土壤酸化及酸性土壤改良技术研究进展
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生物炭对酸性土和盐碱土改良效果的研究进展姜井军,郭瑞,陈伶俐(淮安市农业技术推广中心,江苏淮安 223001)摘要:我国酸性土和盐碱土面积大,类型多样,分布广泛,且存在着退化现象。
随着农业生产集约化水平不断提高,化肥大量使用和全球气候变化的影响,我国土壤酸化和盐碱化程度呈现加重趋势。
生物炭(Biochar)因具有特殊的理化性状,可用于酸性土和盐碱土的改良。
本文在介绍生物炭特性基础上,重点总结和论述了生物炭对酸性土和盐碱土的改良效果及机制的研究进展,提出了生物炭在上述领域的研究展望,以期为酸性和盐碱土壤改良利用提供依据。
关键词:生物炭;酸性土壤;盐碱土壤;改良;展望1 前言我国的酸性土面积约2.04×108 hm2,盐碱土面积约3.5×108 hm2,分别约占全国耕地面积的21%和36%,分布广泛,类型多样。
土壤酸化或土壤盐碱化本身是一个非常缓慢的自然过程。
但近几十年来,为了养活众多的人口,我国农业生产的集约化程度不断提高,在单位土地面积上投入的化肥尤其是氮肥数量越来越大,加上全球气候变暖的影响,使得土壤酸化和盐碱化进程呈加速趋势。
土壤酸化容易导致土壤环境质量和健康质量的降低,同时往伴随着盐基离子耗竭与养分淋失,造成土壤保蓄能力下降,从而对湖泊水体富营养化、水质变劣等起到推波助澜的作用;而对于盐碱化土壤,它们的盐分含量高,有机质含量低,容易削弱植物的蒸腾作用,抑制植物生长,甚至导致植物枯亡。
盐碱化不但造成了资源的破坏和农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁。
随着世界人口增长和土地退化的加速,世界各国高度重视酸性土和盐碱土改良、开发利用及保护。
目前,施用石灰石或白云石被认为是防止土壤酸化同时也是提高养分含量的有效方法,此法在世界上获得广泛应用,其优点是可以较为快速地缓解或消除土壤酸化及其影响,但其副作用亦不容忽视,特别是会导致土壤有机质含量的下降,同时,大量使用石灰会增加农业生产成本并消耗宝贵的矿产资源;另一种常见方法是施用生理碱性肥料,一般是施用硝酸钾、草木灰,但硝酸钾极易淋失,在化肥用量过多和氮素过量的情形下,施用硝酸钾并不适宜,而产生草木灰要焚烧秸秆,这不符合生态环保原则。
土壤酸化的成因及其改良方法土壤酸化是一个日益受到关注的土壤问题,它对农业生产、生态环境等有着广泛而深刻的影响。
一、土壤酸化的成因(一)自然因素降水淋溶在降水丰富的地区,雨水会不断地冲刷土壤。
雨水本身含有一定的碳酸,当它渗入土壤时,会溶解土壤中的碱性物质,如钙、镁等离子,并将它们带到土壤下层或者直接淋溶出土壤体系。
例如在我国南方的一些多雨地区,长期的大量降雨使得土壤中的钙、镁等元素不断流失,土壤的pH值逐渐降低,导致酸化现象。
而且,随着时间的推移,这种自然的淋溶过程持续进行,土壤酸化的程度可能会不断加深。
土壤母质土壤母质的性质对土壤的酸碱度有着先天性的影响。
有些母质本身就偏酸性,比如花岗岩、砂岩等风化物发育形成的土壤。
花岗岩风化物中含有的长石、云母等矿物,在风化过程中释放出的阳离子相对较少,而且容易形成酸性物质。
由这样的母质发育而来的土壤,从一开始就具有酸化的倾向,在后续的发育过程中,即使没有太多外界干扰因素,也比较容易出现酸化现象。
(二)人为因素农业生产活动长期大量施用酸性肥料现代农业生产中,为了提高作物产量,大量使用化肥。
其中,一些酸性肥料的长期过量施用是导致土壤酸化的重要原因。
例如硫酸铵,它在土壤中被作物吸收铵根离子后,硫酸根离子会残留在土壤中,与土壤中的氢离子结合,使土壤酸性增强。
尿素在土壤中经过脲酶的作用转化为铵态氮后,也会有类似的影响。
而且,随着农业生产的发展,化肥的施用量不断增加,这种因肥料引起的土壤酸化问题也越来越严重。
不合理的耕作方式连续多年的浅耕作业会导致土壤通气性变差。
土壤中的氧气含量降低,微生物的活动类型和强度发生改变。
一些厌气性微生物活动增强,它们在分解有机物质时,会产生一些酸性物质,如有机酸等。
例如,在一些长期浅耕的农田里,土壤中的微生物群落失衡,厌气性微生物产生的有机酸不断积累,使得土壤的pH值逐渐下降。
工业污染工业生产过程中会排放大量的酸性污染物,如二氧化硫、氮氧化物等。
我国南方红壤酸化问题及改良修复技术研究进展作者:鲁艳红等来源:《湖南农业科学》2015年第03期摘要:近年来我国南方红壤酸化问题日益突出,严重制约了该区域的粮食安全和农业可持续发展。
主要介绍了南方红壤酸化的现状和危害,总结了近年来红壤酸化加速的主要成因,从无机改良、有机改良、生物修复和生物质炭改良修复酸化土壤等4个方面分析了红壤酸化改良修复技术及基本原理,以期为红壤酸化改良修复工作提供参考。
