南方酸性森林土壤中铝的形态分布与活化机理.doc

第３０ 卷　 第６ 期 ２０１１ 年 　 ６ 月  环　 境　 化　 学 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ  Ｊｕｎｅ ２０１１  Ｖｏｌ． ３０，Ｎｏ． ６  １ ２ １ １ １ １ （１． 中国农业大学资源与环境学院，北京，１００１９３；　 ２． 中国科学院生态环境研究中心，北京，１０００８５） 摘　 要　 利用华南和西南森林小流域的长期观测结果，综合分析了土壤酸化过程中铝的形态分布与活化机 －１ ａ ３＋ ｉ ｏ ｃｕ ｐ （Ａｌ ｏｘ）含量随土壤 值降低而显著下降，是土壤水中铝的重要来源土壤酸化过程中可交换铝（Ａｌ ｅｘ）有增加 的趋势，并与土壤ｐＨ 值呈显著负相关（ｐ ＜ ０． ０１）． 土壤水中铝的活度与ｐＨ 呈显著负相关，但不符合常用的三 水铝石模型． 可交换铝模型和有机键合铝模型在研究区域均有较好的适用性，反映出土壤特性对铝活化过程 的显著影响． 但是由于土壤铝库等参数随土壤ｐＨ 值的显著变化，土壤参数模型的适用性具有明显地域限制． 关键词　 铝形态分布，铝活化，土壤酸化，酸沉降． 土壤酸化一直是我国主要的生态环境问题之一，并且随着酸沉降的持续和氮肥用量的增加出现加 剧趋势． 因此研究土壤的酸化缓冲过程、评估和预测土壤酸化的生态环境影响将是今后环境保护和农业 生产领域共同面对的科学问题． 铝的活化与释放是酸性土壤缓冲酸化的主要途径，与此同时溶解态铝的 １ ２ ３ ５ ２ ６ ８ 实验模拟条件下的机理性探讨，研究结果在原位条件下的适用性尚需要进一步检验． 本文利用南方６ 个森林小流域３—５ 年的观测结果，综合分析原位条件下土壤酸化过程中铝的形态 转化与活化机理，以期为研究土壤酸化缓冲过程、评价土壤酸化的生态影响提供必要的理论基础．  １　 材料和方法 １． １　 小流域原位观测 ６ 个林流均于南华酸区重庆铁山坪ＴＳＰ）、广东流溪河ＬＸＨ）以及贵州鹿冲关 （ＬＣＧ）和雷公山（ＬＧＳ）流域的观测于１９９９—２００４ 年间进行． 浙江梅家坞（ＭＪＷ）和湖南岳麓山（ＹＬＳ）流 域的观测在２００７—２００９ 年进行． 各流域土壤为发育于砂、页岩或花岗岩（流溪河流域）的黄壤和红壤，对 酸化相对敏感． 每个流域内设有４—８ 个土壤水观测样方（１０ ｍ × １０ ｍ），样方内按照土壤发生层位（Ａ、 Ｂ１ Ｂ２ ＢＣ 或）安 ４—个壤渗计Ｌｙｓｉｍｅｔｅｒ）并采集临近土壤样品土壤水每周收集一次同 一渗漏计连续４ 周的样品混合，进行化学分析． 表１ 为各流域湿沉降与土壤的基本特性． １． ２　 化分方 ２－ － － － ２＋ ２＋ ＋ ＋ ＋ ４ ３ ４ 用离子色谱（ＤＸ １２０）分析， 采用硅钼蓝比色法分析土壤水中单体铝（Ａｌ ａ）采用羟基喹啉比色法测 定，其中无机单体铝（Ａｌ ｉ）和有机单体铝（Ａｌ ｏ）通过Ａｍｂｅｒｌｉｇｈｔ ＩＲ １２０ 阳离子交换树脂分离土壤 值 采用复合ｐＨ 电极法测定，水土质量比为５１． 土壤水中无机单体铝的形态采用ＡｌＣＨＥＭＩ 程序计算，以无 ９ －１ ２  　 　 　  ２０１０ 年 月日收稿 国重基研计（９７３）项（２００５ＣＢ４２２２０６）；国自科基项资． 通讯联系人，Ｔｅｌ ０１０Ｅｍａｉｌ：ｇｕｏｊｉｎｇｈｅｎｇ＠ ｃａｕ． ｅｄｕ． ｃｎ 　 １１３２  环　 　 境　 　 化　 　 学  ３０  卷  ＋ ２ －１ ｃｕ ｐ ｏｘ －１