岳西—太湖地区土壤酸碱度分布特征及变化趋势

李 杨，李明辉

(安徽省地质调查院(安徽省地质科学研究所),安徽 合肥 230001)

土壤酸碱度是土壤肥力的重要影响因素。土壤中微生物的活动,有机质的合成与分解,氮、磷等元素的转化与释放,微量元素的有效性,土壤保持养分的能力等都受土壤酸碱度的控制。各种植物的生长也都受土壤酸碱度的制约,超过其适宜的土壤酸碱度范围时,植株生长就要受到阻碍,因此了解土壤酸碱度的空间分布规律,对于研究土壤发育程度和提高土壤肥力水平等方面都是十分重要的[1]。

本文通过开展岳西—太湖地区1∶25万土地质量地球化学调查,基本掌握了区内不同成土母质、土壤类型的酸碱度及其空间分布特征,并对表层土壤酸化趋势进行了评价分析,以期对区内土壤生态环境保护以及土地利用规划提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于安徽省西南部的大别山南麓,行政区划隶属安徽省安庆市,地跨长江、淮河两大流域,调查范围涵盖岳西县、太湖县及宿松县部分区域,总面积约4 800 km2。地理坐标为东经115°45′00″～116°34′00″,北纬30°10′00″～31°11′00″。研究区属于北亚热带湿润性季风气候区,气候温和,雨量充沛,光照充足,四季分明[2]。处于秦岭—大别造山带中南部,跨秦岭—大别造山带和扬子陆块两个构造单元。区内以桐城—太湖断裂带(郯庐断裂带一部分)为界,北西为秦岭—大别山造山带,所出露地层多为大别山造山带核部的太古代和元古代的中深变质岩地层。桐城—太湖断裂带南东属扬子陆块的下扬子地块(前陆带)。所出露地层多为古生代及古生代以上地层。区内有多种成土母质类型,其中,以变质酸性侵入岩类风化物母质、酸性岩类风化物母质为主,分布广泛；其次为红色碎屑岩风化物母质以及河流冲积物母质，主要分布在研究区南部。区内有多种土壤类型,以粗骨土、黄棕壤为主,其次为水稻土、暗黄棕壤和红壤、棕壤[3]。

2 样品采集与测定

野外样品采集方法及质量要求执行《DZ/T 0258—2014多目标区域地球化学调查规范(1∶250 000)》。表层土壤样品采用网格布点的方法,采集0～20 cm表层土壤样品,根据不同田块形状,采用不同的采样方法,主要有对角线法、梅花点法、棋盘法、蛇形法等。采样密度为1个点/km2,以4 km2为样品单元进行土壤样品组合分析,本次研究共采集表层土壤样品4 918件,组合分析土壤样品1 195件。深层土壤样品采样密度为1个点/4 km2,以16 km2为样品单元进行土壤样品组合分析,共采集深层土壤样品1 222件,组合分析土壤样品311件。土壤样品经过自然风干、细磨后,充分过20目尼龙筛,采用四分法取出测试样品。样品分析测试工作由安徽省地质实验研究所完成,土壤pH值采用离子选择性电极法(ISE)测定[4],且分析质量优秀。

3 土壤酸碱度空间分布特征及评价

根据《DZ/T 0295—2016土地质量地球化学评价规范》进行土壤酸碱度分级评价,分级标准见表1。

表1 土壤酸碱度(pH值)分级Table 1 Soil pH classification

3.1 表、深层土壤酸碱度对比

由表2可以看出,全区表层土壤总体上以酸性土壤为主,占90.46%；强酸性土壤,占8.79%；中性和碱性土壤比例极小,分别占0.67%、0.08%,无强碱性土壤。而区内深层土壤总体亦呈酸性,占全区的73.31%,占比小于表层土壤,并且未发现强酸性土壤存在；其次为中性土壤，占26.05%,远比表层中性土壤占比大；碱性土壤占0.64%,亦大于表层碱性土壤占比,表、深层均无强碱性土壤。

