罗定市土壤酸化现状及治理对策研究

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  摘 要:本文主要通过对比统计第二次土壤普查的土壤酸碱度状况和2013年测土配方施肥所检测的罗定市水稻田土壤酸碱度状况,分析了罗定市土壤酸化现状及分布情况、变化趋势、自然原因和人为原因等,并探讨了土壤酸化对罗定市主要作物生长发育的影响,同时提出了农业生产上罗定市土壤改良的措施,包括秸秆还田、测土配方施肥、施用腐熟有机肥、种植紫云英、施用石灰等措施。
  关键词:土壤酸化现状;酸碱度;危害;治理措施
  耕地土壤的酸化,往往导致土壤板结,造成作物缺素,影响作物生长,对作物产生毒害等后果,是耕地退化的一种表现。随着现代工业的飞速发展,人为因素对耕地酸化的作用增强,耕地酸化形式变得越发严峻。以下本文通过对罗定市第二次土壤普查的土壤酸碱度和罗定市测土配方施肥项目中对土壤酸碱度的检测分析进行对比,探讨了罗定市水田土壤酸化现状,并对其酸化原因进行调查和分析,了解罗定市土壤酸化的具体情况和趋势,同时针对罗定市酸化土壤的改良进行多样化的治理对策研究,以期能切实有效地进行改良罗定市土壤质量,提升土壤地力,促进农田的增产稳产。
  一、罗定市土壤酸化现状
  1.罗定市土壤酸化范围
  2013年,罗定市土壤肥料站于21 个镇(街)共采集水田土壤样品535个,基本涵括了罗定市各类水田土壤,并按照检测技术标准进行检测各养分含量。本研究根据其中pH值的数据,统计显示酸化土壤样品共计419个,占据总数的78.32%,其中极强酸性类别23个,占4.30%,强酸性类别199个,占37.20%,酸性土壤类比197个,占36.82%;中性土壤102个,只占19.07%;而碱性土壤极少,14个,占2.62%。
  2.罗定市土壤pH值变化情况
  2013年统计水稻田共418997亩,比第二次土壤普查统计的水稻田438410亩要少19413亩,究其原因主要是工业的发展,农用地变建筑用地。从2013年土壤监测数据与第二次土壤普查数据的对比分析可以看出,碱性土壤减少65857亩,中性土壤增加48038亩,酸性土壤增加38985亩,强酸性土壤减少55592亩,极强酸性土壤增加15013亩。碱性土壤减少,但中性酸性等土壤类型增加,扣除发展这些年占用的耕地面积,仍然可以看出罗定市水田土壤在一步一步酸化,改良罗定市水稻田酸化土壤已是一个严峻的问题。
  3.罗定市土壤酸化的主要原因
  (1)自然原因。土壤中涉及质子迁移和转化的反应非常之多,植物吸收养分的同时向土壤分泌质子,生物代谢产生二氧化碳、可溶性有机酸、酸性有机残余物等,还原态氮和硫氧化产生酸。空气中的二氧化碳溶解于土壤溶液中以后生成碳酸,大气中的氮气在闪电的作用下形成硝酸,火山喷发产生的二氧化硫被氧化后溶于水形成硫酸。除外部原因,罗定市属于亚热带湿润气候,受气候条件的影响,本区域土壤属于红壤地带性土壤,加上地形为丘陵地形,受微地形的影响,对土壤有一定的酸化作用,更加重了本地区的土壤酸化情况。
  (2)人为原因。目前关于导致加速土壤酸化的人为成因研究主要集中在酸沉降,不合理的施肥及耕作管理方式。近年来由于化学肥料的大量使用,已经致使农业措施对土壤的酸化影响超过了酸沉降,主要表现为有机肥(猪粪肥、绿肥、草木灰、草渣)的施用大量减少,而化学肥料的施用大量增加。
  4.罗定市土壤酸化对本地区农作物种植的危害
  (1)土壤酸化对植物养分吸收的影响。
  ①土壤酸化加速了土壤矿物质养分的淋失。衡量土壤酸化的重要指标是土壤pH,Ca、Mg、Na、K 是土壤中重要的盐基离子和植物所需的营养元素,在农作物生长发育和产量形成中起重要作用。酸化土壤由于pH 下降,土壤中正电荷增加,吸附在土壤胶体上的Ca、Mg、K 等阳离子的数量会显著减少而易于随水淋失,土壤结构发生改变而导致土壤贫瘠,影响作物正常发育。
