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土壤酸化是土壤形成和发育过程中普遍存在的自然过程,酸化土壤会对作物生长甚至人体健康造成不良影响,应采取积极的预防和改良措施。
1 土壤酸化已成为农业生产中的大问题
从上世纪开始发展的石油农业,带来了农业生产的革命,化学肥料和化学农药由少到多、由局部到普遍大量应用,农作物产量和品质也得到了显著提升,但随之而来的土壤酸化问题也日趋严重。
酸性土壤主要分布在热带、亚热带和温带地区。
我国长江以南酸性土壤分布最广,农业生产受土壤酸化影响最大。
近年来,我国北方苹果产区也出现了不同程度的土壤酸化问题,并有日渐加重的趋势。通过土壤普查数据对比,从1980年至今,除部分强碱性土壤区域,我国北方包括粮食作物和经济作物在内的农田耕层土壤pH值,均表现出不同程度的下降趋势。山东胶东半岛包括威海、烟台、日照等苹果产区已出现不同程度的土壤酸化现象,并且程度还在逐年加重。
我们在对西北干旱半干旱地区的土壤调研中发现,40多年来持续增施化肥,有机肥从少到无的施肥习惯,导致菜园较果园土壤酸化问题更为严重,果园较一般农田土壤酸化重。
2 自然因素和人为活动均可造成土壤酸化
土壤酸化的根本原因是土壤中氢离子增加。自然现象和人为活动均可增加土壤酸度,引起土壤酸化。
自然条件下,大而集中的降雨会加强土壤淋溶作用,加速土壤溶液中的钙、镁、钾等碱性盐基离子随水分向地下转移,造成耕层土壤中易溶盐减少,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,导致土壤盐基饱和度下降,氢饱和度增加,土壤pH值降低,酸度 增加。
人为活动可直接或间接影响土壤pH值。长期大量施用化肥,尤其是生理酸性肥料,作物吸收后剩下的酸根与土壤中的氢离子结合;过量使用氮素肥料,购买施用强酸性肥料(用味精厂下脚料生产的有机肥等)、高复种指数(尤指设施果菜,肥料用量大,受雨水淋溶机会少,有机质含量下降,缓冲能力减弱)等,都是造成土壤酸化的原因。
3 土壤酸化对苹果生长有很大影响
苹果是喜低温干燥的温带果树,主要生长在我国北部。近年来,北方苹果产区土壤酸化问题日趋严重,极大地降低了土壤微生物活性和土壤酶活性,导致土壤养分有效性下降,引发果树营养障碍、生长发育不良以及产量、品质下降等问题,严重影响产业持续健康发展。
1)酸化条件下,土壤自身结构被破坏,理化性状不协调,影响有益微生物繁殖和活动,从而影响土壤有机质分解和碳、氮、磷、硫的代谢。而对于一些喜欢在酸性土壤里活动的有害微生物种群则有利,造成病菌滋生,根际病害多发,且防治困难。有研究表明,酸性土壤是植物线虫的天堂,会造成根结线虫病的发生与蔓延。
2)酸化条件下,土壤中盐基离子加速淋溶,土壤中多种养分的有效性降低。pH值6~8时,土壤有效氮含量最高;pH值小于6.5时,土壤中的磷和铁、铝结合而被固定,酸性越强,固定量越大;pH值小于6时,土壤中有效钾、钙、镁含量急剧减少。据测定,酸性土壤中氮、磷、钾的吸收利用率不足30%,酸化越严重利用率越低,这就是有些果园施磷后仍缺磷,施钾后还缺钾的原因。
土壤酸化不仅影响大量元素的有效性,也影响中微量元素的有效性。比如,钼的最适pH值在6以上,钙的最适pH值为6.5~8.5,随土壤pH值下降,元素有效性降低,易发生苦痘病、痘斑病、水心病等生理性病害。
3)酸化条件下,土壤中有毒元素(锰、铝、镉等)的溶解度增加。土壤酸化会促进铝的释放与活化,高浓度的铝离子不但会造成果树根系中毒,而且还能固定土壤中的磷,降低磷的有效性,影响果实品质。
