1、酸性硫酸鹽土的景觀診斷及時空分布與演替模式*章家恩（華南農業大學熱帶亞熱帶生態研究所，廣州 510642）摘要 酸性硫酸鹽土的發育與分布存在著較大的時空變異，表現為空間分布的不連續性、發育時間的間斷性、環境影響的級聯性以及開發利用的風險性，因此往往給實際利用帶來較大的困難。本文對酸性硫酸鹽土的形成與發育特點、野外景觀生態診斷以及酸性硫酸鹽土的時空分布與演替模式等方面進行探討，旨在使人們正確地認識酸性硫酸鹽土，以便更有效地利用這類土地資源。關鍵詞 酸性硫酸鹽土；景觀生態；診斷特征；演替模式The Landscape Diagnosis and Their Spatial and Temporal

2、 Patterns of Distribution and Succession of Sulphate Acid Soils. Zhang Jiaen (Institute of Tropical and Subtropical Ecology, South China Agricultural University, Guangzhou, 510642). Soil & Environ Sci, 1999, 8(2): 144147Acid sulfate soils (ASS) are often developed and distributed with obvious sp

3、atial and temporal differentiation. There exist many difficulties in utilizing acid sulfate soils due to their discontinuity of formation, scattered distribution, frequent environmental impacts, and the risk of land use. So, the formation features, landscape ecological diagnosis and the spatial and

4、temporal pattern of distribution and succession of ASS are discussed in this paper with an attempt to help local people to identify ASS in the field and exploit it effectively.Key words acid sulfate soils; landscape ecology; diagnostic feature; succession pattern酸性硫酸鹽土（acid sulphate soil）是含鐵硫化物（FeS2

5、）或其不完全氧化產物的土壤的統稱，一般包括實際酸性硫酸鹽土（如咸酸田和反酸田）和潛在酸性硫酸鹽土（如紅樹林鹽漬沼澤土）兩大類。它廣泛分布于亞洲、歐洲、澳洲、美洲和非洲的熱帶亞熱帶濱海地區。我國也有大約11.2萬 hm2的酸性硫酸鹽土。由于自然環境變化及海陸變遷的影響，加上人類的開發利用與干擾，酸性硫酸鹽土中的硫鐵礦物質便不斷與空氣接觸發生氧化而形成酸害，從而可導致土壤、水、大氣環境乃至區域生態系統的破壞，最終對動植物生長發育和人類健康產生影響。由于酸性硫酸鹽土分布的潛在性、非連續性和環境危害性，加上人們認識的局限性和利用的盲目性，因而常造成意想不到的環境危害和不必要的經濟損失?；诖?，本文擬對

6、酸性硫酸鹽土的野外景觀診斷特征、時空分布及其演替規律加以探討，旨在為酸性硫酸鹽土區的工農業生產與開發利用提供指導。1 酸性硫酸鹽土的景觀生態診斷特征1.1 酸性硫酸鹽土的形成與發生特點酸性硫酸鹽土是在特定的地質地貌、氣候和水文等環境條件下形成的。當海平面上升淹沒陸地時，富含硫酸鹽的海水與富含鐵氧化物和有機質的沉積物混合，在淹水條件下導致大量鐵硫化物的形成。該過程一般需要以下幾個條件：（1）豐富的SO42-；（2）易分解有機質的積累；（3）足夠的鐵源；（4）無氧條件；（5）易溶解反應產物的移走。熱帶、亞熱帶和溫帶的某些濱海地區，海水中含有大量的硫酸鹽物質，而入海河流、湖泊又帶來豐富的含鐵沉積物，

7、加上溫暖的氣候，十分有利于酸性硫酸鹽土的形成。由于酸性硫酸鹽土形成環境的特殊性，因此其分布及酸害暴發存在著明顯的時空變異，主要表現為酸性硫酸鹽土發育與形成時間的間斷性和空間分布的非連續性。酸性硫酸鹽土的時空變異性使其利用顯得較為復雜和困難，因此在實際工作中，正確地認識、鑒別酸性硫酸鹽土是十分必要的。表1 酸性硫酸鹽土的野外景觀生態診斷系統級別景觀診斷系統診斷特征與指示因子一級海拔高度與地貌診斷子系統沖積平原、沼澤、灘地、人工稻田、河流階地、江心洲、鹽湖沼、湖泊、水道、瀉湖、溺谷、牛軛湖、洼地、海堤、島嶼、潮間帶、海灣、河口等二級植被水體與水生生物景觀子系統植被診斷指標：植被稀疏，生長遲緩；紅樹

