植烟土壤酸化原因及改良措施研究进展

艾永峰， 谭智勇， 刘 杰，， 李 强， 赵 辉， 白 彬， 谌潇雄， 韦振瑞

(1.贵州省烟草公司铜仁市公司， 贵州 铜仁 554300； 2.铜仁学院，贵州 铜仁 554300； 3.湖南农业大学烟草研究院， 湖南 长沙 410128； 4.贵州财经大学， 贵州 贵阳 550025)

烟草生长与土壤生态环境有密切联系，植烟土壤酸化会引发一系列土壤质量和环境问题，一方面，植烟土壤酸化会加速土壤中养分离子的淋失，土壤结构退化，使烟叶产量及品质下降，烟叶安全性降低；另一方面，土壤酸化造成土壤微生态失衡，由于土壤出现酸化，在不同程度上会影响微生物的种群变化，从而影响整个土壤微生态系统，导致烟草土传病害发生严重[1-2]。为植烟土壤酸化调控与改良提供参考，笔者对近年来国内外植烟土壤酸化原因及其改良措施研究进展综述如下。

1 土壤酸化的成因

1.1 酸沉降

酸沉降是导致土壤酸化的主要原因之一[3]，可使土壤性能发生改变，影响土壤中氮、碳等元素的分布特性。酸雨通常包含氢离子、硫酸根离子和硝酸根离子等多种侵蚀离子，且其pH值小于5.6，酸性物质来源于火山爆发、森林火灾和闪电等天然排放，以及人类大量燃烧煤、石油等燃料[4]。酸雨已成为当今世界备受关注的重大环境问题之一，我国是继北美、欧洲之后世界第三大重酸雨区域，我国酸雨区域面积占国土面积的30%，主要集中在华中、西南和华东沿海3个区域[5]。西南区域是我国烟草种植的主要产区，植烟区域土壤酸雨沉降问题也不容忽视。

1.2 农业栽培措施

1.2.1 种植制度不合理 不合理的种植制度会引起土壤酸化。ZHANG Y T等[6]研究发现，连续10年种植烟草会造成土壤酸化和土壤酸缓冲能力下降。烟草是一种忌连作作物[7]，长期连作会造成植烟土壤酸化，也是植烟土壤易板结和土壤通透性变差的重要原因[8-11]。同时，长期连作会影响烟草田间长势及农艺性状、降低烟草的产量和品质、加重病虫害的发生[12-15]。

1.2.2 施肥措施不适宜 1) 大量施用氯化钾、硫酸钾、氯化铵、硫酸氨等酸性肥料引起植烟土壤酸化。2) 大量长期施用单一的化学肥料，导致土壤有机质含量下降，减弱土壤的缓冲性能，引起植烟土壤酸化。3) 施肥比例失调，大量施入氮磷钾等肥料，忽视镁、钙等中微量元素肥料的施用，导致土壤养分失调，使钙、镁等元素很容易被氢离子置换，从而引起酸化。GUO J H等[16]研究指出，大量施用化肥加速农田土壤酸化进程，过去20年来我国主要农田土壤pH均值下降约0.5个单位，相当于土壤酸量(H+)在原有基础上增加2.2倍，这其中也包括植烟土壤。尤开勋等[17]研究表明，施肥不当是导致宜昌市植烟土壤酸化的主要原因之一。宋晓培[18]研究表明，土壤pH随着硫酸钾用量的增多呈逐渐下降趋势，且降幅逐渐加大。

1.2.3 水分管理措施不科学 不同灌水方法对灌水后植烟土壤水分含量和水分剖面分布以及不同深度土层的水分含量、运动方向影响明显，进而影响植烟土壤盐分积累以及酸化程度[19]。李爽等[20]研究表明，大水漫灌灌溉方式会加剧土壤酸化，相比于沟灌和渗灌，滴灌处理表层水溶性盐分和硝酸盐积累较少，更利于土壤酸化的抑制。

1.2.4 残茬留田 徐仁扣等[21]研究表明，与残茬移走相比，残茬留田会加速土壤酸化。残茬留田一方面将部分有机阴离子归还土壤，增加土壤的pH；另一方面将植物所含的有机氮加入土壤中，可能通过有机氮的矿化和硝化降低土壤的pH。植烟土壤的最终pH由以上两种过程共同作用决定。

1.3 自然环境

自然因素引起的土壤酸化包括：1) 天然酸的形成引起植烟土壤酸度增加，如动植物呼吸产生碳酸以及动植物残体分解产生的有机酸等[22]。2) 自然多雨条件下，降水量大大超过蒸发量，土壤溶液中的盐基离子在强烈的淋溶作用下随渗透水下移，使植烟土壤中易溶盐减少造成土壤酸化。邓小华等[23]研究表明，水土流失状况显著影响植烟土壤pH，水土流失严重的植烟土壤容易酸化。3) 李强等[24]研究表明，随着海拔升高，植烟土壤pH呈下降趋势。此外，植烟土壤pH在不同地形间存在显著差异，其中平坝最高，丘陵最低，这可能与不同地形土壤类型等因素的差异有关，如平坝多为黄壤，山地和丘陵多为紫色土和红壤。

1.4 其他

土地利用方式改变会影响土壤酸化程度。JACKSON R B等[25]研究表明，为促进生物固碳而大量种树加速土壤酸化，森林土壤比经常翻耕的农田土壤更容易发生酸化。在农田生态系统中，免耕措施更易加速土壤酸化[26]。工业产生的废气、废渣、废水的任意排放，直接或间接导致植烟土壤酸化。