关键词:红壤;酸化;改良修复技术;我国南方;综述中图分类号:S156.6 文献标识码:A 文章编号:1006-060X(2015)03-0148-04Abstract:In recent years, the problem of red soil acidification in south China has gotten worse, which seriously affected the regional food security and agricultural sustainable development. This paper mainly introduced the status of red soil acidification in south China and its harmness to crops and environment, and summarized the main reasons of red soil acidification accelerating in south China in recent years. The basic principle and amelioration technologies of red soil acidification were introduced from four aspects such as inorganic modification, organic modification,bioremediation and biomass carbon applying in this paper. We hope to provide reference for the work of amelioration red soil acidification.Key words: red soil; acidity; amelioration technology; South China; review土壤酸化是土壤质量退化的重要形式,土壤酸化导致土壤养分不断流失、土壤理化性质恶化、铝离子和重金属离子活度提高,土壤微生物活性降低,造成作物减产,甚至对作物产生毒害作用。
土壤酸化问题的原因与改良方法土壤,是农业生产的基石,是地球生态系统的重要组成部分。
然而,如今土壤酸化问题日益严重,给农业可持续发展和生态环境带来了诸多挑战。
那么,土壤酸化究竟是怎么回事?又该如何改良呢?一、土壤酸化的原因1、不当的农业生产方式过度使用化学肥料:化肥,尤其是氮肥的大量施用,是导致土壤酸化的重要原因之一。
例如,铵态氮肥在土壤中经过微生物的作用会转化为硝酸,释放出氢离子,从而增加土壤的酸度。
长期连作:某些作物长期在同一块土地上种植,会导致土壤中某些养分的过度消耗,破坏土壤的酸碱平衡。
缺乏有机肥料:有机肥的投入不足,使得土壤中的有机质含量降低,缓冲土壤酸碱变化的能力减弱。
2、酸雨的影响工业排放的二氧化硫、氮氧化物等气体在大气中经过一系列化学反应形成酸雨。
酸雨降落到地面,会直接导致土壤酸化。
酸雨的酸度较高,其中的氢离子会迅速进入土壤,改变土壤的化学性质。
3、自然因素土壤类型:某些地区的土壤本身就具有较强的酸化倾向,如红壤、黄壤等。
气候条件:高温高湿的气候条件有利于土壤中矿物质的风化和分解,释放出更多的酸性物质。
4、土地利用方式的改变城市化进程的加快,使得大量的土地从农业用地转变为建设用地。
在这个过程中,土壤的结构和性质可能会发生改变,从而导致酸化。
二、土壤酸化的危害1、影响土壤肥力土壤酸化会降低土壤中养分的有效性,例如磷、钾、钙、镁等元素容易在酸性条件下固定,难以被作物吸收利用,从而导致作物营养不良,生长发育受阻。
2、破坏土壤结构酸化会使土壤中的胶体分散,土壤团聚体结构遭到破坏,导致土壤通气透水性变差,保水保肥能力下降。
3、增加病虫害发生酸化的土壤环境有利于某些病虫害的滋生和繁殖,从而增加了农作物病虫害的发生风险,给农业生产带来损失。
4、影响生态平衡土壤酸化不仅会影响农作物的生长,还会对土壤中的微生物群落产生不利影响,破坏土壤生态平衡。
三、土壤酸化的改良方法1、合理使用肥料减少化学肥料的用量,尤其是氮肥的施用量,根据土壤肥力和作物需求进行精准施肥。
我国农田土壤酸化调控的科学问题与技术措施一、本文概述随着我国农业生产的持续发展和化肥使用量的不断增加,农田土壤酸化问题日益凸显,已经成为制约农业可持续发展的重要因素。
本文旨在全面概述我国农田土壤酸化的现状、科学问题以及相应的技术调控措施,以期为我国农业生产的绿色、高效、可持续发展提供理论支持和实践指导。
文章首先分析了农田土壤酸化的成因和危害,然后探讨了土壤酸化调控的科学问题,包括酸化机理、监测评价、风险评估等方面,最后提出了针对性的技术措施,包括土壤调理、肥料合理使用、农业管理措施等。
通过本文的阐述,我们期望能够加深对农田土壤酸化问题的理解,推动相关科学研究的进展,并为农业生产实践提供有效的技术支撑。
二、农田土壤酸化的科学问题农田土壤酸化是一个复杂的环境问题,涉及到土壤学、生态学、环境科学等多个学科。