8、林及其它耐酸指示植物；水稻枯黃、爛根；作物低產水體與水生生物診斷指標：水體異常清澈；藍綠色；排水溝中多出現紅棕色的水體；水中耐酸植物瘋長；魚病發生（紅斑?。?；死魚現象；水生生物少三級土壤診斷子系統黃色黃鉀鐵礬的出現；紅樹林殘體（即木屎層的出現）；黑灰色的FeS2層；鐵錳淀積體；臭雞蛋味；地表易干裂、松軟；地面裸露輔助系統建筑物、地下管道子系統地下管道堵塞；鋼筋水泥土結構腐蝕、生銹；建筑物傾斜、開裂、地基不穩1.2 酸性硫酸鹽土的野外景觀診斷系統酸性硫酸鹽土雖然存在著較大的區域變異，但它仍具有一定的景觀診斷特征。作者建立了一套景觀生態診斷系統。該系統分為三級診斷子系統，第一級為海拔高度與地形地貌

9、診斷子系統，第二級為植被、水體與水生生物診斷子系統，第三級為土壤診斷子系統，另外還有一個建筑設施輔助子系統。每一個子系統又包含一系列相應的診斷指標和指示因子（表1）。具體診斷方法如下：首先根據海拔高度和特殊的地貌形態初略地判定酸性硫酸鹽土的分布范圍，然后根據地表植物種類及植被景觀、水體景觀及水生生物的生長狀況進行二級診斷，在此基礎上再根據土壤的表層特征與剖面特征進行深入診斷。同時，還可根據一些建筑設施的外觀及其狀況進行輔助診斷。這里需要說明的是，該診斷系統一般只適用于大面積的野外土壤考察與采樣，以及土地利用規劃與決策等方面，而準確地鑒別酸性硫酸鹽土還需進行細致的土壤理化分析。1.2.1 海拔高

10、度與地形地貌診斷子系統海拔高度與地貌形態是一類重要的診斷因子。酸性硫酸鹽土多出現在沿海一些特定的地貌部位上。一般在海拔高度不超過5 m或10 m的濱海地區多見酸性硫酸鹽土的分布1）。沿海的一些紅樹林地區、鹽沼、瀉湖和沖積沉積平原在歷史時期曾是或目前仍是硫鐵礦形成和累積的有利環境，這些地區多為酸性硫酸鹽土的集中分布地帶。另外在沿海的一些山麓或山谷地帶（曾經是古海灣和古海島）或古河流階地上一般也有酸性硫酸鹽土的分布，這是在野外調查和取樣時易被忽視的地方。1.2.2 植被、水體與水生生物診斷子系統植被種類及其覆蓋狀況也是重要診斷因素之一。在酸性硫酸鹽土分布地區，常出現一些耐酸的指示植物，如紅樹林、睡

11、蓮、燈心草等1）。植被單一稀疏，覆蓋率低，多以灌木、草本植物為主，且生長緩慢、變態。對作物（如水稻）而言，多出現爛根，葉片焦黃乃至發紅，象火燒過一樣，長勢差，空殼率高，產量低。對水生系統而言，在酸性硫酸鹽土分布區，一些湖泊水面異常清澈透明，水體通常呈奶綠色；而在一些河流或排水渠，又可見到呈桔紅色帶有鐵銹的渾濁水體。水生生物也會產生明顯的反應。耐酸水生草本植物增多或瘋長，魚類和貝類生物數量減少1），魚?。ㄈ缂t斑?。╊l繁，且常有死魚現象。1.2.3 土壤診斷子系統酸性硫酸鹽土的表面和剖面也會呈現出明顯的診斷特征。酸性硫酸鹽土地表松軟，易漬水又易干裂，常出現裸露景觀。從土壤剖面來看，潛在酸性硫酸鹽土

