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導(dǎo)? 讀

我國(guó)南方日趨嚴(yán)重的農(nóng)田土壤酸化不僅導(dǎo)致農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)甚至絕收，而且促進(jìn)重金屬等有害物質(zhì)在農(nóng)產(chǎn)品中吸收累積，威脅國(guó)家糧食安全和民眾健康。但因酸性土壤分布詳情不清，作物酸害閾值不明，土壤酸化預(yù)測(cè)的研究不足，酸化防治技術(shù)嚴(yán)重缺乏，紅壤酸化沒(méi)有得到有效控制。采取有效措施改良酸化農(nóng)田土壤、遏制土壤的持續(xù)酸化，將熱帶和亞熱帶地區(qū)的土壤酸度維持在較低水平，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要意義。

土壤酸化指土壤 pH 值不斷降低、土壤交換性酸不斷增加的過(guò)程，它是伴隨土壤發(fā)生和發(fā)育的一個(gè)自然過(guò)程，主要由碳酸和有機(jī)酸離解產(chǎn)生氫離子（H+）驅(qū)動(dòng)。土壤的自然酸化過(guò)程比較緩慢，但近幾十年來(lái)由于高強(qiáng)度人為活動(dòng)的影響，土壤酸化的進(jìn)程大大加速，對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害，我國(guó)南方熱帶和亞熱帶地區(qū)酸化問(wèn)題尤為突出。人為活動(dòng)對(duì)酸化的影響主要包括大氣酸沉降和不當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)措施。過(guò)去40年，研究人員已對(duì)酸沉降影響下森林土壤酸化進(jìn)行了廣泛和深入的研究，但對(duì)農(nóng)田土壤酸化的研究相對(duì)滯后。本文主要介紹我國(guó)農(nóng)田土壤酸化調(diào)控存在的問(wèn)題和主要技術(shù)措施。

1 我國(guó)農(nóng)田土壤酸化現(xiàn)狀與危害

1.1 我國(guó)農(nóng)田土壤酸化現(xiàn)狀

我國(guó)南方熱帶和亞熱帶地區(qū)水、熱資源豐富，農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)潛力巨大，是經(jīng)濟(jì)作物和糧食的主產(chǎn)區(qū)。但由于該地區(qū)主要分布酸性土壤，隨著近年來(lái)大氣酸沉降不斷加劇和化肥的過(guò)量施用，這一區(qū)域土壤酸化速度顯著加快，土壤酸化和肥力退化問(wèn)題突出，嚴(yán)重制約了土壤生產(chǎn)潛力的發(fā)揮。據(jù)21世紀(jì)初調(diào)查，我國(guó)亞熱帶地區(qū)301個(gè)農(nóng)田采樣點(diǎn)土壤的平均pH值已由20世紀(jì)80年代的5.37下降至5.14（糧食作物種植土壤）和5.07（經(jīng)濟(jì)作物種植土壤）。湖南祁陽(yáng)定位試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，長(zhǎng)期單施化肥20年后土壤pH值由5.7下降至4.5。我國(guó)酸性土壤面積也在不斷擴(kuò)大，20世紀(jì)80年代強(qiáng)酸性土壤（pH 值 <5.5）的面積約為1.69億畝，21世紀(jì)初已增加到2.26 億畝。

