果园土壤酸化及其调控研究进展

高文胜，张辉，李国栋，刘雪梅，刘雪峰，陈海宁

(1 .山东省农业技术推广中心，山东济南 251000；2.山东迈科珍生物科技有限公司，山东泰安 271000；3.山东省烟台市农业科学研究院，山东烟台 265500)

土壤酸化是因自然和人为因素导致盐基性阳离子减少，氢、铝离子增加，土壤pH值降低，有毒金属离子活性增强的过程。中国土壤酸化具有面积大、分布广、酸化程度高和危害大等特点[1]。Guo等[2]报道，中国90%的农田土壤均发生不同程度的酸化，pH值平均下降约0.5个单位，北方经济作物土壤的pH值下降尤其明显，平均下降约0.58个单位。山东省大部分果园土壤酸化有加重趋势，尤以棕壤为主的胶东地区果园最为严重，招远果园土壤pH值平均4.22，呈极强酸性；栖霞、文登、蓬莱、莱西的果园土壤平均pH值分别为4.69、4.86、5.14和5.26，呈强酸性[3]。于忠范等[4]研究发现，胶东地区必须改良的偏酸性果园占全部果园的比例高达88.4%。鲁中南的沂水、蒙阴果园土壤平均pH值分别为5.19、4.75，呈强酸性。无棣、阳信以潮土、盐碱土为主，果园土壤虽然呈中性，但与对照土壤相比pH值下降0.46个单位[3]。近年来，作为果园土壤退化的一个重要表现，土壤酸化引起了人们的高度关注，并围绕酸化果园土壤改良开展了大量研究，取得了一系列的研究成果。为此，笔者对近年来酸化果园土壤改良方面的研究进行了综述，旨在为以后的相关研究及果业的生态健康可持续发展提供参考。

1 果园土壤酸化的危害及原因

适宜苹果生长的土壤pH值一般在6.0左右[4]，pH值过高或过低均会影响植株的生长和土壤养分的有效性[5]。土壤酸化制约了土壤中营养元素的转化和释放，如土壤酸化导致钙、镁和钾等盐基离子的加速淋失，明显减少果实中钙的含量，进而导致果实苦痘病、痘斑病、水心病等生理性病害的发生[6]；土壤酸化还会导致锰等有害金属离子溶解度的增加，造成锰中毒而引发果树粗皮病等[7]。此外，土壤酸化也会使果园土壤缓冲能力降低、土壤物理结构破坏、表层土壤沙化、有益动物和微生物种群缺失[8]，不利于有机质分解和碳、氮、磷、钾、硫和硅等的转化[9]，降低了氮素利用效率，减弱了光合产物在地上部和地下部之间的交换能力[10]，影响果树对水分和养分的吸收[11]，从而使树体老化、产量和品质下降。

土壤酸化本身是一个缓慢的、持续不断的自然过程[12]，不当的果园农业措施加速了土壤酸化的进程[13]，主要表现为：一是氮、磷肥施用过量，在硝化或水解过程中产生的H+使土壤逐步酸化；二是有机肥和微量元素施用相对不足，土壤粘粒结构减少、功能削弱，土壤缓冲性能下降，土壤容易酸化；三是不当的大水漫灌导致钙、镁、钾等盐基离子淋失严重，土壤胶体中的阳离子点位被氢、铝等阳离子取代，从而发生土壤酸化[14]。

2 果园酸化土壤的改良与修复

2.1 使用土壤改良剂

化学改良剂如石灰是传统而有效的酸化土壤改良剂，可以短时间内迅速提高土壤pH，改善土壤性质，并取得一定的增产效果[7,8]，但长期施用会破坏土壤结构，造成土壤板结，土壤“复酸化”[15]，还会引起土壤钙、钾、镁等元素的平衡失调而导致减产[16,17]。但在施入生石灰的基础上添加中微量元素或者小分子聚合物有利于植株总重、叶面积和叶绿素含量的提高[8]。因此在施用石灰调节土壤pH值时，还要添加外源物质来改善土壤团粒结构，增加土壤的缓冲能力。杜振宇等[18]研究发现，石灰与腐殖酸结合可以有效地改善土壤的酸化程度；相比单纯施入石灰，二者结合施入土壤可以形成弱酸缓冲体系，维持土壤酸碱平衡。同时，作为一种营养物质，腐殖酸的施入可以提高土壤有机质含量，活化土壤中固定的钾、磷等营养元素，供给作物吸收利用。

