土壤酸化治理研究进展
2019-01-05漯河市土壤肥料站廖伟
漯河市土壤肥料站 廖伟
山东理工大学资源与环境工程学院 吴忠东
漯河市土壤肥料站 沈新磊
一、我国土壤酸化的现状
目前,我国的土壤酸化问题异常严峻。有统计表明,从20 世纪80 年代到21 世纪,全国农田土壤的pH 值平均下降了0.5 个单位,酸化的土地面积已占到我国耕地面积的40%以上。酸性土壤在我国表现出强度高、面积大、分布广等特性。就目前来看,酸性土壤主要分布在长江以南的热带、亚热带地区。大部分酸性地区土壤 pH 值在4.5~5.5,属于强酸段,而酸化更为严重的地区 pH 值<4.5。
二、土壤酸化的原因
(一)过量施用氮肥
农业生产中大量施用化学肥料尤其是铵态氮肥,包括硫酸铵、氯化铵等生理酸性肥料,使土壤中氢离子和铝离子的质量分数增加,土壤 pH 值降低。田间研究发现,重施氮肥能导致土壤严重酸化,并显著提高土壤中铝、铁的质量分数,增加土壤交换性铝和可溶解性铝的活化。
(二)不合理的种植方式
常年连作,尤其是同一土壤常年种植单一作物,盐基离子长期通过秸秆和籽粒带走又得不到补充,导致土壤中阳离子损失,使土壤离子失衡和pH 值降低。同时,植物在吸收营养的过程中会分泌酸性物质,如乳酸、琥珀酸等,也在一定程度上加重了土壤的酸化程度。
(三)施入未腐熟的有机肥
部分农户施用未经腐熟的猪、牛厩肥和畜禽粪便,而这些未腐熟的有机肥在分解过程中可能产生大量的有机酸和二氧化硫,二氧化硫遇水或在设施土壤条件下转化为亚硫酸和硫酸,使土壤酸度增大。
(四)其他原因
不合理的灌水方式。由于设施蔬菜种植需要大量的水分,因此设施蔬菜灌水次数相对于露地蔬菜较多。随着灌溉水分于设施土壤中多次下灌,部分阴离子如NO3-有可能淋溶出根区,而H+则留在表层土壤中,也可能导致设施土壤酸化。此外,工业产生的废气、废渣、废水的任意排放,直接或间接导致土壤酸化。
三、土壤酸化的危害
(一)对土壤的影响
土壤酸化导致土壤容质量增加,土壤板结,土壤孔隙减少,土体透气性变差,不利于土壤中水、肥、气、热的调节,影响作物根系生长,进而影响根系对土壤中营养元素的吸收和利用。
(二)对作物产量及品质的影响
研究表明,长期施用氮肥加剧了土壤酸化,导致作物产量随施肥年限的增加呈降低趋势。此外,土壤酸化还降低了农产品的质量,而且果实中重金属元素的积累也会通过食物链危害人或动物的健康。同时,土壤酸化还加重了部分土传病虫害的发生。
(三)对作物生理生化的影响
大多数作物都适宜在弱酸环境下生长,土壤过酸不利于作物的生长。当土壤pH 值<5.5 时,土壤中硝化细菌和亚硝化细菌的活跃度变小,影响作物对土壤中有效氮的利用率。研究发现,作物根系活力在pH 值低至5.6 时会显著下降,叶片、叶梢、根系生长发育在 pH值 < 4.9 时会严重受阻。同时,土壤对重金属的缓冲能力因土壤酸化而降低,提高了土壤重金属的有效性,增大了作物对重金属的吸收量,直接影响农产品的品质。
四、治理措施
(一)科学施用化肥
根据土壤肥力背景值和作物生长需氮的规律,实施测土配方施肥可减少土壤中的氮素残留,避免长时间、同一地区施用同一种化肥。另外,氮肥在施用过程中应适当深施,以缓解地表土壤的酸化程度。按照作物的生长规律掌握好施肥时间,使肥料尽可能被作物吸收,以降低肥料在土壤中的残留量,降低土壤酸化风险。
(二)施用有机肥料
有机肥料能使土壤中的微生物大量繁殖,促进微生物的生命活动,从而使农作物可以直接利用微生物进行固氮等生理生化反应的代谢产物,缓解土壤的酸化程度。结合秸秆还田,不仅能够改善土壤本身的结构,还能保留秸秆中的碱性物质,进一步中和土壤中的酸性物质,缓解土壤酸化。
(三)增施碱性肥料
增施钙肥、镁肥、磷肥和磷矿石粉等,中和土壤酸性。此外,石灰作为一种碱性物质,施入土壤后,可以中和土壤中的氢离子,快速提高土壤的pH 值,同时抑制土壤中铝的释放,减轻植物受酸铝的毒害程度。但施用石灰仅能改变表层酸性土壤pH 值,对深层次的土壤性质难以改变,长期或大量施用石灰还会引起土壤板结。因此,施用石灰改良还应配合其他碱性肥料如草木灰等共同施用。
(四)优化种植模式
因地制宜开展轮作和间作套种等栽培模式;合理运用喷灌、滴灌等节水技术进行科学灌溉,减少大水漫灌引起的土壤淋溶;在果园地里种植绿肥作物,提高土壤有机质质量分数;肥田沃土,实现土地种养结合,减缓土壤酸化速度。