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不合理的施肥及管理措施导致土壤严重酸化、伴随着土壤中大量元素流失、铝锰等有害元素的活性加强,最终使得作物减产甚至绝产,影响农业的可持续发展。本研究通过盆栽试验研究玉米和小麦生物量对湖南祁阳第四纪红壤和红砂岩母质红壤酸化的响应趋势及其pH阈值;同时收集国内外文献中的数据,分析四大粮食作物产量对土壤酸化的响应趋势及酸害阈值,分析土壤酸化过程中元素浓度的变化对作物产量的影响,分析施用石灰对作物产量的影响并探讨科学合理施用石灰改良酸性土壤技术。主要研究结果如下:盆栽试验结果表明,在第四纪红壤和红砂岩两种母质红壤上种植玉米时的酸害阈值分别为5.24和5.56,种植小麦时的酸害阈值分别为5.87和5.12。文献数据分析结果表明:玉米、水稻、小麦、大豆四大作物产量对土壤酸化的响应均符合S型曲线趋势,且其酸害阈值排序为:小麦(5.5)>大豆(5.4)>玉米(5.1)>水稻(4.7)。盆栽试验和文献查阅结果基本一致,说明不同作物对土壤pH的敏感程度不同,且同种作物对不同性质土壤pH的敏感程度也不一样。土壤有机质与pH值呈曲线相关关系,pH为6.22时,有机质含量最高,此时的有机质含量有利于作物的生长;土壤碱解氮、有效钾和交换性钙与pH值呈显著正相关,浓度分别为4-12 cmol/kg,100 mg/kg和150 mg/kg时作物生长较好;土壤有效磷与pH值的关系不显著;土壤交换性铝与pH值呈显著负相关,含量大于1.7 cmol/kg时作物开始减产。可见,土壤pH值降低伴随着的碱解氮、有效钾、交换性钙等营养元素浓度的降低和交换性铝等有毒元素浓度的增加是导致作物减产的主要原因。施用石灰可改良酸性土壤,增加作物产量,对蔬菜和玉米的增产效果最好。在土壤初始pH值为3.1~6.6的范围内,施用石灰后作物增产率随土壤初始pH值的升高呈先升后降的趋势:当pH值为4.3时增产效果最好,当pH值介于5.8~6.6之间时没有增产效果,因此酸性土壤改良的目标pH值为5.8。在常见的酸性土壤pH值范围内(pH 4.5-5.5),石灰用量以3 000-6 000 kg/hm-2最佳,且熟石灰的增产效果优于生石灰和石灰石粉。