除了施用石灰或石灰石粉等传统酸性土壤改良剂外，白云石、粉煤灰、磷石膏、磷矿粉、碱渣和工业废弃物等一些矿物和工业废弃物，也能改良土壤酸度。李庆军等[7]研究发现，以膨润土为主的酸化土壤改良剂不仅可明显提高土壤pH，改善土壤养分供应能力，还能显著提高果实综合品质。磷石膏的应用也非常广泛，由于其在土壤剖面中的移动性高于石灰石粉，对改良底层土壤酸度有很好效果，已在国外得到广泛的推广[19]。硅钙钾镁肥是磷石膏、钾长石等在高温下煅烧而形成的环保型碱性土壤调理剂，不仅能调酸改土，改善土壤理化性状，改善作物农艺性状，提高果实产量和品质，还能有效克服石灰等易造成土壤板结的不足[20]。近年来，硅钙钾镁肥在北方酸性土壤果园得到大面积应用。研究表明，梨园土壤施用硅钙钾镁肥后pH值提高0.66个单位，阳离子交换量、土壤速效养分含量也明显提升[21]；甜樱桃上施用硅钙钾镁肥果园土壤pH值提高0.73个单位[22]；葡萄施用硅钙钾镁肥后单果重、可溶性糖含量最高可增加52.77%和14.5%[23]；苹果果实Vc和可溶性糖含量分别提高21.9%和19.0%，着色率提高34.2%，优果率提高25．6%，裂果、缩果、苦痘、畸形果明显减少[24]，果实品质明显改善[25]。高文胜等[26]试验发现施用硅钙钾镁肥促进了桃树枝条的发育，桃产量增幅达24.98%；硅钙钾镁肥配施黄腐酸钾不仅提高土壤酶活性，促进桃幼树细根的生长，提高叶片光合速率，还能提高土壤和植株硅含量，比单施硅钙钾镁肥效果更加显著[27]。

近年来，作物茎杆等农业有机废弃物也都被用于酸性土壤改良中。生物质炭是生物质在无氧或限氧条件下热解得到的一种细粒度、多孔性碳质材料，是一种很好的有机改良剂[28,29]。生物炭不仅可以增高土壤有机碳含量，还可以中和土壤酸度，降低铝对作物的毒害作用。张瑞清等[30]室内培养试验表明果木炭和稻壳炭不同浓度处理后，土壤pH值得到显著提高，交换性酸(氢、铝)降低的含量也均与对照差异显著。王震宇等[31]研究表明，向果园酸化土壤添加5%花生壳生物炭后，经44 d的培养，土壤容重降低了8.2%，土壤pH值提高了1.33个单位，但生物炭作为改良剂价格昂贵，且如果长期施用可能导致这部分物质在土壤中积累造成土壤的次生污染[32]。农业废弃物及其衍生物对酸性土壤的改良研究大多停留在室内模拟阶段，离田间实际应用还有较大差距[19]。

2.2 科学施肥

肥料对果园产量的提升起到关键性作用，但盲目施肥会使土壤酸化、板结，还会造成水体富营养化、硝酸盐含量超标，增加了生产成本，限制了作物产量和品质。因此，施用化肥时，应根据果树营养的阶段性、土壤肥力等来确定肥料的种类、施用量、施肥时期和施用方法，遵循有机和无机相结合的原则，合理施加有机肥料同时适当调整大、中、微量元素的施用量。有机肥中含有大量为果树生长提供支持的激素、酶和生长素。国内外相关研究表明，有机物料不仅可以直接为作物提供养分，还可为微生物提供能源，改善土壤酸度，从而间接提高土壤养分积累和供应能力[33]。孙瑶等[34]研究表明，与习惯施肥相比，施用生物有机肥可有效改善酸化苹果园土壤的化学性质，其土壤pH、碱解氮含量、有机质含量均有不同程度的提高。同时，有机肥能够提高氮的利用率，有效减弱化肥对土壤酸化的强烈作用。而微生物与有机物料结合，不仅能促进土壤中物质的转化，提高作物对养分的吸收，改善作物营养，从而使作物达到增产的目的。海藻肥是以天然海藻为原料，通过物理、化学或生物方法精制而成的天然有机肥料，在提高土壤肥力、改良酸化土壤方面展示出一定的优势。海藻肥可以大幅度增加苹果园土壤中可培养细菌、放线菌的数量，明显减少真菌数量，降低酚酸类物质含量，起到改良退化土壤作用[35,36]。

2.3 农艺措施

不当的农艺措施会加快果园土壤酸化进程，改良或优化某些农艺措施改良酸化土壤是可行的。果园自然生草可提高土壤的pH值和土壤有机质含量[37]。孙瑶等[38]研究发现果园生草和土壤调理剂配施能有效改善土壤质量，增加苹果的产量和品质。胡衡生等[39]试验表明，格拉姆柱花草能大幅度提高土壤有机质速效N、P、K含量，降低酸度，疏松质地，蓄水保水能力有所增加。但在果树需水临界期，应注意避免草与果树争肥争水。生草后应加强果园病虫害的防治。

此外，在果园施肥方面也可采用新型的缓控释肥以及水肥一体化技术等，以减少肥料流失，也可减缓土壤酸化进程。

3 小结与展望

高投入集约化农业生产面临越来越严重的土壤酸化问题，土壤、作物、环境等生物的和非生物的诸多复杂因素，使得解决这一问题更加复杂，任何单一的措施或少数几个措施都很难收到理想的效果。研究并阐明土壤酸化加速的机制，培育抗性品种，施用土壤调理剂、改良剂，科学施肥、平衡施肥，水肥一体化等多种方法综合运用，将源头控制与化学方法、生物学方法和农艺措施相结合建立综合调控技术，将是未来防控果园土壤酸化的理想手段。