正负电荷的相互作用对可变电荷土壤酸化的影响

针对某些富铁可变电荷土壤存在酸化滞后的现象，对我国南方热带、亚热带地区土壤的酸度状况进行调研，在此基础上选择几种代表性的可变电荷土壤，用微电泳方法、电渗析方法、扫描电镜和表面电化学分析方法研究这类土壤中正、负电荷的相互作用及其对可变电荷土壤自然酸化过程的影响，并与黏土矿物和铁、铝氧化物体系中的结果进行比较，探讨正、负电荷的相互作用对土壤自然酸化的影响与土壤矿物组成和表面电荷性质的关系，以阐明正、负电荷相互作用影响可变电荷土壤酸化的机制，弥补基于恒电荷土壤发展起来的传统土壤酸化理论解释可变电荷土壤酸化现象时的不足，丰富和发展可变电荷土壤的电化学理论，并为可变电荷土壤的利用和管理及酸性土壤的改良提供科学依据。

传统的土壤酸化理论认为：可变电荷土壤遭受强烈淋溶作用后，会呈现强酸化状态。但本研究发现，淋溶作用强烈的砖红壤酸度还不及淋溶作用较弱的红壤，这显然不能用传统的土壤酸化理论进行很好的解释。为此，对可变电荷土壤的自然酸度状况进行广泛的调研，发现土壤的CEC和游离氧化铁含量是决定土壤极限酸化状态时酸度的重要因子。游离氧化铁可以通过降低土壤有效负电荷量而降低土壤的交换性酸和酸度。进一步采用电渗析法模拟因强烈淋溶作用导致的土壤自然酸化过程，发现电渗析法是一种高效模拟土壤自然酸化的方法。通过模拟实验研究发现，简单混合的铁氧化物主要是通过带相反电荷胶体颗粒双电层扩散层的重叠作用降低高岭石和黄棕壤表面的有效负电荷量而抑制其电渗析过程中的酸化作用。简单混合的铝氧化物则可通过双电层扩散层的重叠作用和胶结包被作用双重机制降低电渗析过程中高岭石和黄棕壤表面的有效负电荷和酸度；而且这两种作用均随着铝氧化物加入量的增加而增强。铁、铝氧化物的胶结包被处理也可通过扩散层的重叠作用和胶结包被作用降低土壤或矿物表面的有效负电荷，从而抑制酸化。因此，本项目证实，铁、铝氧化物抑制可变电荷土壤自然酸化的现象普遍存在；铁、铝氧化物可通过带相反电荷胶体颗粒双电层扩散层的重叠作用和胶结包被作用降低土壤表面的有效负电荷量，从而抑制可变电荷土壤因遭受强烈淋溶作用而导致的自然酸化。传统的土壤酸化理论是基于对恒电荷土壤的研究而建立的，并未涉及带相反电荷的土壤颗粒之间的相互作用对土壤酸化的影响及其机理，因此本文的研究结果可对传统的土壤酸化理论作出重要的补充，使土壤酸度与酸化的理论体系更为完善。