其科学问题主要包括以下几个方面:酸化机理:深入研究土壤酸化的发生机理是解决问题的关键。
这包括酸化过程中土壤pH值的变化、土壤有机质的转化、土壤微生物群落结构的变化等。
影响因素:需要全面分析农田土壤酸化的影响因素,包括气候、地形、土壤类型、种植方式、施肥习惯等。
这些因素的复杂交互作用导致土壤酸化的程度和速度存在显著的空间和时间差异。
酸化后果:土壤酸化对农田生态系统的结构和功能产生深远影响。
研究酸化土壤对作物生长、土壤微生物、土壤肥力和环境质量的影响,有助于评估酸化的生态风险。
调控策略:针对农田土壤酸化问题,需要开发有效的调控策略。
这包括改变施肥方式、推广耐酸作物品种、采用土壤修复技术等。
然而,这些调控策略的有效性受到多种因素的制约,如成本、可行性、环境风险等。
监测与评估:建立农田土壤酸化的监测与评估体系,对于掌握土壤酸化的动态变化、评估调控策略的效果、制定针对性的管理措施具有重要意义。
然而,目前土壤酸化的监测与评估体系尚不完善,需要加强相关技术和方法的研发。
农田土壤酸化涉及多个科学问题,需要综合运用多学科知识和技术手段进行研究。
2020.07植保土肥1 攸县耕地土壤酸化现状1.1 攸县耕地土壤酸碱度的整体形势从图1可看出,攸县耕地土壤pH值的分布特征总体呈正态分布,但略向酸性偏移。
耕地土壤p H 值平均为5.72,属弱酸性。
其中,pH值低于6.0的土壤最多,有13842个,占测定样本的62.97%,且存在113个强酸性的土壤(pH低于4.5),占测定的样本的5.19%。
土壤pH值高于7.5的有186个,占9.3%。
总的来说,攸县耕地土壤偏弱酸性,需要防止土壤pH下降,此外对于出现的强酸性土壤应采取相应的治理改良措施,以免造成酸化土壤对农业生产产生不良影响。
图1 攸县耕地土壤酸碱度分布1.2 不同土种间耕地土壤酸化状况不同土种间土壤酸化情况差异较大。
70%以上的酸性土壤的土种有7个,分别为:青麻砂泥、红黄泥、麻砂泥、黄泥田、麻砂土、浅红砂泥、生黄泥。
在这些土种酸化状况严重的土种,麻砂泥土壤总面积有11769亩,酸性土壤占了82.66%,酸化情况应当受到重视。
其它6类酸性严重土种的总面积较小,在1795~4674亩之间。
在酸性土壤在40%~70%之间的土种有9类,分别为紫泥田、红紫泥、河砂泥、河砂田、红砂泥、红砂土、黄砂泥、黄砂土、浅黄砂泥,其中酸性土壤面积超过15000亩的土种有紫泥田、红砂泥、河砂泥。
40%以下的酸性土壤的土种中红泥土、黄泥田的酸性土壤面积较大。
表1 不同土种土壤酸化情况(亩、%)土种酸性土壤面积总面积酸性土壤所占百分比土种酸性土壤面积总面积酸性土壤所占百分比麻砂土2934320591.54河砂泥66311587441.77麻砂田3967467484.87黄泥土48251273137.90麻砂泥97281176982.66岩渣子土(1)1124302837.12浅红砂泥1617199381.13红泥土54371674332.47黄麻砂泥3316432376.71黄夹泥1310435330.09冷浸砂田1370179576.32烂泥田747278826.79生黄泥2581353473.03青夹泥14861524.07冷浸泥田36856365.36黄泥田51052170823.52河砂田2403433555.43熟红黄泥47052126622.12紫泥田88281639053.86青紫泥221106220.81浅黄砂泥33964052.97石灰性烂泥田12287513.94红砂泥59601187650.19岩壳土740556313.30红紫泥3337682548.89酸紫砂土140920383 6.91青砂泥23649048.16鸭屎泥田76523504 3.25黄砂泥3391737545.98碱紫泥46720203 2.31红砂土1082237245.62碱紫砂泥5690.00黄砂土3016671444.92注:表中酸性土壤为pH<6.5的土壤。
土壤酸化的成因及改良措施一、土壤酸化的成因(一)自然因素降水在一些地区,降雨量大且降水较为集中。
雨水本身含有一定量的碳酸,当大量的雨水渗入土壤时,碳酸会与土壤中的矿物质发生反应。
例如,碳酸会与土壤中的碳酸钙反应,将其溶解并带走其中的钙元素,使得土壤酸性逐渐增强。
长期的这种淋溶作用,在一些南方多雨地区表现得较为明显,那里的土壤往往更容易酸化。
土壤母质土壤母质对土壤的酸碱度有着重要的影响。
如果土壤母质本身就是酸性的,那么在土壤的形成过程中,就容易导致土壤酸化。
例如,一些花岗岩、砂岩风化物形成的土壤母质,它们所含的碱性物质较少,在土壤发育过程中,缺乏足够的碱性物质来中和土壤中的酸性物质,从而使得土壤容易呈现酸性。
(二)人为因素农业生产活动在现代农业生产中,氮肥是使用量较大的肥料之一。
许多农民为了追求高产,往往过量施用氮肥,如尿素、硫酸铵等。
硫酸铵本身就是酸性肥料,大量施入土壤后,会增加土壤中的氢离子浓度,导致土壤酸化。
