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土壤酸化现象与改良控制措施

作者: 发布日期: 2018-6-15 10:16:16 人气:


土壤之所以有酸碱性,是因为土壤中存在少量的氢离子和氢氧根离子。当氢离子的浓度大于氢氧根离子的浓度时,土壤呈酸性;反之呈碱性;两者相等时则为中性。土壤酸碱性的强弱叫做酸碱度,通常用PH来表示。Ph等于7为中性,小于7为酸性,大于7为碱性。Ph是植物营养最重要的参数。植物营养吸收依赖于对土壤或基质ph的精确调节:ph过低阻碍大量元素吸收;ph过高,阻碍微量元素吸收,如缺铁失绿等症。
土壤酸化是指土壤ph在原有基础上逐渐下降的现象,是土壤中氢离子逐渐增加和交换性盐基逐渐减少的过程。土壤酸化是土壤形成和发育过程中普遍存在的自然过程。据了解,菜地土壤普遍存在酸化现象,特别是大棚蔬菜,随着棚室内肥料使用量的逐年增加并累积,土壤酸化现象更加严重。在对大棚蔬菜开展土壤调查时,经常发现土壤酸化现象非常严重,绝大多数大棚的土壤ph低于4.5,有些甚至低于3,同一大棚内可以明显看出生长情况好的植株根部土壤的ph大于生长情况差的植株根部土壤的ph。
1.土壤酸碱性简易测法
可用比色法测定土壤的酸碱性(ph)。先从化学试剂商店购买一本石蕊试纸,在一块耕地的四个角和中间各取一点土壤并搅拌均匀,放入干净的玻璃杯中,按土:水=1:2的比例加入凉开水,充分搅拌后待土沉淀后,从试纸本上撕下一条试纸,将试纸条的一端放入上清液内,1-2秒钟后取出试纸条,将试纸条浸湿处的颜色与试纸本上的标准色板相比较(在30秒内),找到与浸湿处的颜色相近的色板,色板下的数字即为PH。石蕊试纸本要存放在背光干燥处。
2.土壤酸碱性反应分级
土壤ph和酸碱性反应的分级如下表:
土壤ph
<4.5
4.5-5.5
5.5-6.5
6.5-7.5
7.5-8.5
>8.5
反应级别
极强酸性
强酸性
微酸性
中性
微碱性
强碱性
3.蔬菜适宜的酸碱度范围
大多数蔬菜适宜于微酸性至中性土壤,过酸和过减的土壤不适宜蔬菜生长。不同蔬菜种类对酸碱度有不同的反应,其最适土壤ph见表:
蔬菜种类
适宜ph范围
蔬菜种类
适宜ph范围
蔬菜种类
适宜ph范围
萝卜
7-7.5
南瓜
6.5-7.5
茄子
6.8-7.3
西瓜
5.0-7.0
甘蓝
5.5-6.7

7.0-7.4
胡萝卜
5.3-6.8
冬瓜
5.5-7.0
豇豆
6.2-7.2
甜瓜
6.0-6.8
菠菜
5.5-7.0
生姜
6.5
番茄
6.0-7.0
白菜
6.5-7.0
豌豆
6.0-7.2
丝瓜
6.0-6.5
芹菜
6.0-7.6
马铃薯
5.5-6.5
黄瓜
5.5-7.6
莴苣
6.0
蚕豆
6.2-7.0
苦瓜
5.5-6.5
辣椒
6.2-7.2
玉米
6.5-7.0
花椰菜
6.0-6.7
大蒜
5.0-6.0
草莓
5.7-6.5
4.土壤酸化的危害
①土壤盐基饱和度低、酸性强  土壤酸化的实质是氢离子和铝离子数量的增加。由于铝离子有较强的吸附性能,它能与交换性盐基离子(如钙)争夺土壤中的负电荷,使原本已经很少的盐基离子遭受淋失,土壤盐基饱和度下降,酸性增强。土壤酸化的后果是钙离子、镁离子等盐基离子的淋失,导致盐基营养贫瘠。
②土壤负电荷量少,缓冲性能弱  我国的酸性土壤主要分布在长江以南的广大地区,由于土壤的黏土矿物主要是高岭土,本身的有效负电荷量就很少,再加上酸化作用,盐基饱和度下降,缓冲性能弱。当土壤胶体上全部喂氢离子和铝离子时就市区了对酸的缓冲能力。因此,当有酸性物质(如酸雨等)沉降时,其ph易于降低。
