土壤酸化及其调控研究进展

本文综述了近30年来国内外在土壤酸化及其调控方面的研究进展。重点介绍了土壤自然酸化过程及其酸沉降、铵态氮肥、作物生长和土地利用等对土壤酸化的加速作用;土壤酸化对土壤肥力、养分循环和土壤生物的负面影响;土壤酸化的预测和控制及酸化土壤的改良和修复。本文可为我国南方酸化红壤的改良、利用和管理提供参考。     

土壤加速酸化的主要农业驱动因素研究进展

土壤酸化是土壤质量退化的一个重要方面,农业活动对其有极其重要的驱动作用。本文从土壤酸化加速的农业主驱因素:化肥、作物及有机物料等方面阐述它们对土壤酸化的影响。认为化肥尤其是生理酸性肥料和含硫肥料的不合理施用加速土壤酸化,而氮肥的致酸除受氮素形态影响外,硝化作用及硝化产物的淋溶是重要的致酸原因,同时豆科作物的固氮致酸作用也不容忽视。作物通过选择性吸收盐基阳离子,通过秸秆和子粒转移出生产系统后,导致土壤盐基量减少,土壤表面交换性酸增加;作物根系呼吸、根系分泌物及土壤溶液中重碳酸盐的淋溶也引起土壤酸化;而秸秆和畜禽粪便对土壤酸化的影响除受土壤本身性质影响外,秸秆中的灰化碱含量、畜禽粪便中的碳及氮和盐分去向对酸化也有重要的影响。     

土壤酸化成因及其对农田土壤-微生物-作物系统影响的研究进展

自然土壤酸化是一个缓慢的过程,但是农田土壤因频繁的人类活动加速了这一过程,从而给农田土壤-微生物-作物系统带来一系列的负面影响。论文从大气酸沉降、施肥和管理方式、种植作物以及作物移除四个方面介绍了农田土壤酸化的主要原因;重点阐述了土壤酸化对农田土壤肥力、土壤盐基离子以及土壤酸缓冲体系的影响。总结了酸性农田土壤对土壤细菌群落结构、功能性微生物（如氨氧化古菌和氨氧化细菌等）群落结构以及土传病害的影响;分析了土壤酸化对作物的毒害作用,如造成农作物减产、迫使作物根系受到铝毒害等;从外源添加物减缓土壤酸化角度,论述了可持续利用酸性土壤的策略,提出了土壤酸化后的改良措施,展望了土壤酸化需进一步探究的课题。     

基于CNKI数据库的土壤酸化文献计量分析

为探索近年来国内土壤酸化研究的热点与发展趋势,以CNKI数据库为基础,采用统计与聚类等分析方法,借助CiteSpace信息可视化软件及文献计量学知识,统计并绘制有关国内土壤酸化研究文献的机构、关键词、文献被引频次等信息图表,挖掘土壤酸化研究的整体发展趋势、高产机构、高频关键词等信息。研究发现我国土壤酸化研究的主题从森林土壤逐渐转移至农田土壤,酸沉降及土壤化学在土壤酸化研究中一直属于重点关注对象。研究机构主要集中在高校和科研院所,同时高频关键词显示国内土壤酸化研究主要集中在酸沉降、施肥管理、土壤结构、作物生长、酸化成因及改良、连作障碍及土壤污染等方面。该研究有助于全面了解国内土壤酸化研究现状及进展,为农田土壤酸化改良方面的研究及应用提供重要参考。     

人为因为诱导下的红壤酸化机制及其防治

探讨了各种人为因素，如施用化学肥料、酸沉降、酸性矿坑水排放、土地利用以及植物被移去、皆伐、全树利用等诱导下的红壤酸化机制。通过比较分析，导致酸化发生的两个基本过程：一是增加H^ ，二是减少盐基；任何有利于这两个过程进行的人为因素都将导致或加重土壤酸化。对这种酸化提出了相应的防治对策。     

中国酸雨的分布、成因及其对土壤环境的影响

中国酸雨以硫酸盐为其主要成分，以局地冲刷和中长距离传输煤春形成机制，主要分布在长江以南的广大地区，而这些地区又是对酸较为敏感的酸性土壤分布区。所以，我国酸雨对土壤环境的影响极大，主要表现在土壤酸化，活性铝溶出量增加，盐基离子大量淋失，有毒金属离子活化和土壤酶活性受抑制等方面。加入石灰等土壤改良剂虽然能在一定程度上控制酸化的影响，但是可行最根本的途径是控制污染源减少大气中ＳＯ２的含量。     

生物措施缓解酸性土壤铝毒害研究进展

酸性土壤在世界上广泛存在,Al毒是酸性土壤限制作物生长和产量的主要限制因子之一.本文概述了酸性土壤Al毒害问题以及作物的耐Al机制,总结了遗传改良植物的耐Al性、向土壤或植物根际接种外生菌根真菌和其他耐Al微生物以缓解酸性土壤Al毒害的研究进展.以上措施在酸性土壤中的生态系统恢复具有应用前景.     