酸化土壤中游离态的锰元素活跃度高,极易被果树根系吸收,导致锰中毒,地面表现是春季发芽迟缓,不抽新枝,枝条粗皮病严重,果实小、着色差,树势衰弱,施肥无效,病害频发。
酸化土壤中淋溶出来的铝、锰、铬、镉等有毒金属离子,还可能污染地下水环境,并通过食物链危害到人体健康。
4 酸化土壤综合调理措施
中国农业大学植物营养专家张福锁教授认为,近30年来过量施用化肥是我国土壤酸化的罪魁祸首。据统计,过量施用化肥对土壤酸化的影响力是酸雨的25倍,现在生理酸性肥料和氮肥使用量这么大,使用补充碱性离子的土壤调理剂只能阶段性治理酸化,要想达到长远效果,必须增加不酸化土壤的肥料用量。
果园土壤酸化问题日益严重,对酸化的源头控制尤为重要。比如,应通过适当的措施来 减少外源酸的进入量;合理施用化肥,尤其是 氮肥。
我们认为,在不影响生产前提下,应采用更为科学合理的农业管理方法,通过综合措施解决我国果园土壤酸化问题。
1)重视有机肥和生物肥的使用。改良酸化土壤,施肥制度必须改革,减缓单一施用大化肥造成的负面影响,提倡重施有机肥(充分腐熟的鸡粪、猪粪和羊粪等)和生物菌肥(复合微生物菌剂、土壤调理剂等),采用农业措施从根本上调理土壤酸度,清除土壤中的酸根、氯根、重金属及其他有害物质。
近年来,我们和中国农业大学合作引进EM技术(产品),配合有机肥,在西北果区酸化土壤改良方面应用效果显著。针对微酸和酸性土壤,我们建议每年亩施腐熟的农家有机肥2 000~ 3 000 kg,或羊群精制商品有机肥和益恩木地龙商品有机肥300~600 kg(甚至1 000 kg以上)。生长期冲施EM微生物环境改良剂两次,每亩基施益恩木微生物复合菌剂或益恩木生物有机肥100~200 kg,配施桂盖美加土壤调理剂60~100 kg。
需要特别指出的是,针对酸化土壤,施用石灰是传统而有效的改良措施,但长期施用会造成土壤物理化学性质变化,造成土壤反复酸化,必须配合农家肥施用方可达到理想效果。
2)控制氮肥的过量使用。有数据分析表明,我国苹果园土壤普遍富氮,并且渤海湾和西北苹果产区富氮、树龄与土壤酸化呈正相关。生产上建议6月份以后尽量少施纯氮型尿素、碳铵和含氮量高激素多的冲施肥,科学施氮,稳磷提钾,补充微量元素。
3)利用果园生草缓解酸害。我们建议西北果区利用采收后秋雨多的气候特点,行间种油菜,来年油菜开花后及时刈割还田,再自然生草,保持果园长年有草,掌握生草割草不除草的原则,充分利用自然改良果园土壤。秋施基肥时,清理落叶杂草,收集秸秆、麦糠、麦秆等耕翻或施入地下,疏松土壤,增加有机质,改善土壤理化性状,缓解酸害。
4)关注和应用新技术新产品。土壤酸碱反应的实质,是土壤溶液中游离的氢离子和氢氧根离子存在比例的一个反映。当游离的氢离子浓度大于氢氧根离子浓度时,土壤呈酸性;反之,若氢氧根离子浓度大于氢离子浓度时,土壤呈碱性;若两者浓度相等,土壤就呈中性。
“益恩木中性全水溶调酸碱功能肥”和“益恩木中性全水溶调酸碱中微量元素功能肥”是从日本引进的两种新型水溶肥,内含日本专利技术产品——金属蛋白酶,对植物所需养分具有极强的催化功能,不仅能加快植物对土壤中氮、磷、钾及中微量营养元素的吸收、转化和利用,而且可以瞬时调节土壤酸碱度(无论酸性还是碱性土壤,均可调节至中性),同时会产生大量二氧化碳,促进作物生长,具有全水溶、用量少(亩用量15~20 kg)、利用率高、成本低的特点,科学使用可显著减少化肥施用量。
