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土壤风化和形成过程是了解土壤与环境之间相互作用与反馈的基础。本研究以我国亚热带典型地区不同利用条件下的3个相邻小流域(F、FA1、FA2)为研究区域，2007年2月～2010年2月通过定期对雨水和地表径流水的收集以及对土壤与岩石样品的测定，试图揭示不同土地利用方式下元素的生物地球化学循环及其源或汇的特征，并利用地球化学质量平衡原理计算目前酸沉降条件和人为利用状况下的岩石风化与土壤形成速率。研究结果表明：
(1)皖南地区雨水pH的平均值为4.49，酸雨频率高达95％。雨水中各离子的平均浓度顺序为SO42->Cl->Ca2+>NH4+>H+>NO3->Na+>Mg2+>K+。SO42-和NO3-是雨水中主要的致酸离子，而Ca2+和NH4+是雨水酸度的主要中和物质，降雨量对雨水酸度具有稀释作用。雨水离子来源分析表明，Ca2+和Mg2+主要来源于碱性扬尘，SO42-、NO3-、NH4+和K+主要来源于工农业生产，而Na+和Cl-主要来源于海洋。
(2)3个流域(F、FA1、FA2)的地表径流水均接近中性环境，径流水中阳离子均以Ca2+和Na+含量最高，阴离子均以SO42-、HCO3-和Cl-占主导地位，可溶性Si含量明显较高，代表了典型硅酸盐地区流域地表径流水的化学组成特征。皖南地区流域地表径流水的主要控制因子是降水和岩石风化的共同作用。受到农业活动影响的流域(FA1、FA2)地表径流水中可溶性盐总量高于森林流域(F)，表明人为活动对流域地表径流水化学特征也具有重要影响。
(3)皖南地区雨水中离子输入总量为204.74 kg·(hm2·a)-1，阳离子输入以Ca2+、Na+和NH4+为主，阴离子以SO42-输入量最高。3个流域(F、FA1、FA2)地表径流水中离子输出总量分别为236.81，153.17和243.36 kg·(hm2·a)-1，阳离子输出均以Ca2+和Na+为主，阴离子均以SO42-输出量最高。
(4)流域元素的输入与输出平衡表明，3个流域(F、FA1、FA2)中SO42-、NO3-、Cl-、H+和NH4+均表现为净输入，而可溶性Si、Ca2+、Mg2+和Na+均表现为净输出。雨水中的H+几乎全部滞留在土壤中，表明流域当前对酸沉降具有较强的缓冲能力。我国亚热带地区以森林为主的流域目前仍具有氮汇作用，但受到农业活动影响的流域(FA2)氮素的净滞留率(33％～40％)远比森林流域(F)(65％～70％)低，流域内农业活动降低了生态系统的氮汇潜力。
(5)3个流域(F、FA1、FA2)的土壤酸化速率分别为1442，1473和2186mol-(hm2·a)-1，受到农业活动影响的流域(FA1、FA2)土壤酸化速率高于森林流域(F)，表明流域内农业活动加速了土壤酸化进程。与H+的外源输入相比，流域内元素的生物地球化学循环产生的H+远高于酸沉降直接输入的H+，是土壤酸化的主要来源。
(6)3个流域(F、FA1、FA2)的岩石风化速率分别为0.703±0.040，0.759±0.054和0.806±0.097 t·(hm2·a)-1，土壤形成速率分别为0.604±0.034，0.647±0.047和0.686±0.078 t·(hm2·a)-1，农业活动加快了岩石风化和土壤形成速率。太阳辐射、温度、降雨量的差异是影响不同季节岩石风化和土壤形成速率的主要因素。