表2 表、深层土壤酸碱度统计表Table 2 Statistical table of surface and deep soil pH

通过数据对比发现,表层土壤比未经过人类明显作用的深层土壤显示出更强的酸性特征。可能是因为皖西大别山区降雨量充沛,雨水量大而且集中,通过耕层淋溶作用强烈,钙、镁、钾等碱性盐基大量流失以及长期耕作过量施用化肥等原因造成了表层土壤酸化[5]。

3.2 土壤酸碱度空间分布特征

区内深层土壤以酸性为主,酸性土壤占全区的73.31%,其次为中性土壤,占26.05%,区内无强酸或强碱性土壤,如图1-(a)所示。

图1 调查区土壤酸碱度图Fig.1 Soil pH map in the survey area

由图1-(a)可知,酸性深层土壤主要连片分布于岳西县与太湖县低山丘陵区,区内土壤母质主要为酸性岩类风化物母质、变质酸性侵入岩类风化物母质及深变质岩类风化物母质。中性深层土壤主要呈斑状分布于调查区南部太湖县牛镇镇—徐桥镇及宿松县破凉镇西北部,地貌主要为冲积平原、丘陵,土壤母质主要为红色碎屑岩类风化物母质、河流冲积物母质及浅变质岩类风化物母质。

区内表层土壤总体呈酸性并广泛分布于研究区,酸性—强酸性表层土壤面积占全区土壤总面积的99.25%,其中,酸性土壤面积为4 324 km2,占全区90.46%,强酸性土壤面积为420 km2,占8.79%,碱性土壤仅有1件样品,无强碱表层土壤。其中,强酸性土壤主要呈斑状分布于研究区北部岳西县店前镇—来榜镇一带,如图1-(b)所示,土壤母质主要为变质酸性侵入岩类风化物与酸性岩类风化物母质,土地利用类型主要为林地。

3.3 表层与深层土壤pH比值特征

3.3.1评价方法

以4 km2评价单元内表层土壤与其所对应的深层土壤pH比值(K)为基数,采用地球化学剔除法进行土壤酸—碱化分级评价,即以表层、深层土壤pH比值K的背景平均值加减2倍标准离差的方法进行土壤酸碱化分级评价(表3)。评价结果仅反映了表层土壤相对深层土壤的酸—碱化程度,不具绝对酸碱度生态含义。

表3 表层土壤相对酸碱化分级标准Table 3 Classification standards for relative acidity and alkalinity of topsoil

3.3.2土壤酸碱化评价

相对深层土壤,K值普遍<1,说明全区表层土壤酸碱度总体呈酸化趋势,弱酸化与正常土壤面积为1 980 km2和2 060 km2,分别占全区的41.42%和43.1%(表4)。此外,酸化与弱碱化土壤占据一定比例,其中酸化土壤占5.52%，碱化土壤较少,仅占全区的2.6%。

表4 表层土壤酸—碱化统计表Table 4 Statistical table of surface soil acid alkalization

区域上,以岳西县—河图镇一线为界总体上呈现南部土壤总体弱酸化、北部土壤正常(局部土壤碱化)的空间分布特征(图2)。其中,南部弱酸化土壤空间分布范围大致与变质岩类风化物母质及红色碎屑岩类风化物母质区一致,受成土母质制约明显[6-7]。北部酸性岩类风化物母质区表层土壤总体保持了土壤母质酸碱度水平,而在鹞落坪、头陀镇等山区自然保护区或耕作较少的区域主要呈弱碱化—碱化。此外,在酸化较为突出的岳西县菖蒲镇、太湖县徐桥镇等地,均为人类耕作频繁的区域,推测酸化过程可能受人类活动影响。

图2 表层土壤相对于深层土壤酸碱化趋势分布图Fig.2 Distribution of acid-base trend of surface soil relative to deep soil1.碱化；2.弱碱化；3.正常；4.弱酸化；5.酸化。

4 结论

通过研究表明：区内表层、深层土壤中大部分土壤均呈酸性,但表层土壤酸化比深层土壤明显。表层、深层土壤酸碱度空间分布特征相似的原因主要为研究区内为岩浆岩广泛出露,表层、深层土壤的成土母质、沉积环境与成土过程较为相同,土壤原始物质组成与含量较为相同或相近。此外,研究区以岳西县—河图镇一线为界总体上呈现南部土壤弱酸化、北部土壤变化较小(局部土壤碱化)的特征。