另外,生物质炭是一种有效的酸化土壤改良材料,对酸化土壤的改良效果已被国内外学者证明,但在果树上应用报道较少,可考虑作为新型改土材料进行示范推广。
1 土壤酸化已成为农业生产中的大问题
从上世纪开始发展的石油农业,带来了农业生产的革命,化学肥料和化学农药由少到多、由局部到普遍大量应用,农作物产量和品质也得到了显著提升,但随之而来的土壤酸化问题也日趋严重。
酸性土壤主要分布在热带、亚热带和温带地区。
我国长江以南酸性土壤分布最广,农业生产受土壤酸化影响最大。
近年来,我国北方苹果产区也出现了不同程度的土壤酸化问题,并有日渐加重的趋势。通过土壤普查数据对比,从1980年至今,除部分强碱性土壤区域,我国北方包括粮食作物和经济作物在内的农田耕层土壤pH值,均表现出不同程度的下降趋势。山东胶东半岛包括威海、烟台、日照等苹果产区已出现不同程度的土壤酸化现象,并且程度还在逐年加重。
我们在对西北干旱半干旱地区的土壤调研中发现,40多年来持续增施化肥,有机肥从少到无的施肥习惯,导致菜园较果园土壤酸化问题更为严重,果园较一般农田土壤酸化重。
2 自然因素和人为活动均可造成土壤酸化
土壤酸化的根本原因是土壤中氢离子增加。自然现象和人为活动均可增加土壤酸度,引起土壤酸化。
自然条件下,大而集中的降雨会加强土壤淋溶作用,加速土壤溶液中的钙、镁、钾等碱性盐基离子随水分向地下转移,造成耕层土壤中易溶盐减少,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,导致土壤盐基饱和度下降,氢饱和度增加,土壤pH值降低,酸度 增加。
人为活动可直接或间接影响土壤pH值。长期大量施用化肥,尤其是生理酸性肥料,作物吸收后剩下的酸根与土壤中的氢离子结合;过量使用氮素肥料,购买施用强酸性肥料(用味精厂下脚料生产的有机肥等)、高复种指数(尤指设施果菜,肥料用量大,受雨水淋溶机会少,有机质含量下降,缓冲能力减弱)等,都是造成土壤酸化的原因。
3 土壤酸化对苹果生长有很大影响
苹果是喜低温干燥的温带果树,主要生长在我国北部。近年来,北方苹果产区土壤酸化问题日趋严重,极大地降低了土壤微生物活性和土壤酶活性,导致土壤养分有效性下降,引发果树营养障碍、生长发育不良以及产量、品质下降等问题,严重影响产业持续健康发展。
1)酸化条件下,土壤自身结构被破坏,理化性状不协调,影响有益微生物繁殖和活动,从而影响土壤有机质分解和碳、氮、磷、硫的代谢。而对于一些喜欢在酸性土壤里活动的有害微生物种群则有利,造成病菌滋生,根际病害多发,且防治困难。有研究表明,酸性土壤是植物线虫的天堂,会造成根结线虫病的发生与蔓延。
2)酸化条件下,土壤中盐基离子加速淋溶,土壤中多种养分的有效性降低。pH值6~8时,土壤有效氮含量最高;pH值小于6.5时,土壤中的磷和铁、铝结合而被固定,酸性越强,固定量越大;pH值小于6时,土壤中有效钾、钙、镁含量急剧减少。据测定,酸性土壤中氮、磷、钾的吸收利用率不足30%,酸化越严重利用率越低,这就是有些果园施磷后仍缺磷,施钾后还缺钾的原因。
土壤酸化不仅影响大量元素的有效性,也影响中微量元素的有效性。比如,钼的最适pH值在6以上,钙的最适pH值为6.5~8.5,随土壤pH值下降,元素有效性降低,易发生苦痘病、痘斑病、水心病等生理性病害。
3)酸化条件下,土壤中有毒元素(锰、铝、镉等)的溶解度增加。土壤酸化会促进铝的释放与活化,高浓度的铝离子不但会造成果树根系中毒,而且还能固定土壤中的磷,降低磷的有效性,影响果实品质。
