我國(guó)農(nóng)田土壤酸化現(xiàn)狀及影響

張福鎖

全國(guó)“測(cè)土配方施肥行動(dòng)”從2005年開始，今年是第12年，獲得了海量的全國(guó)農(nóng)田土壤的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。國(guó)家農(nóng)業(yè)部去年出版一本書，把有關(guān)土壤有機(jī)質(zhì)、pH值、有效氮磷鉀含量的基礎(chǔ)五項(xiàng)數(shù)據(jù)全部公布。

我想從下面幾個(gè)方面談?wù)勎覈?guó)土壤酸化的現(xiàn)狀及其影響。

我國(guó)土壤酸化現(xiàn)狀

上世紀(jì)80年代，歐洲森林大片死亡，引起人們對(duì)森林土壤酸化的關(guān)注。80年代末90年代初，澳大利亞豆科作物造成的草原土壤酸化，使對(duì)亞表層土壤酸化的研究形成一個(gè)高潮。最近我國(guó)大面積農(nóng)田土壤酸化，又使農(nóng)田土壤酸化的研究成為熱點(diǎn)。

森林土壤酸化主要是因?yàn)榱虻呐欧牛趸蛐纬伤嵊暝斐傻摹，F(xiàn)在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家的硫排放已經(jīng)大幅度減少，我國(guó)最近幾年出現(xiàn)了硫排放增長(zhǎng)減緩的趨勢(shì)，但依然嚴(yán)重。我國(guó)森林土壤也在酸化，但主要原因是氮沉降，而不是硫沉降。至于草原土壤酸化的原因，在英國(guó)主要是因?yàn)樗嵝苑柿?，在澳大利亞重點(diǎn)是豆科作物，在中國(guó)是氮沉降造成的。

農(nóng)田土壤酸化是集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可避免的結(jié)果。但不合理施肥造成農(nóng)田土壤大面積酸化是中國(guó)高產(chǎn)高投入農(nóng)業(yè)帶來的典型問題。

什么是土壤酸化？在植物生理學(xué)上就是根系吸收的陽離子多于陰離子。因?yàn)橹参锉旧砦盏碾x子不一樣，造成不同植物根系周圍pH值的變化。氮肥在土壤里面都會(huì)轉(zhuǎn)化，在此過程中可能會(huì)產(chǎn)生質(zhì)子，各種氮肥轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，硝酸鹽損失的時(shí)候，帶走鈣、鎂這些堿性離子，造成土壤酸化。另外，水沖洗、秸稈和籽粒的收獲和移走都會(huì)帶走大量的鈣、鎂鹽基離子，造成土壤酸化。從酸化原理看，集約化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)肯定會(huì)帶來土壤酸化。因?yàn)槟惆邀}基離子拿走了，你歸還不了那么多的鹽基離子，土壤必然酸化。土壤中所有元素的循環(huán)，氮、硫、磷、錳等等，在循環(huán)過程中都會(huì)影響質(zhì)子的產(chǎn)生。這是土壤酸化的基本原理。我國(guó)農(nóng)田普遍酸化原理與國(guó)際上是一樣的，但不一樣的是，過量使用氮肥造成了大面積農(nóng)田土壤酸化，這是其他國(guó)家沒有的。

中國(guó)農(nóng)田土壤普遍酸化問題非常嚴(yán)重。從上個(gè)世紀(jì)80年代到新世紀(jì)，全國(guó)農(nóng)田土壤的pH值平均下降了0.5個(gè)單位，其中，在小麥、玉米、水稻這些糧田里面，70%的酸化是因?yàn)檫^量施氮造成的；在果蔬田里面過量氮對(duì)酸化貢獻(xiàn)高達(dá)90%。從膠東半島來看，上世紀(jì)80年代以中性為主的土壤，現(xiàn)在基本上變成酸性或中強(qiáng)酸性的土壤，就是說普遍酸化。我們分析的結(jié)果，膠東半島的酸化原因63.4%是氮肥過量，30%是收獲產(chǎn)量帶走鹽基離子。

