煙田土壤酸化現(xiàn)狀及修復(fù)技術(shù)探討

李軍

摘要 近年來，由于多種因素的影響，土壤酸化已越來越嚴(yán)重，對作物的生長發(fā)育以及最終產(chǎn)量、品質(zhì)的形成均造成了不利影響。本文綜述了酸化土壤的成因及其對煙草根系環(huán)境、生長發(fā)育、產(chǎn)質(zhì)量形成的影響，并從合理施肥、應(yīng)用土壤改良劑以及多種農(nóng)業(yè)措施等方面總結(jié)了酸化土壤的改良和修復(fù)方式。

關(guān)鍵詞 煙田；土壤酸化；成因；影響；修復(fù)技術(shù)

中圖分類號 S156 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）21-0194-02

Abstract In recent years，as a result of various factors，soil acidification has become more and more serious，which causes harmful effect on growing，development，yield and quality of crops.In this paper，contributing factors of soil acidification were summarized，as well as the effect on root environment，growing development，and formation of yield and quality of tobacco.Several improvement and amendment methods were proposed from following aspects：rational fertilization，application of soil ameliorant and various agricultural measures，etc.

Key words tobacco field；soil acidification；contributing factors；effect；improvement technology

土壤是煙葉生產(chǎn)的重要載體和養(yǎng)分來源，良好的土壤條件是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的基礎(chǔ)。但由于近年來煙農(nóng)僅注重用地而不注重養(yǎng)地，致使煙田出現(xiàn)理化性狀惡化等問題，而土壤酸化是較為明顯的一種。Guo等[1]分析我國所有省份以及各種土壤系統(tǒng)25年的土壤數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，中國高達(dá)90%的農(nóng)田土壤均發(fā)生了不同程度的酸化現(xiàn)象，土壤pH值下降了0.1～0.8。一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)適宜的土壤pH值在5.5～6.5之間[2]。陳江華等[3]分析指出，全國主要煙葉產(chǎn)區(qū)植煙土壤中pH值<4.5（極酸性）的土壤占2.4%，pH值處于4.5～5.5（酸性）之間的土壤占18.6%?？梢姡寥浪峄殉蔀橹萍s煙區(qū)發(fā)展的重要限制因子。因此，明確土壤酸化的形成原因及其對煙株發(fā)育的影響，對于探索修復(fù)土壤酸化具有重要作用。

1 土壤酸化的成因

1.1 自然酸化過程

土壤酸化是伴隨土壤發(fā)生和發(fā)育的一個自然過程[4]，受多種因素影響。何騰兵等[5]研究指出不同母質(zhì)發(fā)育的土壤pH值差異很大，石灰?guī)r、白云巖和鈣質(zhì)紫色砂頁巖發(fā)育的土壤pH值為中性至微堿性，河流沖積物發(fā)育的土壤pH值為中性，紅色黏土、砂巖和頁巖發(fā)育的土壤pH值為酸性至強酸性。土壤中碳酸鹽的溶解和硅酸鹽礦物的風(fēng)化消耗H+，導(dǎo)致土壤pH值逐漸下降[6]。田仁生等[7]認(rèn)為土壤中動植物呼吸產(chǎn)物碳酸以及動植物殘體分解產(chǎn)生的有機酸也會造成pH值降低。王 寧等[8]指出多雨條件下，土壤中的鹽基離子在淋溶作用下沖刷散失，陽離子含量相對較高，造成土壤酸化。

1.2 人為因素影響

酸雨中攜帶的酸性物質(zhì)隨降雨落到地面后造成土壤酸度增加[9]，尤其在工業(yè)密集區(qū)和礦區(qū)周圍。大量研究指出，過量使用化肥是加速我國農(nóng)區(qū)土壤酸化的主要原因。氮肥的過量施用使土壤中的硝酸根離子過度積累，H+的活性增加，從而導(dǎo)致土壤酸化[10]。特別是一些生理酸性肥料和酸性肥料的施用量和施用方法不當(dāng)或土壤中的堿性物質(zhì)因農(nóng)作物收獲而帶走，將加劇土壤酸化進(jìn)程[11-12]。宋文峰等[13]指出長期施用化學(xué)氮肥顯著降低土壤pH值，孟紅旗等[14]進(jìn)一步指出，長期施用氮肥其土壤酸化速率比對照提高了4.6倍。

