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不同土地利用方式下红壤酸化特征及趋势

姬钢  
【摘要】:红壤是湘南丘陵区主要的土壤类型,近年来,红壤酸化加剧,对农业和生态环境保护产生了严重威胁。由于受植被和施肥等因素影响,土地利用方式的不同其红壤酸化程度不同。本研究依托湖南祁阳中国农业科学院红壤试验站的红壤旱地不同施肥长期定位试验,选择周边同类土壤下不同土地利用方式,分析不同土地利用方式下剖面红壤酸化特征,并进行酸化趋势预测,探索土地利用方式对土壤酸化的影响,以期为该地区酸化红壤土地合理利用和生态环境保护提供科学依据。主要研究结果如下:(1)在旱地上,单施氮肥(N)和氮磷钾肥(NPK)处理显著加速了0-40cm土层红壤酸化;不施肥(CK)和化肥配施有机肥处理(NPKM)可使0-100cm土层红壤酸度维持稳定。周边不同土地利用方式中,人工林0-40cm土层pH大小顺序为茶园湿地松林板栗园柑橘园,交换性酸含量大小顺序为柑橘园板栗园湿地松林茶园;天然林0-20cm土层红壤酸度普遍较高,其中次生林与油茶林酸度更高;旱作农地0-100cm土层中花生地红壤酸度较高,而玉米地较低;撂荒0-100cm土层红壤酸度普遍较低,其中白茅草地酸度更低。整体上随着土层深度的增加,土地利用方式或施肥对红壤酸度影响越来越小。(2)湘南红壤区红壤缓冲曲线近似呈S型,在旱地上,与不施肥相比,施肥处理均能够增强剖面红壤的pH缓冲性能,其中NPKM处理对表层红壤缓冲能力提升效果最显著,而N和NPK处理对深层红壤缓冲能力提升效果最显著。周边不同土地利用方式中,整体上旱作农地的红壤缓冲能力(22.54mmol/kg/pH)是相对较强的,对酸或碱的抵抗力相对较大,波动范围较大,而天然林的红壤缓冲能力(15.19mmol/kg/pH)是相对较弱的,对酸或碱的抵抗力相对较小,波动范围较小。(3)在旱地红壤剖面(0-80cm)中,N和NPK处理的红壤酸化速率最大,分别为3.50~7.79、2.88~5.62kmolH+/hm2/a,土壤pH在60年内就能下降到临界值3.5,而且随着土层深度增加,土壤越难酸化,pH达到临界值的时间越长。(4)利用红壤长期定位试验,认为荒地pH变化较小,受外界影响较小,可以用作参照分析不同土地利用方式下土壤酸化速率。天然林和撂荒的红壤酸化速率波动范围较小,其中天然林红壤酸化速率(0.14~0.37kmolH+/hm2/a)普遍较高,不到50年内红壤pH就能够达到临界值4,而撂荒能够维持红壤pH。人工林和旱作农地的红壤酸化速率波动范围较大,其人工林中板栗园和柑橘园能够维持或提升红壤pH,而湿地松林67年内红壤pH达到临界值4,茶园则只需11年;旱作农地中花生地酸化较严重,36年内红壤pH达到临界值4或81年达到3.5。综上所述,本文分析了不同利用方式下土壤酸化速率,发现天然林酸化速率普遍较高,人工林和旱作农地酸化速率变化范围较大,而撂荒能够维持土壤pH,因此土地的合理利用对红壤区的生产实践和环境保护有一定参考价值。


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