  ②土壤有毒金属元素的释放和活化,导致农产品品质下降。适量的微量金属元素如Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Al等对某些作物的正常生长发育是必需的,但是当其浓度到一定程度后却会对植物产生毒害作用。土壤发生酸化,一方面会对土壤胶体交换吸附和部分专性吸附的重金属元素产生交换作用,也会对一些非活性和难溶的重金属化合物产生溶解作用; 另一方面,H 的增加会影响土壤中的氧化还原电位,改变土壤中可变价态重金属元素的化合价,从而影响其相应化合物溶解度和存在形态。
  ③土壤酸化影响作物对氮的吸收与利用。国内外研究表明,作物对氮肥的利用率仅在30%~60%,这不仅造成很大的浪费,而且还会污染生态环境,氮肥施用过多更会加重土壤酸化的程度。土壤中硝化細菌和亚硝化细菌在pH<5.5时活跃度低,会减少土壤中硝态氮含量。
  (2)土壤酸化对作物生理特性的影响。土壤酸化会对作物体内的酶活性物质的含量、各种形态特征等产生影响,这种变化主要是pH 下降间接影响了作物的正常生长发育特性以及土壤的理化性质。
  有研究表明,在模拟酸雨pH5.0~3.0范围内,作物种子发芽率、发芽指数随酸雨pH 降低呈先增后减变化趋势,作物种子在pH2.0时不发芽,pH2.5时异状发芽,pH≥3时,种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数pH值呈显著正相关,土壤的H 浓度过高导致植物根系生长受阻,会造成种子发芽受阻。土壤酸化后存在的大量Al3 能对植物产生毒害,对植物的根系产生影响,使植物不能正常吸收养分,从而影响作物生长发育。
  (3)土壤酸化影响土壤微生物活性。由于pH 的下降,土壤微生物数量减少,其生长和活动受到抑制,从而对土壤中碳、氮、磷、硫的循环和土壤有机质的分解产生影响,土壤的供肥能力下降,作物会发生生长受阻的现象。土壤中大多有益微生物都适宜于生长在中性环境条件下,如硝化细菌适宜的pH 为6.5~7.9,自生固氮菌的pH为6.5~7.8,氨化细菌的pH6.6~7.5,纤维分解菌的pH为6. 8~7.5,嫌气性固氮菌的pH为6.9~7.3。随着土壤环境的酸化,这些微生物种类会大量减少,活性也会降低,从而影响土壤中有机质的矿化和氮的固定,不利于养分的转化。根瘤菌具有固氮作用,对豆科作物的氮素营养产生重要作用,而根瘤菌侵染会受到高浓度H 的抑制,因固氮效率降低而使豆科作物缺氮。   二、罗定市土壤酸化治理对策研究
  1.实行秸秆还田,提升土壤有机质
  首先,秸秆还田可增加土壤新鲜有机质,提高土壤肥力。既有较多有机质,又有氮、磷、钾等营养元素。如果把秸秆从田间运走,那么残留在土壤中的有机物仅有10%左右,造成土壤肥力下降。那么,只有通过施肥或秸秆还田等途径才能得以补充有机质等营养元素。
  其次秸秆还田可促进微生物活动。土壤微生物在整个农业生态系统中具有分解土壤有机质和净化土壤的重要作用。有机物的合成由植物叶绿素来完成,有机物的分解则由微生物来完成。经微生物分解转化后产生的纤维素、木质素、多糖和腐殖酸等黑色胶体物,具有粘结土粒的能力,同黏土矿物形成有机与无机的复合体,促进土壤形成团粒结构,使土壤容量减轻,增加土壤中水、肥、气、热的协调能力,提高土壤保水、保肥、供肥的能力,改善土壤理化性状。从而可做到改善土壤酸化的目的。
