李 楊，李明輝

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院(安徽省地質(zhì)科學研究所),安徽 合肥 230001)

土壤酸堿度是土壤肥力的重要影響因素。土壤中微生物的活動,有機質(zhì)的合成與分解,氮、磷等元素的轉(zhuǎn)化與釋放,微量元素的有效性,土壤保持養(yǎng)分的能力等都受土壤酸堿度的控制。各種植物的生長也都受土壤酸堿度的制約,超過其適宜的土壤酸堿度范圍時,植株生長就要受到阻礙,因此了解土壤酸堿度的空間分布規(guī)律,對于研究土壤發(fā)育程度和提高土壤肥力水平等方面都是十分重要的[1]。

本文通過開展岳西—太湖地區(qū)1∶25萬土地質(zhì)量地球化學調(diào)查,基本掌握了區(qū)內(nèi)不同成土母質(zhì)、土壤類型的酸堿度及其空間分布特征,并對表層土壤酸化趨勢進行了評價分析,以期對區(qū)內(nèi)土壤生態(tài)環(huán)境保護以及土地利用規(guī)劃提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安徽省西南部的大別山南麓,行政區(qū)劃隸屬安徽省安慶市,地跨長江、淮河兩大流域,調(diào)查范圍涵蓋岳西縣、太湖縣及宿松縣部分區(qū)域,總面積約4 800 km2。地理坐標為東經(jīng)115°45′00″～116°34′00″,北緯30°10′00″～31°11′00″。研究區(qū)屬于北亞熱帶濕潤性季風氣候區(qū),氣候溫和,雨量充沛,光照充足,四季分明[2]。處于秦嶺—大別造山帶中南部,跨秦嶺—大別造山帶和揚子陸塊兩個構造單元。區(qū)內(nèi)以桐城—太湖斷裂帶(郯廬斷裂帶一部分)為界,北西為秦嶺—大別山造山帶,所出露地層多為大別山造山帶核部的太古代和元古代的中深變質(zhì)巖地層。桐城—太湖斷裂帶南東屬揚子陸塊的下?lián)P子地塊(前陸帶)。所出露地層多為古生代及古生代以上地層。區(qū)內(nèi)有多種成土母質(zhì)類型,其中,以變質(zhì)酸性侵入巖類風化物母質(zhì)、酸性巖類風化物母質(zhì)為主,分布廣泛；其次為紅色碎屑巖風化物母質(zhì)以及河流沖積物母質(zhì)，主要分布在研究區(qū)南部。區(qū)內(nèi)有多種土壤類型,以粗骨土、黃棕壤為主,其次為水稻土、暗黃棕壤和紅壤、棕壤[3]。

2 樣品采集與測定

野外樣品采集方法及質(zhì)量要求執(zhí)行《DZ/T 0258—2014多目標區(qū)域地球化學調(diào)查規(guī)范(1∶250 000)》。表層土壤樣品采用網(wǎng)格布點的方法,采集0～20 cm表層土壤樣品,根據(jù)不同田塊形狀,采用不同的采樣方法,主要有對角線法、梅花點法、棋盤法、蛇形法等。采樣密度為1個點/km2,以4 km2為樣品單元進行土壤樣品組合分析,本次研究共采集表層土壤樣品4 918件,組合分析土壤樣品1 195件。深層土壤樣品采樣密度為1個點/4 km2,以16 km2為樣品單元進行土壤樣品組合分析,共采集深層土壤樣品1 222件,組合分析土壤樣品311件。土壤樣品經(jīng)過自然風干、細磨后,充分過20目尼龍篩,采用四分法取出測試樣品。樣品分析測試工作由安徽省地質(zhì)實驗研究所完成,土壤pH值采用離子選擇性電極法(ISE)測定[4],且分析質(zhì)量優(yōu)秀。

3 土壤酸堿度空間分布特征及評價

根據(jù)《DZ/T 0295—2016土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》進行土壤酸堿度分級評價,分級標準見表1。

表1 土壤酸堿度(pH值)分級Table 1 Soil pH classification

3.1 表、深層土壤酸堿度對比

由表2可以看出,全區(qū)表層土壤總體上以酸性土壤為主,占90.46%；強酸性土壤,占8.79%；中性和堿性土壤比例極小,分別占0.67%、0.08%,無強堿性土壤。而區(qū)內(nèi)深層土壤總體亦呈酸性,占全區(qū)的73.31%,占比小于表層土壤,并且未發(fā)現(xiàn)強酸性土壤存在；其次為中性土壤，占26.05%,遠比表層中性土壤占比大；堿性土壤占0.64%,亦大于表層堿性土壤占比,表、深層均無強堿性土壤。

表2 表、深層土壤酸堿度統(tǒng)計表Table 2 Statistical table of surface and deep soil pH

通過數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),表層土壤比未經(jīng)過人類明顯作用的深層土壤顯示出更強的酸性特征。可能是因為皖西大別山區(qū)降雨量充沛,雨水量大而且集中,通過耕層淋溶作用強烈,鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失以及長期耕作過量施用化肥等原因造成了表層土壤酸化[5]。