酸性土壤改良技术领域专利情报分析

土壤过度酸化是导致全球土壤退化的主要因素之一,土壤酸化会降低土壤肥力,危害作物生长发育,加重土壤重金属污染等。中国农田土壤酸化问题严重,改良酸性土壤以实现农田可持续发展备受关注。基于incoPat专利数据库对2020年前酸性土壤改良技术领域的专利进行计量学统计,探讨该领域技术研发的现状、应用和趋势。结果表明,中国在该领域专利申请数量整体呈现快速增长的态势,国内申请占全球总申请量的85%。酸性土壤改良技术以综合型改良为主,在改良土壤酸度的同时更加关注土壤养分的缺乏;土壤酸化模拟预测方法、采用土壤酸化改良装置可以提高改良效果,更加高效、环保、多功能的改良技术不断涌现;当前,高校和科研机构的专利转化率较低,企业研发实力尚需加强。酸性土壤改良技术市场前景广阔,应加强新技术、新材料的研发,促进专利技术产业化发展。     

酸化土壤铝和镉对水稻幼苗根系生长的复合影响

酸雨和大量施用化肥致使我国土壤酸化日益加重。酸性土壤中,铝（Al）毒被认为是限制作物生长与产量的主要因素。镉（Cd）因被广泛应用于电镀、冶金、染料和电池等领域而大量进入土壤,已成为严重影响农业生产的重金属元素之一。在中国多数农业区,土壤酸化、Al和Cd污染重叠发生。目前,国内外关于单一土壤酸化、Al、Cd胁迫或两两复合胁迫对作物毒害效应及其机理研究,已有报道。然而有关酸化土壤Al和Cd复合胁迫对作物影响研究甚少。水稻是重要粮食作物,全球约13％水稻生长于酸化土壤。     

烟田土壤酸化原因及调控技术研究进展

烟田土壤酸化问题已成为我国烟田土壤质量和烟草生产的主要限制因素,然而,到目前为止对烟田土壤酸化机理及调控技术尚缺乏系统性研究及总结,极大地限制了我国烟田土壤酸化改良进程和烟叶可持续生产.本文综述了近些年来国内外烟田土壤酸化机理及调控技术的研究进展,定量分析了不同致酸因子对烟田土壤酸化的贡献,揭示了盐基离子的投入和输出不...     

不同施肥处理对碱性设施土壤酸化的影响

为深入了解设施栽培中几种常见的施肥处理对碱性土壤酸化的影响,开展了长期定点试验。三茬试验结束后,各处理pHw(去二氧化碳水浸提测定)、pHCa(0.01 mol/L CaCl_2浸提测定)均显著降低,土壤发生酸化。U(底肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾,追肥为尿素)与CF(底肥为硝基复合肥(15-15-15)、尿素和硫酸钾,追肥为尿素)处理(两处理施入氮磷钾量相等)氮吸收量与超量阳离子吸收量总体无差异,使得U与CF处理两者间的pH(pHw与p HCa)总体无差异。有机肥添加可促进作物氮与超量阳离子吸收,使得10~20 cm土壤p H下降幅度显著增大,加强土壤酸化。由于土壤为碱性,酸化有助于改良土壤,目前无需采取措施抑制土壤酸化。     

Soil acidification during more than 100 years under permanent grassland and woodland at Rothamsted

Abstract Soil samples have been taken periodically from unlimed plots of the 130-year-old Park Grass Experiment and from the 100-year-old Geescroft Wilderness at Rothamsted. Changes in the pH of the samples show how acidification has progressed. The soils are now at, or are approaching, equilibrium pH values which depend on the acidifying inputs and on the buffering capacities of the soils. We have calculated the contributions to soil acidification of natural sources of acidity in the soil, atmospheric deposition, crop growth and nutrient removal, and, where applicable, additions of fertilizers. The relative importance of each source of acidification has changed as the soils have become more acid. Acid rain (wet deposited acidity) is a negligible source, but total atmospheric deposition may comprise up to 30% of acidifying inputs at near neutral soil pH values and more as soil pH decreases. Excepting fertilizers, the greatest causes of soil acidification at or near neutral pH values are the natural inputs of H⁺ from the dissolution of CO₂ and subsequent dissociation of carbonic acid, and the mineralization of organic matter. Under grassland, single superphosphate and small amounts of sodium and magnesium sulphates have had no effect on soil pH, whilst potassium sulphate increased soil acidity slightly. All of these effects are greatly outweighed under grassland, however, by those of nitrogen fertilizers. Against a background of acidification from atmospheric, crop and natural inputs, nitrogen applied as ammonium sulphate decreased soil pH up to a maximum of 1.2 units at a rate in direct proportion to the amount added, and nitrogen applied as sodium nitrate increased soil pH by between 0.5 and 1 unit.     

