彭世清，歐陽寧相，張楊珠，盛浩，周清

湖南旱地土壤鋁的化學結合形態(tài)垂直分布及其發(fā)生學特征

彭世清，歐陽寧相，張楊珠*，盛浩，周清

(湖南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，湖南 長沙 410128)

選取湖南省不同地區(qū)第四紀紅色黏土、石灰?guī)r風化物、紫色頁巖風化物、花崗巖風化物等4種母質發(fā)育的12個典型土壤剖面的分層土樣進行分析，探究土壤鋁的化學結合形態(tài)在不同的土壤剖面、不同母質、各特征土層和不同土壤類型間的分布，及其與各土壤基本理化性質的相關關系。結果表明：供試土壤中，交換態(tài)鋁(Ex-Al)、吸附態(tài)無機羥基鋁(Hy-Al)、有機配合態(tài)鋁(Or-Al)、氧化鐵結合態(tài)鋁(DCB-Al)、層間鋁(In-Al)、非晶態(tài)鋁硅酸鹽及三水鋁石(Nc-Al)、礦物態(tài)鋁(Min-Al)、全鋁(Alt)質量分數(shù)在表土層分別為(0.31±0.24)、(1.57±0.80)、(7.24±4.77)、(2.47±1.72)、(5.10±2.85)、(18.91±7.91)、(126.78±18.49)、(162.37±24.86) g/kg，在表下層分別為(0.26±0.18)、(1.24±0.89)、(4.17±3.09)、(3.24±2.69)、(6.09±2.97)、(23.81±10.68)、(122.13±40.12)、(160.91±51.39) g/kg，在母質層分別為(0.16±0.16)、(1.09±0.92)、(2.93±2.46)、(2.61±2.67)、(5.49±3.12)、(21.81±9.94)、(137.44±27.01)、(171.53±32.79) g/kg；在土壤剖面上，Ex-Al、Hy-Al和Or-Al質量分數(shù)隨土層深度的增加逐漸降低，而DCB-Al、In-Al、Nc-Al質量分數(shù)則先增加后減小；在4類母質中，表土層中的Ex-Al質量分數(shù)在第四紀紅土發(fā)育土壤中的最高，表下層和母質層中的Ex-Al質量分數(shù)在花崗巖風化物發(fā)育土壤中的最高，Hy-Al和In-Al質量分數(shù)在花崗巖風化物發(fā)育的土壤中最高，Or-Al和DCB-Al質量分數(shù)在石灰?guī)r風化物發(fā)育的土壤中最高，表土層和表下層中的Nc-Al質量分數(shù)在石灰?guī)r風化物發(fā)育土壤中的最高，而母質層中的Nc-Al則在花崗巖風化物發(fā)育土壤中的最高；在6種特征土層中，Ex-Al、DCB-Al、In-Al和Nc-Al質量分數(shù)在低活性富鐵層中最高，而Hy-Al和Or-Al質量分數(shù)則在腐殖質表層中最高；在4種土壤類型中，富鐵土中的Ex-Al、DCB-Al、In-Al和Nc-Al質量分數(shù)最高，新成土中的Hy-Al和Or-Al質量分數(shù)最高；影響土壤中鋁的化學結合形態(tài)和分布的因素主要有pH、有機質、CEC、游離鐵、全鋁和黏粒等。

