土壤酸化是指土壤pH 值在原有基础上逐渐下降的现象, 是土
壤中氢离子逐渐增加和交换性盐基逐渐减少的过程。 土壤酸化是土
230壤形成和发育过程中普遍存在的自然过程。 据了解, 菜地土壤酸化
存在普遍现象, 特别是大棚蔬菜, 随着棚室内化肥使用量的逐年增
加并累积, 土壤酸化现象更加严重。 而大多数蔬菜适宜于微酸性至
中性土壤, 过酸和过碱土壤不适宜蔬菜生长。
(1) 土壤酸碱性反应分级 (表17)
表17 土壤pH 和酸碱性反应的分级
土壤pH <4.5 4.5~5.5 5.5~6.5 6.5~7.5 7.5~8.5 >8.5
反应级别 极强酸性 强酸性 微酸性 中性 微碱性 强碱性
(2) 土壤酸化的危害
① 土壤盐基饱和度低、 酸性强 土壤酸化的实质是氢离子和
铝离子数量的增加。 由于铝离子有较强的吸附性能, 它能与交换性
盐基离子 (如钙) 争夺土壤的负电荷, 使原本已经很少的盐基离子
遭受淋失, 土壤盐基饱和度下降, 酸性增强。 土壤酸化的后果是钙
离子、 镁离子等盐基离子的淋失, 导致盐基营养贫瘠。
② 土壤负电荷量少, 缓冲性能弱 我国的酸性土壤主要分布
在长江以南的广大地区, 由于土壤的黏土矿物主要是高岭土, 本身
的有效负电荷量就很少, 再加上酸化作用, 盐基饱和度下降, 缓冲
性能弱。 当土壤胶体上全部为氢离子和铝离子时就失去了对酸的缓
冲能力。 因此, 当有酸性物质 (如酸雨等) 沉降时, 其pH 值易于
降低。
③ 易产生氢、 铝和锰的毒害 土壤酸化的另一个严重后果是
氢离子、 铝离子和锰离子等毒性元素增加和活性增强。 土壤溶液中
过量的氢离子会影响根膜的渗透性, 干扰离子在根表的传输, 土壤
中的氢离子增多, 对蔬菜等作物吸收其他阳离子产生颉颃作用。 铝
能影响根尖细胞的分裂, 减弱根呼吸作用, 铝还增加土壤对磷的固
定作用, 降低磷的有效性, 植物长期和过量地吸收铝, 会引起中
毒, 甚至死亡。 此外, 还能干扰植物对钙、 镁、 钾、 亚铁离子在内
的几种必要元素的吸收、 传输和利用。 过量锰主要通过破坏植物体
内几种氧化酶、 降低 ATP质量分数和呼吸速度来影响植物生长。
231④ 土壤结构被破坏 酸化土壤由于钙离子的淋失, 土壤团粒
结构和团聚体减少, 土体易分散, 导致土壤板结, 保水保肥力差,
抗逆能力下降, 降低土壤肥力。 蔬菜等作物抵御旱、 涝自然灾害的
能力减弱。 酸化土壤加速土壤矿物质营养元素的流失; 改变土壤结
构, 导致土壤贫瘠, 影响植物正常发育。
⑤ 土壤微生物种群变化, 细菌个体生长变小, 生长繁殖速度
降低 如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群芽孢杆菌、 极毛
杆菌和有关真菌数量降低, 影响营养元素的良性循环, 造成农业减
产。 特别是酸化土壤可降低土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量, 使
土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降, 同时, 酸性土壤滋生
真菌, 使作物根际病害增加, 且控制困难, 尤其是十字花科的根肿
