作者:文慧颖,吴华勇,董 岳,冯文娟,卢 瑛,胡月明,张甘霖单位:土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所);中国科学院大学;华南农业大学资源环境学院;中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室赤红壤成土母质多为酸性深成岩花岗岩,在高温多雨条件下,矿物化学风化速度快,多形成风化程度高、盐基饱和度低的土壤。广东省赤红壤区耕地面积约为195万公顷,约占全省耕地总面积的74%,是华南重要的农业生产基地,主要耕地类型为水田、水浇地、旱地。近几十年来,珠江三角洲地区经济快速发展,带来了包括土壤酸化在内的一系列突出环境问题。土地利用方式是影响土壤pH的重要因素。不同的土地利用方式因地上部植物移除量及肥料用量等管理方式不同,从而对土壤酸化产生不同的影响。前人研究多基于历史数据,分析大范围地区不同土地利用方式下的土壤pH变化,而对气候与母质相似地区不同土地利用方式对土壤酸化的影响特征和机制研究较少。因此,考虑到土壤酸化对农业生态系统产生的巨大影响,理解当前不同土地利用方式下的土壤酸化特征与成因可为制定土壤可持续性管理措施提供理论依据。本研究选择南亚热带典型赤红壤区——广州市增城区作为研究区,通过分析增城区不同土地利用方式(菜地、果园、水田、自然林地)下土壤理化性质,探究了不同土地利用方式下土壤的酸化现状;结合野外田间调查和统计数据解析了不同土地利用对土壤酸化的影响,以期为赤红壤区土壤酸化改良提供理论依据。结果表明,典型赤红壤区以弱酸性和酸性土壤为主(表1),且表层土壤的酸化程度较表下层更严重。果园表层和表下层土壤pH均显著低于自然林地(图1),且果园土壤盐基饱和度和CEC均较低(表2),这意味着与自然林地的土壤相比,果园土壤酸化情况更严重、酸缓冲能力更弱。此外,虽然没有在菜地和自然林地之间发现土壤pH的显著差异(图1),但菜地表层和表下层的土壤交换性Al3+均显著高于自然林地(图2),表明当前菜地的潜在酸化程度较自然林地严重。由于没有发现水田和自然林地之间各酸化特征的显著差异,因此水田和自然林地之间的土壤酸化程度没有差异。潜性酸以交换性Al3+为主,约占总酸度的80%(图2),铝的水解是增城区农田土壤酸度的主要来源。菜地与果园表层和表下层土壤铝饱和度均值在25%至35%之间(图2),土壤存在铝毒风险。氮肥过量施用、复种指数高等人为因素是土地利用方式影响酸化的主要途径。水田和蔬菜的有序轮作、秸秆还田等措施有助于提高土壤酸缓冲能力以及盐基离子的归还,从而缓解土壤酸化。(图柱上方小写字母不同表示不同土地利用方式间差异显著(P<0.05))
(图柱上方小写字母不同表示不同土地利用方式间差异显著(P<0.05))
图2 不同土地利用方式下不同土层土壤交换性酸含量和Al饱和度表1 不同土层土壤pH特征
注:小写字母不同表示不同土层间差异显著(P < 0.05)。
表2不同土地利用方式下增城区表层和表下层土壤交换性离子及相关指标
注:小写字母不同表示不同土层间差异显著(P < 0.05)。