铝是自然界含量最多的金属元素，占地壳总质量的7.45%，是组成土壤无机矿物的主要元素。土壤铝主要以铝硅酸盐矿物和氧化物等形态存在于土壤固相部分。当土壤酸化时，土壤铝会从固相释放进入土壤溶液或以交换性铝吸附于土壤表面的阳离子交换位上。土壤固相铝以不同形态存在，可以区分为交换性铝、有机络合态铝、无定性铝(单聚体羟基铝)和游离态氧化铝(可溶性铝)和腐殖酸铝。交换性铝对植物生长和土壤微生物的活动有不良影响，通过地表径流迁移进入地表水中的铝也会对水生生物造成严重危害(Sposito，1996)。

马尾松(Pinus massoniana)适应性强、用途广、速生丰产，是我国重要的工业用材树种之一(丁贵杰等，2002)。近期相关研究表明：连栽可能会导致林地土壤酸化，进而发生铝毒害作用(谭林芳等，2003)。目前马尾松在这方面的研究尚未见报道。本研究分析1，2代马尾松林地土壤pH值和不同形态铝含量，为确定马尾松能否连栽及经营管理提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于广西凭祥市中国林业科学研究院热带林业实验中心伏波实验场的1，2代马尾松林地(106°43′E，22°06′N)，1代林为在荒山灌丛地上的造林，2代林为在马尾松人工林采伐迹地上连栽的马尾松人工林。海拔500 m，低山，属南亚热带季风气候区，年平均气温19.9 ℃, 年降水量1 400 mm。造林地属花岗岩发育成的山地红壤，土层厚1 m以上，腐殖质厚度在10 cm以上。

2 研究方法 2.1 样地设置与取样

为了消除人为影响及立地条件差异，设置立地类型相同、立地质量相近样地10块(面积为20 m×30 m)，1，3，5，7和9号样地为1代林，2，4，6，8和10号样地为2代林，各样地概况见表 1。

每块样地设3个取样点，每个取样点挖3个剖面，分别取剖面1~20 cm和20~40 cm土层土样1 kg，回到实验室后充分混合同一样地同一土层的土壤，用“四分法”去掉多余土壤。把10块样地上、下层土壤各种形态铝含量分别测定后，按照其林龄计算平均值(林业部科技司，1991)。

2.2 土样处理及各形态铝含量测定

将混合好的20份土样风干、磨细、过1 mm筛。分别称取上述处理后的20份土样0.3 g，指标测定重复3次。测定可溶性铝、交换性铝、单聚体羟基铝、酸溶无机铝和腐殖酸铝含量所用上清液的浸提方法参见文献黄衍初等(1996)和王维君(1995)，测定有机络合态铝含量所用上清液的浸提方法参见文献鲁如坤(2000)。1)测定可溶性铝含量所用上清液的浸提方法：加入CaCl₂溶液浸提，振荡，离心, 倾出上清液；2)测定交换性铝[Al³⁺]含量所用上清液的浸提方法：取1)的残渣加入KCl溶液浸提, 振荡，离心，倾出上清液；3)测定单聚体羟基铝含量所用上清液的浸提方法：取2)的残渣加入醋酸氨溶液浸提, 振荡, 离心, 倾出上清液；4)测定酸溶无机铝含量所用上清液的浸提方法：取3)的残渣加入HCl溶液浸提, 振荡, 离心, 倾出上清液；5)测定腐殖酸铝含量所用上清液的浸提方法：取4)的残渣加入NaOH溶液浸提, 摇匀后振荡, 离心, 倾出上清液；6)测定有机络合态铝含量所用上清液的浸提方法：取一定量风干土样，加入焦磷酸钠溶液浸提，振荡，离心，处理后，倾出上清液。

不同形态的铝含量测定使用铝试剂比色法(鲁如坤，2000)。在520 nm波长下测定可溶性铝、交换性铝、单聚体羟基铝、酸溶无机铝和腐殖酸铝的吸光度，在370 nm波长下测定有机络合态铝的吸光度。

6种形态铝测定结果计算方法为：

式中：W_Al为铝含量(g·kg^-1)；c为从工作曲线上查得的铝浓度(μg ·mL^-1)；V为显色液体积(50 mL)；t_s为分取倍数，为消煮待测液定容体积(mL)与测定时吸取待测液体积(mL)的比值；m为风干样质量(g)。

2.3 数据分析

采用Excel和Minitab数据处理软件进行数据分析。

3 结果与分析 3.1 不同林龄1代马尾松林土壤pH值和各种形态铝含量

1代马尾松林0~20 cm和20~40 cm土层土壤的pH值均随林龄增加而逐渐降低，并且上层土壤pH值比下层低。0~20 cm土层pH值为4.85~5.27，平均值为5.02。20~40 cm土层土壤pH值为5.11~5.44，平均值为5.22。随林龄增加土壤pH值降低可能与枯落物量及其分解归还量增大有关，因为枯落物在分解过程中会产生很多有机酸，从而增加土壤的酸性(谭林芳等，2003)(图 1)。

上层土壤中，土壤可溶性铝含量随林龄增加递减，交换性铝和有机络合态铝含量随林龄增加而增加，单聚体羟基铝含量随林龄增加先增加后减少，腐殖酸铝与酸溶无机铝含量的变化正好相反，为先减少后增加(图 2)。上层土壤可溶性铝、单聚体羟基铝和腐殖酸铝含量与pH值正相关，相关系数分别为0.641，0.164和0.383。交换性铝、酸溶无机铝和有机络合态铝含量与pH值负相关，相关系数分别为-0.617，-0.402和-0.505。

