土壤酸化調(diào)控存在的主要問(wèn)題

酸性土壤分布詳情不清

通過(guò)?20?世紀(jì)?80?年代開展的第二次全國(guó)土壤普查和?2005?年開始的全國(guó)測(cè)土配方施肥計(jì)劃，雖然獲取了大量農(nóng)田土壤?pH?值的數(shù)據(jù)，繪制了區(qū)域尺度的土壤?pH?值分布圖，但田塊尺度的土壤酸度信息仍嚴(yán)重缺乏。土壤酸度存在很大的空間變異性，目前公布的縣域土壤平均pH?值對(duì)土壤酸化調(diào)控的指導(dǎo)作用有限。如能根據(jù)測(cè)土配方施肥計(jì)劃獲取的海量數(shù)據(jù)，在酸性土壤地區(qū)建立田塊尺度的土壤酸度狀況數(shù)據(jù)庫(kù)，將可為土壤酸化分類調(diào)控對(duì)策的制訂、酸化土壤的改良和土壤酸化的阻控提供依據(jù)。

土壤酸化預(yù)測(cè)研究嚴(yán)重缺乏

土壤酸化快慢除與質(zhì)子源的大小有關(guān)外，還受土壤性質(zhì)的影響。土壤酸化未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)研究可對(duì)土壤酸化的潛在危害提出預(yù)警，并為土壤酸化的阻控提供參考。20?世紀(jì)?80?年代至?21?世紀(jì)初，歐美等國(guó)研究人員對(duì)酸沉降影響下森林土壤的酸化趨勢(shì)開展了大量預(yù)測(cè)研究，建立了一系列酸化預(yù)測(cè)模型。但國(guó)內(nèi)外至今很少開展農(nóng)田土壤酸化的預(yù)測(cè)研究。由于農(nóng)田土壤酸化的質(zhì)子源主要來(lái)自銨態(tài)氮肥中銨離子在土壤中發(fā)生的硝化反應(yīng)（圖?1），而森林土壤酸化主要由酸沉降引起，因此建立在森林土壤酸化基礎(chǔ)上的酸化預(yù)測(cè)模型不能直接用于農(nóng)田土壤酸化的預(yù)測(cè)研究。近期中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)與荷蘭?de Vries?教授合作，以預(yù)測(cè)森林土壤酸化的經(jīng)驗(yàn)性模型為基礎(chǔ)，建立了農(nóng)田土壤酸化的預(yù)測(cè)模型——VSD+?模型^[6]，并在較大的區(qū)域尺度上對(duì)我國(guó)不同種植模式下的土壤酸化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)研究^[7]。這將對(duì)我國(guó)土壤酸化預(yù)測(cè)研究起到積極的推動(dòng)作用。

作物酸害閾值不明

土壤酸化達(dá)到一定程度（一般?pH?值在?5.5?以下），會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生酸害，從而導(dǎo)致作物生長(zhǎng)不良，甚至減產(chǎn)。主要原因是酸化導(dǎo)致土壤固相鋁溶出，對(duì)植物根系產(chǎn)生毒害。由于不同植物對(duì)酸害和鋁毒的敏感性不同，達(dá)到植物酸害的臨界土壤?pH?值（酸害閾值）也因作物品種及基因型而不同。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)作物發(fā)生鋁毒害的機(jī)制及作物緩解鋁毒害的機(jī)制開展了廣泛而深入的研究^[8]，但對(duì)作物酸害閾值的研究還很缺乏。目前這方面研究的難點(diǎn)是：田間條件下開展作物酸害試驗(yàn)需要具備連續(xù)?pH?值梯度的同類土壤的不同處理。作物收獲后，通過(guò)分析作物產(chǎn)量與土壤?pH?值和交換性酸度之間的關(guān)系獲取某一植物的酸害閾值，但這種連續(xù)?pH?值梯度的土壤處理難以獲得。盆栽實(shí)驗(yàn)等控制條件下獲得的酸害閾值數(shù)據(jù)與田間條件下獲得的結(jié)果存在差異。不同作物及同一作物的不同品種需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)一一獲取，工作量很大。另外，土壤陽(yáng)離子交換量和鹽基飽和度等性質(zhì)參數(shù)也影響作物的酸害閾值。然而，作物酸害閾值將為酸化土壤的分類調(diào)控提供直接依據(jù)，是調(diào)控土壤酸化的重要參數(shù)，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究。

