酸性農(nóng)田土壤改良材料的選擇與應(yīng)用研究進展

關(guān)鍵詞：酸性農(nóng)田：土壤酸化；改良材料；選擇原則；作用機制；功能復(fù)合化

我國酸性土壤總面積約為2.18×106km2．約占全國耕地面積的22.7%，具有面積大、分布不均勻、pH值低和毒害程度高等特點，主要分布在長江以南的熱帶和亞熱帶地區(qū)。近幾十年來，高強度的人為活動（大氣酸沉降、氨基化肥的過量施用和不合理的農(nóng)業(yè)措施等）加速了土壤酸化進程，導(dǎo)致土壤酸化日趨嚴(yán)重。基于全國測土配方施肥土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，湖南、浙江、廣西和廣東的農(nóng)田土壤酸化十分嚴(yán)重，耕層土壤pH值低于5.5的分別占29.2%、41.9%、54.3%和28.8%。此外，福建省土壤pH值均低于6.0，強酸性土壤（pH值4.5～5.5）占全省土壤總面積的49.4%；江西省（90個縣區(qū)）土壤平均pH值低于5.5的占92.3%。然而，在北方一些地區(qū)，設(shè)施菜地、果園、集約化農(nóng)田等也出現(xiàn)了土壤酸化現(xiàn)象。張艷霞等研究發(fā)現(xiàn)，陜西省148個重點設(shè)施蔬菜基地的土壤pH值均顯著低于附近農(nóng)田土壤，種植年限的延長也促進了土壤酸化。基于山東省測土配方施肥數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)，全省耕地土壤pH值呈降低趨勢，強酸性和酸性（pH值≤4.5）土壤樣點占調(diào)查總點位的10.6%；其中，威海市和煙臺市土壤酸化最為嚴(yán)重，酸性土壤分別占本市土壤面積的67.9%和21.2%。

土壤酸堿度（pH值）降低是土壤酸化最直接的表現(xiàn)形式。隨著土壤pH值降低，土壤鋁和錳離子的大量釋放會增加對植物的毒性，同時也會促進鈣、鎂、鉀、鉬等堿基離子的淋失，導(dǎo)致土壤肥力下降。在土壤低pH值的條件下，鈣、鎂、鉀、磷和鉬等礦質(zhì)元素的缺乏以及鋁和錳的毒性嚴(yán)重限制了植物和土壤微生物群落的生長，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。此外，土壤酸化提高了土壤重金屬（鎘、鉛、銅等）的生物有效性和移動性，導(dǎo)致作物累積重金屬的風(fēng)險增加。然而，我國長江以南地區(qū)，雨熱資源豐富，是經(jīng)濟作物和糧食的主產(chǎn)區(qū)，在糧食和蔬菜水果生產(chǎn)方面具有重要的地位。隨著土壤酸化的加劇，我國紅壤區(qū)耕地生產(chǎn)力受到嚴(yán)重制約。因此，需要篩選有效的材料來阻控土壤酸化或降低土壤酸度，這對可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

迄今為止，人們已經(jīng)采用多種技術(shù)來改良土壤酸化和降低土壤酸度。土壤調(diào)理劑在改善土壤酸堿度、調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分供應(yīng)和鈍化土壤重金屬活性方面具有顯著的效果。此外，土壤調(diào)理劑大多以工農(nóng)業(yè)廢棄物和天然礦物為主要原材料，具有來源廣泛、環(huán)境友好和應(yīng)用性高等優(yōu)點，被廣泛用于酸性農(nóng)田土壤修復(fù)。劉禹池等研究發(fā)現(xiàn)，施用石灰、商品有機肥和硅鈣基調(diào)理劑均能提高土壤pH值，改善土壤酸化狀況；其中石灰和硅鈣基調(diào)理劑使土壤pH值增加0.9個單位，改酸效果最佳。目前，市場上土壤調(diào)理劑的種類繁多，功能和原材料組成逐漸復(fù)雜化，因而如何選擇合適的土壤調(diào)理劑是較為困難的。此外，不同種類土壤調(diào)理劑改良酸性土壤的應(yīng)用效果及其機制也是缺乏的。因此，本文系統(tǒng)分析了不同土壤調(diào)理劑的改酸效果和作用特點，對酸性農(nóng)田土壤調(diào)理劑的選擇和用量提出建議，并展望了土壤調(diào)理劑的發(fā)展方向，以期為酸性農(nóng)田生產(chǎn)力的恢復(fù)和國家糧食安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1適用于酸性農(nóng)田土壤改良的材料種類及作用特點

