南京土壤所土壤酸化速率估算研究取得突破

2020-11-29 中國科學院

土壤酸化是一個非常普遍的土壤退化過程，也是熱帶和亞熱帶地區土壤演變的重要方向。理解土壤的酸化過程並估計區域土壤的酸化速率對評估土壤的退化危險、預測土壤演變的進程、提出相應的管理對策都具有重要的意義。但是，由於酸化過程相對比較緩慢，在短時間內通常難以直接觀測，因此長期以來，土壤酸化速率研究缺乏有效和準確的手段。

中科院南京土壤研究所張甘霖團隊的楊金玲副研究員等基於典型亞熱帶地區小流域長期定點研究，通過對大氣沉降和徑流輸出的化學組成、土壤的礦物學和地球化學特徵的多年系統觀測，建立了流域中多個元素的地球化學平衡關係，在系統計算質子通量和平衡的基礎上，推算了土壤酸化和鹽基離子輸出的關係。

由於質子在進入土壤系統後，可以同時作用於土壤中的（原生和次生）礦物以及土壤膠體上吸附的陽離子，在過去的類似研究中，一直沒有區分這兩個過程對質子的消耗，而是籠統地將全部質子消耗當成土壤酸化速率。但事實上，質子作用於礦物風化時並不能直接導致土壤的酸化，只有當質子與鹽基離子交換時才導致土壤活性酸或潛性酸的增加，這才是真正意義上的酸化過程。

本研究的創新之處是巧妙地利用了風化和酸化過程中巖石、半風化體、土壤、徑流水中矽與鹽基離子的化學計量學關係，比較準確而有效地區分了上述兩個過程的質子消耗比例，在此基礎上計算了真實的土壤酸化速率。研究發現，與過去的概念相比，真實酸化速率只有約原來估計的一半，即在本研究的背景下礦物風化和陽離子交換大約消耗46:54的質子。該研究顯著地降低了類似地區過去的土壤酸化速率估計值，並可為合理計算其它地質和土壤背景下的土壤酸化速率提供了重要的方法借鑑。

論文在投稿國際地球化學期刊Chemical Geology後，審稿人給予了很高的評價，從投稿到正式出版只用了4個月的時間。

論文信息：Yang, Jin-Ling, Zhang, Gan-Lin*, Huang, Lai-Ming, Brookes, Philip C., Estimating soil acidification rate at watershed scale based on the stoichiometric relations between silicon and base cations, Chemical Geology, 337-338:30-37, doi:10.1016/j.chemgeo.2012.11.009.

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