旱地；土壤類型；鋁形態(tài)；診斷層；成土母質；連續(xù)提取法；湖南

在土壤風化發(fā)育的成土過程中，原生礦物中的鋁不斷地釋放出來，為土壤中的游離鋁提供來源[1]，鋁經(jīng)水解、聚合、絡合、吸附沉淀等反應，其化學結合形態(tài)發(fā)生改變?；罨蟮匿X離子將與土壤中的物質形成不同的結合形態(tài)，按照鋁離子在其結合物的結構組成和性質上固有的特征，可將土壤中的鋁區(qū)分為交換態(tài)鋁(Ex-Al)、吸附態(tài)無機羥基鋁(Hy-Al)、有機配合態(tài)鋁(Or-Al)、氧化鐵結合態(tài)鋁(DCB-Al)、層間鋁(In-Al)、非晶態(tài)鋁硅酸鹽和三水鋁石(Nc-Al)及礦物態(tài)鋁(Min-Al)。不同化學結合形態(tài)鋁與土壤的相應性質和生態(tài)特征都密切相關[2]。根據(jù)鋁形態(tài)的相對穩(wěn)定性，把Ex-Al、Hy-Al和Or-Al歸屬于高活性鋁，而DCB-Al、In-Al和Nc-Al的活性較小，歸為低活性鋁。鋁的活性大小影響土壤中作物生長與元素的循環(huán)[3]。當土壤中鋁的含量超過一定的界限，森林植被會因此而發(fā)生退化，嚴重時將會引起植物的死亡[4-5]。許多研究[6-9]表明，土地利用方式、成土母質及植被類型影響著土壤中鋁的有效性，但對不同發(fā)育程度土壤中鋁的化學結合形態(tài)的分布研究鮮見報道。

湖南省成土母質多樣，主要有花崗巖風化物、板巖和頁巖風化物、砂巖風化物、紫色砂頁巖風化物、石灰?guī)r風化物、第四紀紅色黏土和河湖沉積物等七大類型[10]。脫硅富鋁化作用是湖南省土壤形成過程中的一個重要特征，該地區(qū)土壤中鋁的活性較強，鋁的形態(tài)轉化劇烈。前人[11-15]對湖南省不同發(fā)育程度的土壤進行了系統(tǒng)分類歸屬研究，但未對各類型土壤發(fā)生發(fā)育性狀進行深入分析?；诖耍狙芯恐?，選取4種母質發(fā)育的土壤，探究鋁的化學結合形態(tài)在土壤剖面、不同母質、各特征土層和各土壤類型間的演變規(guī)律及其與各土壤基本理化性質的相關關系，以期為土壤系統(tǒng)分類的檢索體系修訂和湖南土壤資源合理利用提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　供試土壤

供試土樣采自湖南省的長沙、株洲、湘潭、常德、張家界、湘西自治州和永州等7個地區(qū)不同海拔高度地帶的第四紀紅色黏土、石灰?guī)r風化物、紫色頁巖風化物、花崗巖風化物等4種成土母質類型的土壤(表1)。研究區(qū)(E109°58′3′′~E114°8′7′′、N25°18′29′′~ N29°42′27′′)屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年均氣溫為16.5~18.3 ℃，年均降水量為1 300~ 1 600 mm，植被類型多樣。

表1　供試土壤的成土環(huán)境

1.2　樣品采集與分析

參照《湖南土壤》[10]和《湖南土種志》[16]，結合湖南省母質圖、土地利用現(xiàn)狀圖、高程圖等，確定12個野外采樣點。嚴格按《野外土壤描述與采樣手冊》[17]的要求，結合實際情況，挖掘寬1.2 m、深1.2～2.0 m的土壤剖面。按照發(fā)生層進行樣品采集。土壤樣品晾干，研磨制細，分別過1.700、0.212、0.125 mm孔徑篩，按測定指標要求，選擇不同粒徑的樣品。

依據(jù)《土壤調查實驗室分析方法》[18]測定土壤機械組成、pH、CEC、ECEC、交換性酸含量、有機質、游離鐵、活性鐵和全鋁(Alt)質量分數(shù)；根據(jù)《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》(第三版)[19]的方案，檢索出供試剖面的診斷層與診斷特性及其在系統(tǒng)分類中的歸屬。依據(jù)鋁形態(tài)的結合機理，使用改進的連續(xù)提取法提取6種化學結合形態(tài)鋁[2]：用1 mol/L KCl提取Ex-Al；用0.2 mol/L HCl提取Hy-Al；用0.1 mol/LNa4P2O7溶液(pH 8.5)提取Or-Al；用DCB法提取DCB-Al；用0.33 mol/LNa3C6H5O7(pH 7.3)提取In-Al；用0.5 mol/L NaOH提取Nc-Al。Min-Al質量分數(shù)為Alt質量分數(shù)減去以上連續(xù)提取鋁的總和所得差值。

1.3　數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Excel 2007、SPSS 25、Origin 2018進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和制圖。