2 土壤酸化對烤煙生產(chǎn)的影響

2.1 對煙田土壤環(huán)境的影響

土壤微生物對養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化、土壤有機質(zhì)的分解、腐殖質(zhì)的合成起著非常重要的作用。土壤酸化后微生物數(shù)量明顯減少，微生物的有機質(zhì)分解及營養(yǎng)元素循環(huán)功能受到限制，致使土壤供肥能力降低，土壤類型也有由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)變的趨勢[15]。土壤酸化使土壤中H+增加，造成Ca2+、Mg2+以及K+等陽離子的吸附量降低，使植物在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)缺素癥狀[16-18]；而同時土壤酸化將顯著提高土壤鎘的活化率[19]，經(jīng)作物吸收后進(jìn)而影響人體健康。土壤酸化將改變土壤的理化性質(zhì)，使礦質(zhì)元素從表層土壤中淋失，造成表層土壤貧瘠化，影響土壤酶活性[20]。大量研究表明，土壤酸化明顯影響根系的生長和發(fā)育，同時對土壤養(yǎng)分和水分的吸收起到抑制作用。徐曉燕等[21]研究指出，在整個煙草生育期內(nèi)根系的體積、干重、活躍吸收面積和總吸收面積均隨著pH值的降低呈降低趨勢。

2.2 對煙草產(chǎn)量的影響

作物根系與地上部存在相互依賴、相互促進(jìn)的關(guān)系。土壤酸化不僅影響土壤微生物、營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化以及根系形態(tài)，也間接影響地上部的生長發(fā)育。土壤pH值對煙葉NR活性有明顯影響，土壤酸化降低了葉片NR活性，不利于煙株對氮素的吸收，進(jìn)而抑制煙草產(chǎn)量的形成[22]。大量研究證實，土壤酸化加劇了煙草病害的發(fā)生，間接降低煙草的產(chǎn)量[23]。

2.3 對煙草品質(zhì)的影響

早在1986年李念勝和王樹聲[24]研究指出，土壤pH值與煙葉外觀質(zhì)量、化學(xué)成分和評吸質(zhì)量之間存在不同的關(guān)系。郭培平等[25]進(jìn)一步研究指出，在土壤pH值適宜范圍內(nèi)烤后煙葉的還原糖含量適中，保持相對穩(wěn)定；而超出此范圍，還原糖含量則明顯升高，煙葉蛋白質(zhì)和總氮含量隨pH值的變化而降低。周俊[26]指出較低的土壤pH值增加了煙葉中煙堿含量；徐曉燕等[21]指出，適宜土壤pH值范圍內(nèi)有利于煙葉香氣物質(zhì)的形成，煙葉的香吃味較好。endprint

3 土壤酸化的修復(fù)技術(shù)

3.1 合理施肥

長期不合理施用氮肥造成氮肥殘留量高是造成土壤酸化的重要原因。因此，減少氮肥施用量、增加生理堿性肥料的施用是防控和修復(fù)土壤酸化的有效途徑。生理堿性肥料主要有硝酸鉀、鈣鎂磷肥以及草木灰等，生理堿性肥料施入土壤后溶于水呈堿性，不僅增加了土壤K+和OH-的濃度，而且有利于土壤pH值的升高。大量研究表明，增施有機肥、生物炭肥等能有效修復(fù)土壤酸化。有機肥在分解過程中形成腐殖質(zhì)，為土壤微生物提供良好的生活環(huán)境，土壤微生物活動可明顯減少酸性物質(zhì)的形成，提高土壤對酸化的緩沖能力，使土壤pH值免受外界環(huán)境的劇烈影響。生物炭肥作為一種新型肥料，在土壤固碳、改良酸化土壤方面具有重要價值。生物炭主要以芳香族碳結(jié)構(gòu)為主，含有較高的堿度而呈堿性，擁有較大的孔隙度和比表面積，也含有一定數(shù)量的養(yǎng)分元素[27]。Van Zwietn等[28]指出，生物炭可降低土壤的酸度、提高土壤pH值，且對酸性土壤的改良效果要優(yōu)于堿性土壤。管恩娜[29]的研究指出，添加生物炭能有效地提高土壤pH值，降低土壤交換性酸；土壤的pH值隨生物炭施用比例的增加而提高，水稻土增加了1.08～3.41個單位，棕壤土增加了0.66～2.89個單位；生物炭對煙草黑脛病的防治效果達(dá)到4.35%～46.55%。