土壤酸化的危害

土壤酸化到底能帶來什么危害呢？

土壤酸化影響作物根系生長(zhǎng)，產(chǎn)生一些有毒害的元素。酸化也改變了整個(gè)土壤化學(xué)和生物學(xué)的性質(zhì)，活化了重金屬元素。酸化還加重了土傳病蟲的發(fā)生，等等。我舉幾個(gè)例子。

我的博士生在膠東半島做小麥、玉米、豆科作物試驗(yàn)，相鄰的兩塊地，pH值分別是6.1和4.2，小麥生長(zhǎng)從開始出苗、分蘗、拔節(jié)，到收獲整個(gè)過程，差別太大了，酸化田的產(chǎn)量非常低。玉米更慘，在酸化土壤上長(zhǎng)得特別差。

在廣西金穗香蕉公司發(fā)現(xiàn)的裂果香蕉，上億元的香蕉因此爛掉了。經(jīng)我們測(cè)試，種植香蕉的土壤很酸，特別是種植時(shí)候要挖深溝，深溝里的生土pH值只有3點(diǎn)多到4點(diǎn)多，鈣鎂吸收量非常低，果皮韌性差，在水分比較多的時(shí)候，果肉膨脹得快，果皮膨脹慢，就會(huì)裂果。后經(jīng)我們的優(yōu)化肥料配方和改良土壤，給金穗公司節(jié)省1800多萬元成本，徹底解決了裂果問題。公司也建立了一個(gè)有機(jī)肥堆肥廠，生產(chǎn)有機(jī)肥，再施加石灰，來改造酸性土壤。

在膠東半島，蘋果出現(xiàn)一種非常嚴(yán)重的粗皮病，也是土壤酸化造成的。酸化大量活化了土壤錳，被樹體大力吸收，造成樹皮毒害。

土壤酸化還會(huì)造成鎘米。因?yàn)橥寥繮H值每下降一個(gè)單位，鎘的活性會(huì)增加100倍，所以我們的鎘米在很多情況下不是因?yàn)橥寥缽氐孜廴玖耍且驗(yàn)樗峄雇寥梨k的活性大幅度增加了。

以往在北方石灰性土壤上，線蟲一直不是問題。現(xiàn)在，由于大棚蔬菜大量使用化肥，造成土壤酸化，線蟲成為北方蔬菜種植最大的危害。酸化刺激了線蟲的危害，最典型的表現(xiàn)是植物根部長(zhǎng)了一堆一串的根瘤子，像癌瘤一樣。

我國(guó)農(nóng)田酸化的形勢(shì)還是很嚴(yán)峻的，隨著未來集約化程度的提高和糧食需求的進(jìn)一步增加，酸化程度還會(huì)增加。所以要改變土壤酸化趨勢(shì)，必須改變現(xiàn)在的發(fā)展方式。一是不能施用太多氮肥。不能只講高產(chǎn)再高產(chǎn)，還要減肥增效。二是要把鹽基離子歸還到土里面，不要讓它跑到水里面去或過多移出土壤系統(tǒng)。三是我們的耕作制度必須改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)輪作間套作等。

目前，我們?cè)谌珖?guó)做減肥增效試驗(yàn)示范。這是我們團(tuán)隊(duì)20年前就研究的技術(shù)，最近十幾年，我們突破了綠色增產(chǎn)增效和高產(chǎn)高效技術(shù)難題，首先在玉米上取得突破，然后在全國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)取得了產(chǎn)量可以提升30%以上、污染排放減少50%以上的好效果。但這些創(chuàng)新技術(shù)要大面積推廣，必須與產(chǎn)業(yè)結(jié)合一起，必須到田間地頭與千千萬萬生產(chǎn)者結(jié)合才能真正實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變?？课覀?0億、200億的研究項(xiàng)目是沒有辦法改變中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀的。