土壤酸化在全國(guó)范圍內(nèi)普遍發(fā)生，南方地區(qū)尤為嚴(yán)重。根據(jù)全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心 2015年公布的2005—2014 年全國(guó)測(cè)土配方施肥土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，湖南?。?20個(gè)縣市區(qū)）、廣西壯族自治區(qū)（104 個(gè)縣市區(qū)）、浙江省（74 個(gè)縣市區(qū)）和廣東?。?4 個(gè)縣市區(qū)）的農(nóng)田土壤平均 pH 值低于6.0 的分別占 60.8%、70.2%、75.7% 和93.6%，其中土壤平均 pH 值低于5.5 的分別占29.2%、28.8%、41.9% 和 54.3%。江西省91個(gè)縣市區(qū)中有90個(gè)土壤平均pH值低于6.0，其中土壤平均pH值低于5.5的占 92.3%，還有18.7% 縣市區(qū)的土壤平均pH值低于5.0；福建省已公布的41個(gè)縣市區(qū)的農(nóng)田土壤平均pH值均低于6.0，其中85.4%的土壤平均pH值低于5.5，31.7%的土壤平均pH值低于5.0。以上調(diào)查分析數(shù)據(jù)表明，我國(guó)亞熱帶地區(qū)土壤酸化問(wèn)題已十分突出，其中江西、福建和廣東等省土壤酸化尤為嚴(yán)重。目前的研究已經(jīng)確認(rèn)，化學(xué)氮肥的長(zhǎng)期過(guò)量施用是我國(guó)農(nóng)田土壤加速酸化的主要原因，并且土壤酸化是一個(gè)持續(xù)進(jìn)行的過(guò)程（圖1），若仍廣泛沿用目前的農(nóng)田管理模式，我國(guó)亞熱帶地區(qū)農(nóng)田土壤酸化問(wèn)題還將進(jìn)一步加劇。

1.2 土壤酸化的主要危害

土壤酸化對(duì)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重危害。酸化使土壤固相中的鋁活化并釋放進(jìn)入土壤溶液（圖 1），對(duì)農(nóng)作物根系產(chǎn)生毒害，影響作物生長(zhǎng)。土壤酸化還會(huì)加速土壤養(yǎng)分的流失，使土壤肥力下降。因此土壤酸化將導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，農(nóng)民收入減少。在嚴(yán)重酸化情況下（pH值<4.0），農(nóng)作物甚至無(wú)法生長(zhǎng)，農(nóng)民顆粒無(wú)收。研究表明，酸性土壤pH值由5.4下降至4.7時(shí)，油菜籽減產(chǎn)達(dá)40%，花生和芝麻的減產(chǎn)幅度為15%左右。進(jìn)一步酸化將導(dǎo)致更大幅度的減產(chǎn)，如當(dāng)土壤pH值由4.6 降至4.2時(shí)，油菜籽的減產(chǎn)幅度達(dá)62% 以上。土壤酸化還會(huì)嚴(yán)重影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，如：土壤酸化導(dǎo)致香蕉品質(zhì)下降，使得廣西金穗香蕉公司近年來(lái)遭受了上億元的經(jīng)濟(jì)損失。

土壤酸化同時(shí)還會(huì)使重金屬污染的危害程度加重。土壤酸化使土壤中重金屬的活性增加，使得植物對(duì)這些有害重金屬的吸收量增加。因此土壤酸化也是我國(guó)南方亞熱帶地區(qū)鎘米產(chǎn)生的主要原因之一，酸化使土壤鎘的活性大大增加，水稻對(duì)鎘的吸收和累積增加，鎘等有毒重金屬由此進(jìn)入食物鏈，危害人體健康。另外，土壤酸化還會(huì)造成植物病害加劇，使得植物多樣性和土壤微生物多樣性受到影響。

2 土壤酸化調(diào)控存在的主要問(wèn)題

2.1 酸性土壤分布詳情不清

通過(guò) 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)展的第二次全國(guó)土壤普查和 2005 年開(kāi)始的全國(guó)測(cè)土配方施肥計(jì)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(yán)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(duì)土壤酸化調(diào)控的指導(dǎo)作用有限。如能根據(jù)測(cè)土配方施肥計(jì)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(kù)，將可為土壤酸化分類調(diào)控對(duì)策的制訂、酸化土壤的改良和土壤酸化的阻控提供依據(jù)。

2.2 土壤酸化預(yù)測(cè)研究嚴(yán)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)研究可對(duì)土壤酸化的潛在危害提出預(yù)警，并為土壤酸化的阻控提供參考。20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初，歐美等國(guó)研究人員對(duì)酸沉降影響下森林土壤的酸化趨勢(shì)開(kāi)展了大量預(yù)測(cè)研究，建立了一系列酸化預(yù)測(cè)模型。但國(guó)內(nèi)外至今很少開(kāi)展農(nóng)田土壤酸化的預(yù)測(cè)研究。由于農(nóng)田土壤酸化的質(zhì)子源主要來(lái)自銨態(tài)氮肥中銨離子在土壤中發(fā)生的硝化反應(yīng)（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(yù)測(cè)模型不能直接用于農(nóng)田土壤酸化的預(yù)測(cè)研究。近期中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)與荷蘭de Vries 教授合作，以預(yù)測(cè)森林土壤酸化的經(jīng)驗(yàn)性模型為基礎(chǔ)，建立了農(nóng)田土壤酸化的預(yù)測(cè)模型——VSD+ 模型，并在較大的區(qū)域尺度上對(duì)我國(guó)不同種植模式下的土壤酸化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)研究。這將對(duì)我國(guó)土壤酸化預(yù)測(cè)研究起到積極的推動(dòng)作用。