1.1石灰類材料

石灰類材料是國內(nèi)外酸化土壤常用的改良劑，主要有石灰、氫氧化鈣、氧化鈣、白云石、牡蠣殼粉、碳酸鈣、碳酸鈣鎂礦物、方解石等（表1）。石灰類材料具有強堿性，施人土壤后溶解釋放的OH-能中和H+，提高土壤pH值。此外，石灰類材料能顯著提高土壤Ca2+含量，增強與土壤膠體中H+和Al3+的置換反應(yīng)，提高土壤鹽基飽和度，最終降低土壤酸度。石灰在提高土壤pH值方面具有顯著的效果。胡敏等研究發(fā)現(xiàn)，施用生石灰能提高土壤pH值，并降低土壤交換性酸和交換性Al3+的含量，改善土壤性質(zhì)．進而促進大麥幼苗生長。陳燕霞等的研究表明，施用石灰能增加土壤pH值、陽離子交換量和鹽基飽和度，顯著降低土壤交換性Al3+含量，緩解土壤鋁毒害。然而，長期或過量施用石灰可能造成土壤板結(jié)、養(yǎng)分失衡等問題，不利于植物生長。此外，石灰對亞表層土壤pH值的影響有限，且會出現(xiàn)“再酸化”問題。因此，選擇石灰作為改良劑時需要注意施用量和年限。

牡蠣殼和白云石也是高效的、來源廣泛和環(huán)境友好的酸性土壤改良材料，同時也能改善土壤結(jié)構(gòu)，補充土壤鈣鎂，促進植物生長。李昂等的研究發(fā)現(xiàn)，施用4g/kg的牡蠣殼和白云石可以提高土壤pH值，使土壤毒性鋁和交換性Al3+含量分別降低51.3%～52.6%和90.5%～92.0%，緩解土壤鋁毒害。余跑蘭等研究表明，施用白云石粉（≤1500kg/hm2）能顯著提高土壤pH值（0～40cm土層），并降低土壤交換性酸含量，同時提高茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。相關(guān)研究表明，煅燒可以改變牡蠣殼和白云石的晶體結(jié)構(gòu)和氧化物組成，提高其堿性，并且活化鈣鎂元素。江家泉等發(fā)現(xiàn)高溫（850℃）煅燒能增加白云石的總堿度和短期累積堿度，加速鈣鎂離子的釋放，具有顯著的改土治酸效果。Lian等研究證明，高溫能促進牡蠣殼中CaC03分解生成Ca0，提高牡蠣殼粉的pH值。許玲玲等的研究表明，施用煅燒牡蠣殼粉（2250kg/hm2）使土壤交換性酸和交換性Al3+分別降低62.9%和42.9%，進而提高玉菇甜瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1.2有機物料

1.2.1生物炭近年來，由于生物炭具有優(yōu)良的土壤改良能力和固碳潛力，被認為是一種高效優(yōu)良的酸性土壤改良劑。Jeffery等的研究表明，施用生物炭可以使土壤pH值增加2個單位以上，進而提高作物產(chǎn)量。生物炭呈堿性且含有多種堿性物質(zhì)，具有“石灰效應(yīng)”，堿性物質(zhì)碳酸鹽和氧化物在酸性土壤中與H+和單體Al發(fā)生反應(yīng)，從而增加土壤pH值，降低交換性酸度。其中，生物炭的堿度是減緩?fù)寥浪峄闹匾蛩?，而不是生物炭自身的pH值。Yuan等基于9種生物炭對土壤酸度降低效果的分析發(fā)現(xiàn)，酸性土壤的pH值與生物炭的堿度呈極顯著正相關(guān)（R2=0.95），顯著高于與生物炭自身pH值的相關(guān)性（R2=0.46）。另一方面，生物炭具有較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，具有較強的Al3+吸附和固定能力，能顯著降低土壤溶液中Al3+對植物生長的毒害作用。生物炭表面的有機官能團能通過吸附、絡(luò)合等途徑固定土壤溶液中的Al3+。Qian等研究證明Al3+通過與生物炭顆粒表面有機羥基和羧基螯合被固定。Fan等研究發(fā)現(xiàn)，施用小麥秸稈生物炭能顯著提高土壤pH值和有機質(zhì)含量，降低土壤交換性酸、交換性H+和交換性Al3+含量，促進Al3+以有機結(jié)合態(tài)鋁和羥基結(jié)合態(tài)鋁存在。此外，施用生物炭能顯著提高土壤溶解性有機碳含量。由于溶解性有機碳與Al3+有較強的親和力，增加的溶解性有機碳可以與Al3+形成可溶的有機絡(luò)合Al來減輕其對生物的毒性。