酸化土壤中游离态的锰元素活跃度高,极易被果树根系吸收,导致锰中毒,地面表现是春季发芽迟缓,不抽新枝,枝条粗皮病严重,果实小、着色差,树势衰弱,施肥无效,病害频发。
酸化土壤中淋溶出来的铝、锰、铬、镉等有毒金属离子,还可能污染地下水环境,并通过食物链危害到人体健康。
4 酸化土壤综合调理措施
中国农业大学植物营养专家张福锁教授认为,近30年来过量施用化肥是我国土壤酸化的罪魁祸首。据统计,过量施用化肥对土壤酸化的影响力是酸雨的25倍,现在生理酸性肥料和氮肥使用量这么大,使用补充碱性离子的土壤调理剂只能阶段性治理酸化,要想达到长远效果,必须增加不酸化土壤的肥料用量。
果园土壤酸化问题日益严重,对酸化的源头控制尤为重要。比如,应通过适当的措施来 减少外源酸的进入量;合理施用化肥,尤其是 氮肥。
我们认为,在不影响生产前提下,应采用更为科学合理的农业管理方法,通过综合措施解决我国果园土壤酸化问题。
1)重视有机肥和生物肥的使用。改良酸化土壤,施肥制度必须改革,减缓单一施用大化肥造成的负面影响,提倡重施有机肥(充分腐熟的鸡粪、猪粪和羊粪等)和生物菌肥(复合微生物菌剂、土壤调理剂等),采用农业措施从根本上调理土壤酸度,清除土壤中的酸根、氯根、重金属及其他有害物质。
近年来,我们和中国农业大学合作引进EM技术(产品),配合有机肥,在西北果区酸化土壤改良方面应用效果显著。针对微酸和酸性土壤,我们建议每年亩施腐熟的农家有机肥2 000~ 3 000 kg,或羊群精制商品有机肥和益恩木地龙商品有机肥300~600 kg(甚至1 000 kg以上)。生长期冲施EM微生物环境改良剂两次,每亩基施益恩木微生物复合菌剂或益恩木生物有机肥100~200 kg,配施桂盖美加土壤调理剂60~100 kg。
需要特别指出的是,针对酸化土壤,施用石灰是传统而有效的改良措施,但长期施用会造成土壤物理化学性质变化,造成土壤反复酸化,必须配合农家肥施用方可达到理想效果。
2)控制氮肥的过量使用。有数据分析表明,我国苹果园土壤普遍富氮,并且渤海湾和西北苹果产区富氮、树龄与土壤酸化呈正相关。生产上建议6月份以后尽量少施纯氮型尿素、碳铵和含氮量高激素多的冲施肥,科学施氮,稳磷提钾,补充微量元素。
3)利用果园生草缓解酸害。我们建议西北果区利用采收后秋雨多的气候特点,行间种油菜,来年油菜开花后及时刈割还田,再自然生草,保持果园长年有草,掌握生草割草不除草的原则,充分利用自然改良果园土壤。秋施基肥时,清理落叶杂草,收集秸秆、麦糠、麦秆等耕翻或施入地下,疏松土壤,增加有机质,改善土壤理化性状,缓解酸害。
4)关注和应用新技术新产品。土壤酸碱反应的实质,是土壤溶液中游离的氢离子和氢氧根离子存在比例的一个反映。当游离的氢离子浓度大于氢氧根离子浓度时,土壤呈酸性;反之,若氢氧根离子浓度大于氢离子浓度时,土壤呈碱性;若两者浓度相等,土壤就呈中性。
“益恩木中性全水溶调酸碱功能肥”和“益恩木中性全水溶调酸碱中微量元素功能肥”是从日本引进的两种新型水溶肥,内含日本专利技术产品——金属蛋白酶,对植物所需养分具有极强的催化功能,不仅能加快植物对土壤中氮、磷、钾及中微量营养元素的吸收、转化和利用,而且可以瞬时调节土壤酸碱度(无论酸性还是碱性土壤,均可调节至中性),同时会产生大量二氧化碳,促进作物生长,具有全水溶、用量少(亩用量15~20 kg)、利用率高、成本低的特点,科学使用可显著减少化肥施用量。
另外,生物质炭是一种有效的酸化土壤改良材料,对酸化土壤的改良效果已被国内外学者证明,但在果树上应用报道较少,可考虑作为新型改土材料进行示范推广。