土壤酸化的阻控研究重視不夠

土壤含有一定量的酸堿緩沖物質(zhì)，因此對(duì)外源酸和堿的加入具有緩沖?pH?值變化的能力。土壤酸化后，土壤中的酸主要以交換性酸（主要為交換性鋁）存在于土壤固相部分，其數(shù)量比土壤溶液中的高得多。因此，土壤一旦發(fā)生嚴(yán)重酸化，調(diào)節(jié)土壤?pH?值所需堿性物質(zhì)的數(shù)量多，酸堿反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，改良的難度很大。但如在土壤發(fā)生嚴(yán)重酸化之前提前預(yù)防，采取一定的技術(shù)措施減緩?fù)寥浪峄?，則可起到事半功倍的效果。特別對(duì)土壤黏粒和有機(jī)質(zhì)含量低的土壤，由于這類土壤對(duì)酸的緩沖能力弱，對(duì)外源酸更為敏感，容易酸化，對(duì)其酸化的預(yù)防尤為重要。目前對(duì)土壤酸化阻控研究重視不夠，相關(guān)的研究還比較少，可供選擇的技術(shù)措施非常有限。

酸化土壤的改良技術(shù)有待創(chuàng)新

改良酸性土壤的常用方法是施用石灰等堿性物質(zhì)直接中和土壤酸度，該方法是改良酸性土壤的傳統(tǒng)和有效的方法，但也存在一些問(wèn)題。長(zhǎng)期、大量施用石灰會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)和養(yǎng)分不平衡，因?yàn)槭覂H提供養(yǎng)分鈣，而大量的鈣會(huì)導(dǎo)致土壤鎂（Mg）、鉀（K）缺乏以及磷（P）有效性下降。土壤酸化伴隨著土壤肥力退化，土壤酸度改良必須與土壤肥力提升同步進(jìn)行。將石灰等無(wú)機(jī)改良劑與有機(jī)肥等有機(jī)改良劑配合施用，可以解決這一問(wèn)題，但目前仍存在一些技術(shù)障礙，有待研究。

酸性土壤改良另一長(zhǎng)期未得到解決的問(wèn)題是表下層土壤酸度的改良。石灰在土壤中的移動(dòng)性差，僅能中和?15—20?cm?以上表層土壤的酸度，對(duì)?20?cm?以下的表下層和底層土壤基本無(wú)效。而植物根系可深達(dá)?40—60?cm?的土層，表下層土壤酸度的改良與表層土壤同等重要。自?20?世紀(jì)?70?年代以來(lái)，美洲和非洲的一些國(guó)家紛紛采用磷酸工業(yè)的副產(chǎn)品磷石膏改良表下層土壤酸度，取得很好的效果。但我國(guó)磷酸工業(yè)產(chǎn)生的磷石膏中殘留了比較多的酸性物質(zhì)，限制了這一方法在我國(guó)酸性土壤改良中的應(yīng)用。因此，表下層土壤酸度的改良是我國(guó)酸化土壤改良要重點(diǎn)解決的科學(xué)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)酸性土壤改良劑的精準(zhǔn)施用，需要建立改良劑用量的估算方法。目前主要根據(jù)土壤?pH?值和土壤?pH?緩沖容量確定改良劑用量。由于土壤?pH?緩沖容量的測(cè)定比較煩瑣，該方法實(shí)用性不強(qiáng)。土壤?pH?緩沖容量與土壤陽(yáng)離子交換量（CEC）之間存在很好的相關(guān)性，還與土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)，應(yīng)建立基于土壤?pH?值、CEC和有機(jī)質(zhì)含量的估算改良劑用量的簡(jiǎn)便方法^[10]，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)研究。

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