生物炭的制備原料來源廣泛，其自身堿度取決于原料類型和制備條件。Dai等研究發(fā)現(xiàn)，富含木質(zhì)纖維素原料熱解制備的生物碳pH值普遍低于糞肥生物炭，這表明糞肥是生產(chǎn)中用于降低土壤酸度生物炭的優(yōu)良原料。通常，提高熱解溫度可以促進生物炭堿性官能團的形成和保留，有利于提高生物炭的pH值和比表面積，增加灰分、總堿陽離子、交換堿陽離子和可溶性堿陽離子含量。Lehmann等發(fā)現(xiàn)在高溫（600～699℃）熱解條件下，生物炭的平均pH值為9.00，顯著高于低溫（300～399℃）制備的生物炭的平均pH值（5.01）。這說明高溫?zé)峤庵苽涞纳锾扛m合提高土壤pH值，阻控土壤酸化。

楊彩迪等研究發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈生物炭、玉米秸稈生物炭、小麥秸稈生物炭、稻殼生物炭和竹炭均能提高土壤pH值和交換性鹽基離子含量，降低土壤交換性酸，且稻殼生物炭的效果最好。耿娜等的研究表明，牛糞生物炭的pH值和堿基含量較高，對提高土壤pH值和降低土壤交換性Al3+含量的效果優(yōu)于果樹枝生物炭和花生殼生物炭。徐玉娥等的研究表明，植物源生物炭（花生秸稈、大豆秸稈和柱花草）的pH值、灰分含量、堿度、孔徑和比表面積均隨溫度升高而增大；其中，700℃條件下制備的大豆秸稈生物炭具有最高的pH值和灰分含量，適用于農(nóng)田酸化土壤改良。因此，由于生產(chǎn)原料和制備工藝的多樣性，采用最合適的熱解溫度和原料類型優(yōu)化得到的生物炭阻控土壤酸化是十分必要的。

1.2.2有機肥有機肥主要指以畜禽糞便、秸稈、綠肥及以工農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的堆肥產(chǎn)品，施人土壤后能增加土壤有機質(zhì)，改善土壤酸堿緩沖能力。有機肥中含有大量的腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)表面的含氧官能團能與土壤H+和Al3+結(jié)合，降低土壤溶液中的H十和Al3+含量，進而提高土壤pH值，減輕對植物生長的毒害作用。此外，有機肥本身具有堿度（鈣、鎂、鉀、鈉等），能直接中和土壤酸度，提高土壤pH值。毛妍婷等研究發(fā)現(xiàn)，長期施用有機肥能增加土壤有機質(zhì)含量，降低N03 -N和NH; -N的積累，減緩?fù)寥浪峄?。孫瑤等研究發(fā)現(xiàn)，有機肥能顯著提高土壤pH值，改善土壤養(yǎng)分供應(yīng)，提高蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)。胡敏等研究發(fā)現(xiàn)，施用有機肥能降低土壤交換性酸總量、交換性H+和交換性Al3+的含量，有效改良酸性土壤。

相關(guān)研究表明，有機肥的降酸能力與其自身的堿度密切相關(guān)。孟紅旗等研究表明，有機物料的堿度與其自身鈣鎂含量具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.001），以豆科作物秸稈為主要原材料發(fā)酵生產(chǎn)的有機肥具有更好的降酸能力。此外，有機物料經(jīng)過高溫堆肥和堆漚過程后堿度均有所提高，馬、驢、騾糞堆漚后堿度可提高57%～273%。因此，施用高溫堆肥或廄肥可有效阻控農(nóng)田土壤酸化。

