电渗析法研究紫色土、黄壤和砖红壤的酸化特征

【目的】研究紫色土、黄壤和砖红壤在快速酸化过程中的酸化特征。【方法】将3种供试土壤在15 V·cm-1的外加直流电压梯度下进行连续30次,每次8 h的电渗析。并通过测定电渗析前后土壤的酸度指标、盐基离子含量以及在电渗析过程中土壤所释放的盐基离子含量来分析土壤的酸化特征。【结果】电渗析法可在短时间内实现土壤的快速酸化,3种土壤的p H均降低至4.5以下的强酸化水平。电渗析后,3种土壤的交换性酸、交换性H+和交换性Al3+含量显著增加。紫色土、黄壤和砖红壤的交换性酸含量分别从3.35、0.23和0.76 cmol(+)·kg-1增加至18.9、7.0和5.8 cmol(+)·kg-1,可见紫色土的酸化程度最为严重。土壤酸化后,水溶性和交换性K+、Na+、Ca2+和Mg2+含量降低,其中Ca2+、Mg2+的降低幅度较大。酸化导致土壤的交换性盐基总量和盐基饱和度下降,紫色土、黄壤和砖红壤的盐基饱和度从电渗析前的96.8%、82.6%和47.3%降低至电渗析后的20.5%、11.8%和12.2%。尽管紫色土的交换性酸含量远大于黄壤和砖红壤,但交换性盐基离子总量和盐基饱和度也大于黄壤和砖红壤。由于各土壤的交换性Ca2+和Mg2+含量大于交换性K+和Na+含量,且相对于K+和Na+,Ca2+和Mg2+与带负电的土壤颗粒间具有更强的静电引力,因此在酸化过程中,一价盐基离子K+和Na+在3种土壤中均表现为快速释放,而二价盐基离子Ca2+和Mg2+表现出缓慢释放和波动释放的规律。3种供试土壤,随着土壤发育程度增加,土壤的潜在酸化风险下降(紫色土>黄壤>砖红壤),但土壤的盐基饱和度表现出紫色土>黄壤≈砖红壤。可以看出,紫色土的酸化特征表现出这种明显的"双面性",由于紫色土具有较高的CEC值,导致土壤酸化后的交换性酸含量显著高于黄壤和砖红壤,使酸化紫色土上生长的植物存在较高的铝毒害风险;同时,由于紫色土丰富的矿物组分能够对盐基离子进行及时补充,紫色土酸化后仍含有相对较高的盐基离子含量和盐基饱和度,保证了植物生长对盐基养分离子需求,也能在一定程度上缓解紫色土的进一步酸化。【结论】电渗析法可用于模拟土壤的快速酸化过程;土壤的表面负电荷量和复盐基离子能力是决定土壤酸化特征的关键因素;紫色土具有异于地带性土壤黄壤和砖红壤的"双面性"酸化特征。

土壤酸化的研究进展

由于人类活动的影响和土地利用方式的改变,土壤的酸化进程显著加快,对生态环境和农业生产产生危害。介绍了我国土壤酸化的现状,对土壤自身的物理化学作用过程和农业生产与土壤相互作用的土壤酸化机理、土壤酸化后对植物产生酸毒害程度以及近年来酸化土壤的改良等方面进行了综述,并对今后的研究方向进行了展望。

几种土壤交换性酸测定方法的效果比较

为真实地反映酸性土壤交换性酸含量水平,探讨了KCl淋溶法、BaCl_2淋溶法、NaAc淋溶法、KCl-三乙醇胺(Triethanolamine,TEA)提取法和BaCl_2-TEA提取法对紫色土、黄壤、红壤和砖红壤4种土壤的交换性酸测定效果。结果表明:5种方法测得的土壤交换性酸大小关系为:BaCl_2-TEA提取法>KCl-TEA提取法>NaAc淋溶法>BaCl_2淋溶法>KCl淋溶法。BaCl_2淋溶法能较为真实地反映出土壤交换性酸水平,其次为KCl淋溶法。受土壤有机酸和铝氧化物的影响,NaAc淋溶法、KCl-TEA提取法和BaCl_2-TEA提取法测得的土壤交换性酸含量偏高。但由于尚无标准方法对测定结果进行验证,因此,还需进一步对土壤交换性酸测定方法及其影响因素开展研究。

铁铝氧化物对BaCl_2-TEA法测定土壤交换性酸的影响

【目的】本文探讨了铁铝氧化物对BaCl_2-TEA提取法测定土壤交换性酸结果准确性的影响。【方法】采用BaCl_2-TEA法测定了添加6种不同铁铝氧化物(无定型铁、α-Fe_2O_3、针铁矿、无定型铝、γ-Al_2O_3和三水铝石)后酸性紫色土的交换性酸含量。【结果】相比于α-Fe_2O_3、三水铝石、γ-Al_2O_3和针铁矿,化学活性较高的无定型铁和无定型铝具有较低的pH值和存在大量的Fe3+或Al3+溶出,酸性环境和Fe3+或Al3+的存在会消耗更多的TEA,造成计算得到的土壤交换性酸含量偏高。【结论】由于Al3+是致酸离子而Fe3+是干扰离子,因此不宜采用BaCl_2-TEA法测定无定型铁或Fe3+含量较高的酸性土壤的交换性酸含量。此外,对无定型铝存在的潜在酸化风险也应引起重视。

土壤有机质对交换性酸测定结果的影响

为探讨土壤有机质对两种常用的土壤交换性酸测定方法(BaCl2-TEA提取法和KCl淋溶法)结果的影响,选取了85个不同有机质质量分数的酸性土壤并采用BaCl2-TEA提取法和KCl淋溶法测定其交换性酸含量.结果表明,BaCl2-TEA提取法测得的土壤交换性酸含量远大于KCl淋溶法的测定结果.KCl淋溶法测得的土壤交换性酸含量与土壤pH值间的负相关性极有统计学意义(r=-0.79^**),而BaCl2-TEA提取法测得的土壤交换性酸含量与土壤pH值间的相关性无统计学意义(r=-0.08).但BaCl2-TEA提取法测得的土壤交换性酸含量却与土壤有机质质量分数间的正相关性极有统计学意义(r=0.94^**).此外,由KCl淋溶法测得的土壤交换性酸进一步计算得到的盐基饱和度与土壤pH值间的相关性(r=0.69^**)也大于BaCl2-TEA提取法(r=0.25^*).通常土壤酸化越严重,土壤pH值越低,交换性酸含量越高,盐基饱和度越低.可以得出,土壤有机质会使BaCl2-TEA提取法的测定结果产生较大的正误差,而对KCl淋溶法的影响较小.由于土壤有机质中的腐殖酸会与BaCl2-TEA提取法中的有机弱碱TEA发生反应,增加TEA用量,从而使计算得到的土壤交换性酸的结果偏高.因此,对于高有机质质量分数的酸性土壤,不宜采用BaCl2-TEA提取法测定其交换性酸含量.但在KCl淋溶法中,由于K+对Al3+的交换能力较弱,使得该方法测得的土壤交换性酸含量偏低.因此,可乘以1.5左右的校正系数,以便能真实地反映出土壤交换性酸含量.