2.3 作物酸害閾值不明

土壤酸化達(dá)到一定程度（一般pH值在 5.5 以下），會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生酸害，從而導(dǎo)致作物生長(zhǎng)不良，甚至減產(chǎn)。主要原因是酸化導(dǎo)致土壤固相鋁溶出，對(duì)植物根系產(chǎn)生毒害。由于不同植物對(duì)酸害和鋁毒的敏感性不同，達(dá)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(guó)內(nèi)外對(duì)作物發(fā)生鋁毒害的機(jī)制及作物緩解鋁毒害的機(jī)制開(kāi)展了廣泛而深入的研究，但對(duì)作物酸害閾值的研究還很缺乏。目前這方面研究的難點(diǎn)是：田間條件下開(kāi)展作物酸害試驗(yàn)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(guò)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(shí)驗(yàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)一一獲取，工作量很大。另外，土壤陽(yáng)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(lái)應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究。

2.4 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(duì)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(yán)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(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，改良的難度很大。但如在土壤發(fā)生嚴(yán)重酸化之前提前預(yù)防，采取一定的技術(shù)措施減緩?fù)寥浪峄瑒t可起到事半功倍的效果。特別對(duì)土壤黏粒和有機(jī)質(zhì)含量低的土壤，由于這類土壤對(duì)酸的緩沖能力弱，對(duì)外源酸更為敏感，容易酸化，對(duì)其酸化的預(yù)防尤為重要。目前對(duì)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。

2.5 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(wèn)題。長(zhǎng)期、大量施用石灰會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)和養(yǎng)分不平衡，因?yàn)槭覂H提供養(yǎng)分鈣，而大量的鈣會(huì)導(dǎo)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(jìn)行。將石灰等無(wú)機(jī)改良劑與有機(jī)肥等有機(jī)改良劑配合施用，可以解決這一問(wèn)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(zhǎng)期未得到解決的問(wèn)題是表下層土壤酸度的改良。石灰在土壤中的移動(dòng)性差，僅能中和15—20cm以上表層土壤的酸度，對(duì)20cm 以下的表下層和底層土壤基本無(wú)效。而植物根系可深達(dá)40—60cm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(jì)70年代以來(lái)，美洲和非洲的一些國(guó)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(guó)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(guó)酸性土壤改良中的應(yīng)用。因此，表下層土壤酸度的改良是我國(guó)酸化土壤改良要重點(diǎn)解決的科學(xué)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)酸性土壤改良劑的精準(zhǔn)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(cè)定比較煩瑣，該方法實(shí)用性不強(qiáng)。土壤pH緩沖容量與土壤陽(yáng)離子交換量（CEC）之間存在很好的相關(guān)性，還與土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)，應(yīng)建立基于土壤pH值、CEC和有機(jī)質(zhì)含量的估算改良劑用量的簡(jiǎn)便方法，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)研究。

3 土壤酸化預(yù)測(cè)與酸害閾值的研究展望

3.1 土壤酸化預(yù)測(cè)研究

我國(guó)在農(nóng)田土壤酸化的預(yù)測(cè)模型和模擬預(yù)測(cè)研究方面取得了一定的進(jìn)展，目前針對(duì)主要類型土壤結(jié)合重要作物的輪作方式在較大區(qū)域尺度上開(kāi)展了模擬研究，獲得土壤酸化參數(shù)平均值的未來(lái)變化趨勢(shì)。這些研究將為政府決策提供重要參考。未來(lái)要加強(qiáng)較小區(qū)域尺度上土壤酸化的模擬預(yù)測(cè)研究，特別在田塊尺度上的預(yù)測(cè)研究將為土壤酸化的調(diào)控提供直接的依據(jù)。除采用酸化預(yù)測(cè)模型外，在田塊尺度上計(jì)算土壤酸化速率，也可用于土壤酸化的預(yù)測(cè)研究。這一方法僅需要少量的土壤參數(shù)，簡(jiǎn)便實(shí)用。

