3.2 作物酸害阈值研究

 

　　作物酸害阈值研究不仅可以了解不同作物对酸性土壤的适应性，还将为土壤酸化的分类调控提供依据。温室盆栽条件下的研究表明，作物酸害阈值不仅与作物品种有关，还随土壤类型而变化。未来要重点研究土壤CEC和盐基饱和度等土壤性质对作物酸害阈值的影响，建立酸害阈值与土壤性质之间的经验关系，可以预测同一植物在不同土壤上生长时的酸害阈值，而不必对每一种土壤都进行实验研究。

 

　　3.3 制订酸化土壤的分类调控方案

 

　　pH值低于6.5的土壤均为酸性土壤，其中pH值在5.5—6.5范围内的土壤为弱酸性土壤，而这类土壤的酸度对作物生长和生态环境几乎没有有害影响。但这类土壤容易发生进一步酸化，对农业生产和生态环境具有潜在的危害。对这类土壤要采取有效措施阻控和减缓土壤酸化，可以从减小质子源和提高土壤抗酸化能力两方面进行酸化阻控。针对土壤pH值低于5.5的酸性和强酸性土壤，重点进行改良并同时提高土壤的肥力水平。对pH值<5.0的强酸性土壤，建议施用石灰等碱性改良剂中和土壤酸度，提高土壤pH值，同时配施生物质炭和有机肥提高土壤肥力；对土壤pH值在5.0—5.5范围的酸性土壤，建议采用生物质炭和有机肥等温和改良剂进行改良。

 

　　由于缺乏田块尺度的土壤酸化信息，建议普及土壤pH值的原位测定方法。目前的技术条件完全可以满足土壤pH值的田间原位测定。在南方酸性土壤分布地区，给乡镇农技站配备便携式土壤pH 值测定仪器，对疑似酸性和强酸性土壤进行现场原位测定，据此提出土壤酸度改良和土壤酸化阻控的建议。

 

　　4 土壤酸化阻控的对策建议

 

　　铵态氮肥中的铵离子在土壤中发生硝化反应并产生H+是其加速农田土壤酸化的主要机制。如能采取有效措施抑制或减少硝化反应，则可从源头控制或减缓铵态氮肥对土壤酸化的加速作用。室内控制条件下的研究表明双氰铵等硝化抑制剂可以抑制酸性土壤中的硝化反应，而且硝化抑制剂与尿素配合施用还可提高酸性土壤的pH值，因为尿素的水解过程消耗H+。但目前这一技术还有待田间条件下的进一步验证。

 

　　4.2 减施化肥并增施有机肥

 

　　铵态氮肥的过量施用是农田土壤加速酸化的主要原因，因此应逐步减少铵态氮肥的施用量，增加有机肥施用量。研究表明，长期施用有机肥或将有机肥与化肥配合施用可以维持土壤酸碱平衡，减缓土壤酸化，因为有机肥含一定量的碱性物质。长期施用有机肥还可提高土壤有机质含量，从而提高土壤的酸缓冲容量，显著提高土壤的抗酸化能力。但由于某些畜禽粪含重金属和抗生素等污染物，选择有机肥时要注意规避环境和健康风险，避免将有害物质引入酸性土壤。有机肥施用量，特别是有机肥与化肥的合理配比，是一个有待进一步研究的课题。既要保证作物不减产，又要维持化肥产酸与有机肥耗酸的基本平衡，维持土壤酸度基本恒定。

 

　　4.3 合理的水肥管理

 

　　铵态氮的硝化及产生的NO3- 随水淋失是加剧土壤酸化的重要原因。因此，通过合理的水肥管理，以尽量减少NO3-的淋失也能减缓农田土壤酸化，这是国外阻控化学氮肥引起农田土壤酸化的常用措施。例如，选择合理的施肥时间，让施入土壤的肥料尽可能为植物吸收利用。另外，确定合理的氮肥用量，也可以减少氮肥损失，减缓土壤酸化，因为过量施用氮肥必然导致氮肥在土壤中的残留和淋失。在酸性土壤地区使用缓释肥料也可以减少氮肥损失，提高氮肥利用率，起到减缓土壤酸化的作用。

 

　　4.4 以硝态氮肥替代铵态氮肥用于设施农业生产

 