长期施用氮磷钾肥和石灰对红壤性水稻土酸性特征的影响

利用34年的长期定位施肥试验,研究不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾化肥配施石灰(NPK+Ca O)对红壤性水稻土不同形态酸、土壤盐基离子及水稻植株阳离子吸收量的影响,探讨土壤交换性H+和Al3+占交换性酸的比例、土壤盐基离子、植株带出阳离子数量与土壤酸度的关系。结果表明,长期NPK处理早、晚稻土壤p H较CK处理分别降低0.2和0.3个单位,交换性酸提高2.3倍和4.2倍,水解性酸提高35.4%和40.0%;NPK+Ca O处理早、晚稻土壤p H较NPK处理分别提高0.5和0.7个单位,较CK处理分别提高0.3和0.4个单位,交换性酸、水解性酸均显著低于NPK和CK处理(p0.05)。土壤交换性H+、Al3+含量高低顺序均为NPK+Ca OCKNPK。土壤交换性盐基离子以交换性Ca2+所占比例最大(81.8%~89.3%),NPK+Ca O处理交换性Ca2+较CK和NPK处理分别提高40.1%和62.9%。交换性Ca2+、交换性盐基离子、盐基饱和度与土壤p H正相关,与交换性酸、水解性酸负相关,交换性Mg2+与交换性酸、水解性酸负相关,交换性Na+与水解性酸负相关。植株移出带走的钙、镁、钾、钠离子量及其总量对土壤p H、交换性酸和水解性酸有一定影响,但其相关性均不显著。研究表明长期施用化肥条件下通过配施石灰可有效缓解稻田土壤的酸化,促进酸性稻田土壤的生态修复与改良。     

Soil acidification and the importance of liming agricultural soils with particular reference to the United Kingdom

Soil acidification is caused by a number of factors including acidic precipitation and the deposition from the atmosphere of acidifying gases or particles, such as sulphur dioxide, ammonia and nitric acid. The most important causes of soil acidification on agricultural land, however, are the application of ammonium‐based fertilizers and urea, elemental S fertilizer and the growth of legumes. Acidification causes the loss of base cations, an increase in aluminium saturation and a decline in crop yields; severe acidification can cause nonreversible clay mineral dissolution and a reduction in cation exchange capacity, accompanied by structural deterioration. Soil acidity is ameliorated by applying lime or other acid‐neutralizing materials. ‘Liming’ also reduces N₂O emissions, but this is more than offset by CO₂ emissions from the lime as it neutralizes acidity. Because crop plants vary in their tolerance to acidity and plant nutrients have different optimal pH ranges, target soil pH values in the UK are set at 6.5 (5.8 in peaty soils) for cropped land and 6.0 (5.3 in peaty soils) for grassland. Agricultural lime products can be sold as ‘EC Fertiliser Liming Materials’ but, although vital for soil quality and agricultural production, liming tends to be strongly influenced by the economics of farming. Consequently, much less lime is being applied in the UK than required, and many arable and grassland soils are below optimum pH.     

三元复合肥料的酸度特征及其对土壤酸化的影响

针对目前农田土壤酸化严重,而酸性复合肥在农业生产中广泛施用,其本身的酸度特征及其对土壤酸化的促进作用程度不清的问题,本研究对目前市面上12种国内外生产的氮磷钾三元复合肥料进行了调查,发现11种复合肥料呈酸性,其中pH为4.0～5.0的肥料达58％以上,含酸量可高达1.95 mol/kg,这些酸性肥料施入土壤中1 d内可...     