土壤酸化是一個(gè)長(zhǎng)期、漸進(jìn)的過(guò)程，長(zhǎng)期定位試驗(yàn)在土壤酸化研究中發(fā)揮了重要作用。我國(guó)在南方地區(qū)針對(duì)不同土壤類型和作物品種建立了一系列不同施肥處理的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，為化肥加速土壤酸化提供了直接證據(jù)。目前的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)主要針對(duì)糧食作物，未來(lái)還應(yīng)建立針對(duì)經(jīng)濟(jì)作物，特別是茶樹(shù)、果樹(shù)以及蔬菜等的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，從而為土壤酸化研究提供更豐富的數(shù)據(jù)。

3.2 作物酸害閾值研究

作物酸害閾值研究不僅可以了解不同作物對(duì)酸性土壤的適應(yīng)性，還將為土壤酸化的分類調(diào)控提供依據(jù)。溫室盆栽條件下的研究表明，作物酸害閾值不僅與作物品種有關(guān)，還隨土壤類型而變化。未來(lái)要重點(diǎn)研究土壤CEC和鹽基飽和度等土壤性質(zhì)對(duì)作物酸害閾值的影響，建立酸害閾值與土壤性質(zhì)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，可以預(yù)測(cè)同一植物在不同土壤上生長(zhǎng)時(shí)的酸害閾值，而不必對(duì)每一種土壤都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。?

3.3 制訂酸化土壤的分類調(diào)控方案

pH值低于6.5的土壤均為酸性土壤，其中pH值在5.5—6.5范圍內(nèi)的土壤為弱酸性土壤，而這類土壤的酸度對(duì)作物生長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境幾乎沒(méi)有有害影響。但這類土壤容易發(fā)生進(jìn)一步酸化，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境具有潛在的危害。對(duì)這類土壤要采取有效措施阻控和減緩?fù)寥浪峄?，可以從減小質(zhì)子源和提高土壤抗酸化能力兩方面進(jìn)行酸化阻控。針對(duì)土壤pH值低于5.5的酸性和強(qiáng)酸性土壤，重點(diǎn)進(jìn)行改良并同時(shí)提高土壤的肥力水平。對(duì)pH值<5.0的強(qiáng)酸性土壤，建議施用石灰等堿性改良劑中和土壤酸度，提高土壤pH值，同時(shí)配施生物質(zhì)炭和有機(jī)肥提高土壤肥力；對(duì)土壤pH值在5.0—5.5范圍的酸性土壤，建議采用生物質(zhì)炭和有機(jī)肥等溫和改良劑進(jìn)行改良。

由于缺乏田塊尺度的土壤酸化信息，建議普及土壤pH值的原位測(cè)定方法。目前的技術(shù)條件完全可以滿足土壤pH值的田間原位測(cè)定。在南方酸性土壤分布地區(qū)，給鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)技站配備便攜式土壤pH 值測(cè)定儀器，對(duì)疑似酸性和強(qiáng)酸性土壤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)定，據(jù)此提出土壤酸度改良和土壤酸化阻控的建議。

4 土壤酸化阻控的對(duì)策建議

4.1 尿素和銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配施

銨態(tài)氮肥中的銨離子在土壤中發(fā)生硝化反應(yīng)并產(chǎn)生H+是其加速農(nóng)田土壤酸化的主要機(jī)制。如能采取有效措施抑制或減少硝化反應(yīng)，則可從源頭控制或減緩銨態(tài)氮肥對(duì)土壤酸化的加速作用。室內(nèi)控制條件下的研究表明雙氰銨等硝化抑制劑可以抑制酸性土壤中的硝化反應(yīng)，而且硝化抑制劑與尿素配合施用還可提高酸性土壤的pH值，因?yàn)槟蛩氐乃膺^(guò)程消耗H+。但目前這一技術(shù)還有待田間條件下的進(jìn)一步驗(yàn)證。

