有关 : 从以上分析可知 ,
铝溶出量受多种 因素影响 , 除与母质 、 矿物类
型密切相关外 , 还受土壤性质影响 :
∀ : 模拟酸雨对土壤铝形态的影响
在模拟酸雨作用后 , 用连续提取法区分铝
形态 , 与原土的铝形态进行比较以考察土壤铝
形态分布的改变 。 表 ! 是供试土壤在模拟酸雨
浸提后 ∀ 种形态铝的含量及变化 :
分析交换性铝 5− 工, 6含量的变化 , Κ 种土
壤在处理 和 5酸性溶液的 ; ∃ 分别为 :
和 ∀ : Κ 6 时 , − % 7 较 原 土中均略有提高 , 其
余处理增加很少 , 甚至略有减少 : 这是因为部
分 − Γ , 已被模拟酸雨所溶出 , 而处理 和 时
− ΓΔ
! ∴ 8 ] ∴ ] ∀ 9 9 一 Κ
‘ ∴Κ 一Κ , ! ! ∀ ! ] ] ] Κ : Κ 里
∀ ∀ Κ ∀ ∀ Κ ∀ ! ∴ ∀ ∀ ∴ ∀ ∀8 ∀ ! ∀ ∀ ! 9 。 ∴ 9
! ! ∴ Π ! Κ9 ! ! ! ! ∀ ! 9 ! 9 ∀ 。 ∴ !9 骨
Κ ] ] ] Κ ] Κ ] ! Κ ] Κ ] ] Κ] ] Κ Κ 9 。 Κ ∀
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∀ 日] ! 9 9 ! 8 ! 9 ∴ ∀ ∴ ∴ 9 ] Κ Κ ] ∀ 。 ] 9 工价
! Κ Κ 8 Κ ∴ ! Κ8 Κ Κ ] Κ Κ ∀ Κ 9 ∴ ! 。 ] ∴ 赞份
Κ ∴ Κ ∀ ∴ ! ] ∴ ∀ ∴] ∴ ∴ ∀ ∴ !] ∴ ! ! 。 8 ! ∴
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8 ] Β Χ Γ Χ Β ∴ ∀ ϑ : Ι 。 Β。。 Β 连! Κ 9 : 8 9 5 6
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‘ ϑ : Ι : ] 9 Κ Κ ΚΚ Κ ] Κ ] 9 ] Κ ] ∴ ] Κ Κ 9 : Κ Κ 5 6
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Μ钾Χ种书
咨握、‘、Χ山目次”Α。阔!Α灿目口队比一闷口州的。工3#+‘8哈世
1∃<0Δ邹,二0<∃
注 >[ . 2, ≅ Ι 3 / 二 0 , 2 . . Ι 二 ∃ = Δ 1 , 2 . . 4 二 < Α ; ∃
> ⊥ ≅为3 / _ < , 6 3 未测定[ . 3以, 5 9 46 , 3 :
护
因进入 的 & ς 较 多 , 使活化铝也增多。 假设 =
种处理提取的铝作为一组数据 , 原土的 Θ Φ Ι作
为 “真值” , 进行 ∋ 检验 , 结果表明 , 处理与
否对 Θ 工, 没有多大影响 , 唯 < 号红壤例外 , 这
可能与其粘粒矿物及氧化物的类型 和 活 性 有
关 。
而无定形活性铝 > Θ Φ Ι ≅ 与交换性铝明显不
同 , 各种处理后 , Θ Φ Ι 大多较原土增加 , 两者
差异显著 。 处理 1 提取的 Θ +Ι 稍低于处理 0 或
= , 其原因可能是模 拟 酸 雨 和 1 .9 .+ ·Ζ 一 ‘
⎯ Κ Φ溶液巳提取较多的铝 Θ Φ Ι 的大量增加与这
些土壤的% & 都在交换体缓冲体系 > &约0 Α一
< ∃≅ 和铝氧化物缓冲体系 > % & 约< ∃一 ; Α≅ 范
围内有关 〔0 ’ 在交换体缓冲体系 , & 十通过与
铝硅酸盐矿物 晶格铝作用 , 转化为交换性铝或
经基铝多聚物 , 而在 % & 更低的铝氧化物缓冲
体系 , & 十 与晶层间的经基铝聚合物进一步 作
ΚΟ4 6 ∴ Θ Φ ] , . + , ; Ι ∃ > 1 ? ? ∃ ≅
8 8 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
表 Κ 模拟酸雨处理后乙种形态铝分布的变化 5⊥ 6
Θ Η卜: Κ #Ο Η ϑ Μ ? Β Χ > Ι ΔΒ Α4 ΔΩ Φ Α ΔΧ ϑ Χ > Α Ο4 ? ? − %
> Χ 4Ε Β >4 Χ 口 Α4 ? Η Α≅ Ι Κ 9 Κ Ω ς Η ? ΔΙ 4 Η Δϑ
样 品( Η Ε 0Γ?Β
Θ 4 ? Η ΑΕ ? ϑ Α 原 土β Η ΓΦ 朗 Χ >
∀ ] Χ 4 ΔΜ Δϑ Η Γ ΒΧ ΔΓ
− ΓΔ
Κ Κ ]
∴ 8 8
理一
一
处一
]
∴
∀ 9
Κ]]γ∀
!∀∴“ΚΚ!9
] ∴∀9!Κ] ] 8∀9−%7。!ΚΓΒ]∀
!] 9
用 , 生成较简单的羚基铝离子 , 所 以 加 入 的
∃ Ψ 主要转化为经基铝离子并吸附在土壤表面
或粘粒矿物的层间和边面 。 这种形态的铝不易
被 : #Ε ΧΓ · . 一 ’[ #% 所交换解吸 〔’ 。’ , 只有在