  罗定市作为广东省一个农业大市,每年所产生的秸秆总量是一个极大的数字,而对秸秆的一向用途在我市基本为还田(直接或焚烧)和燃料,并且目前我市正在推广秸秆还田速腐技术,通过这种改良措施进行改善我市酸化土壤更能发挥出巨大能量。
  2.进行合理的水肥管理,实施测土配方施肥
  施肥作为供给作物营养的主要方式,不适当的施肥方式会影响肥料的利用率。化学氮肥的不合理施用,如大量或偏施氮肥,会导致土壤酸化,其主要原因是土壤中硝态氮的累积和淋失。而测土配方施肥技术以土壤测试和肥料田间试验为基础,根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应,在合理施用有机肥料的基础上,提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。
  我市实施测土配方施肥已有11年,拥有高效完整的技术团队,检测团队以及各种检测设备,在这一项技术方面已打下坚实的基础。因此在我市通过测土配方施肥技术来实现合理的水肥平衡,提高肥料的利用率,减少化学肥料的过量施用,从而减慢土壤酸化的速度甚至改善土壤酸碱度,是一种行之有效的方法。
  3.施用腐熟有机肥,增强土壤对酸碱的缓冲能力
  腐熟有机物中含有丰富的营养元素,土壤中有机质的增加可以改善土壤的肥力状况、改良土壤结构,土壤的缓冲能力被有效提高,使土壤pH 保持相对稳定。而大量施用未腐熟的猪、牛厩肥和畜禽粪便,这些未腐熟的有机肥在分解过程中产生大量的有机酸和SO2- ,SO2-遇水或在相对高温高湿环境条件下转化为亚硫酸和硫酸,也会使土壤酸度增大,所以需要施用腐熟的有机肥。具有肥力持久和肥效长的人畜粪尿、家禽粪、塘泥、杂草等有机肥,也含有较丰富的Ca、Mg、Na、K 等中微量元素,它可以补充由于土壤酸化造成淋失的盐基离子,在自然条件下土壤pH 不会因外界条件改变而剧烈变化。许多研究表明,施用有机肥在红壤上能够改善土壤酸度。
  4.少施氮肥,冬种紫云英等绿肥
  种植一亩绿肥,可提供纯氮9.6公斤(相当于64公斤复合肥(15-15-15)含氮量), 五氧化磷1.8公斤(相当于12公斤复合肥(15-15-15含磷量),氧化钾7.4公斤(相当于49公斤复合肥(15-15-15)含钾量),大幅度减少氮磷用量,只需少量氮肥进行调剂。紫云英绿肥除了含氮磷钾养分较高之外,含有机质相当丰富,是“改土能手”,有机质是土壤肥力的一个重要指标,有机质含量高,地力水平就高,地力产量就高。在稻田冬种紫云英绿肥可使土壤疏松,改良土壤团粒结构,增加土壤缓冲性能,而同时还田的紫云英植株更能提升土壤的理化性状,从而达到改善土壤酸碱度。
  紫云英绿肥是罗定市农业生产上传统的有机肥源,种植历史悠久,在生态农业建设、沃土工程建设上有着莫大的作用,在罗定市冬种紫云英农民接受度高,有着良好的现实基础。
  三、结语
  综上所述,罗定市土壤酸化治理对策可通过施行秸秆还田,秸秆还田可增加土壤新鲜有机质,提高土壤肥力,还可促进微生物活动,改善土壤理化性状,从而改善土壤酸化现状。配合实施测土配方施肥,根据土壤养分状况和作物需肥状况进行配方,施用合理的配方肥,减少不合理施肥,提高肥料的利用率,减慢土壤酸化的速度。同时施用腐熟有机肥,改善土壤的肥力状况,改良土壤结构,增强土壤对酸碱的缓冲能力。另外种植紫云英还可以使土壤疏松,改良土壤团粒结构,增加土壤缓冲性能,改善土壤的酸碱度。而施用石灰更是一种传统的行之有效的提升土壤酸碱度的有效措施,还可间接促进有益微生物及土壤中养分有效性的增加。因此,按照罗定市现在土壤酸化的程度,必須考虑一切可以使用的措施进行改良土壤,改善土壤的酸碱度。
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