③易产生氢、铝和锰的毒害  土壤酸化的另一个严重后果是氢离子、铝离子和锰离子等毒性元素增加和活性增强。土壤溶液中过量的氢离子会影响根膜的渗透性,干扰离子在根表的传输,土壤中的氢离子增多,对蔬菜等作物吸收其他阳离子产生拮抗作用。铝能影响根尖细胞的分裂,减弱根呼吸作用,铝还增加土壤对磷的固定作用,降低磷的有效性,植物长期和过量地吸收铝,会引起中毒,甚至死亡。此外,土壤酸化还能干扰植物对钙离子、镁离子、钾离子、亚铁离子在内的几种必要元素的吸收、传输和利用。过量锰主要是通过破坏植物体内几种氧化酶、降低ATP质量分数和呼吸速率来影响植物生长的。
④土壤结构被破坏  酸化土壤由于钙离子的淋失,土壤团粒结构和团聚体减少,土体易分散,导致土壤板结,保水保肥力差,抗逆能力下降,降低土壤肥力。蔬菜等作物抵御旱、涝自然灾害的能力减弱。酸化土壤加速土壤矿物质营养元素的流失;改变土壤结构,导致土壤贫瘠,影响植物的正常发育。
⑤土壤微生物种群变化,细菌个体生长变小,生长繁殖速率降低   如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群芽孢杆菌、极毛杆菌和有关真菌的数量降低,影响营养元素的良性循环,造成农业减产。特别是酸化土壤可降低土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量,使土壤微生物的氨化作用能力和消化作用能力下降,同时,酸性土壤滋生真菌,使作物根际病害增加,且控制困难,尤其是十字花科的根肿病和茄果类蔬菜的青枯病、黄萎病等病害增多。
⑥酸沉降对农作物会造成急性伤害和慢性伤害  急性伤害,通常是指农作物与强酸或高浓度的二氧化硫等污染物接触,其叶片在短时间(1-3天)内出现细胞死亡,严重者出现枯叶、枯枝、枯梢和枯株。
慢性伤害,一般是指农作物长期与弱酸或低浓度的二氧化硫等污染物接触,其叶色失绿或色素变化,破坏作物细胞的正常代谢活动,导致细胞死亡,可见的伤害症状为过早落叶等。一般酸雨地区或二氧化硫长期超标地区会发生这种情况,这也是农作物大面积减产的原因之一。
5.土壤酸化的原因
引起土壤酸化的因素有气候、施肥、灌溉和酸沉降等。但主要是施肥不合理。
①气候  高温多雨的地区,风化淋溶较强,盐基易淋失,容易形成酸性的自然土壤。
②施肥  造成土壤酸化的肥料主要是生理酸性肥料和氮肥。如长期施用硫酸铵或氯化钾等生理酸性肥料时,当其中的铵离子及钾离子被作物吸收后,酸根离子就残留在土壤中而酸化土壤。氮肥对土壤的酸化主要是铵态氮在土壤中进行硝化作用形成的酸所致。
③灌溉  农田灌溉在一般情况下有“复盐基”的作用,能降低土壤酸度。但在南方红壤区的山拢中,往往由于引灌山坡径流水,其水质常受林带渗出的酸水(黄腐酸影响)及酸性红壤浊流的影响,提高土壤的酸度。此外,在黄铁矿区或基岩中含高黄铁矿山区的农田,其灌溉水源旺旺受这些黄铁矿氧化后产生的硫酸所影响,导致土壤变酸。
④酸沉降  近代环境污染形成的酸沉降是导致土壤酸化的主要原因之一。酸沉降包括干沉降和湿沉降两个方面。干沉降是指排放到大气中的二氧化硫和氮氧化物一部分直接渗入地表,即通过气体扩散、固体物降落的大气沉降。湿沉降即酸雨和酸雾。
6.有机蔬菜防治土壤酸化的措施
①根据酸沉降污染源  主要是控制氮、硫的排放。其中燃煤脱硫处理和制成型煤对控制硫的排放有良好的作用,实行氮肥深施和提高氮肥利用,减少对大气的排放。