3.2 土壤酸堿度空間分布特征

區(qū)內(nèi)深層土壤以酸性為主,酸性土壤占全區(qū)的73.31%,其次為中性土壤,占26.05%,區(qū)內(nèi)無強酸或強堿性土壤,如圖1-(a)所示。

圖1 調(diào)查區(qū)土壤酸堿度圖Fig.1 Soil pH map in the survey area

由圖1-(a)可知,酸性深層土壤主要連片分布于岳西縣與太湖縣低山丘陵區(qū),區(qū)內(nèi)土壤母質(zhì)主要為酸性巖類風化物母質(zhì)、變質(zhì)酸性侵入巖類風化物母質(zhì)及深變質(zhì)巖類風化物母質(zhì)。中性深層土壤主要呈斑狀分布于調(diào)查區(qū)南部太湖縣牛鎮(zhèn)鎮(zhèn)—徐橋鎮(zhèn)及宿松縣破涼鎮(zhèn)西北部,地貌主要為沖積平原、丘陵,土壤母質(zhì)主要為紅色碎屑巖類風化物母質(zhì)、河流沖積物母質(zhì)及淺變質(zhì)巖類風化物母質(zhì)。

區(qū)內(nèi)表層土壤總體呈酸性并廣泛分布于研究區(qū),酸性—強酸性表層土壤面積占全區(qū)土壤總面積的99.25%,其中,酸性土壤面積為4 324 km2,占全區(qū)90.46%,強酸性土壤面積為420 km2,占8.79%,堿性土壤僅有1件樣品,無強堿表層土壤。其中,強酸性土壤主要呈斑狀分布于研究區(qū)北部岳西縣店前鎮(zhèn)—來榜鎮(zhèn)一帶,如圖1-(b)所示,土壤母質(zhì)主要為變質(zhì)酸性侵入巖類風化物與酸性巖類風化物母質(zhì),土地利用類型主要為林地。

3.3 表層與深層土壤pH比值特征

3.3.1評價方法

以4 km2評價單元內(nèi)表層土壤與其所對應的深層土壤pH比值(K)為基數(shù),采用地球化學剔除法進行土壤酸—堿化分級評價,即以表層、深層土壤pH比值K的背景平均值加減2倍標準離差的方法進行土壤酸堿化分級評價(表3)。評價結果僅反映了表層土壤相對深層土壤的酸—堿化程度,不具絕對酸堿度生態(tài)含義。

表3 表層土壤相對酸堿化分級標準Table 3 Classification standards for relative acidity and alkalinity of topsoil

3.3.2土壤酸堿化評價

相對深層土壤,K值普遍<1,說明全區(qū)表層土壤酸堿度總體呈酸化趨勢,弱酸化與正常土壤面積為1 980 km2和2 060 km2,分別占全區(qū)的41.42%和43.1%(表4)。此外,酸化與弱堿化土壤占據(jù)一定比例,其中酸化土壤占5.52%，堿化土壤較少,僅占全區(qū)的2.6%。

表4 表層土壤酸—堿化統(tǒng)計表Table 4 Statistical table of surface soil acid alkalization

區(qū)域上,以岳西縣—河圖鎮(zhèn)一線為界總體上呈現(xiàn)南部土壤總體弱酸化、北部土壤正常(局部土壤堿化)的空間分布特征(圖2)。其中,南部弱酸化土壤空間分布范圍大致與變質(zhì)巖類風化物母質(zhì)及紅色碎屑巖類風化物母質(zhì)區(qū)一致,受成土母質(zhì)制約明顯[6-7]。北部酸性巖類風化物母質(zhì)區(qū)表層土壤總體保持了土壤母質(zhì)酸堿度水平,而在鷂落坪、頭陀鎮(zhèn)等山區(qū)自然保護區(qū)或耕作較少的區(qū)域主要呈弱堿化—堿化。此外,在酸化較為突出的岳西縣菖蒲鎮(zhèn)、太湖縣徐橋鎮(zhèn)等地,均為人類耕作頻繁的區(qū)域,推測酸化過程可能受人類活動影響。

圖2 表層土壤相對于深層土壤酸堿化趨勢分布圖Fig.2 Distribution of acid-base trend of surface soil relative to deep soil1.堿化；2.弱堿化；3.正常；4.弱酸化；5.酸化。

4 結論

通過研究表明：區(qū)內(nèi)表層、深層土壤中大部分土壤均呈酸性,但表層土壤酸化比深層土壤明顯。表層、深層土壤酸堿度空間分布特征相似的原因主要為研究區(qū)內(nèi)為巖漿巖廣泛出露,表層、深層土壤的成土母質(zhì)、沉積環(huán)境與成土過程較為相同,土壤原始物質(zhì)組成與含量較為相同或相近。此外,研究區(qū)以岳西縣—河圖鎮(zhèn)一線為界總體上呈現(xiàn)南部土壤弱酸化、北部土壤變化較小(局部土壤堿化)的特征。