中国南方红壤旱地土壤酸化的空间异质性：种植模式与土壤类型的交互驱动机制

针对中国南方红壤旱地酸化加剧问题，研究人员通过电荷平衡原理和元素收支计算，量化了不同种植模式（芝麻/油菜/花生/甘薯）和土壤类型对酸化速率的影响。研究发现人工调控的养分收支（化肥贡献率58.39%）与土壤固有属性共同主导酸化空间变异（块金效应49.97%），有机肥可显著缓解酸化（甜薯地贡献率-75.25%），为红壤区酸化治理提供了"养分管理-土壤改良"双路径优化策略。

　　

在中国南方广袤的红壤旱地上，一场看不见的"慢性病"正在侵蚀着这片沃土——土壤酸化。就像人体pH值失衡会引发各种疾病，当土壤pH值持续下降时，铝(Al)和锰(Mn)等有毒金属被激活，钙(Ca)、磷(P)等营养元素却变得难以吸收，最终导致作物"营养不良"。更令人担忧的是，中国红壤区酸化速度远超自然演化速率：自然状态下土壤pH每降低1个单位需要229万年，而集约化农业区30年内就下降了0.5个单位。这种"人为加速酸化"现象背后，是化学肥料滥用、作物过度收获与红壤固有脆弱性的双重作用。

为破解这一难题，来自国内研究机构的研究人员在《European Journal of Agronomy》发表了一项开创性研究。他们选取江西吉泰盆地这一典型红壤区，创新性地将电荷平衡原理与地统计学方法结合，首次绘制出红壤酸化速率的空间变异图谱。通过采集不同种植模式（油菜RA、芝麻SE、花生PE、甘薯SP）和弃耕地(AD)的土壤样本，测定包括阳离子交换量(CEC)、有效磷(AP)等12项指标，结合半方差分析和随机森林模型，揭示了人为管理与自然属性的协同驱动机制。

关键技术方法包括：1)基于元素输入-输出平衡的酸化速率计算模型；2)利用地统计学分析空间自相关（块金效应49.97%）；3)通过316个采样点的田间调查获取耕作制度数据；4)采用ICP-OES测定土壤基本阳离子(BC)含量。

【研究结果】

1. 种植模式的酸化效应
   芝麻地酸化速率高达7.50 keq·ha^-1·yr^-1，是油菜地(2.46 keq·ha^-1·yr^-1)的3倍。作物收获导致的碱基离子移除是主因（花生地贡献率138.70%），而化学肥料在油菜地贡献最大（58.39%）。有机肥则展现"解毒"效果，在所有耕地均呈现负贡献。

2. 土壤类型的调控作用
   不同母质发育的土壤酸化抗性差异显著：铁铝质红壤因脱硅富铝过程更易酸化，而铁-淋溶土(Fer-udic Luvisols)凭借高CEC(>20 cmol·kg^-1)表现出强缓冲能力。土壤有效厚度(EST)每增加10cm，酸化速率降低0.8 keq·ha^-1·yr^-1。

3. 空间分布特征
   半方差分析显示结构性因素（施肥制度）与随机因素（土壤属性）对酸化空间变异的贡献相当。酸化热点集中在集约化芝麻种植区，而采用油菜-绿肥轮作的区域形成明显"酸化洼地"。

这项研究首次量化了红壤酸化"自然-人为"双驱动机制的相对权重，为精准治理提供了科学依据。结论表明：单纯控制氮肥用量（如将铵态氮NH₄⁺-N转为硝态氮NO₃^--N）只能治标，必须结合土壤本底特性（如通过生物炭提高CEC）才能治本。研究提出的"酸化风险三维评估框架"（种植制度×土壤类型×管理措施）已被纳入江西省红壤改良技术规程，为实现酸性土壤的可持续利用提供了范式转移。正如论文通讯作者Yefeng Jiang强调的："解决红壤酸化问题，需要像中医辨证施治那样，既要化解外邪（不合理施肥），更要固本培元（提升土壤缓冲能力）"。