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湖南土壤酸化与土壤生态系统酸相对敏感性研究

彭世良  
【摘要】: 酸雨污染是当前全球性的环境问题之一。在酸雨对生态环境的影响中,土壤酸化是中心环节。因为土壤的酸缓冲性能反映了土壤的酸敏感性,而土壤的酸敏感性决定了土壤的酸化趋势,所以研究土壤酸化,预测土壤酸化趋势,应当同时研究土壤的酸缓冲性能和酸敏感性。 湖南省由于特定的地形、气象条件以及以煤炭为主的能源结构而成为全国严重酸雨区之一;同时湖南省土壤类型中,大多数属于酸性较强的富铁土,酸敏感性较高,易于遭受酸害。因此,研究湖南土壤酸缓冲性能和酸敏感性,预测湖南土壤酸化趋势,进行湖南土壤生态系统酸相对敏感性研究,既是土壤科学和环境科学研究的重要课题,又可以为湖南酸雨控制区的合理规划和酸雨污染的针对性治理,为湖南农业的可持续发展和生态环境保护提供科学依据。 本文主体分为三个部分,第一部分是衡山土壤酸化研究。首先选取衡山不同垂直带谱上5个代表性地点不同年代的土壤样品,通过实验分析得出,衡山土壤酸度时空变化明显。从1983年到2001年,衡山土壤酸度变化主要表现在:土壤pH值降低,交换性酸度和活性酸度增加,交换性盐基离子减少,盐基饱和度降低,其中交换性酸增加量同其它各变化量之间存在着一定的相关性。衡山土壤酸度变化表明衡山土壤有明显的酸化趋势。其次,为客观地预测衡山土壤酸化趋势,本文在分析国内应用较多的土壤酸化趋势预测方法的基础上,提出利用酸缓冲曲线定性地分析土壤的酸化趋势,利用土壤酸害容量和土壤酸害容量年降低率定量地预测土壤的酸化年限,第一次提出了土壤酸害容量年降低率这一概念。运用这一方法,通过实验测定,分析衡山土壤酸缓冲能力的时空变化,得出衡山土壤酸化年限和土壤酸化特点: lI ①衡山不同土壤以及同一土壤不同层次酸化进程有快有慢;②衡山土 壤酸化是一个由表及里的过程。最后,在衡山土壤酸化研究基础上提 出土壤酸害容量是一个理想的土壤酸敏感性评价指标,并通过相关分 析,得出土壤酸害强度也是一个相对理想的酸敏感性指标,而土壤阳 离子交换量、盐基饱和度、酸害偏差等作为我国南方土壤酸敏感性指 标并不恰当。 第二部分是湖南土壤酸缓冲性能和酸敏感性研究。首先根据湖南 土壤的成土母质、土壤类型、耕作程度、典型分布等采集了湖南代表 性土壤样品,并实验测定湖南代表性土壤的酸害容量和酸害强度,绘 制土壤酸缓冲曲线。然后分析湖南土壤酸缓冲性能的时间特征(滞后 性和阶段性),分析影响湖南土壤酸缓冲性能的因素,如土壤pH值、 成土母质、海拔高度、土壤层次、耕作程度等。最后根据湖南供试土 壤酸害容量和酸害强度的测定以及湖南土壤酸缓冲性能的分析,将湖 南土壤的酸敏感性划分为最敏感、敏感、中等敏感、不敏感4个等级。 第三部分是湖南土壤生态系统酸相对敏感性研究。这是本文的成 果部分,具有一定的实践意义。首先在前两部分研究的基础上,选取 适合湖南土壤生态系统的5个酸相对敏感性指标(成土母质、土壤酸 碱度、土壤类型、植被类型、湿度类型),并对每个指标进行酸敏感性 等级分类,根据加权评价模型,建立湖南土壤生态系统酸相对敏感性 评价指标体系。然后利用GIS中的Maplnf。软件,进行湖南土壤生态 系统酸相对敏感性区划,绘制区划图,并分析了这一区划在湖南酸沉 降控制中的作用。最后探讨湖南土壤生态系统酸化防治的三条基本途 径:①控制致酸物质排放,减少酸沉降;②施加碱性物质,提高土壤 酸缓冲性能;③筛选耐酸植物品种,抑制土壤酸害。


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