2 土壤酸化改良措施

2.1 控制酸雨

酸雨的污染源主要是燃料、工业生产过程释放的废气及汽车尾气的排放[27]。因此，减少污染源排放是控制酸雨的关键措施，如采用脱硫脱氮技术，减少燃煤过程中或汽车尾气排放中二氧化硫和氮氧化物等致酸气体的排放量。同时，要加大科技投入力度，加快进度开发和利用可替代燃煤的新能源，如太阳能、风能、核能、地热能等，减少致酸气体的排放，达到控制酸雨的目的。

2.2 采用合理的农业栽培措施

2.2.1 合理种植 合理的种植制度对于改良植烟土壤酸化具有一定的作用。植烟地块轮作、间作、套作等模式能够改良土壤构造，促进烟田生态系统的良性循环，调节利用植烟土壤肥力，减轻部分病虫害危害，能够充分利用有限的生产资源获得较高的种植效益。杨洋等[28]研究表明，连续植烟能够增加土壤中病毒的积累量，土壤中烟根残体是病毒重要的侵染源之一，而烟草-玉米轮作种植模式能够明显减弱病毒病发生。阳显斌等[29-30]研究表明，相比烤烟单作，烟蒜套作作可提高土壤pH、有机质及速效成分的含量，增强土壤速效养分的供应能力。

2.2.2 科学施肥 选择氮肥时应减少酸性或生理酸性肥料的施用，同时，要避免单一肥料施用，防止植烟土壤营养失衡，在施用氮肥的基础上注意增加钾肥，补充微量元素[31]。此外，施肥量要适宜，应做到科学施肥，防止养分流失，以减少对环境的污染。

有机肥可以提高植烟土壤对酸化的缓冲能力，施用有机肥料能使土壤中微生物大量繁殖，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[32-33]。同时，有机肥可提高植烟土壤的吸附能力。因此，适当增施有机肥，可以提高土壤缓冲能力，使植烟土壤pH在自然条件下不会因外界条件改变而剧烈变化。

2.2.3 合理管理水分 从土壤质量变化过程、防治土壤退化和协调土壤条件的要求出发，综合考虑每一灌溉方法的植烟土壤盐分积累特点，应优先选择滴灌。再辅以科学的管理对策，可消除和防治植烟土壤退化，达到植烟土壤的可持续利用[34]。

2.3 施用土壤改良剂

施用石灰等碱性物质改良植烟土壤酸度是一项传统农业措施，一些工业废弃物如白云石、磷石膏、磷矿粉和碱渣等可以中和土壤的酸性物质，有效缓解土壤酸化。李玉辉等[35]研究表明，施用石灰并结合种植绿肥还田改良酸性植烟土壤，能使土壤容重、水解性酸、交换性酸、交换性氢、交换性铝分别降低11.97%、25.00%、18.46%、21.74%和16.67%，土壤孔隙度、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH、阳离子交换量、盐基饱和度、土壤缓冲容量分别提高42.26%、57.02%、11.86%、16.39%、50.65%、5.97%、8.05%、13.17%和81.90%。石楠[36]研究表明，施用石灰能够提高植烟土壤pH，在烤烟生长后期对烟株株高、茎围增大产生促进作用，能有效提高烤烟生长中期叶片叶绿素含量，增强烤烟光合特性，提高叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率；能有效提高中部叶可用性，叶片开片率好，叶质重适中。李昱等[37]研究表明，烟田土壤中施入白云石粉，土壤pH明显提高，烟叶氯含量明显降低，还原糖含量、钾/氯值明显提高，烟叶品质及协调性得到较大改善。

生物改良剂是改良植烟土壤酸度最为常见的措施。生物炭在改良酸化土壤方面(降低土壤酸度、提高土壤肥力、改良主壤微生物生存环境等)具有很高的应用价值。孟恺琳[38]研究表明，生物炭改良后土壤pH上升0.46个单位，容重平均下降6.14%，田间持水量上升25.05%，土壤中碱解氮增加32%、有效磷增加283%、速效钾含量增加25%，过氧化氢酶活性平均增加56%，蔗糖酶活性增加30%，脲酶活性增加46%。此外，微生物菌剂改良酸化土壤也有一定效果，郭秀珠等[39]研究表明，应用某种微生物肥料改良土壤，可以很好地降低土壤酸性，提高土壤速效肥力。

2.4 其他措施

加大环保执法力度，严格控制工业废气、废渣、废水的任意排放，减少土壤酸化。同时，烟草部门要加强植烟地土壤质量建设与管理投入，对酸化植烟土壤改良进行政策倾斜，加大投入，加强技术研究，提出不同土壤类型、酸化原因、不同程度酸化土壤因地分类改良的技术措施和治理效果评价方法，引导开展酸化土壤改良工作。

3 小结

我国主要烟叶产区植烟土壤中pH<4.5(极酸性)的土壤占2.4%，pH处于4.5～5.5(酸性)的土壤占18.6%[40]。土壤酸化会导致烟叶产量及品质下降，病虫害增加，烟叶安全性降低等问题。目前，国内外对酸化土壤改良技术方面的研究与实践在个别时间段，或一些局部地区取得了一定效果，但土壤酸化问题依然没有得到很好解决。酸化土壤改良是一个严峻而复杂的过程，高效且可持续、生态环保的改良剂或改良方法是未来的发展趋势，要将化学方法、生物学方法与农业栽培措施等方法相结合建立综合调控技术，实现对植烟土壤加速酸化的长效控制。