3.2 應(yīng)用土壤改良劑

施用石灰來改良土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛且較為經(jīng)濟(jì)、便捷的方式，石灰可以快速中和酸性土壤中的活性酸和潛在酸，進(jìn)而增加土壤中的鈣含量及土壤酶活性[30]。但如果過量施用則會導(dǎo)致土壤板結(jié)、離子不平衡等問題，因此確定適宜的石灰用量尤其重要。唐莉娜等[31]研究發(fā)現(xiàn)，煙稻輪作土壤（pH=5.0）施用0.2～0.4 g/kg石灰可明顯促進(jìn)當(dāng)季烤煙的生長發(fā)育；也有研究指出，土壤pH值在4.5～5.0的范圍內(nèi)石灰用量為1 125～1 500 kg/hm2，在5.0～5.5的范圍內(nèi)用量為750～1 125 kg/hm2。除施用石灰外，一些工業(yè)副產(chǎn)物例如沸石、白云石、磷礦粉等也具有很好的改良酸化土壤效果。

3.3 其他措施

酸雨是工業(yè)高速發(fā)展的副產(chǎn)物，現(xiàn)已成為土壤酸化的重要成因之一。因此，在煙區(qū)規(guī)劃、煙田選擇上要適當(dāng)避開酸雨密集區(qū)域，通過控制酸雨達(dá)到改良酸化土壤的目的。秸稈還田、種植綠肥能補充因作物收獲而帶走的堿性物質(zhì)，同時對于增加土壤有機質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)效果良好。

4 結(jié)語

土壤酸化已是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可忽視的嚴(yán)重問題，其分布范圍廣、對作物生產(chǎn)影響大。因此，一直以來科研人員對土壤酸化的成因、機理以及改良措施開展了大量研究。但由于研究的不連貫性、不徹底性以及受諸多環(huán)境因素的制約，致使到目前為止仍無法完全明確其形成機制以及改良措施。在今后的研究工作中，一是要明晰土壤酸化的核心機制，二是研發(fā)出高效、無毒、低成本的土壤改良劑，三是采取可行措施減緩?fù)寥浪峄倪M(jìn)程。運用多種措施控制酸化土壤的形成和發(fā)展，實現(xiàn)酸化土壤的改良和修復(fù)。

5 參考文獻(xiàn)

[1] GUO J H，LIU X J，ZHANG Y，et al.Significant acidification in major Chinese croplands[J].Science，2010（327）：1008-1010.

[2] 王闖，符云鵬，艾永峰，等.土壤特性與煙葉品質(zhì)的關(guān)系[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（5）：862-863.

[3] 陳江華，李志宏，劉建利，等.全國主要煙區(qū)土壤養(yǎng)分豐缺狀況評價[J].中國煙草學(xué)報，2004，10（3）：14-18.

[4] 易杰祥，呂亮雪，劉國道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J].華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，12（1）：23-27.

[5] 何騰兵，董玲玲，劉元生，等.貴陽市烏當(dāng)區(qū)不同母質(zhì)發(fā)育的土壤理化性質(zhì)和重金屬含量差異研究[J].水土保持學(xué)報，2006，20（6）：157-162.

