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pH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。