湖北恩施高山片區(qū)土壤酸化的成因與治理

潘祥才， 于斌武， 劉照豐， 李雪晴， 費(fèi)保瓊

(1.恩施市板橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心， 湖北 恩施 445031； 2.恩施州農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 湖北 恩施 445015； 3.恩施市太陽(yáng)河鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心， 湖北 恩施 445000)

湖北省酸化土壤面積達(dá)114萬(wàn)hm2左右，占全省耕地總面積的36.13%，其中酸化土壤(pH≤6.50)面積105萬(wàn)hm2以上，嚴(yán)重酸化(pH≤4.50)土壤面積約8.22萬(wàn)hm2，主要分布在鄂東大別山區(qū)、鄂西武陵山區(qū)和鄂南幕阜山區(qū)的46個(gè)縣(市、區(qū))。與第二次土壤普查相比，恩施州耕地土壤pH平均下降0.9個(gè)單位，高于全國(guó)平均水平，其中pH<5.5的耕地面積已超過耕地總面積的1/2，嚴(yán)重制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。恩施山區(qū)作為民族地區(qū)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)范式的變化，在長(zhǎng)期施用化肥、農(nóng)藥等作用下，土壤酸化有擴(kuò)大化趨勢(shì)[1]。恩施市高山片區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要有新塘鄉(xiāng)、紅土鄉(xiāng)和板橋鎮(zhèn)，其耕地總面積約1.15萬(wàn)hm2，土壤酸化面積達(dá)0.73萬(wàn)hm2以上，其中重酸化土壤面積達(dá)0.15萬(wàn)hm2，土壤酸化問題已嚴(yán)重影響高山片區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，土壤酸化治理迫在眉睫。為此，介紹土壤酸化的成因及其對(duì)土壤有益微生物與作物生長(zhǎng)的影響和治理措施，以期為恩施市高山片區(qū)及類似地區(qū)土壤酸化治理提供參考。

1 土壤酸化的成因

1.1 種植作物單一且降水量大而集中

恩施市高山片區(qū)耕地種植以高山蔬菜為主，長(zhǎng)期種植同類蔬菜，未實(shí)行輪作換茬，個(gè)別地塊種植白蘿卜、大白菜和甘藍(lán)等同品種蔬菜長(zhǎng)達(dá)30年之久，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分嚴(yán)重失衡。近年來，恩施市年年澇災(zāi)頻繁，降雨量極大，導(dǎo)致土壤中鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失，是造成高山片區(qū)土壤酸化的根本原因。

1.2 化肥及農(nóng)藥施用過量

當(dāng)?shù)胤N植戶長(zhǎng)期施用尿素、復(fù)合肥等化學(xué)肥料，極少施用農(nóng)家糞和有機(jī)肥等，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)逐年降低，土壤的理化結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，造成土壤酸化；種植戶為追求產(chǎn)量，大量使用農(nóng)藥，特別是農(nóng)用除草劑，農(nóng)藥殘留經(jīng)過長(zhǎng)期累積后沉積于土壤中，導(dǎo)致土壤不同程度的板結(jié)。

2 土壤酸化對(duì)土壤有益微生物及作物生長(zhǎng)的影響

2.1 有益微生物種群的繁殖率降低

酸化土壤中細(xì)菌個(gè)體生長(zhǎng)變小，生長(zhǎng)繁殖速度降低，分解有機(jī)質(zhì)及其蛋白質(zhì)的主要微生物類群和相關(guān)真菌數(shù)量也相應(yīng)降低，影響營(yíng)養(yǎng)元素的良性循環(huán)，特別是酸雨可降低土壤中氨化細(xì)菌和固氮細(xì)菌的數(shù)量，使土壤微生物的氨化和硝化能力下降，不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育[2]。