[6] 徐仁扣.土壤酸化及其調(diào)控研究進(jìn)展[J].土壤，2015，47（2）：238-244.

[7] 田仁生，劉厚田.酸性土壤中鋁及其植物毒性[J].環(huán)境科學(xué)，1990，11（6）：41-45.

[8] 王寧，李九玉，徐仁扣，等.土壤酸化及酸性土壤的改良和管理[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13（23）：48-51.

[9] KENNEDY I R.Acid soil and acid rain[M].2nd Edition.Somerset，England：Research Studies Press Ltd，1992.

[10] 徐仁扣.我國降水中的NH4+及其在土壤酸化中的作用[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1996，15（3）：139-140.

[11] 許中堅，劉廣深，俞佳棟.氮循環(huán)的人為干擾與土壤酸化[J].地質(zhì)地球化學(xué)，2002，30（2）：74-78.

[12] 鄒長明，高菊生，王伯仁，等.長期施用含硫化肥對水稻土化學(xué)性質(zhì)和水稻吸收微量元素的影響[J].安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2004，18（1）：19-25.

[13] 宋文峰，王超，陳榮府，等.長期不同施肥下小麥離子吸收對土壤酸化貢獻(xiàn)能力的比較[J].土壤，2017，49（1）：7-12.

[14] 孟紅旗，劉景，徐明崗，等.長期施肥下我國典型農(nóng)田耕層土壤的pH演變[J].土壤學(xué)報，2013（6）：1109-1116.

[15] 陳宗澤，殷勤燕.大豆連作對土壤微生物量的影響[J].大豆科技，1997（6）：15.

[16] 王輝，董元華，李德成，等.不同種植年限到蔬菜土壤養(yǎng)分狀況研究[J].土壤，2005，37（4）：460-464.endprint

[17] 劉春生，宋國菡，史衍璽，等.棕壤和褐土的酸淋溶特征（英文）[J].水土保持學(xué)報，2002，16（3）：5-8.

[18] 余濤，楊忠芳，唐金榮，等.湖南洞庭湖區(qū)土壤酸化及其對土壤質(zhì)量的影響[J].地學(xué)前緣，2006，13（1）：98-104.

[19] 劉景.長期施肥對農(nóng)田土壤重金屬的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2009.

[20] 郭莉莉，袁珍貴，朱偉文，等.土壤酸化對土壤生物學(xué)特性影響的研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（24）：30-33.

[21] 徐曉燕，孫五三，李章海，等.烤煙根系合成煙堿的能力及pH對其根系和品質(zhì)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，31（30）：315-319.

[22] 韓錦峰，王耀富.煙草栽培生理[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002：128-129.

[23] 魏國勝，周恒，朱杰，等.土壤pH值對煙草根莖部病害的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：140-143.

[24] 李念勝，王樹聲.土壤pH值與烤煙質(zhì)量[J].中國煙草，1986（6）：12-14.

[25] 郭培平，陳建國，李榮華，等.pH值對烤煙根系活力及烤后化學(xué)成分的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，33（1）：39-45.

[26] 周俊.關(guān)于降低煙葉焦油含量的技術(shù)性探索[J].廣西煙草，2002（4）：41-42.

[27] 戴中民.生物質(zhì)炭對酸化土壤的改良效應(yīng)與生物化學(xué)機理研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2016.

[28] VAN ZWIETN L，KIMBER S，MORRIS S，et al.Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility[J].Plant and Soil，2010，327：235-246.

[29] 管恩娜.生物質(zhì)炭對土壤理化性質(zhì)、烤煙生長及煙草黑脛病的影響[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2016.

[30] 段雷，馬蕭蕭，余德祥，等.酸化森林土壤投加石灰石和菱鎂礦5a后的化學(xué)性質(zhì)變化[J].環(huán)境科學(xué)，2011，32（6）：1758-1763.

[31] 唐莉娜，熊德忠，張永成，等.酸性土壤施石灰對煙稻輪作后效的影響[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，31（4）：517-560.endprint