1.2.3腐植酸腐植酸是自然界廣泛存在的一類芳香族高分子有機物，在土壤改良、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用。施用腐植酸能增加土壤有機質(zhì)含量，增強土壤酸堿緩沖能力，還能吸附土壤交換性H+和Al3+，進而提高土壤pH值，改善土壤酸度。此外，腐植酸含有羧基、羥基、羰基、醌基、甲氧基等官能團，能消耗H，與交換性Al3+形成有機結(jié)合態(tài)鋁，有效緩解土壤鋁對植物生長的毒害作用。李昱瑾等研究表明，與單施氮磷鉀水溶肥相比，配施腐植酸肥料能降低土壤交換性H+和Al3+含量，促進蘋果樹葉片和根系生長，對酸化果園土壤改良和增產(chǎn)具有積極作用。目前。腐植酸類肥一般與化肥配施，但化肥（尿素、硝酸鉀、硫酸鉀等）為常規(guī)酸性肥料，施用過量可能加劇土壤酸化。因此，堿性腐植酸肥料在改土治酸方面更具有優(yōu)勢。鄧愛妮等的研究發(fā)現(xiàn)，0.20%～0.30%腐植酸肥能顯著提高土壤pH值，增加土壤有機質(zhì)含量、陽離子交換量和交換性鈣鎂含量，提高櫻桃番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。鄧軍波等發(fā)現(xiàn)添加活化腐植酸能增加土壤速效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量，土壤pH值提高0.30個單位，延緩溫室土壤酸化趨勢。表2中列舉了有機類土壤調(diào)理劑在酸性農(nóng)田土壤改良中的應(yīng)用效果。

1.3含磷材料

含磷材料大多呈堿性，pH值在8～10之間，可以有效提高土壤pH值，改良酸性土壤。用于酸性農(nóng)田土壤改良的含磷材料包括鈣鎂磷肥、磷礦粉、過磷酸鈣等，鈣鎂磷肥是目前最常用的含磷酸性改良劑。含磷材料具有釋磷功能，可提高土壤速效磷含量，并促進土壤磷與Al3+結(jié)合形成磷酸鹽沉淀，緩解鋁毒害。此外，含磷材料溶解釋放的鈣、鎂、硅等離子，不僅能中和土壤酸度，還能提高土壤Ca/Al比，有效改良酸性土壤。周武先等研究發(fā)現(xiàn)，鈣鎂磷肥能顯著提高土壤pH值，降低土壤交換性Al3+含量，并提高幼苗的成苗率。楊小敏等研究發(fā)現(xiàn)，在元胡一水稻輪作體系下，施用鈣鎂磷肥能提高土壤pH值和交換性鈣鎂含量，增加作物產(chǎn)量和收益。Fan等的研究表明，施用30g/kg羥基磷灰石能顯著提高土壤pH值，降低土壤交換性酸含量，促進土壤交換性Al3+向羥基結(jié)合態(tài)鋁轉(zhuǎn)化；同時，羥基磷灰石還能提高土壤磷含量，降低菠菜對Al的吸收和累積，顯著促進菠菜的生長。

1.4黏土礦物

天然黏土礦物主要包括結(jié)晶質(zhì)的層狀和鏈層狀硅酸鹽類礦物，其顆粒極細，具有種類豐富、分布廣泛且儲量大、廉價易得等優(yōu)勢。黏土礦物具有結(jié)構(gòu)獨特、比表面積大、離子交換能力強等優(yōu)點，在土壤修復(fù)應(yīng)用中被廣泛關(guān)注。黏土礦物（沸石、蒙脫石、高嶺石、硅藻土等）具有強堿性，施人土壤后可以提高土壤pH值。另一方面，黏土礦物施用酸性土壤后形成的可溶性硅酸鹽易與土壤中的H+和Al3+發(fā)生置換反應(yīng)，導(dǎo)致土壤交換性酸和水解性酸含量降低，進而提高土壤pH值，緩解土壤酸化。李昂等研究發(fā)現(xiàn)施用，0.2%和0.4%麥飯石可以提高土壤pH值（0.13～0.33個單位），使土壤交換Al3+分別降低12.3%和23.4%，促進玉米生長。陳燕霞等研究發(fā)現(xiàn)，施用沸石（5、10、20g/kg）能顯著提高土壤pH值，降低土壤交換性Al3+含量，減少土壤鋁毒害。此外，施用黏土礦物后能改善土壤性質(zhì)，提高土壤保水保肥能力，促進作物養(yǎng)分吸收和生長。