而且过量的氮肥在土壤中会经过硝化作用转化为硝酸盐,这个过程中会释放出氢离子,进一步加剧土壤酸化。
长期在同一块土地上种植同一种作物也是导致土壤酸化的原因之一。
例如,在一些种植茶树的地区,茶树是喜酸性土壤的作物,长期种植茶树会使得土壤中的酸性物质不断积累。
因为茶树在生长过程中会分泌一些有机酸,这些有机酸会随着根系分泌物进入土壤,并且茶树对土壤中某些碱性营养元素的吸收具有选择性,长期下来,土壤中的碱性物质被大量吸收,酸性物质相对增多,土壤就会逐渐酸化。
工业污染工业生产过程中会排放大量的酸性气体,如二氧化硫、氮氧化物等。
这些酸性气体进入大气后,会随着降雨重新回到地面,形成酸雨。
酸雨落到土壤上,其中的硫酸、硝酸等酸性物质会直接增加土壤中的酸性成分。
在一些工业发达地区的周边,土壤酸化现象较为严重。
例如,在一些火力发电厂、钢铁厂等大型工业企业附近,由于长期受到酸雨的影响,土壤的pH值明显降低,对当地的生态环境和农业生产都造成了很大的危害。
酸化土壤改良技术方案全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:酸化土壤是指土壤PH值过低,大部分植物无法正常生长,严重影响农作物的产量和质量。
酸化土壤改良是一种重要的土壤管理技术,通过调整土壤PH值和提高土壤肥力,改善土壤生态环境,增加农作物产量和抗逆性。
下面我们将介绍一份关于酸化土壤改良技术方案。
了解酸化土壤的原因。
酸化土壤通常是由于长期不合理的农业生产活动导致的,如过度施用化肥和农药、缺乏有机质的补充、过量灌溉等,这些因素会导致土壤PH值下降,微生物活性降低,重金属积累等问题。
接着,选择合适的改良措施。
根据土壤酸化程度和类型,可以选择不同的改良措施。
常见的酸化土壤改良技术包括增施石灰、有机肥料、磷肥、微生物菌剂等。
增施石灰是最常见的一种改良方法,可以中和土壤酸性,提高土壤PH值,改善土壤结构,增加土壤氮、磷、钾等养分的有效性。
要根据具体情况制定施用量和施用时机。
在施用石灰等改良措施时,应根据土壤PH值和作物需求确定施用量,通常每亩施用石灰300-500公斤。
施用时机一般选择在农作物生长的冬季或早春季节,以便土壤中的养分得到充分的溶解和吸收。
要注意改善土壤的供养能力。
除了改善土壤PH值外,还需要增加土壤中有机质的含量,提高土壤的养分供应能力。
可以通过施用有机肥料、栽种绿肥作物、合理轮作等方法来提高土壤肥力,增加土壤微生物活性和土壤结构。
每年进行土壤测试和监测。
酸化土壤改良是一个长期的过程,需要不断的检测土壤PH值和养分状况,及时调整施肥方案,确保土壤肥力和酸碱平衡的稳定性。
通过持续的改良和管理,可以逐步恢复土壤生态环境,提高农作物产量和质量。
酸化土壤改良技术方案是一个系统性的工作,需要多方面的配合和努力。
只有通过科学的管理和持续的改良,才能有效地改善土壤酸化问题,提高农业生产效益,实现可持续农业发展的目标。
希望以上介绍的酸化土壤改良技术方案对您有所帮助。
第二篇示例:酸化土壤是指土壤pH值低于7的土壤,通常是由于长期使用化肥、过度灌溉、不适当施用有害的农药和肥料等原因导致的。
深度解读丨我国农田土壤酸化调控的科学问题与技术措施我国南方日趋严重的农田土壤酸化不仅导致农作物大幅度减产甚至绝收,而且促进重金属等有害物质在农产品中吸收累积,威胁国家粮食安全和民众健康。
但因酸性土壤分布详情不清,作物酸害阈值不明,土壤酸化预测的研究不足,酸化防治技术严重缺乏,红壤酸化没有得到有效控制。
采取有效措施改良酸化农田土壤、遏制土壤的持续酸化,将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。
土壤酸化指土壤pH 值不断降低、土壤交换性酸不断增加的过程,它是伴随土壤发生和发育的一个自然过程,主要由碳酸和有机酸离解产生氢离子(H+)驱动。
土壤的自然酸化过程比较缓慢,但近几十年来由于高强度人为活动的影响,土壤酸化的进程大大加速,对生态环境和农业生产造成严重危害,我国南方热带和亚热带地区酸化问题尤为突出。
人为活动对酸化的影响主要包括大气酸沉降和不当的农业措施。
过去40年,研究人员已对酸沉降影响下森林土壤酸化进行了广泛和深入的研究,但对农田土壤酸化的研究相对滞后。
本文主要介绍我国农田土壤酸化调控存在的问题和主要技术措施。
1 我国农田土壤酸化现状与危害1.1 我国农田土壤酸化现状我国南方热带和亚热带地区水、热资源丰富,农林业生产潜力巨大,是经济作物和粮食的主产区。
但由于该地区主要分布酸性土壤,随着近年来大气酸沉降不断加剧和化肥的过量施用,这一区域土壤酸化速度显著加快,土壤酸化和肥力退化问题突出,严重制约了土壤生产潜力的发挥。
据21世纪初调查,我国亚热带地区301个农田采样点土壤的平均pH值已由20世纪80年代的5.37下降至5.14(粮食作物种植土壤)和5.07(经济作物种植土壤)。
湖南祁阳定位试验的监测结果显示,长期单施化肥20年后土壤pH值由5.7下降至4.5。