2　結果與分析

2.1　供試土壤的基本理化性質

由表2可知，采用水提法測得的供試土壤pH值為4.1~6.8；采用鹽提法測得的供試土壤pH值為3.5~6.7。pH值均小于7，供試土壤均為酸性或弱酸性土壤。交換性酸含量、ECEC、CEC分別為0.06~9.98、1.4~21.2、4.90~33.28 cmol/kg；游離鐵、有機質、黏粒質量分數(shù)分別為6.5~70.7、1.98~84.93、52~758 g/kg。

表2　不同剖面土壤的基本理化性質

表2(續(xù))

2.2　供試土壤的鋁水平

從表3可知，表層土壤中的鋁形態(tài)Min-Al、Nc-Al、Or-Al、In-Al、DCB-Al、Hy-Al、Ex-Al的質量分數(shù)依次減??；表下層和母質層土壤中Min-Al、Nc-Al、In-Al、Or-Al、DCB-Al、Hy-Al、Ex-Al的質量分數(shù)依次減小。Ex-Al對土壤理化性質影響較大，其質量分數(shù)占全鋁的比例最低；Hy-Al質量分數(shù)占比僅高于Ex-Al的，且隨土層深度的加深逐漸減??；Nc-Al質量分數(shù)占比隨土層深度的加深先增加后減小，表下層土壤中的最高，為14.80%。

表3　不同土層土壤形態(tài)鋁的質量分數(shù)及其在全鋁中的占比

2.3　不同母質發(fā)育的土壤中化學結合形態(tài)鋁的剖面分布特征

如圖1所示，4類不同母質的供試土壤中，在剖面上，Ex-Al、Hy-Al和Or-Al質量分數(shù)從上往下逐漸減小，DCB-Al、In-Al和Nc-Al質量分數(shù)從上往下先增后減。土壤化學結合形態(tài)鋁分布受成土母質的影響，在不同母質發(fā)育形成的土壤中，表土層、表下層和母質層中化學結合形態(tài)鋁質量分數(shù)的分布有明顯差異。在4類母質中，Ex-Al質量分數(shù)在第四紀紅土發(fā)育的表土層中最高，而在花崗巖風化物發(fā)育的表下層和母質層中最高，石灰?guī)r風化物和紫色頁巖風化物發(fā)育的土壤中Ex-Al質量分數(shù)明顯低于前2種成土母質的；Hy-Al和In-Al質量分數(shù)在花崗巖風化物發(fā)育的各土層中均最高；Or-Al和DCB-Al質量分數(shù)在石灰?guī)r風化物發(fā)育的各土層中均最高；Nc-Al質量分數(shù)在石灰?guī)r風化物發(fā)育的表土層和表下層中均最高，在花崗巖風化物發(fā)育的母質層中最高。

圖1　不同母質土壤中化學結合形態(tài)鋁的剖面分布

2.4　不同特征土層土壤中化學結合形態(tài)鋁的分布特征

在12個供試剖面中檢索出腐殖質表層、雛形層、黏化層、低活性富鐵層、聚鐵網(wǎng)紋層5種診斷土層和母質層。由圖2可知，不同特征土層間，6種化學結合形態(tài)鋁質量分數(shù)均有明顯差異。低活性富鐵層、聚鐵網(wǎng)紋層、腐殖質表層、黏化層、雛形層、母質層中Ex-Al質量分數(shù)依次減??；腐殖質表層、雛形層、黏化層、低活性富鐵層、母質層、聚鐵網(wǎng)紋層中Hy-Al質量分數(shù)依次減??；腐殖質表層、雛形層、黏化層、母質層、低活性富鐵層、聚鐵網(wǎng)紋層中Or-Al質量分數(shù)依次減?。坏突钚愿昏F層、黏化層、聚鐵網(wǎng)紋層、腐殖質表層、雛形層、母質層中DCB-Al質量分數(shù)依次減??；低活性富鐵層、黏化層、雛形層、聚鐵網(wǎng)紋層、母質層、腐殖質表層中In-Al質量分數(shù)依次減??；低活性富鐵層、黏化層、聚鐵網(wǎng)紋層、雛形層、腐殖質表層、母質層中Nc-Al質量分數(shù)依次減小。