　　作物吸收硝态氮，其根系会释放氢氧根离子（OH-），能中和根际土壤的酸度。澳大利亚学者据此建立酸性土壤的生物改良方法。国内已开展的类似研究也发现，当施用硝态氮肥时植物通过其根系与土壤的相互作用提高土壤pH值。因此，以硝态氮肥替代铵态氮肥可以从源头切断氮肥在土壤中产酸。考虑到硝态氮肥的价格较高，且在高温多雨的热带和亚热带地区的土壤中容易淋失，建议在设施农业生产蔬菜和瓜果等高附加值农产品时优先使用硝态氮肥，避免氮肥对土壤酸化的影响。大多数蔬菜和瓜果属于喜硝植物，对硝态氮有偏好吸收，因此施用硝态氮肥还可提高氮肥利用率。

 

　　4.5 积极研发和推广农作物秸秆炭化还田技术

 

　　农作物秸秆经过热解炭化制备的生物质炭是一种优良的酸性土壤改良剂，不仅可以在短期内中和土壤酸度，提高土壤pH值，而且可显著提高土壤的酸缓冲容量和抗酸化能力，对酸化土壤的治理及化学肥料持续施用导致的土壤再酸化的阻控均有很好的效果。与传统秸秆直接还田相比，炭化还田具有减量化、养分富集、有机物不易分解等优点。施用生物质炭还可改善土壤理化性质，提高土壤肥力水平。但目前主要的做法大多是将秸秆收集到固定场所再进行炭化处理，成本很高，难以推广。未来应鼓励多学科、多专业交叉与合作，加强秸秆田间就地炭化技术以及炭化与机械化还田一体技术的研发，降低秸秆炭化处理成本，为大面积推广消除障碍。

 

　　5 酸化土壤的改良技术措施

 

　　施用石灰是改良土壤酸度的传统而有效的方法，在国内外都已得到广泛的应用。但如上文所提到的，该方法也存在一些不足。磷石膏普遍用于改良热带和亚热带地区表下层土壤的酸度，但该方法在我国的应用也存在不足。因此，需要针对我国农田土壤的酸度特点开发酸化土壤的改良新技术。

 

　　5.1 表层与表下层土壤酸度的同步改良技术

 

　　碱渣是氨碱法生产纯碱的副产品，含丰富的碳酸钙和一定量的碳酸镁，有害物质含量非常有限，可用作酸性土壤改良剂。研究发现表层施用碱渣可以同时改良表层和表下层土壤酸度。主要机制是碱渣中的硫酸根（SO42-）和氯离子（Cl-）促进了钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+）等盐基阳离子在土壤剖面中迁移。例如，将植物秸秆等农业废弃物与碱渣配合施用，对表下层土壤酸度的改良效果更好。

 

　　5.2 不同无机改良剂的配合施用

 

　　将石灰等碱性改良剂与富含养分的工业废弃物配合施用，可以在中和土壤酸度的同时提高土壤养分含量。如农作物秸秆等生物质发电产生的灰渣富含钙和钾，猪骨提取胶原蛋白后的骨渣富含磷。将其与碱渣配合施用，显著提高酸性土壤pH值和磷、钾、钙和镁等养分的含量，还可促进作物对养分的吸收，提高作物产量。

 

　　5.3 酸化土壤的有机改良技术

 

　　作物秸秆等农业废弃物及其制备的生物质炭和有机肥等均含一定量的碱性物质，但其碱含量低于石灰等无机改良剂，可作为较温和的改良剂用于中等酸化程度的酸性土壤改良。这些有机改良剂还可提高土壤有机质和养分含量、改善土壤理化性质，提高土壤肥力。

 

　　5.4 大力推广酸化土壤的综合改良技术

 

　　土壤酸化伴随着土壤肥力退化和养分缺乏等问题，目前采用单施石灰的方法虽然对治理土壤酸度很有效，但不能解决酸性土壤肥力低和养分缺乏等问题。将石灰等无机改良剂与有机肥、秸秆或秸秆生物质炭按一定的比例配合施用，不仅可以中和土壤酸度，还能同时提高土壤肥力，保持土壤养分平衡。但目前这些综合调控技术还没有受到足够的重视，亟待进行大面积示范和推广应用。

 

　　6 结语

 

　　由于高强度农业利用和化肥大量施用导致我国热带和亚热带地区农田土壤持续快速酸化，对农业生产和生态环境造成严重危害。采取增施有机肥减施化肥、推广秸秆炭化还田以及采用有机、无机复合改良技术等阻控土壤酸化、改良酸化农田土壤，遏制土壤的持续酸化，将我国热带和亚热带地区的土壤酸度维持在较低水平，对我国农业可持续发展和乡村振兴战略的实施具有重要意义。

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