病和茄果类蔬菜的青枯病等病害增多。
⑥ 酸沉降对农作物会造成急性伤害和慢性伤害 急性伤害,
通常是指农作物与强酸或高浓度二氧化硫等污染物接触, 其叶片在
短时间 (1~3 天) 内出现细胞死亡, 其严重者出现枯叶、 枯枝、
枯梢和枯株。 慢性伤害, 一般系指农作物长期与弱酸或低浓度的二
氧化硫污染物接触, 其叶色失绿或色素变化, 破坏作物细胞正常代
谢活动, 导致细胞死亡, 其可见伤害症状为过早落叶等。 一般酸雨
地区或二氧化硫长期超标地区, 会发生这种情况, 这也是大面积农
作物减产的原因之一。
(3) 土壤酸化的原因 引起土壤酸化的因素有气候、 施肥、 灌
溉和酸沉降等。 但主要是施肥不合理。
① 气候 高温多雨的地区, 风化淋溶较强, 盐基易淋失, 容
易形成酸性的自然土壤。
② 施肥 造成土壤酸化的肥料主要是生理酸性肥料和氮肥。
如长期施用硫酸铵或氯化钾等生理酸性肥料时, 当其中的铵离子及
钾离子被作物吸收后, 酸根就残留在土壤中而酸化土壤。 氮肥对土
壤的酸化, 主要是铵态氮在土壤中进行硝化作用形成的酸所致。
③ 灌溉 农田灌溉在一般情况下有 “复盐基” 作用, 能降低
土壤酸度。 但在南方红壤区的山垅中, 往往由于引灌山坡径流水,
232其水质常受林带渗出的酸水 (黄腐酸影响) 及酸性红壤浊流的影
响, 提高土壤的酸度。 此外, 在黄铁矿区或基岩中高含黄铁矿山区
的农田, 其灌溉水源往往受这些黄铁矿氧化后产生的硫酸所影响,
导致土壤变酸。
④ 酸沉降 近代环境污染形成的酸沉降是导致土壤酸化的主
要原因之一。 酸沉降包括干沉降和湿沉降两个方面。 干沉降是指排
放到大气中的二氧化硫和氮氧化物一部分直接渗入地表, 即通过气
体扩散、 固体物降落的大气沉降。 湿沉降即酸雨和酸雾。
(4) 防治土壤酸化的措施
① 根治酸沉降污染源 主要是控制氮、 硫排放。 其中燃煤脱
硫处理和制成型煤对控制硫排放有良好作用, 实行氮肥深施和提高
氮肥利用, 减少对大气的排放。
② 品种合理布局 农作物品种应更多考虑其耐酸特性。 如不
同品种的蔬菜对酸的敏感程度不同, 在 pH 值3.5的高酸性环境
里, 对酸敏感蔬菜如番茄、 芹菜、 豇豆和黄瓜产量可下降 20%;
而中等敏感性的生菜、 菜豆和辣椒产量下降10%~20%; 抗酸性
较强的青椒、 甘蓝、 小白菜、 菠菜和胡萝卜产量也会下降10%以
下。 因此, 在酸性土壤上可种植耐酸的蔬菜品种。 水旱轮作和间套
作也是提高土壤对酸沉降缓冲能力和加快酸化土壤生态恢复的良好
措施。
③ 施用石灰 施用石灰是中和土壤酸性、 控制土壤酸化和提
高土壤pH 值的重要措施。 不同形态的石灰, 中和酸性的能力有差
异, 如100克氧化钙中和酸的能力约相当于179克的碳酸钙。 石灰
施用量因土壤的潜在酸度而定。 石灰及其他含钙的碱性物质, 如钙
镁磷肥、 炼钢炉渣、 窑灰钾、 草木灰等, 不仅可以中和土壤酸度,
还可以为蔬菜补充大量的钙。 当土壤受到硫黄矿或硫铁矿所污染形
成强酸性土壤时, 可先采用漫灌洗酸后, 再以石灰中和酸度。 若是
水田, 且长期淹水, 一旦脱水干燥, 立即表现极强酸性, pH 值可
达2~3 之间, 寸草不生, 此时以水洗及用石灰中和, 可获显著
效果。