②品种合理布局  农作物品种应更多考虑其耐酸特性。如不同品种的蔬菜对酸的敏感程度不同,在ph3.5的高酸性环境里,对酸敏感的蔬菜如番茄、芹菜、豇豆和黄瓜的产量可下降20%;而中等敏感性的生菜、菜豆和辣椒的产量下降10%-20%;耐酸性较强的青椒、甘蓝、小白菜、菠菜和胡萝卜的产量也会下降10%以下。因此,在酸性土壤上可种植耐酸的蔬菜品种。水旱轮作和间套作业是提高土壤对酸沉降缓冲能力和加快酸化土壤生态恢复的良好措施。
③施用石灰  施用石灰是中和土壤酸性、控制土壤酸化和提高土壤ph的重要措施。不同形态的石灰,中和酸性的能力有差异,如100g氧化钙中和酸的能力约相当于179g碳酸钙。石灰施用量因土壤的潜在酸度而定。石灰及其他含钙的碱性物质,如钙镁磷肥、炼钢炉渣、窑灰钾、草木灰等,不仅可以中和土壤酸度,还可以为蔬菜补充大量的钙。当土壤受到硫磺矿或硫铁矿污染形成强酸性土壤时,可先采用漫灌洗酸后,再用石灰中和酸度。若是水田,且长期淹水,一旦脱水干燥,立即表现极强的酸性,ph可达2-3之间,寸草不生,此时以水洗及用石灰中和可获得显著的效果。
虽然施用生石灰可以中和酸性,消除毒害,增加土壤有效养分,改善土壤的物理性和减少病害,但过量施用也会带来不良的后果,因此在施用方法和用量上有讲究。施用时,应先将石灰粉碎,使之大部分能通过100目晒,于播种前,将生石灰和有机肥分别撒施于田块,然后通过耕耙,使生石灰和有机肥与土壤尽可能混匀。酸性土壤的生石灰用量见下表。施生石灰容易加速土壤中有机物质的分解,因此,施生石灰应与有机肥料如畜禽粪便、饼肥等配合施用,但不能与人畜尿、过磷酸钙混存或混用。一次施用后,可间隔2-3年。黄瓜、南瓜、甘薯、蚕豆、豌豆等耐酸性中等,要施用适量的生石灰;番茄、甜菜等耐酸性较差,要重视施用生石灰。
酸性土壤的生石灰用量(千克/亩)
土壤反应
黏土
壤土
沙土
强酸性(ph4.5-5.0)
150
100
50-75
酸性(ph5.0-6.0)
75-125
50-75
25-50
微酸性(ph6.0)
50
25-50
25
④合理施肥  在酸化土壤中,钙、钾等盐基在酸化过程中淋失较大,此外,作物吸收也带走了部分盐基养分。因此,要注意补充和增施含钙、钾等盐基离子的肥料,以补充土壤养分和提高土壤盐基饱和度,提高土壤对酸的缓冲能力。
⑤增施有机肥料  大量有机肥料的施入,不仅可增加大棚土壤有机质的含量,提高土壤对酸化的缓冲能力,使土壤酸碱值升高。而且,有机肥料可以增加土壤有效养分,改善土壤结构,并能提高土壤有益微生物的活性,抑制蔬菜病害的发生。
⑥拦截酸性污水  有机蔬菜生产应建立独立的水系。在黄铁矿区下游及丘陵山区的坑田,常受其上游周边林带渗出的酸水及酸性浊流的影响,土壤逐渐酸化。因此,要在这些田地的周边开挖拦截酸性污水的环山沟或环田沟,防止酸性污水入田。
⑦施用酸性土壤调理剂  有研究表明,碱渣、菇渣、污泥、泥炭等土壤调理剂均能提高土壤ph,降低酸性土壤交换铝的含量,提高土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁的含量;均能降低酸性土壤活性铝对辣椒的毒害作用,提高辣椒品质,使辣椒根系鲜重、地上部鲜重和辣椒产量增加,辣椒根系鲜重与土壤交换性铝含量呈显著负相关,其中以碱渣+菇渣处理的效果最显著。

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