1.5工業(yè)廢棄物

研究發(fā)現(xiàn)一些工業(yè)廢棄物是良好的酸性土壤改良劑。常見的工業(yè)廢棄物有粉煤灰、鋼渣、磷石膏、赤泥、堿渣、生物質(zhì)灰、黃磷爐渣等。除磷石膏外，工業(yè)廢棄物一般具有強堿性，能直接中和土壤H+，提高土壤pH值。李九玉等比較了粉煤灰、堿渣和赤泥3種工業(yè)廢棄物的降酸效果，發(fā)現(xiàn)堿渣和赤泥在提高土壤pH值和降低鋁毒性方面具有顯著效果。磷石膏具有“石灰效應(yīng)”，能與土壤Al3+生成堿式硫酸鋁，降低土壤交換性Al3+含量，進而提高土壤pH值。肖厚軍的研究表明，磷石膏能提高土壤pH值，使土壤交換性Al3+和羥基結(jié)合態(tài)鋁含量分別降低43.2%～46.1%和7.0%～21.1%。溫元波研究證明，磷石膏溶解釋放的Ca2+、SO、H2 P0：和F一能與Al3+發(fā)生絡(luò)合、沉淀反應(yīng)，是黃壤鋁活性顯著降低的關(guān)鍵原因。鋼渣和粉煤灰富含硅元素，在改善土壤pH值的同日寸還能提高土壤硅含量，增加作物的抗逆性。魏賢的研究表明，在油菜一玉米一油菜輪作體系中，施用鋼渣能提高土壤pH值、交換性硅和交換性鈣鎂的含量，增加作物地上部生物量。盧再亮等研究發(fā)現(xiàn)，與單一材料相比，鋼渣和生物炭配施對土壤酸度改善的效果更明顯，同時土壤肥力也顯著提高。

工業(yè)廢棄物組成成分比較復(fù)雜，通常含有重金屬元素、有毒陰離子等，施人土壤后可能會對植物生長和微生物活性產(chǎn)生不利影響，同時也會增加土壤污染風(fēng)險。魏賢評價了鋼渣在小麥一水稻體系和油菜一玉米一油菜體系中施用的安全性，發(fā)現(xiàn)連續(xù)兩年施用3g/kg鋼渣后土壤鉻、鎘和砷的含量不會顯著增加。然而，卓琳研究發(fā)現(xiàn)，施用不銹鋼尾渣能促進油菜對鋅的吸收，導(dǎo)致油菜地上部和地下部鋅含量增加。因此，采用工業(yè)廢棄物改良酸性土壤時，需充分考慮其應(yīng)用的潛在環(huán)境風(fēng)險。

1.6微生物菌劑

微生物菌劑富含大量的有益微生物，在恢復(fù)土壤根際微生物群落健康、改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力、抑制土傳病害等方面具有獨特的優(yōu)勢。此外，微生物菌劑也能改善土壤酸化狀況，促進植物生長，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。吳林土等的研究表明，連續(xù)3年施用以芽孢桿菌和木霉菌為主要成分的微生物菌劑，山地茶園、梯田茶園和水田茶園的土壤pH值分別增加0.41、0.36個單位和0.28個單位，有效阻控了茶園酸化。此外，施用微生物菌劑還能顯著增加土壤速效養(yǎng)分含量，提高土壤肥力，降低土壤重金屬活性。熊華榮等研究發(fā)現(xiàn)，施用芽孢桿菌類微生物菌劑可使土壤pH值增加0.43個單位，土壤有機質(zhì)含量提高13.2%，顯著提高油麥菜產(chǎn)量。呂金嶺等研究發(fā)現(xiàn)，施用芽孢桿菌類微生物菌劑能改善酸性黃褐土農(nóng)田土壤，提高土壤有機質(zhì)和交換性鹽基離子含量，提升玉米光合生理指標(biāo)，進而促進玉米生長。此外，方成等研究發(fā)現(xiàn)，減施化肥配施EM菌劑，能改善土壤酸度，顯著提高土壤pH值及土壤肥力，進而提高鮮食玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。這表明，與傳統(tǒng)施肥模式（單施化肥）相比，增施微生物菌肥在阻控土壤酸化、提升土壤肥力和保障作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面具有巨大的潛力。