圖2　不同診斷土層和母質層土壤中化學結合形態(tài)鋁的分布

2.5　不同土綱土壤中化學結合形態(tài)鋁的分布特征

12個供試剖面土壤被劃分為新成土、雛形土、淋溶土和富鐵土4個不同類型的土綱(表1)。由圖3可知，不同土綱鋁的化學結合形態(tài)分布各不相同。富鐵土、淋溶土、雛形土、新成土中Ex-Al、DCB-Al和In-Al質量分數(shù)依次減??；新成土、雛形土、淋溶土、富鐵土中Hy-Al的質量分數(shù)依次減?。恍鲁赏?、雛形土、富鐵土、淋溶土中Or-Al質量分數(shù)依次減?。桓昏F土、淋溶土、新成土、雛形土中Nc-Al質量分數(shù)依次減小。

圖3　不同類型土壤中化學結合形態(tài)鋁的分布

2.6　供試土壤鋁的化學結合形態(tài)與土壤性質的關系

2.6.1鋁形態(tài)與土壤理化性質的相關性

從表4可知，供試土壤中鋁的化學結合形態(tài)受土壤基本理化性質影響。Ex-Al與交換性酸呈極顯著的正相關，與鹽提法和水提法測得的pH值呈極顯著負相關，與CEC呈顯著負相關，與有機質呈顯著正相關；Hy-Al與游離鐵和黏粒呈顯著負相關，與有機質呈顯著正相關；Or-Al與有機質和CEC呈極顯著正相關，與ECEC和pH(KCl)呈顯著正相關；DCB-Al與游離鐵、黏粒和Alt呈極顯著正相關；In-Al與ECEC、CEC和pH(H2O)均呈極顯著負相關，與Alt呈極顯著正相關；Nc-Al與黏粒、游離鐵和Alt呈極顯著正相關，與CEC和ECEC呈顯著負相關。

表4　土壤化學結合形態(tài)鋁質量分數(shù)與土壤理化指標的相關系數(shù)

“*”“**”分別示<0.05、<0.01。

2.6.2鋁形態(tài)與土壤理化性質的回歸方程

如表5所示，多元回歸分析結果表明，Ex-Al質量分數(shù)變化的73%可用鹽提和水提pH、交換性酸、有機質質量分數(shù)及ECEC的變化來解釋，其中pH對Ex-Al的影響遠高于其他理化指標的；Hy-Al質量分數(shù)變化的22%可由有機質和黏粒質量分數(shù)的變化來解釋，有機質的變化對Hy-Al的影響大于黏粒的；Or-Al質量分數(shù)變化的54%可用鹽提pH、有機質質量分數(shù)、CEC和ECEC的變化來解釋，相同條件下CEC的變化對Or-Al的影響程度最大；DCB-Al質量分數(shù)變化的91%可用全鋁、黏粒和游離鐵質量分數(shù)的變化來解釋，同等條件下游離鐵質量分數(shù)的變化對DCB-Al的影響高于全鋁和黏粒質量分數(shù)的；In-Al質量分數(shù)變化的61%可用全鋁質量分數(shù)、水提pH、CEC和ECEC的變化來解釋，相同條件下全鋁質量分數(shù)的變化對In-Al質量分數(shù)影響最大；Nc-Al質量分數(shù)變化的48%可以使用CEC、ECEC、全鋁、黏粒和游離鐵質量分數(shù)的變化來解釋，相同的條件下黏粒質量分數(shù)的變化對Nc-Al的質量分數(shù)的影響最大。

表5　土壤鋁形態(tài)與理化性質之間的多元回歸方程

123456分別示Ex-Al、Hy-Al、Or-Al、DCB-Al、In-Al、Nc-Al質量分數(shù)；、、、分別示全鋁、有機質、黏粒、游離鐵質量分數(shù)；、分別示土壤pH(H2O)、pH(KCl)；、、分別示交換性酸含量、CEC、ECEC。