我国酸性土壤面积也在不断扩大,20世纪80年代强酸性土壤(pH 值 <5.5)的面积约为1.69亿亩,21世纪初已增加到2.26>5.5)的面积约为1.69亿亩,21世纪初已增加到2.26>土壤酸化在全国范围内普遍发生,南方地区尤为严重。
我国农田土壤酸化调控的科学问题与技术措施一、农田土壤酸化这事儿,咱得重视起来!咱国家的农田啊,那可是咱农民伯伯的命根子,是咱粮食安全的重要保障。
可近些年来,这农田土壤酸化的问题是越来越突出啦。
想象一下,那原本肥沃的土地,就像人生了病一样,变得越来越“虚弱”,农作物的产量和质量都受到了很大的影响。
这可急坏了咱广大的农民朋友,也让咱这些搞农业研究的人心里头沉甸甸的。
为啥会出现土壤酸化这情况呢?这背后的科学问题可不少。
比如说,长期不合理地使用化肥,就像给土地吃了太多的“药”,打乱了它原本的平衡。
还有工业污染、酸雨这些“捣蛋鬼”,也在不断地侵蚀着咱们的农田。
就好比一个健康的人,天天处在一个充满污染的环境里,身体能好得了吗?二、咱得弄清楚土壤酸化带来的那些麻烦事儿1. 农作物产量下降。
土壤酸化了,就像给农作物住的“房子”变得不舒服了,它们的生长就会受到限制。
比如说,有些农作物可能会长得又瘦又小,结出来的果实也不饱满,这收成可就大打折扣啦。
2. 土壤里的养分流失。
土壤酸化会让一些养分变得不容易被农作物吸收,就好比家里的饭菜虽然有营养,但是吃的人消化不了,那有啥用呢?3. 土壤微生物的生存也受到威胁。
土壤里的微生物就像是一个小世界里的“居民”,它们对土壤的健康起着重要的作用。
可是土壤酸化了,就像它们的家园被破坏了,很多微生物都活不下去了,这又进一步影响了土壤的肥力。
三、针对土壤酸化,咱有这些技术措施1. 合理施肥。
咱不能再像以前那样盲目地给土地施肥啦,要根据土壤的实际情况,科学地选择肥料,控制施肥的量和时间。
比如说,可以多施一些有机肥,就像给土地吃点“保健品”,增强它的抵抗力。
2. 改良土壤。
可以通过添加一些碱性物质,比如石灰、草木灰等,来中和土壤的酸性。
这就好比给生病的土地吃点“药”,让它慢慢恢复健康。
3. 种植绿肥。
绿肥就像是土壤的“守护者”,它可以增加土壤的有机质含量,改善土壤结构,还能起到一定的调节土壤酸碱度的作用。
安徽农学通报,Anhui Ag,i.Sci.Bul1.2007,13(23) 土壤酸化及酸性土壤的改良和管理 王 宁 ' 李九玉 , 徐仁扣 (I中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏南京 210008;2中国科学院研究生院,北京100039)
摘要:本文简要介绍了土壤酸化的机理和危害,总结了利用石灰、工业废弃物及农作物茎秆等改良酸性土壤和酸性 土壤管理等方面的研究进展,可为从事相关领域研究的科技工作者提供参考。 关键词:土壤酸化;酸性土壤改良;酸性土壤管理 文献标识码S156 文献标识码B 文章编号1007—7731(2007)23—48一o4
1土壤酸化与危害 1.1 土壤酸化机理 土壤酸化过程是土壤形成和发育 过程中普遍存在的自然过程。在多雨的自然条件下,降水 量大大超过蒸发量,土壤中的淋溶作用非常强烈,使得土 壤溶液中的盐基离子易随渗滤水向下移动,土壤中易溶 盐减少。土壤溶液中的氢离子取代土壤阳离子交换位上 的盐基离子,土壤的盐基饱和度下降,氢饱和度增加。 土壤酸化过程中氢离子主要来源于水的离解、碳酸的离 解、有机酸的离解、酸性沉降及生理酸性肥料的施用 等 。由于氢质黏土不稳定,当土壤有机矿质复合体或 铝硅酸盐黏粒矿物表面吸附的氢离子达到一定限度后, 这些粒子的晶格结构就会遭到破坏,铝氧八面体就会解 体,使铝离子脱离了八面体晶格的束缚,转变成交换性 铝离子。土壤交换性铝的水解使土壤表现出酸度特征, 依据水解程度的不同,一个铝离子(Al )水解可以产 生1—3个氢离子。 1.2 酸性土壤的现状与危害 土壤中微生物呼吸作用 产生碳酸、植物根系分泌有机酸类物质等自然过程,以及 作物收获带走碱性物质、施用生理酸性肥料、丁业生产引 起酸性沉降等人为影响都会引起或促进土壤的酸化。 从世界范同来看,酸性土壤主要存在于温带地区以及 热带、亚热带地区。温带地区的酸性土壤主要分布在北 美、北欧,以酸性灰化土为主。我国长江以南广泛地分布 着大面积的酸性土壤,主要集中在浙江、江西、福建、广东、 广西、海南、云南和贵州等南方省份,总面积约为2亿 hm 。大部分酸性土壤的pH值小于5.5,其中很大一部 分小于5.0,甚至更低。而且随着我国社会经济的进一步 发展,我国酸性土壤面积和土壤酸化程度还有进一步增加 的趋势。 土壤酸化后,土壤中含铝的原生和次生矿物风化加速 而释放大量铝离子,形成植物可吸收形态的铝化合物。植 物过量的吸收铝,不仅会降低作物产品品质,还会对植物 体特别是植物根系生长产生极大影响,甚至导致植物中毒 死亡。