2酸性土壤改良材料的來源及成本效益分析

酸性土壤調(diào)理劑種類繁多，原材料來源廣泛，大部分為易獲取的廢棄物。基于已發(fā)表的文獻，天然礦物（石灰石、白云石、黏土礦物、磷礦粉等）、天然提取高分子化合物（纖維素、樹脂膠等）、天然有機物料（泥炭等）、人工提取或合成材料（殼聚糖、聚丙烯酰胺等）、固體廢物材料（磷石膏、畜禽糞便、秸稈等）和生物制劑（菌根、蚯蚓等）等是我國土壤調(diào)理劑的主要原料來源?？碉w等研究發(fā)現(xiàn)，石灰、工業(yè)廢棄物／副產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)廢棄物／副產(chǎn)品和天然礦物類等材料仍然是過去10年內(nèi)優(yōu)選的酸性土壤改良材料。此外，生物質(zhì)炭、天然高分子材料、腐植酸鹽類、鈣鎂磷肥、微生物菌劑等材料正逐漸成為酸性土壤改良的優(yōu)選高效材料?？傮w來說，工農(nóng)業(yè)廢棄物及副產(chǎn)品和天然礦物仍是酸性土壤調(diào)理劑的主要組成成分，工農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用是土壤調(diào)理劑原料選擇的重要依據(jù)。此外，化學(xué)制劑、高分子材料、生物制劑等材料需要在市場購買，在土壤調(diào)理劑的原料中占比較低，一般以輔料形式存在。

酸性土壤調(diào)理劑的實際應(yīng)用成本受到原料來源、二次加工、運輸費用、施用量等因素的影響?；谑袌稣{(diào)研，常用的酸性土壤改良劑石灰、牡蠣殼粉、白云石粉、鈣鎂磷肥、商品有機肥、生物炭、腐植酸、磷石膏、赤泥、沸石粉等材料的價格區(qū)間分別約為300～800、300～900、200～700、600～1200、300～1500、1500～3000、300～1600、200～500、240～500、300～600元／噸。以工業(yè)廢棄物和天然礦物為主要原料進行二次加工制備的國產(chǎn)礦物型土壤調(diào)理劑的價格區(qū)間普遍為1000～3000元／噸，推薦施用量為750～2250kg/hm2。以目前市場上易購買的牡蠣殼粉和硅鈣鎂基土壤調(diào)理劑為例，每公頃施用成本為900～2700元。以普通礦物土壤調(diào)理劑為主要原材料，生物炭、腐植酸、有機肥等有機物料為輔助原料，混合制備新型有機土壤調(diào)理劑在改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力、增加作物產(chǎn)量和阻控土壤酸化方面更具優(yōu)勢。此外，微生物菌劑的價格通常在25元/kg以上，在實際應(yīng)用中存在費用高和降酸效果差等局限性。

雖然土壤調(diào)理劑對酸性土壤改良和糧食增產(chǎn)具有一定效果，但其市場推廣和農(nóng)民接受度仍需進一步加強。目前，全國農(nóng)技推廣中心、各省市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、政府農(nóng)業(yè)部門、大型肥料企業(yè)仍然是土壤酸化改良試驗的推動者和實施者。酸性土壤改良需要大量的人力和財力，讓農(nóng)民主動參與其中，對于更快地達到預(yù)期效果具有重要的意義。此外，施用土壤調(diào)理劑增加了種植成本，也是限制土壤調(diào)理劑大規(guī)模應(yīng)用的因素之一。因此，控制酸性土壤調(diào)理劑的“田間應(yīng)用成本”對推動其大規(guī)模應(yīng)用是非常重要的。我國擁有豐富的工農(nóng)業(yè)廢棄物、天然礦物等資源，合理利用當(dāng)?shù)貜U棄物資源作為土壤調(diào)理劑的主要原材料，是降低成本的重要舉措。對于具有原料優(yōu)勢的肥料企業(yè)，應(yīng)針對酸性土壤特點．研發(fā)出適銷對路、高效價低的土壤調(diào)理劑產(chǎn)品。在推廣應(yīng)用時，探索不同的模式（“公司+科研單位+農(nóng)戶”核心示范模式、“公司+合作社”示范模式等），讓農(nóng)技推廣單位、農(nóng)民等主動參與進來，重視“應(yīng)用效果”宣傳，提高產(chǎn)品的市場認知度。此外，農(nóng)技服務(wù)人員需結(jié)合當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，將土壤改良劑融入其中，指導(dǎo)農(nóng)民建立符合當(dāng)?shù)氐恼系K土壤改良模式。