3　結論與討論

本研究中，供試土壤中的化學結合形態(tài)鋁質量分數(shù)與土層有關。在表層土壤中，Min-Al、Nc-Al、Or-Al、In-Al、DCB-Al、Hy-Al、Ex-Al的質量分數(shù)依次減??；在表下層和母質層中，Min-Al、Nc-Al、In-Al、Or-Al、DCB-Al、Hy-Al、Ex-Al的質量分數(shù)依次減小。Ex-Al占Alt比例最小。pH值是影響Ex-Al分布的重要因素[20-21]。本研究中，表層土壤pH值較低，這使土壤中鋁的溶出量增加，致使表層土壤中Ex-Al質量分數(shù)較大；母質層的風化程度低，土壤中鋁活性較弱，影響了Ex-Al的形成，Ex-Al質量分數(shù)明顯小于其他土層。Hy-Al在一定條件下可與Ex-Al相互轉化，是Ex-Al的重要來源[2,22]，其質量分數(shù)占Alt比例僅高于Ex-Al。本研究中，Or-Al質量分數(shù)明顯高于DCB-Al的，這可能是由于供試土壤剖面屬于自然剖面，表層的腐殖質物質礦化速率較弱，在受到淋溶作用的影響時，表層土壤中的腐殖質物質向表下層土壤中遷移，從而利于剖面上Or-Al的累積，這與王建武等[23]、田君等[24]的研究結果有所不同。DCB-Al、In-Al、Nc-Al隨土層加深呈先增加后減小的分布特征，這可能是由于土體受到淋溶作用的影響，上部土層中的黏粒向表下層遷移，在表下層中質量分數(shù)較大，與此同時土體中礦物分解和鹽基淋失，導致脫硅和鐵鋁氧化物富集，這為DCB-Al、In-Al和Nc-Al的形成提供了條件[25]；而土層繼續(xù)加深，富鋁化作用加強，使得黏粒的活性降低，黏粒繼續(xù)向下部土層移動淀積的可能性也逐步減弱[23,26]，母質層DCB-Al、In-Al和Nc-Al質量分數(shù)比表下層的又有所減少。除去可提取的結合形態(tài)鋁以外，剩余鋁均以鋁硅酸鹽礦物的形式存在，占全鋁的75.90%～80.13%，表下層中物質組成復雜多樣，促使了礦物態(tài)鋁向其他形態(tài)的轉化，這是表下層中Min-Al質量分數(shù)占比少于表土層和母質層的重要原因。

成土母質影響著化學結合形態(tài)鋁的分布。本研究中，花崗巖風化物的各土層中Hy-Al和In-Al質量分數(shù)均高于其他3種母質的，這可能是由于花崗巖風化物發(fā)育的土壤一般呈酸性，土體內礦物極易發(fā)生粒狀崩解，為鋁的活化及Hy-Al和In-Al的富集提供了形成環(huán)境。石灰?guī)r風化物的各土層中Or-Al和DCB-Al質量分數(shù)均高于其他3種母質的，這可能是由于石灰?guī)r風化物中pH值較高，使得有機質的礦化速率下降[27-29]，有利于Or-Al的富集；而研究區(qū)的石灰?guī)r風化物有地質年代形成久遠且易于風化的特點，土壤的風化發(fā)育較為成熟，鐵的游離富集程度高，也有利于DCB-Al的形成。石灰?guī)r風化物的表土層和表下層中Nc-Al質量分數(shù)高于其他3種母質的，這可能是由于石灰?guī)r風化物質地黏重、透水性能差，表土層和表下層礦質元素含量豐富，這有利于Nc-Al的形成[25]。