4.2 減施化肥并增施有機(jī)肥

銨態(tài)氮肥的過(guò)量施用是農(nóng)田土壤加速酸化的主要原因，因此應(yīng)逐步減少銨態(tài)氮肥的施用量，增加有機(jī)肥施用量。研究表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或?qū)⒂袡C(jī)肥與化肥配合施用可以維持土壤酸堿平衡，減緩?fù)寥浪峄?，因?yàn)橛袡C(jī)肥含一定量的堿性物質(zhì)。長(zhǎng)期施用有機(jī)肥還可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而提高土壤的酸緩沖容量，顯著提高土壤的抗酸化能力。但由于某些畜禽糞含重金屬和抗生素等污染物，選擇有機(jī)肥時(shí)要注意規(guī)避環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)，避免將有害物質(zhì)引入酸性土壤。有機(jī)肥施用量，特別是有機(jī)肥與化肥的合理配比，是一個(gè)有待進(jìn)一步研究的課題。既要保證作物不減產(chǎn)，又要維持化肥產(chǎn)酸與有機(jī)肥耗酸的基本平衡，維持土壤酸度基本恒定。

4.3 合理的水肥管理

銨態(tài)氮的硝化及產(chǎn)生的NO3- 隨水淋失是加劇土壤酸化的重要原因。因此，通過(guò)合理的水肥管理，以盡量減少NO3-的淋失也能減緩農(nóng)田土壤酸化，這是國(guó)外阻控化學(xué)氮肥引起農(nóng)田土壤酸化的常用措施。例如，選擇合理的施肥時(shí)間，讓施入土壤的肥料盡可能為植物吸收利用。另外，確定合理的氮肥用量，也可以減少氮肥損失，減緩?fù)寥浪峄?，因?yàn)檫^(guò)量施用氮肥必然導(dǎo)致氮肥在土壤中的殘留和淋失。在酸性土壤地區(qū)使用緩釋肥料也可以減少氮肥損失，提高氮肥利用率，起到減緩?fù)寥浪峄淖饔谩?/p>

4.4 以硝態(tài)氮肥替代銨態(tài)氮肥用于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

作物吸收硝態(tài)氮，其根系會(huì)釋放氫氧根離子（OH-），能中和根際土壤的酸度。澳大利亞學(xué)者據(jù)此建立酸性土壤的生物改良方法。國(guó)內(nèi)已開(kāi)展的類似研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施用硝態(tài)氮肥時(shí)植物通過(guò)其根系與土壤的相互作用提高土壤pH值。因此，以硝態(tài)氮肥替代銨態(tài)氮肥可以從源頭切斷氮肥在土壤中產(chǎn)酸?？紤]到硝態(tài)氮肥的價(jià)格較高，且在高溫多雨的熱帶和亞熱帶地區(qū)的土壤中容易淋失，建議在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)蔬菜和瓜果等高附加值農(nóng)產(chǎn)品時(shí)優(yōu)先使用硝態(tài)氮肥，避免氮肥對(duì)土壤酸化的影響。大多數(shù)蔬菜和瓜果屬于喜硝植物，對(duì)硝態(tài)氮有偏好吸收，因此施用硝態(tài)氮肥還可提高氮肥利用率。

4.5 積極研發(fā)和推廣農(nóng)作物秸稈炭化還田技術(shù)

農(nóng)作物秸稈經(jīng)過(guò)熱解炭化制備的生物質(zhì)炭是一種優(yōu)良的酸性土壤改良劑，不僅可以在短期內(nèi)中和土壤酸度，提高土壤pH值，而且可顯著提高土壤的酸緩沖容量和抗酸化能力，對(duì)酸化土壤的治理及化學(xué)肥料持續(xù)施用導(dǎo)致的土壤再酸化的阻控均有很好的效果。與傳統(tǒng)秸稈直接還田相比，炭化還田具有減量化、養(yǎng)分富集、有機(jī)物不易分解等優(yōu)點(diǎn)。施用生物質(zhì)炭還可改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力水平。但目前主要的做法大多是將秸稈收集到固定場(chǎng)所再進(jìn)行炭化處理，成本很高，難以推廣。未來(lái)應(yīng)鼓勵(lì)多學(xué)科、多專業(yè)交叉與合作，加強(qiáng)秸稈田間就地炭化技術(shù)以及炭化與機(jī)械化還田一體技術(shù)的研發(fā)，降低秸稈炭化處理成本，為大面積推廣消除障礙。