土壤酸化使阳离子交换量和盐基饱和度降低,土壤 矿物质营养元素流失严重;土壤酸化还使土壤对磷酸根和 钼酸根的固定作用增强,土壤磷和钼的有效性降低,导致 土壤贫脊化,影响植物正常生长和发育。土壤酸化还会引 起土壤中有毒重金属元素的活化,不仅影响作物生长,还 会通过食物链危害人体或动物体的健康。土壤酸化会影 响土壤微生物的活动,使土壤微生物数量减少,微生物的 生长和活动受到抑制,从而影响土壤有机质的分解和土壤 中C、N、P、S的循环。 2 酸性土壤的改良 土壤酸化已成为影响农业生产和生态环境的一个重 要因素,酸性土壤的改良也成为研究的热点。酸性土壤改 良的效果与改良剂的性质和土壤本身的性质有关,同时还 需考虑经济效益,因此目前改良剂的选择已经从传统的碱 性矿物质如石灰、石膏、磷矿粉等转变为选择廉价、易得的 碱性工业副产品和有机物料等。 2.1 石灰改良剂 在酸性土壤中施用石灰或者石灰石 粉是改良酸性土壤的传统和有效的方法。使用石灰可以 中和土壤的活性酸和潜性酸,生成氢氧化物沉淀,消除铝 毒,迅速有效的降低酸性土壤的酸度,还能增加土壤中交 换性钙的含量。在江西红壤上的试验结果表明,每667m 施用石灰石粉200kg,3年后表层土壤酸度显著降低,土壤 pH增加2—3个单位,但底层土壤酸度变化不大 。在浙 江红壤地区施用石灰的试验表明,土壤耕层交换性Ca“ 在施用石灰后的一年半时间达到最高值,此后随着时间的 推移而急剧减少;而底土的交换性Ca“随石灰用量的增 加和施用石灰后时间的推移也有所增加。实验结果还表 明施用石灰后土壤存在复酸化过程,即石灰的碱性消耗后 土壤再次发生酸化,而且酸化程度比施用石灰前有所加 剧 。其原因是施用石灰增加了HCO 活度,加速了有 机质的分解和增加了植物秸秆和籽粒移走的Ca“ 。因 此,虽然在酸性土壤上施用石灰是改良酸性土壤的经济、 便捷方法,但频繁地通过施用石灰来调节土壤的酸度可能 会加剧土壤的酸化;而且过量施用石灰有可能抑制作物的 生长。在烟稻轮作试验中(第一季种植烟草,第二季种植
土壤酸碱性对植物生长的影响及其改良措施摘要:土壤是植物生长过程中必不可少的资源,能够为植物提供所需的养分。
而酸碱性更是土壤较为常见的一种化学性质,不仅会影响土壤内部的营养成分,还会阻碍植物的物质吸收。
鉴于此情况,本文将重点围绕土壤酸碱性对植物生长的影响及改良措施进行研究,以此为我国的酸碱性改良工作提供借鉴与参考。
关键词:土壤酸碱性;植物生长;优化改良;风化影响引言:土壤酸碱性是土壤的属性之一,现阶段我国对此方面的研究并不全面,但是结合目前我国植物种植情况来看,土壤酸碱性的产生,不仅会影响土壤内部结构,还会阻碍风景园林中苗木的生长发育。
为此,必须要科学地利用科学种植规划形式以及日常管理加以改良,这样能够保护土壤资源,使其达到植物生长的需求。
由此可见,围绕土壤酸碱性对植物生长的影响以及改良措施加以研究十分重要。
一、土壤酸碱性产生机理(一)酸性土壤此种土壤的产生是因为土壤中的氢离子影响。
产生土壤酸化的原因主要有以下几种:第一,酸雨的产生。
由于人为等因素的影响,空气中的酸性物质增加,例如常见的二氧化硫等。
此外,火山爆发也会向空气中释放大量的酸性物质,在遇到雨水时便会产生酸雨,当酸雨接触到土壤时,内部的酸性物质便会随着降水渗入到土壤深处,导致其中的有害离子活性增加,盐基离子等有效物质大大减少,图1为酸雨。
第二,风化影响。
在硫酸盐土壤中通常会缺少碱性阳离子,而强降水的出现,则会使土壤内部的碱基化合物被湿化,增加交换性氢离子,会加大土壤的酸值。
第三,动植物呼吸作用中会释放大量的二氧化碳以及有机酸,其中氯离子遇水会分离出氢离子,氢离子的增加也会增强土壤酸性[1]。
图 1 酸雨对风景园林的影响(二)碱性土壤碱性土壤在不同地区的情况也会不同,在出现碱性情况时,土壤的盐性也会增强,因此被称作土壤盐碱化。
一方面,自然因素。
玄武岩以及石灰岩会加大土壤中的钙离子,进而使土壤出现碱性状况。
另一方面则是降水的影响。
对于降水较少的区域,降水量明显低于蒸发量,导致很多矿石会受到风侵蚀的影响,释放内部的盐类物质,而此物质,若不能及时从土壤中分离,则会遇水释放氢氧根离子,加强土壤碱化。
土壤酸化及酸性土壤改良技术研究进展作者:邱婷张屹肖姬玲来源:《湖南农业科学》2016年第10期摘要:近年来,土壤酸化越来越严重,其作为土壤退化的重要指标之一,已严重影响着作物的生长。
综述了自然与人为情况的两大酸化原因以及酸化对土壤质量、作物生长及微生物生命活动等的危害。
最后从酸雨沉降的控制、土壤改良剂的使用、生物及农业措施等方面提出对酸性土壤的改良与修复方法。