下层土壤中，土壤可溶性铝含量随林龄增加递减，交换性铝和有机络合态铝含量随林龄增加而增加，单聚体羟基铝和酸溶无机铝含量随林龄的增加变化规律不明显，腐殖酸铝含量随林龄增加先增加后减少(图 2)。可溶性铝和单聚体羟基铝含量与pH值正相关，相关系数分别为0.506和0.658；交换性铝、酸溶无机铝、腐殖酸铝和有机络合态铝含量与pH值呈负相关，相关系数分别为-0.655，-0.115，-0.516和-0.390。

3.2 不同林龄2代马尾松林土壤pH值和各种形态铝含量

2代马尾松林0~20 cm和20~40 cm土层土壤的pH值与1代林相似，均呈现出pH值随林龄的增加而降低的趋势，并且上层土壤pH值比下层土壤低。0~20 cm土层土壤pH值为4.53~5.24，平均值为4.86。20~40 cm土层土壤pH值为4.72~5.32，平均值为4.98(图 1)。上层土壤中，可溶性铝、酸溶无机铝和有机络合态铝含量随林龄增加呈现先减少后增加趋势；交换性铝和腐殖酸铝含量随林龄增加而增加；单聚体羟基铝含量随林龄增加而降低(图 2)。可溶性铝、单聚体羟基铝、酸溶无机铝和有机络合态铝含量与pH值正相关，相关系数分别为0.695，0.711，0.470和0.616；交换性铝和腐殖酸铝含量与pH值负相关，相关系数分别为-0.723和-0.548。

下层土壤中，土壤可溶性铝和单聚体羟基铝含量随林龄增加呈先减少后增加趋势，交换性铝和腐殖酸铝含量随林龄增加而增加，酸溶无机铝和有机络合态铝含量随林龄增加而递减(图 2)。可溶性铝、单聚体羟基铝、酸溶无机铝和有机络合态铝含量与pH值正相关，相关系数分别为0.662，0.329，0.630和0.793；交换性铝和腐殖酸铝含量与pH值负相关，相关系数分别为-0.736和-0.917，腐殖酸铝含量与pH值显著负相关(P=0.01≤0.05)。

3.3 1，2代马尾松林土壤pH值和各形态铝含量比较

在相同林龄阶段，2代马尾松林的土壤pH值均低于1代林。在0~20 cm土层，1代8，15和20年生马尾松林的土壤pH值分别为5.27，4.95和4.85，2代8，15和20年生马尾松林的土壤pH值分别为5.24，4.82和4.53，2代8，15和20年生马尾松林的土壤pH值比1代分别下降了0.66%，2.63%和6.60%。在20~40 cm土层，1代8，15和20年生马尾松林的土壤pH值分别为5.44，5.12和5.11，2代8，15和20年生马尾松林的土壤pH值分别为5.32，4.91和4.72，2代8，15和20年生马尾松林的土壤pH值比1代分别下降了2.21%，4.10%和7.73%。这些变化说明，随林龄增加和连栽土壤酸化程度逐渐加剧。方差分析结果表明：尽管连栽会使土壤酸度增加，但0~20 cm(P＞0.05)和20~40 cm(P＞0.05)土层1，2代林间土壤pH值的差异均没达到显著水平。随林龄增加土壤酸化加剧的原因，可能与马尾松林枯落物及其分解量随林龄的增加而增加有关。

2代林地土壤的可溶性铝和交换性铝含量比1代林高：2代8，15和20年生马尾松林土壤可溶性铝含量在0~20 ㎝土层分别较1代林增加了46.74%，33%和82.34%，在20~40 cm土层分别较1代林增加了13.58%，11.56%和75.05%；2代8，15和20年生马尾松林土壤的交换性铝含量在0~20 cm土层分别较1代增加了120.16%，150.80%和139.55%，在20~40 cm土层分别较1代林增加了132.45%，135.78%和149.95%。2代林的腐殖酸铝和有机络合态铝含量低于1代，平均分别下降了28.39%和52.06%，方差分析结果表明，各土层腐殖酸铝含量在1代和2代的所有林龄间均差异不显著，而各土层有机络合态铝含量在1代和2代的所有林龄间均差异显著(P＜0.05)。1代林和2代林间酸溶无机铝含量变化不明显，在2个土层1，2代林间均差异不显著(P＞0.05)。单聚体羟基铝随栽植代数的增加变化也不十分明显，且无规律性。

4 结论

研究表明马尾松林土壤pH值随着林龄增加和连栽呈下降趋势。2代8，15和20年生马尾松林0~20 cm土层土壤pH值分别比1代林下降了0.66%，2.63%和6.60%，在20~40 cm土层，2代比1代分别下降了2.21%，4.10%和7.73%。

交换性铝和可溶性铝含量变化趋势基本相同，随林龄增加和连栽而增加。研究表明：交换性铝含量增加，是导致土壤酸性增加的主要原因。腐殖酸铝和有机络合态铝含量随马尾松连载而降低，这2种形态铝可改善土壤酸度，其浓度降低会伴随着土壤酸度加剧。其他形态铝变化规律不明显，且对土壤酸化影响不大。这意味着随林龄增加和连栽，土壤酸性将会增加，进而会造成马尾松铝中毒。