积盐对设施栽培土壤酸度及酸组成的影响

[目的]探讨盐渍化对土壤酸度的可能影响,为了解设施栽培土壤的酸化过程提供依据。[方法]采集了不同酸化特征的设施栽培土壤、露天栽培土壤和自然酸性土壤等3类表层土壤和剖面分层土壤样品,通过化学分析和室内添加肥料盐及土壤洗盐模拟试验,比较研究设施栽培土壤、露天栽培土壤与自然酸性土壤中活性酸、潜性酸、盐基饱和度之间关系差异及其受土壤盐分积累的影响。[结果]与自然酸性土壤相比,设施栽培土壤的酸是人为输入式,其酸化主要发生在表层,土壤剖面呈自上而下下降。在相同交换性酸水平的条件下,设施栽培土壤的pH值最低,其次为露天栽培土壤,而自然酸性土壤的pH值相对较高。在相同土壤pH值的情况下,自然酸性土壤的盐基饱和度明显低于设施栽培土壤和露天栽培土壤,而设施栽培土壤的盐基饱和度高于露天栽培土壤;设施栽培土壤的交换性酸中活性酸组成比例高于自然酸性土壤。增加中盐的积累可显著降低设施栽培土壤pH值;设施栽培土壤的盐分淋洗过程在降低土壤盐分的同时也降低了土壤的活性酸(提高了土壤的pH值)。[结论]盐分的积累增强了设施栽培土壤中潜性酸向活性酸的转化,高量施用化肥不仅可直接通过酸性物质的输入促进土壤pH值的下降,同时由此引起的盐分也可在一定程度上进一步降低土壤的pH值。     

积盐条件下土壤酸化过程的特异性研究

为探求设施内土壤积盐酸化与露地酸化的区别,人为模拟酸化和盐基淋失(自然洗盐)过程,分析洗盐前后土壤酸度特征的变化。结果表明:洗盐使电导值、有效钙(A-Ca)、交换性酸(EA)、有效阳离子交换量(CEC)、活性锰(Ac-Mn)含量均显著降低,活性铁铝(Ac-Fe、Ac-Al)含量、盐基饱和度(BSP)保持稳定或显著增高,p H显著升高。洗盐前后,土壤的EA、Ac-Al和Ac-Fe均随着p H的降低显著增高,而Ac-Mn、CEC均随着p H的降低显著下降;在出现一定量EA以后,BSP随p H降低显著下降,表明积盐酸化与露地酸化本质相同。但在等量酸加入时,设施内积盐土壤耕层酸化更快,酸害更严重,且易积盐,在治理酸化时须避免引入更多的盐分,以防加重盐害。     

模拟酸雨对施肥条件下赤红壤氮磷淋失特征的影响

通过土柱模拟淋洗试验,研究了施用等量有机复合肥条件下,不同酸度模拟酸雨对赤红壤氮磷淋失特征的影响。结果表明,铵态氮、硝态氮、无机氮和总氮淋失量均随酸雨pH值增大而下降;pH 2.0模拟酸雨和对照(pH 6.5)的无机氮和总氮淋失量差异不显著,但均显著高于pH 3.0、pH 4.0和pH 5.0酸雨;pH 5.0模拟酸雨无机氮和总氮淋失量均最低,表明强酸性酸雨和中性淋洗液均促进氮淋失,而酸度与土壤接近的酸雨减少氮淋失。与对照相比,模拟酸雨对DP淋失无显著影响,但显著降低PP和TP淋失;不同模拟酸雨各形态磷淋失量均无显著差异,表明酸雨对赤红壤磷淋失影响有限。酸雨对淋滤液氮磷浓度动态变化和氮磷累计淋失量动态变化等均无显著影响。     

Addition of lignin to lime materials for expedited pH increase and improved vertical mobility of lime in no‐till soils

Soil acidification caused by long‐term nitrogen (N) fertilizer applications has been a growing concern for dryland crop production in both tilled and no‐till soils in the Pacific Northwest (PNW). Many no‐till soils have stratified soil pH in the 5–10 cm depth due to repeated N fertilizer applications at this depth. In the PNW, the practice of liming to correct low soil pH is complicated due to lack of affordable lime sources and because the inherent difficulty in ameliorating stratified soil acidity in no‐till systems. An intact soil‐column incubation study was conducted to investigate whether mixing lime materials with lignin‐containing black liquor—a by‐product from the pulp industry—could elevate soil pH change in both conventional and no‐till systems and expedite vertical downward movement of lime in no‐till system. Results indicate that mixing lime with black liquor has the potential to not only elevate the increase in soil pH in both conventional till and no‐till systems, but also accelerate downward movement of lime to correct soil pH below the soil surface. Mixing agricultural lime or super fine micro lime with black liquor increased soil pH to a depth of 25–30 cm within 147 days after surface application to a no‐till soil.