基于土壤系統(tǒng)分類研究劃分的特征土層之間，化學結合形態(tài)鋁的分布也有明顯差異。本研究中，低活性富鐵層中Ex-Al、DCB-Al、In-Al和Nc-Al質量分數(shù)最大。這是由于低活性富鐵層成土時間長，土壤主要受到中度富鐵鋁化作用的影響，土體內富含游離鐵鋁，且黏土礦物以短序和結構簡單的1∶1型高嶺石為主，便于DCB-Al和Nc-Al的形成，而鹽基的淋溶流失使土壤pH值有所下降，使得土壤中鋁的活性增大，羥基化程度減弱，Ex-Al質量分數(shù)升高，Hy-Al質量分數(shù)減小[30]；而母質層保留了大部分母質特性，鋁的活性低，Ex-Al質量分數(shù)遠低于其他土層；腐殖質表層中Hy-Al和Or-Al質量分數(shù)最高，這是由于供試土壤均采集于自然旱地土壤剖面，研究區(qū)內水熱條件較好，植物生長茂盛，大量的枯枝落葉回歸到土壤中，在土壤表層出現(xiàn)有機質大量累積，這為Or-Al的累積提供了條件。另外，有機質自身含有大量的羥基和酚羥基，這也有利于Hy-Al的形成[31]。雛形層中Or-Al和Hy-Al質量分數(shù)僅低于腐殖質表層，這可能是由于土壤中含有羥基和酚羥基的有機質含量下降所導致。黏化層的發(fā)育程度弱于低活性富鐵層的，土層中鐵鋁氧化物及1∶1型黏土礦物含量也少于低活性富鐵層，因此，黏化層中的DCB-Al、In-Al和Nc-Al質量分數(shù)也僅低于低活性富鐵層的，但遠高于其他特征土層的。

土壤類型的不同也影響結合形態(tài)鋁的分布。本研究中，富鐵土中的Ex-Al質量分數(shù)最大，發(fā)育程度較低的新成土和雛形土中Ex-Al質量分數(shù)明顯小于發(fā)育程度較高的淋溶土和富鐵土。這是由于富鐵土成土時間長，土壤中鹽基離子在受到強烈淋失的影響下，質量分數(shù)減小，pH值下降，鋁的活性增大，Ex-Al質量分數(shù)升高；pH值的下降使得交換性鋁羥基化程度減弱，富鐵土中Hy-Al質量分數(shù)則最低，這與KUNITO等[3]的研究結果一致。Or-Al質量分數(shù)隨土壤發(fā)育程度增加有所降低，在發(fā)育程度較高、成土時間長的富鐵土和淋溶土中低于發(fā)育程度低、成土時間短的雛形土和新成土。這可能是由于土壤發(fā)育程度增加，有機質礦化速率有所加快，Or-Al分解成為Ex-Al或Hy-Al與有機配體，從而使Or-Al質量分數(shù)下降。DCB-Al、In-Al質量分數(shù)隨土壤發(fā)育程度加深而增加，DCB-Al、In-Al和Nc-Al質量分數(shù)在富鐵土中均最大。這是由于富鐵土發(fā)育程度高、成土時間長，中度富鐵鋁化作用強，土體礦物經(jīng)分解釋放出大部分鐵，鐵、鋁氧化物的質量分數(shù)也相對增加，土壤中CEC減少[24]，此時土壤中的黏土礦物主要以高嶺石和三水鋁礦為主，這也為Nc-Al的富集提供了條件[27]。

有研究[23-24]結果表明，鋁的化學結合形態(tài)及其質量分數(shù)受土壤理化性質的影響。本研究的分析結果表明，Ex-Al的主要影響因素為pH。這是由于Ex-Al決定土壤交換性酸度，而交換性酸度又是影響土壤pH值的主要因素，這使得在pH值低的土壤中鋁的溶出量增加，Ex-Al增多。這與前人[32-33]的研究結果一致。在有機質含量較低的土壤中，Ex-Al質量分數(shù)下降。這是由于有機質含量的降低會使pH呈一定程度的升高，促使Ex-Al向非交換態(tài)鋁轉化，從而促使交換態(tài)鋁降低[31]。Hy-Al的主要影響因素為有機質。有機質含量較高的土壤中，Hy-Al質量分數(shù)也有所增加。而Or-Al的主要影響因素為CEC，一定條件下Or-Al質量分數(shù)的變化可用CEC的變化來表示，這與其他研究[23]有所區(qū)別。DCB-Al的主要影響因素為游離鐵，一定條件下DCB-Al質量分數(shù)的變化可用游離鐵的變化來表示。In-Al的主要影響因素為全鋁，一定條件下In-Al質量分數(shù)的變化可用全鋁的變化趨勢來表示。Nc-Al的主要影響因素為黏粒，一定條件下Nc-Al質量分數(shù)的變化可用黏粒的變化趨勢來表示。