∃ 十作用下破坏 − %一 ∗ ∃ 一− %键 , 使多聚体解聚
才能提取出来 〔’“ ’。
Κ 号黄棕壤− %7 的变化不明显 , 但仍可看
出处理后有一定的提高 , 这可能是 黄 棕 壤 的
强 酸 性 因 植茶而致酸 , 与红壤酸性的成因有
所不 同 。 其粘粒矿物以 7 型矿物为主 , 所以
加入的∃ Ψ 转化为交换性氢较多 , 而且 ∃ Ψ 转化
产生的铝离子也易被 紧 密 吸 附 〔‘。」 , 此外 ,
∃ 十 溶蚀结晶良好的粘粒矿物也 是 比 较 困 难
的 : 含 ! 入 矿物较多的 ∀ 号黄壤也有相同倾
向 : 由此可见 , 含较多 7 型粘粒矿物的土壤
对酸雨有一定的承受能力 , 产生的无定形活性
铝较少 : 这也证明 Κ 号土壤酸溶出铝量高是与
农业利用方式有关 :
有机络合态铝 5− %。6基本役有变化 , 从整
体上看 , − ∀ 在酸处理后有减少的趋势 , 这与
有机质的络合能力在低 ; ∃ 条件下较弱有关 :
号砖红壤的 − %。明显减少 , 可能就是因为该
土壤的有机质含量高 5∀ : 8∀ ⊥ 6 , 有机络合态铝
也多 , 酸处理对它的影响较明显 。
应指出的是 , 本试验所加酸性溶液量和作
用时间都是有限的 , 但所得结果表示的趋势较
明显 , 有一定意义 。
选择部分处理来考察模拟酸雨对土壤铝形
态分布的影响表明 , 在本实验条件的酸性溶液
作用后 , 土壤交换性铝的比率基本保持不变 , 无
定形活性铝则增加显著 , 这意味着在酸雨的作
用下将导致土壤中潜在活性铝含量的增加 , 而
有机络合态铝则有轻微减少的趋势 5表 Κ 6 :
酸雨对不同土壤的影响程度也 明 显 不 同
5表 Κ 6 。 号砖红壤、 号赤红壤 、 ! 号红壤
受影响大 , 而 ∀ 号黄壤 、 Κ 号黄棕壤则影响较
小 , 即风化强烈的酸性土壤对酸雨较为敏感 : 由
于红壤的粘粒矿物以高岭石为主 , 盐基饱和度
! 8
Κ 9
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Κ ∀ ! ∀ Κ ∀] ∀ Κ
注 7 根据表 ! 数据计算而得 。 : 未计算。
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很低 , 有机质结构较简单且容易分解 , 这些都
导致它们对酸的缓冲容量很小 , 而含较多 7
型粘粉矿物的土壤对酸雨的承受能力更强些 。
这为了解土壤对酸雨的敏感性提供 了 一 种 方
法 , 同时也表明酸雨对中国酸性红壤的影响不
同于欧美的酸性灰壤 :
∀ : ∀ 酸雨对 土壤铝的影响及其环境效应
研究土壤铝在不 同酸性条件下的释放及形
态变化 , 在预测酸雨对土壤的危害 , 了解不 同
土壤 的抗酸雨能力方面有一定 的现实意义 :
模拟酸雨对铝的落出有明显影响 。 铝溶出
量除与 ∀ 种形态铝有关外 , 似与土壤性质如粘
粒矿物类型 、 氧化铁 、 有机质等关系更密切 ,
而土壤性质民改女则与多种内、 外因素有关 ,
这就为了解及减轻酸丽的危害提供了可能 。
酸雨改变土壤铝形态的分布则对环境的影
响更为深远 : 表 ! 、 Κ 的结果表明 , 酸雨主要使
无定形活性铝的绝对量和相对 比例增加 , 虽然
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期 王维君等 7 模拟酸雨对主要酸性土壤中铝的溶出及形态的影响
短期内对土壤和水体生态系统中的铝影响或许
不明显 , 但从长远看其危害性较大 : 这些酸导
致生成的猩基铝聚合物在酸雨累积效应的影响
下 , 终究会转化为交换性铝或水溶性铝 , 产生
严重不 良影响 〔” 。’ : 有机络合态铝在 土 壤 积
累大量酸性物质后 , 也有可能转化为活性铝形
态 。 有研究表 明 , 有机络合态铝从近期看不表
现出毒性 , 而从长远看其毒性并未减少 〔‘ ’ :
! 结 论
用模拟试验研究了酸雨对华南以红壤为主
的酸性土壤铝的影响 : 结果表明 , 随酸雨酸度
的增加 , 铝溶出量显著增加 , 当; ∃ < ! : 。时 ,
铝溶出量剧增 : 同一处理 , 不同土壤 的铝溶出
量是不同的 , 这与母质、土壤类型和性质密切相
关 , 并与土壤的不同消耗 ∃ 十 机制所形成的缓
冲能力和铝离子化学特性有关 。
酸雨作用于土壤后 , 导致无定形活性铝有
较多增加 , 而有机络合态铝则有减少的趋势 :
不 同土壤受影响程度也不同 , 风化强烈的酸性
土壤对酸雨较为敏感 :
因此 , 从短期看酸雨对土壤的酸化和铝的
溶出及形态改变的影响或许不明显 , 但在长期
作用下 , 土壤逐渐酸化 , 游离形态的铝在酸雨累
积效应影响下终将转化为交换性铝和水溶性铝
而进入环境并危害生态系统 。
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