12、土體多有青灰色的帶臭雞蛋味的硫鐵礦土層以及紅樹林殘體，剖面分異不明顯。而實際酸性硫酸鹽土通常呈現出一定剖面分異，在土壤中上部多出現淡黃色的土壤新生體黃鉀鐵礬KFe3(SO4)2(OH)6，它是酸性硫酸鹽土的重要診斷特征之一；在中下部出現桔紅色的鐵氧化物淀積層和鐵銹斑紋與結核等；在土壤下部或底層尚有一定厚度的硫鐵礦埋藏層12。1.2.4 輔助診斷系統由于酸性硫酸鹽土的熟化程度低，而且它產生的酸對鋼筋水泥制品和地下金屬材料具有腐蝕作用1，因此可以根據建筑物和地下管道的狀況來對酸性硫酸鹽土進行輔助診斷。通常，酸性硫酸鹽土分布區的建筑物與高速公路易出現地基不穩，傾斜、開裂甚至坍塌；地下管道出現腐蝕生銹

13、、堵塞乃至報廢等現象。2 酸性硫酸鹽土的時空分布與演替模式在沿海酸性硫酸鹽土集中分布地區，由于距海遠近、耕墾時間和土地利用方式的差異，酸性硫酸鹽土通常呈現出一定的時空演替模式。2.1 分布模式2.1.1 陸相孤島狀分布模式這些地區大多遠離大海約2050 km，在一些低洼地、谷盆和山腳常可發現酸性硫酸鹽土呈斑塊狀與其它土壤鑲嵌分布。這類地區在地貌形態上多屬于古濱海湖泊、瀉湖、古海盆、古海島山麓，在地質歷史時期曾沉積了一定數量的硫鐵礦，由于海退作用，現已脫離海相環境。大部分地區目前已遭受過人類活動干擾，土地利用方式多為稻田、旱地和魚塘。酸性硫酸鹽土處于脫鹽反酸階段，局部地區酸害十分嚴重。2.1.2

14、 環島分布模式在熱帶亞熱帶地區，一些近海島嶼（如我國的海南島、臺灣島、上下川島等）四周均可發現有酸性硫酸鹽土的分布與發育。環島的靜水海灣、河流出?？谝约俺遍g帶、紅樹林生長區為酸性硫酸鹽土提供了較為適宜的環境條件，某些地區目前仍在進行硫鐵礦的積累與沉積。這些地區頻繁受到海水潮汐作用，酸性硫酸鹽土處于漬水的潛在發育狀態，酸害不很嚴重。土地利用景觀多為紅樹林自然生長區、咸圍和咸淡水養殖等類型。2.1.3 流域帶狀梯度分布模式在沿海的許多小流域，酸性硫酸鹽土大面積發育而呈帶狀分布。這些地區多為古河流及其支流作用，現已發育為沖積、沉積平原和河流三角洲。在穩定的海陸進退過程中，連續地發育和形成了一定厚度的

15、硫鐵礦層。由于脫離海相環境時間的長短和人類活動強度的不同，酸性硫酸鹽土的理化性狀與利用景觀自海向陸不斷發生分異而呈現出一定的梯度變化。這類地區土地利用方式多樣，如水田、旱地、魚塘和城鎮建設用地等。2.1.4 沿海港灣分布模式通常，在一些大河的入?？冢捎谳^高的沉積速率和河水的沖淡作用（致使SO42-含量降低），硫鐵礦的累積速率普遍較弱。相反，在沿海的一些港灣地區，風平浪靜，潮汐作用促使硫鐵礦在港灣沉積物中強烈累積，其沉積厚度一般較大。而且該類地區極有利于紅樹植物的生長，因而在一定程度上會加劇酸性硫酸鹽土的形成。2.2 時空演替模式在自然環境變化和人類活動共同作用下，酸性硫酸鹽土的發育過程及其性

16、質會隨著時間的推移和空間的變化而發生演替。一般而言，自然狀態下形成的潛在酸性硫酸鹽土（如濱海紅樹林鹽漬沼澤土）在人為干擾（如圍墾、土壤翻耕）作用下，原來以還原態存在的硫鐵礦物質由于地下水位的降低或因直接曝露地表而發生氧化產生硫酸，土壤變酸。但在開始階段，由于受到海水的浸漬作用，土壤含鹽量較高，因此，土壤“既咸且酸”，這類土壤在我國稱為“咸酸田”，土壤pH值一般在57之間，酸害相對較輕。隨著耕墾時間的加長和長期的灌排沖淡作用，土壤逐漸脫沼脫鹽，咸害已不是主要問題。但在氣候干旱缺水、排灌不暢等情況下，土壤中硫鐵礦的氧化過程得以加速，土壤反酸強烈。酸害暴發時，通常表層土壤pH值可降到2.54.5之間，這類土壤在我國稱為“反酸田”35。總之隨著耕墾時間的增長和離