3酸性土壤改良的發(fā)展趨勢

3.1土壤改良產(chǎn)品功能復(fù)合化

酸化農(nóng)田土壤普遍存在肥力低、養(yǎng)分不均衡、土壤結(jié)構(gòu)差、鈣鎂流失嚴(yán)重等問題，施用傳統(tǒng)單一原料組成的土壤調(diào)理劑（如石灰、有機肥、磷礦粉等）在實際應(yīng)用中具有一定的局限性。如大量或者長期施用石灰能快速提高土壤pH值，但可能造成土壤結(jié)塊、養(yǎng)分失衡等問題：施用有機肥能提高土壤肥力，但在降酸增效方面存在不足。復(fù)合多功能型土壤調(diào)理劑能調(diào)節(jié)土壤酸度，高效緩解土壤鋁毒害，還能改善土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分供應(yīng)，增強作物的抗逆性，進而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)（表3）。

礦物型復(fù)合土壤調(diào)理劑一般呈強堿性（pH值gt;10），富含鈣、鎂、硅等營養(yǎng)元素，具有調(diào)節(jié)土壤酸度和促進植物生長的雙重作用。目前，低品位礦物和工業(yè)廢棄物是制備礦物型土壤調(diào)理劑的的優(yōu)質(zhì)原料，也是其資源化利用的重要途徑。周昊文等的研究表明，鐵尾礦和副產(chǎn)品云母、白云石經(jīng)煅燒制備的礦物質(zhì)調(diào)理劑是優(yōu)良的酸性土壤改良劑。冀建華等的研究表明，磷石膏、鉀長石在高溫下煅燒制備的硅鈣鉀鎂肥含有鈣、鎂、硅等元素，能顯著提高南方稻田表層土壤pH值、酸堿緩沖容量和交換性鈣鎂含量，降低土壤交換性H+和Al3+含量，高效阻控南方稻田土壤酸化。曹敏杰研究發(fā)現(xiàn)，施用牡蠣殼基調(diào)理劑能提高土壤pH值和速效養(yǎng)分含量，改善柚樹的生長狀況。范貝貝等研究發(fā)現(xiàn)，施用以硅酸鹽礦物、牡蠣殼粉和白云石為主要原料的礦物調(diào)理劑能顯著降低土壤交換性H十和Al3+含量，提高菠菜的生物量，并降低菠菜對鎘的累積。李慧研究發(fā)現(xiàn)，赤泥基調(diào)理劑（赤泥、硅藻土和氧化鈣）能顯著提高土壤pH值，改善土壤酸度，并提高水稻的產(chǎn)量。

有機類復(fù)合功能型調(diào)理劑在提高土壤酸堿緩沖容量、養(yǎng)分供應(yīng)、作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面具有顯著的優(yōu)勢。陳士更等的研究發(fā)現(xiàn)，腐植酸土壤調(diào)理劑能改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤交換性酸含量，提高蘋果的含糖量、糖酸比和產(chǎn)量。楊慧豪等研究發(fā)現(xiàn)，生物炭基調(diào)理劑能顯著提高土壤pH值、陽離子交換量和交換性鈣含量，提高土壤肥力和微生物豐度，促進作物對氮磷鉀的累積，進而使油麥菜產(chǎn)量增加16.7%。林李華等的研究表明，施用1g/kg蠶沙土壤調(diào)理劑（蠶沙50%、貝殼40%、氧化鎂10%）的土壤pH值和有機質(zhì)含量分別增加0.7個單位和6.49%，豆角產(chǎn)量增加125.6%。王愛英等研究發(fā)現(xiàn)，施用沼渣基調(diào)理劑能提高土壤pH值，降低土壤容重，提高土壤的田間持水量。此外，沼渣調(diào)理劑還能提高小油菜的葉綠素含量，促進小油菜生長，并增加小油菜維生素C含量。