关键词:土壤酸化;改良修复;改良剂中图分类号:S156 文献标识码:A 文章编号:1006-060X(2016)10-0114-04Abstract:In recent years, soil acidification has become more and more serious, and it is one of the important indicators of soil degradation, which has seriously affected the growth of crops. In this paper, the two main acidification causes of natural and man-made conditions and the harm of acidification on soil quality, crop growth and microbial life activity were reviewed.In the end, the methods of improvement and restoration of acid soil were put forward from the control of acid rain deposition, the use of soil amendments, biological and agricultural measures.Key words: soil acidification; improvement and restoration; improved agent随着经济社会的高速发展,酸化、盐碱化、元素失衡、流失及污染等土壤退化问题日益突出,严重制约了土地生产力的发展。
作为其重要指标之一,土壤酸化加速了土壤酸度的提高、造成大量营养元素有效性的下降,土壤供肥保肥的能力降低,严重影响作物的产量及品质[1]。
酸性土壤在我国表现出强度高、面积大、分布广等特性,就目前来看还是以分布在长江以南热带、亚热带两大地区为主。
大部分酸性地区土壤pH值范围在4.5~5.5之间,属于强酸段,而酸化更为严重的地区pH值甚至小于4.5[2]。
而且酸化面积及酸化强度仍呈现上升趋势。
为了提升耕地土壤地力,实现农业的可持续发展,必须采取有效措施对酸性土壤进行改良和恢复。
1 土壤酸化的原因与危害1.1 土壤酸化的原因1.1.1 自然酸化自然环境下的酸化原因主要包括强烈的风化作用、酸性硫酸盐土、土壤母质中碱性阳离子的缺乏和自然降雨。
土壤酸化本身是一个持续性的自然过程,受成土母岩的影响,在雨水淋溶冲刷作用下,使盐基钙离子等流失。
我国南方地区降雨量大,降雨引起土壤中碱基化合物(主要为钙和镁)大量淋失,土壤交换性氢及铝含量大量增加,使土壤变酸。
此外土壤中的由于微生物活动而分解有机质产生的有机酸和CO2,植物根系吸收养分的同时分泌的酸性物质以及土壤微生物自身代谢活动产生的有机酸,均可导致土壤的自然酸化。
1.1.2 人为酸化人为因素主要包括人类活动引起的酸沉降和不当的农业措施。
现已成为加剧土壤酸化的最为主要的2个原因。
我国酸雨污染已覆盖国土面积的40%,是继欧洲、北美之后,世界第三大酸雨沉降区[3]。
土壤在酸雨的长期作用下,不仅土壤pH值逐渐降低,而且还导致土壤阳离子如Ca2+、Mg2+的流失,进而整个土壤的离子平衡都遭到破坏,对农田和自然生态系统也有较大危害,而且全国酸化面积还在不断扩大[4]。
不当的农业措施主要包括人类在农业生产过程中过度的施用化肥、错误的施肥方式、作物的连作以及致酸作物的种植等,都在一定程度上加速了土壤的酸化。
一些生理酸性肥料如氯化铵、硫酸铵在铵根离子氧化后被植物体吸收,导致交换性酸和交换性铝在土壤中含量增加,土壤酸度增强。
赵其国[5]在江西红壤盆栽试验中证实了这一点,其实验结果表明,在施用硫酸铵、硫酸钾等肥料后,红壤pH值都有不同程度的降低。
有资料显示施肥对土壤酸化的影响大于酸雨的影响[6]。
孟红旗等[7]长期田间试验表明,长期施氮肥的土壤酸化速率较空白对照提高了4.6倍。
另外,在连作豆科植物时,土壤酸度的增强主要是由于植物根系在生长过程中会分泌的一些酸性物质,而且连作时间越长,酸化越严重。
1.2 土壤酸化的危害1.2.1 对耕地土壤地力影响土壤酸化使得氢离子浓度迅速增加,它与Ca2+、Mg2+、K+等盐基性养分阳离子竞争交换位,从而致使这些离子大量淋失。
刘春生等[8]通过对褐土进行模拟酸雨淋洗试验,结果表明:Mg2+、Ca2+、Na+及K+的十年淋失总量与酸雨的氢离子浓度呈现极显著的相关关系。
同时酸度增强后,土壤中某些重金属元素极其离子态离子的迁移速率也随之增大,对整个生态系统造成巨大的威胁[9]。
刘景[10]在湖南祁阳红壤试验站18 a的研究表明:不施肥和单施化肥处理的土壤中Cr含量及Cr活化率与土壤pH值呈现显著负相关关系,土壤酸化使土壤存在着严重的Cr污染风险。
1.2.2 对植物生长发育生理的危害植物在生长发育过程中都需要一定量的微量元素如铁、铜、锰、铝、钼等,但如果其浓度大到一定程度后却会对植物产生毒害作用。
而铝毒是对植物影响最明显的一种毒害,主要是对根系的抑制作用,当植物在生长过程中受到铝毒害时,其根尖及侧根部位会变得坚硬而且根长度较短,根生长受到明显抑制。
除此之外,铝还能通过对膜脂流动性的破坏和影响脂类与膜蛋白相互作用来引起膜质过氧化的伤害。