5.0 酸化土壤的改良技術(shù)措施

施用石灰是改良土壤酸度的傳統(tǒng)而有效的方法，在國(guó)內(nèi)外都已得到廣泛的應(yīng)用。但如上文所提到的，該方法也存在一些不足。磷石膏普遍用于改良熱帶和亞熱帶地區(qū)表下層土壤的酸度，但該方法在我國(guó)的應(yīng)用也存在不足。因此，需要針對(duì)我國(guó)農(nóng)田土壤的酸度特點(diǎn)開(kāi)發(fā)酸化土壤的改良新技術(shù)。

5.1 表層與表下層土壤酸度的同步改良技術(shù)

堿渣是氨堿法生產(chǎn)純堿的副產(chǎn)品，含豐富的碳酸鈣和一定量的碳酸鎂，有害物質(zhì)含量非常有限，可用作酸性土壤改良劑。研究發(fā)現(xiàn)表層施用堿渣可以同時(shí)改良表層和表下層土壤酸度。主要機(jī)制是堿渣中的硫酸根（SO42-）和氯離子（Cl-）促進(jìn)了鈣離子（Ca2+）和鎂離子（Mg2+）等鹽基陽(yáng)離子在土壤剖面中遷移。例如，將植物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物與堿渣配合施用，對(duì)表下層土壤酸度的改良效果更好。

5.2 不同無(wú)機(jī)改良劑的配合施用

將石灰等堿性改良劑與富含養(yǎng)分的工業(yè)廢棄物配合施用，可以在中和土壤酸度的同時(shí)提高土壤養(yǎng)分含量。如農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)生的灰渣富含鈣和鉀，豬骨提取膠原蛋白后的骨渣富含磷。將其與堿渣配合施用，顯著提高酸性土壤pH值和磷、鉀、鈣和鎂等養(yǎng)分的含量，還可促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高作物產(chǎn)量。

5.3 酸化土壤的有機(jī)改良技術(shù)

作物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物及其制備的生物質(zhì)炭和有機(jī)肥等均含一定量的堿性物質(zhì)，但其堿含量低于石灰等無(wú)機(jī)改良劑，可作為較溫和的改良劑用于中等酸化程度的酸性土壤改良。這些有機(jī)改良劑還可提高土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量、改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力。

5.4 大力推廣酸化土壤的綜合改良技術(shù)

土壤酸化伴隨著土壤肥力退化和養(yǎng)分缺乏等問(wèn)題，目前采用單施石灰的方法雖然對(duì)治理土壤酸度很有效，但不能解決酸性土壤肥力低和養(yǎng)分缺乏等問(wèn)題。將石灰等無(wú)機(jī)改良劑與有機(jī)肥、秸稈或秸稈生物質(zhì)炭按一定的比例配合施用，不僅可以中和土壤酸度，還能同時(shí)提高土壤肥力，保持土壤養(yǎng)分平衡。但目前這些綜合調(diào)控技術(shù)還沒(méi)有受到足夠的重視，亟待進(jìn)行大面積示范和推廣應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

由于高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)利用和化肥大量施用導(dǎo)致我國(guó)熱帶和亞熱帶地區(qū)農(nóng)田土壤持續(xù)快速酸化，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。采取增施有機(jī)肥減施化肥、推廣秸稈炭化還田以及采用有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合改良技術(shù)等阻控土壤酸化、改良酸化農(nóng)田土壤，遏制土壤的持續(xù)酸化，將我國(guó)熱帶和亞熱帶地區(qū)的土壤酸度維持在較低水平，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要意義。

文/徐仁扣1 李九玉1 周世偉2 徐明崗2,3 沈仁芳1（1 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 3 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶植物研究所）
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院院刊（2018年第2期）

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