有研究發(fā)現(xiàn)，與氫氧化鈣相比，生物炭對酸性土壤鋁毒性的緩解效果持久，主要是因為生物炭提高了土壤有機質(zhì)含量，增強了土壤緩沖能力，抑制了土壤二次酸化過程中可溶性和交換性Al3+的增加。因此，以礦物酸性調(diào)理劑為基礎(chǔ)，復(fù)配有機物料研發(fā)新型酸性調(diào)理劑也是未來應(yīng)重點關(guān)注的方向，對于酸性土壤改良后的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。表3中列舉了主要復(fù)合功能型調(diào)劑在酸性農(nóng)田土壤改良中的應(yīng)用效果。

3.2酸性土壤改良研究方向的展望

大量研究證明，施用土壤調(diào)理劑是改善土壤酸度和提高酸性土壤生產(chǎn)力的有效措施。然而，需要更可靠的證據(jù)和全面的機制來詮釋證明土壤調(diào)理劑對土壤酸度的影響。此外，在重金屬污染農(nóng)田，土壤酸化能加劇重金屬的毒性。

據(jù)廣泛報道，土壤調(diào)理劑的施用可導(dǎo)致土壤pH值的增加，金屬溶解度通常會隨著pH值的增加而變化，進而影響作物對重金屬的積累。因此，土壤酸化的研究仍需要進一步重點探討：

（1）土壤調(diào)理劑降酸效果的長效性和作用機制。目前，大對數(shù)研究僅關(guān)注土壤調(diào)理劑對酸化農(nóng)田表層土壤快速降酸的效果。但隨著農(nóng)作物移除、氨態(tài)氮肥濫施等人為影響，改良后的農(nóng)田土壤仍會面臨再酸化的風(fēng)險，其降酸效果的長效性需要進一步監(jiān)測。冀建華等基于4年田間試驗，發(fā)現(xiàn)每年施用大量硅鈣鉀鎂肥（2250kg/hm2）能提高亞表層土壤的pH值和酸堿緩沖容量；但一次性施用土壤調(diào)理劑能顯著改善亞表層土壤酸度的用量需要進一步探究。此外，土壤調(diào)理劑調(diào)節(jié)土壤酸度的作用機制不明確，需要重點探究，以為高效酸性土壤調(diào)理劑的研發(fā)提供理論支持。

（2）土壤重金屬有效性。在我國南方地區(qū)，酸性土壤普遍伴隨著重金屬污染問題。土壤調(diào)理劑的施用可以改變土壤理化性質(zhì)（pH值、EC值、有機質(zhì)含量等），進而影響重金屬的生物有效性。隨著土壤pH值的提高，二價金屬陽離子（Cd、Pb、Cu、Zn）的有效性降低，但類金屬As的活性增加。因此，對于鎘污染的酸性土壤，需要明確土壤pH值動態(tài)變化與重金屬有效性和植物鎘累積的影響，優(yōu)選適用于重金屬污染酸性農(nóng)田的土壤調(diào)理劑。

（3）建立綜合土壤酸化調(diào)控技術(shù)。為實現(xiàn)酸性土壤高效、長期修復(fù)，建立化學(xué)改良、生物修復(fù)與農(nóng)藝措施相結(jié)合的綜合調(diào)控技術(shù)，高效長期阻控農(nóng)田土壤酸化，提高土壤生產(chǎn)力。

4結(jié)語

土壤調(diào)理劑在阻控土壤酸化，改善土壤酸度和促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面表現(xiàn)出極大的潛力。石灰類材料、工農(nóng)業(yè)廢棄物及其衍生物、天然礦物仍是土壤調(diào)理劑制備的優(yōu)選材料。但我國酸化農(nóng)田仍將持續(xù)受到高強度的人為活動影響，開發(fā)具有長效改酸效果的復(fù)合型土壤調(diào)理劑是十分必要的。此外，發(fā)揮化學(xué)法和生物法土壤改良的技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合農(nóng)業(yè)措施建立綜合阻酸技術(shù)，對長期阻控土壤酸化具有積極的意義。