233虽然施用生石灰可以中和酸性, 消除毒害, 增加土壤有效养
分, 改善土壤的物理性和减少病害等作用, 但过量施用也会带来不
良后果, 因此在施用方法和用量上有讲究。 施用时, 应先将生石灰
粉碎, 使之大部分能通过100目筛, 于播种前, 将生石灰和有机肥
分别撒施于田块, 然后通过耕耙, 使生石灰和有机肥与土壤尽可能
混匀。 酸性土壤的生石灰用量见表18。 施生石灰容易加速土壤中
有机物质分解, 因此, 施生石灰应与有机肥料如畜禽粪便、 饼肥等
配合施用。 但不能与人畜尿、 铵态氮肥、 过磷酸钙混存或混用。 一
次施用后, 可间隔2~3年。 黄瓜、 南瓜、 甘薯、 蚕豆、 豌豆等耐
酸性中等, 要施用适量生石灰; 番茄、 甜菜等耐酸性较差, 要重视
施用生石灰。
表18 酸性土壤的生石灰用量 单位: 千克/亩
土壤反应 黏土 壤土 砂土
强酸性(pH 值4.5~5.0) 150 100 50~75
酸性(pH 值5.0~6.0) 75~125 50~75 25~50
微酸性(pH 值6.0) 50 25~50 25
④ 合理施肥 在酸化土壤中, 钙、 钾等盐基在酸化过程中淋
失较大, 此外作物吸收也带走了部分盐基养分。 因此, 要注意补充
和增施含钙、 钾等盐基离子的肥料, 以补充土壤养分和提高土壤盐
基饱和度, 提高土壤对酸的缓冲能力。 化学氮肥和生理酸性肥料导
致的土壤酸化, 它们引起的酸化程度, 有时比酸雨更严重。 因此,
要注意因土合理施肥, 还可施用一些生理碱性肥料 (如硝酸钠和硝
酸钙等)。
a. 增施有机肥料 大量有机肥料的施入, 不仅可增加大棚土
壤有机质的含量, 提高土壤对酸化的缓冲能力, 使土壤酸碱值升
高。 而且, 有机肥料可以增加土壤有效养分, 改善土壤结构, 并能
提高土壤有益微生物的活性, 抑制蔬菜病害的发生。
b. 改变施肥方式 蔬菜对氮、 磷、 钾的吸收比例一般为1∶
0.3∶1.03, 所以应提倡使用氮、 磷、 钾之比为两头高中间低的复
234合肥品种, 特别注重钾以及中微量元素投入。 大力推广有机肥和无
机复合肥的合理施用, 使养分协调, 抑制土壤的酸化倾向。 尽量减
少酸性肥料以及含氯化肥的施用。
c. 适当增施尿素 施用尿素在短期内能引起土壤 pH 值急剧
上升, 升高的程度与施尿素的水平有关, 尿素浓度越高, 引起土壤
pH 值变化越明显。
⑤ 拦截酸性污水 在黄铁矿区下游及丘陵山区坑田, 常受其
上游周边林带渗出的酸水及酸性浊流的影响, 土壤逐渐酸化。 因
此, 要在这些田的周边开挖拦截酸性污水的环山沟或环田沟防止酸
性污水入田。
⑥ 施用酸性土壤调理剂 有研究表明, 碱渣、 菇渣、 污泥、
泥炭等土壤调理剂均能提高土壤 pH, 降低酸性土壤交换性铝含
量, 提高土壤有机质、 速效氮、 速效磷、 速效钾、 交换性钙、 交换
性镁含量; 均能降低酸性土壤活性铝对辣椒的毒害作用, 提高辣椒
品质, 使辣椒根系鲜重、 地上部鲜重和辣椒产量增加, 辣椒根系鲜
重与土壤交换性铝含量呈显著负相关, 其中以碱渣+菇渣处理的效
果最显著。 施用以碱渣为基本原料制成的呈弱碱性的 “田师傅土壤
调理剂”, 可改良酸性土壤, 激活土壤中大量的中微量元素, 使瘦
土变肥土。