另外土壤酸化导致植物在表观上的影响有:作物生长缓慢、叶片发黄、作物产量下降,容易发生病害等方面。
据报道,当土壤pH值小于5.5时,土壤中硝化细菌和亚硝化细菌的活跃度变小,进而影响作物对土壤中有效氮的利用率,对养分的吸收不足将造成产量的下降[11]。
此外,酸度的增强对磷的利用及其有效性也存在一定的影响,主要因为土壤表面可变负电荷的增加影响磷元素的吸附,进而影响磷的有效性。
1.2.3 对土壤微生物及植物病原菌生命活动的影响土壤中存在着大量的有益微生物,对作物的生长起着重要的作用。
而大多数有益微生物都只适合生长在pH值为6.5~7.5的中性环境条件下。
随着土壤pH值的降低,这些微生物的种类和活性都随之降低,进而影响植物在土壤中氮的固定和有机物质的矿化,养分的转化也受到严重的障碍,造成农作物产量的低下。
王富国等[12]研究表明,在果园种植过程中,随着时间的延长,土壤酸化程度加重,土壤中微生物的生命活动受到严重抑制。
李春越等[13]以英国洛桑研究所长期定位试验pH值梯度土壤为研究对象,研究不同pH值下,耕地土壤微生物碳磷比(C/P)及磷素有效性的差异。
结果表明pH值与磷素回收率百分数具有很高的相关性,微生物C/P比随pH值的增加而增加,而土壤中全N、全P、C/N 和微生物量磷则随pH值的增加而减少。
而目前,关于土壤酸化与植物病原菌直接相关性的报道比较少。
引起植物病害大多数为真菌病害,大棚土壤真菌种类约20个属,其中镰刀菌(Fusarium)、腐霉菌(Pythium)、疫霉菌(Phytophthora)、丝核菌(Rhizoctonia)、葡萄孢霉(Botrytis cinerea)、叶点霉(Phyllosticta)、大茎点霉(Macrophoma)、轮枝霉(Diasporangium sp.)这8个属的大多数种是最为常见的土传病原微生物,而镰刀菌是其中的优势种,占真菌总数的19.9%[14]。
一般情况下,土壤微生物多样性高时,病原菌就很难滋生,而细菌/真菌的比值随着连作种植年限的延长而减小,土壤肥力由“细菌型”演变成为“真菌型”[15]。
其机理是由于一些微生物种群尤其是植物病原真菌在作物连作过程中在土壤里大量富集,导致植物病虫害发生严重,无法控制,对农作物生产造成严重的影响。
陈宗泽等[16]也进一步证实,在大豆连作下,连作时间越长,土壤酸度越强,微生物区系也慢慢的由“细菌型”向“真菌型”转变,土壤中病原菌的数量增加,作物病害发生严重。
2 酸性土壤改良与修复2.1 控制酸雨酸雨是工业高速发展的副产物,现已成为土壤酸化的最为重要原因之一。
要想控制好酸雨,降低土壤酸化速率,必须从源头上控制二氧化硫的排放以及进一步完善改进脱硫技术。
目前,美国、日本等国家相继研发出高效的控制酸雨的生物防治方法,其原理是利用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等微生物菌株的吸硫作用,可除去70%的无机硫,还可减少60%的粉尘。
这是一种绿色无污染极具有发展前景的治理方法,也越来越受到世界各国的重视。
2.2 使用土壤改良剂2.2.1 石灰改良剂在农业生产中,施用石灰来改良土壤是最传统的措施,不仅可以中和土壤中氢离子浓度,改善土壤结构,还可以降低土壤中重金属对作物的毒害作用,提高作物的品质和产量。
王敬华等[17]在江西红壤上的实验表明,施用200 kg/667m2石灰石粉,能有效降低土壤表层2~3个单位的酸度值,但是土壤底层pH值变化不明显。
石灰中富含钙、镁等元素,施用后能迅速提高土壤中交换性Ca和Mg的含量。
由于钙离子的强絮凝化作用以及土壤中一些无定形态的铝、铁形成的氢氧化物,能很好的减小土壤颗粒之间的作用力,改善土壤结构。
另外,由于土壤中大量的交换性Al在石灰碱性环境下形成了羟基Al聚合物,降低了对植物的铝毒害作用。
李青苗等[18]以生石灰处理川芎主产区酸性地块,结果表明生石灰可显著改善川芎生长发育状况,同时还能有效抑制川芎药材中镉的积累。
2.2.2 矿物和工业废弃物除了传统施用石灰的方法外,一些矿物和工业废弃物如白云石、粉煤灰、磷石膏、磷矿粉、碱渣和工业废弃物等,均能起到改良酸性土壤的作用。
施用白云石后的土壤中交换性铝、锰含量明显降低,并且随着白云石粉用量的增加,土壤有效磷和速效钾含量呈增加趋势。
在烟草种植中,适量白云石粉能够促进烟株生长,但是过度使用,反而会抑制烟株生长[19]。
粉煤灰具有密度小、孔隙大等特点,可以改善土壤结构,促进作物的新陈代谢。
还因其含有CaO、MgO等碱性物质,中和土壤氢离子浓度,提高作物的硝酸还原酶活性,使有机质的硝化作用增强,进而促进蛋白质合成,提高作物产量与品质。
在肖厚军[20]盆栽实验中,磷石膏作为强酸性土壤改良剂能促进高粱生长,改善调节高粱体内氮、磷、钾、钙养分的平衡以及施磷石膏的土壤有效氮、磷、钾、钙较对照极显著增加,对获得高产优质非常重要,起到了强酸性土壤改良和培肥并举的双重作用。