2.2 植物營(yíng)養(yǎng)不良及根系發(fā)育受抑制

酸化土壤缺素癥嚴(yán)重，土壤微生態(tài)環(huán)境發(fā)生根本性改變，根際有害微生物在酸性條件下大量繁殖，且病害難以控制，導(dǎo)致植株吸收有益菌和營(yíng)養(yǎng)困難，產(chǎn)生作物營(yíng)養(yǎng)不良狀態(tài)。土壤酸化可加重土壤板結(jié)，使根系伸展困難，發(fā)根力弱，緩苗困難，易形成老小苗、老僵苗，根系發(fā)育不良、吸收功能降低，致使植株長(zhǎng)勢(shì)弱、產(chǎn)量降低。

2.3 肥料流失及農(nóng)藥施用量增大

據(jù)統(tǒng)計(jì)，酸化嚴(yán)重的土壤肥料利用率不足30%，氮素流失量達(dá)70%左右，60%～80%的磷鉀成不溶性物質(zhì)成分，導(dǎo)致不能被吸收利用。加之根系對(duì)養(yǎng)分的吸收利用率低，肥料流失量大、作物生長(zhǎng)緩慢、產(chǎn)量及效益低。酸化土壤導(dǎo)致植株大部分中、微量元素吸收利用率低，植株抗病性較弱，易被病害侵染。為降低病害損失，農(nóng)藥施用量增加，致使其惡性循環(huán)。

3 土壤酸化治理措施

3.1 覆蓋栽培及施用石灰與沼液

覆蓋栽培：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)施覆蓋栽培技術(shù)，既可減輕降水對(duì)土壤的沖刷，又可降低土壤中堿性鹽基的淋溶，常用的覆蓋物有地膜、雜草和秸稈等。施用石灰：施用生石灰可調(diào)節(jié)酸堿和提高養(yǎng)分的有效性，酸化土壤作物秋收后，將地里的秸稈雜草清除干凈，撒生石灰100～150 kg/667m2，翻耕，耙勻即可。楊靜等[3]報(bào)道，作物生長(zhǎng)中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)作物因酸化而生長(zhǎng)發(fā)育不良時(shí)，圍蔸撒施生石灰，可降低土壤酸化程度。2018-2020年在恩施市高山片區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，連續(xù)3年對(duì)土壤酸化治理的試驗(yàn)示范結(jié)果表明，施用生石灰酸化土壤pH提高0.22；施用有機(jī)肥pH提高0.09；施用配方肥pH提高0.03；農(nóng)藥減量pH提高0.02。施用沼液：農(nóng)作物澆施或噴施沼液，不僅可補(bǔ)充氮、磷、鉀等多種營(yíng)養(yǎng)元素和各類氨基酸、赤霉素、生長(zhǎng)素等，還可有效調(diào)節(jié)作物代謝、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)、增強(qiáng)光合作用，殺滅和抑制細(xì)菌，促進(jìn)作物抗病、壯苗、增產(chǎn)和增收。一般施沼液800～1 000 kg/667m2，可增產(chǎn)20%左右。

3.2 施用農(nóng)家糞與測(cè)土配方施肥

農(nóng)家糞肥除了含有氮、磷、鉀三大營(yíng)養(yǎng)元素外，還含有鈣、鎂、硫、鐵和各種微量元素，以及各種有益微生物和豐富的腐植酸，施用后土壤變松軟，保肥保水性能提高，還可促進(jìn)其有益微生物的活動(dòng)和繁殖等[4]。一般施農(nóng)家糞肥1 500～2 000 kg/667m2為宜。測(cè)土配方施肥按土壤及作物對(duì)養(yǎng)分的需求進(jìn)行施肥，可降低化肥的施用量，能有效的防治土壤酸化[5]。如缺氮土壤，可選擇施用碳酸氫銨，2.7 kg碳酸氫銨補(bǔ)氮效果相當(dāng)于1 kg尿素，且節(jié)約成本40元/667m2左右。

3.3 減量施用農(nóng)藥

過量施用農(nóng)藥會(huì)破壞土壤的結(jié)構(gòu)、殺死土壤中的有機(jī)生物和破壞土壤中的生態(tài)平衡，導(dǎo)致有機(jī)物失調(diào)和流失，致使土壤酸化和地力下降。因此，合理減量施用農(nóng)藥，可降低土壤酸化程度。