土壤酸化調(diào)控存在的主要問題

酸性土壤分布詳情不清

通過?20?世紀?80?年代開展的第二次全國土壤普查和?2005?年開始的全國測土配方施肥計劃，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?值對土壤酸化調(diào)控的指導作用有限。如能根據(jù)測土配方施肥計劃獲取的海量數(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，將可為土壤酸化分類調(diào)控對策的制訂、酸化土壤的改良和土壤酸化的阻控提供依據(jù)。

土壤酸化預測研究嚴重缺乏

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。土壤酸化未來發(fā)展趨勢的預測研究可對土壤酸化的潛在危害提出預警，并為土壤酸化的阻控提供參考。20?世紀?80?年代至?21?世紀初，歐美等國研究人員對酸沉降影響下森林土壤的酸化趨勢開展了大量預測研究，建立了一系列酸化預測模型。但國內(nèi)外至今很少開展農(nóng)田土壤酸化的預測研究。由于農(nóng)田土壤酸化的質(zhì)子源主要來自銨態(tài)氮肥中銨離子在土壤中發(fā)生的硝化反應（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)上的酸化預測模型不能直接用于農(nóng)田土壤酸化的預測研究。近期中國農(nóng)業(yè)大學張福鎖院士領(lǐng)導的團隊與荷蘭?de Vries?教授合作，以預測森林土壤酸化的經(jīng)驗性模型為基礎(chǔ)，建立了農(nóng)田土壤酸化的預測模型——VSD+?模型^[6]，并在較大的區(qū)域尺度上對我國不同種植模式下的土壤酸化趨勢進行預測研究^[7]。這將對我國土壤酸化預測研究起到積極的推動作用。

作物酸害閾值不明

土壤酸化達到一定程度（一般?pH?值在?5.5?以下），會對作物產(chǎn)生酸害，從而導致作物生長不良，甚至減產(chǎn)。主要原因是酸化導致土壤固相鋁溶出，對植物根系產(chǎn)生毒害。由于不同植物對酸害和鋁毒的敏感性不同，達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。雖然國內(nèi)外對作物發(fā)生鋁毒害的機制及作物緩解鋁毒害的機制開展了廣泛而深入的研究^[8]，但對作物酸害閾值的研究還很缺乏。目前這方面研究的難點是：田間條件下開展作物酸害試驗需要具備連續(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。盆栽實驗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實驗一一獲取，工作量很大。另外，土壤陽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)，未來應加強這方面的研究。

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，酸堿反應時間長，改良的難度很大。但如在土壤發(fā)生嚴重酸化之前提前預防，采取一定的技術(shù)措施減緩土壤酸化，則可起到事半功倍的效果。特別對土壤黏粒和有機質(zhì)含量低的土壤，由于這類土壤對酸的緩沖能力弱，對外源酸更為敏感，容易酸化，對其酸化的預防尤為重要。目前對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，但也存在一些問題。長期、大量施用石灰會導致土壤板結(jié)和養(yǎng)分不平衡，因為石灰僅提供養(yǎng)分鈣，而大量的鈣會導致土壤鎂（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行。將石灰等無機改良劑與有機肥等有機改良劑配合施用，可以解決這一問題，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期未得到解決的問題是表下層土壤酸度的改良。石灰在土壤中的移動性差，僅能中和?15—20?cm?以上表層土壤的酸度，對?20?cm?以下的表下層和底層土壤基本無效。而植物根系可深達?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?70?年代以來，美洲和非洲的一些國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酸性土壤改良中的應用。因此，表下層土壤酸度的改良是我國酸化土壤改良要重點解決的科學問題。

為了實現(xiàn)酸性土壤改良劑的精準施用，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?緩沖容量的測定比較煩瑣，該方法實用性不強。土壤?pH?緩沖容量與土壤陽離子交換量（CEC）之間存在很好的相關(guān)性，還與土壤有機質(zhì)含量有關(guān)，應建立基于土壤?pH?值、CEC和有機質(zhì)含量的估算改良劑用量的簡便方法^[10]，未來應加強研究。

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