湖南省柑橘園土壤酸度與交換性氫、鋁的關系

周雨舟，曹勝，黃蘭，劉雙，甘思銘，蘇婷

(湖南農業大學 資源環境學院，湖南 長沙 410128)

近年來，湖南省柑橘園旱地土壤大面積酸化，成為制約柑橘優質生產的主要限制因子。根據土壤中H+的存在形態，土壤酸分為活性酸和潛性酸。土壤pH反映了活性酸的強度，主要由土壤溶液中的H+數量決定。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+)的數量[1]。活性酸與潛性酸處于動態平衡，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是土壤酸化的重要因素。近年來，眾多學者對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土壤養分的影響上面，關于柑橘園土壤酸度與交換性氫、鋁的關系研究尚鮮見報道。為此，本文就湖南省32個典型柑橘園土壤的酸度與交換性氫、鋁的關系進行研究，以期揭示土壤酸化機理，為當地酸化土壤改良提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

本研究根據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區選擇32個典型的柑橘園進行定點調查和采樣，土壤樣品包括了湖南省具有代表性的5種成土母質類型：板頁巖、第四紀紅色黏土、砂礫巖、石灰巖和紫色砂頁巖。每個采樣區采集5點以上的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，于室內自然風干，研磨制樣，分別過0.25 mm和2 mm篩，裝瓶待測。

1.2 測定指標與方法

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

1.3 數據處理

所有的試驗數據采用Microsoft Excel 2010匯總整理，用IBM SPSS 20.0軟件做統計分析，其中，相關性分析采用Pearson相關性分析，對有顯著差異的處理，采用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

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值測試結果見表1：果園土壤酸化較重，不同母質類型間pH值差異達到顯著性水平，其中第四紀紅色黏土的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，顯著高于第四紀紅色黏土、石灰巖和紫色砂頁巖的交換性酸含量。土壤交換性H+的含量在不同母質類型間差異不顯著。不同母質類型對土壤交換性Al3+含量的影響達到顯著性水平，與不同母質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，且顯著高于第四紀紅色黏土、石灰巖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+的變異系數均以板頁巖最小，以第四紀紅色黏土最大。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 供試土壤不同母質類型的各形態酸含量

注：同列的平均值±標準差數據后無相同字母的表示處理間差異顯著(P<0.05)。

2.2 pH值與交換性酸的關系

土壤pH表示的是土壤溶液中H+濃度的負對數，是土壤溶液中的活性酸部分。在強酸性土壤中，潛性酸的數量遠大于活性酸，是衡量土壤酸性和改良土壤酸性的重要指標，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相關，交換性酸與交換性H+、交換性Al3+含量間均呈極顯著正相關，交換性H+與交換性Al3+含量間呈極顯著正相關。

表2 柑橘園土壤pH與交換性酸的相關關系(n=32)

注：**表示相關性達到極顯著水平(P< 0.01)。

2.3 pH值與交換性酸的回歸方程

為進一步清晰柑橘園土壤酸度與土壤交換性酸含量的實際關系，將全部土壤pH(y)與交換性酸(交換性H+、交換性Al3+)含量(x)進行回歸擬合，經檢驗，所擬合的回歸方程均達到極顯著水平，表明方程穩定可靠。研究結果(圖1)表明：交換性酸含量與pH呈顯著負相關關系，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。在數值上，土壤pH是土壤中H+濃度的負對數，從圖1可知，交換性H+含量與pH呈顯著負相關關系，pH值越大，交換性H+含量越低。土壤pH與交換性Al3+的關系和土壤pH與交換性酸的關系大致相同，即交換性Al3+含量與pH呈顯著負相關關系，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[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)進行擬合，結果表明(圖2)：土壤交換性酸含量與土壤交換性H+含量呈顯著正相關關系，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關系，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+對土壤酸度的貢獻小于交換性Al3+。

圖1 土壤交換性酸(交換性H+、交換性Al3+)含量與pH的關系

圖2 土壤交換性酸含量與交換性H+、交換性Al3+含量的關系

3 小結與討論

湖南省柑橘園土壤酸化嚴重，這可能與柑橘栽培過程中果農長期偏施化肥有關。一般認為，適宜柑橘栽培的土壤pH值為5.5～6.5[9]，對pH值較低的果園應采取土壤改良措施。合理施用石灰能夠調節土壤酸堿度，改善果實品質。張影等[10]研究發現，酸性土壤施用石灰可以顯著促進果樹營養成分吸收，降低果實酸度，提高果實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，特別是其中占絕對優勢的交換性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+含量間呈極顯著負相關，交換性酸與交換性H+、交換性Al3+含量間呈極顯著正相關，土壤酸度主要由土壤中交換性Al3+含量決定，交換性H+對土壤酸度的貢獻小于交換性Al3+。