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Vertical distribution and their genetic characteristics of chemically combined forms of aluminum in upland soils of Hunan Province

PENG Shiqing, OUYANG Ningxiang, ZHANG Yangzhu*, SHENG Hao, ZHOU Qing

(College of Resources & Environment, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China)

To investigate the chemical combination forms of soil aluminum and its variation in different soil profiles, parent materials, characteristic soil layers and soil types, this study selected layered soil samples from 12 typical soil profiles of 4 parent materials developed in different regions of Hunan Province as the experimental material. The results indicated the mass fractions of exchanged aluminum(Ex-Al), adsorbed inorganic hydroxy aluminum(Hy-Al), organic complex aluminum(Or-Al), iron oxide-bound aluminum(DCB-Al), interlayer aluminum(In-Al), amorphous aluminosilicate and gibbsite(Nc-Al), mineral aluminum(Min-Al), and total aluminum(Alt) in the test soil were (0.31±0.24), (1.57±0.80), (7.24±4.77), (2.47±1.72), (5.10±2.85), (18.91±7.91), (126.78±18.49), (162.37±24.86) g/kg in the topsoil layer, (0.26±0.18), (1.24±0.89), (4.17±3.09), (3.24±2.69), (6.09±2.97), (23.81±10.68), (122.13±40.12), (160.91±51.39) g/kg in the lower layer of the surface, (0.16±0.16), (1.09±0.92), (2.93±2.46), (2.61±2.67), (5.49±3.12), (21.81±9.94), (137.44±27.01), (171.53±32.79) g/kg in the matrix layer, respectively. On the soil profile, the mass fractions of Ex-Al, Hy-Al and Or-Al gradually decreased with the increase of soil depth, while the mass fractions of DCB-Al, In-Al and Nc-Al increased firstly and then decreased. Among the 4 types of parent materials, the Ex-Al mass fraction in the topsoil layer was the highest in the quaternary red soil, while those in the subsurface layer and the parent material layer were the highest in the granite weathered soil; the mass fractions of Hy-Al and In-Al were the highest in the granite weathered soil; the mass fractions of Or-Al and DCB-Al were the highest in the limestone weathered soil; the Nc-Al mass fraction in the topsoil layer and the subsurface layer were the highest in the limestone weathered soil, while that in the parent layer was the highest in the granite weathered soil. Among the 6 characteristic soil layers, the mass fractions of Ex-Al, DCB-Al, In-Al and Nc-Al were the highest in the low-activity iron-rich layer, while the mass fractions of Hy-Al and Or-Al were the highest in the humus surface layer. Among the 4 soil types, the Ex-Al, DCB-Al, In-Al and Nc-Al mass fractions of the iron-rich soil were the highest, and the Hy-Al and Or-Al mass fractions of the newly formed soil were the highest. The main factors affecting the chemical binding form and distribution of aluminum in the soil were pH, organic matter, CEC, free iron, total aluminum and clay particles.

dry land; soil types; aluminum form; diagnostic horizons; soil parent material; sequential extraction method; Hunan

S153.6+1

A

1007-1032(2020)06-0723-10

彭世清，歐陽寧相，張楊珠，盛浩，周清．湖南旱地土壤鋁的化學結合形態(tài)垂直分布及其發(fā)生學特征[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2020，46(6)：723-732．

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http://xb.hunau.edu.cn

2019-10-17

2019-12-18

國家科技基礎性工作專項(2014FY110200)；湖南省研究生科研創(chuàng)新項目(CX2018B410)

彭世清(1995—)，男，貴州銅仁人，碩士研究生，主要從事土壤地理學研究，397644366@qq.com；*通信作者，張楊珠，博士，教授，主要從事土壤肥力與作物施肥、土壤退化與修復、土壤系統(tǒng)分類等研究，zhangyangzhu2006@163.com

10.13331/j.cnki.jhau.2020.06.014

責任編輯：鄒慧玲

英文編輯：柳正