新邵縣稻田土壤酸化的現狀和改良措施

陳光明 新邵縣農業(yè)局

土壤酸化主要是指土壤中H+和Al3+數量的增加.據報道，我國酸化土壤達到了2.04×108hm2，占到了國土面積的40%，其中大部分土壤pH值低于5.5，甚至在4.5以下，土壤酸化已成為影響農作物產量的重要因素。近年來，新邵縣水稻生產上出現了分蘗力下降，結實率和有效穗減少，病蟲害發(fā)生范圍廣、危害程度深，施肥效果差，水稻產量明顯偏低。為尋找這種現象產生的原因，筆者查找了新邵縣近20年來的氣象資料，對新邵縣第二次土壤普查資料、2008年-2010年實施測土配方施肥項目的土壤檢測結果及近年來對稻田土壤pH值的動態(tài)監(jiān)測結果進行了系統分析，初步認定土壤pH值下降，耕作層土壤酸化是一個非常重要的原因。

一、新邵縣稻田土壤酸堿度的現狀

1.第二次土壤普查時期新邵縣耕地土壤酸堿度狀況。第二次土壤普查時新邵縣稻田土壤pH值基本處于4.5-6.5之間，pH值小于4.5的水田1885畝，占水田總面積的0.57%，pH值為4.5-5.5的46513畝，占14.06%，pH值為5.5-6.5的282359畝，占85.37%。可見全縣絕大部分的水田土壤pH值處于5.5-6.5之間，基本適合水稻的正常生長。

2.新邵縣耕地土壤酸堿度現狀和變化情況。2008年至2010年實施測土配方施肥項目時，在第二次土壤普查的基礎上對全縣耕地土壤進行了調查取樣測試，基本摸清了第二次土壤普查以來全縣耕地土壤的pH值變化情況。從對全縣稻田土壤pH值統計結果可知（表1），我縣稻田土壤全面酸化。如pH值4.5-5.5的稻田土壤面積在第二次土壤普查時為46513畝，僅占全縣稻田總面積的14.06%，而本次測土配方施肥調查統計的面積達到了308438畝，占全縣稻田調查總面積的49.35%，本次調查較第二次土壤普查增加了261925畝，在稻田面積中的占比增加了35.29%，而pH值在5.5-6.5最適宜水稻生長的稻田面積僅為312750畝 ，占全縣稻田調查總面積的50.04%，而占比卻下降了35.33%。可見，新邵縣稻田土壤酸化已成普遍現象，最適宜水稻生長的稻田大幅度減少。

表1 新邵縣稻田土壤PH值面積變化表

二、稻田土壤酸化的原因分析

土壤自然酸化是土壤中動植物呼吸作用產生的碳酸及動植物殘體經微生物分解產生的有機酸使土壤變酸。造成土壤酸化的主要原因是人為因素。主要有兩方面：一是酸性氣體的大量排放導致酸沉降的增加，空氣中的CO2、SO2經過化學反應形成強酸通過雨水進入土壤；另一方面是不當的農業(yè)措施，如大量施用化肥特別是銨態(tài)氮肥，造成土壤酸化。經調查，造成我縣稻田土壤酸化的主要原因有以下四點：

1.有機肥施用量減少。據研究，施用有機肥能平衡土壤的酸堿度，而增施有機肥可提高土壤有機質含量，改善土壤結構，增強土壤保水保肥能力，減少土壤養(yǎng)分流失。近年來，我縣農戶養(yǎng)殖的家禽、家畜數量銳減，而養(yǎng)殖大戶的糞尿肥過于集中，加之勞力成本增加，運輸費用連年增長，農戶施用有機肥的積極性降低，耕地有機肥的投入量逐年減少，有些交通不便的耕地甚至從未使用過有機肥。據調查，1990年代我縣各類有機肥施用總量為36.45萬噸，畝平445.8公斤，2010年全縣有機肥施用總量為26.57萬噸，畝平324.9公斤，減少27.1%。另外有機肥施用方法不當也可使土壤酸化，施用未經腐熟的有機肥，因農作物秸稈在土壤中進行厭氧呼吸，產生大量的亞硝酸根和胡敏酸等酸性物質，而增加土壤酸度。

2.長期過量施用化學肥料。長期過量施用化肥是造成耕地土壤酸化的重要原因。過量施用化肥使土壤中ˉPO4、ˉCO3、ˉCL、ˉSO4、ˉNO3等酸根離子累積，而陽離子則從土壤膠粒上置換出H＋積累于耕作層土壤中，而銨態(tài)氮可使土壤中交換性鋁離子增加，土壤中的交換性鋁離子水解后產生大量氫離子，從而造成土壤酸化。1999年全縣化肥施用總量為22636噸（折純，下同），畝平用量13.2公斤，2010年全縣化肥施用量24428萬噸，畝平用量14.3公斤，2010年較1999年化肥施用量增加1792噸，增長7.9%，畝平用量增加1.1公斤，增長8.3%。

3.工礦廢物直接排放。近年來隨著縣域經濟的快速發(fā)展，我縣工礦企業(yè)數量不斷增加，規(guī)模不斷擴大，工礦廢水、廢氣和固體廢物排放量加大。受其影響，工廠、礦山附近耕地及河流灌溉區(qū)域的耕地使用的灌溉水受到廢水的侵襲，也是造成我縣耕地土壤酸化的重要原因。

4.酸雨。酸雨是pH小于5.6的大氣降水的總稱，包括各種酸性的雨、霧、雪、霜等形式。酸雨中的H2CO3、H2SO4、H2NO3等酸性物質隨雨水沉降進入耕作層土壤，造成土壤酸化。

三、耕層土壤酸化對稻田土壤肥力和水稻生長發(fā)育的影響

當土壤溶液pH值過低的情況下，由于Ca2+、Mg2+的含量減少和H+的增多導致土壤結構被破壞，土壤調節(jié)水、氣、肥、熱等能力的下降。一方面，酸化對土壤團聚體的穩(wěn)定性降低。另一方面，土壤酸化對土壤微結構也有一定影響。主要表現為土壤微龜裂密度增大、數量增多，從而破壞了微團聚體的結合，使水分運行加快，滲漏和毛管蒸發(fā)作用增強，土壤耐旱性減弱，降低了土壤肥力，影響作物的生長。水稻雖然有較強的耐酸性，但稻田耕作層土壤pH值下降（酸性增強），所帶來的病蟲害將阻礙水稻的生長，強酸環(huán)境還會加速有毒金屬的濾出，因而影響水稻的產量和品質。

1.土壤酸化造成土壤有毒物質積累和土壤有效養(yǎng)分流失。土壤酸化后，可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風化而釋放大量鋁離子，形成植物可吸收形態(tài)的鋁化合物。植物長期過量吸收鋁會中毒，甚至死亡。土壤過酸還可加速土壤礦物質營養(yǎng)元素流失，改變土壤結構，導致土壤貧瘠化。水溶性硼在微酸性或中性土壤中吸收利用的效率最高，但過酸的土壤因提高了水溶性的硼含量而造成流失。酸化土壤中K、Na、Ca、Mg等鹽基離子淋失嚴重，N素吸收受阻，影響作物對養(yǎng)分的吸收，進一步地影響作物產量。

2.土壤過酸會改變土壤微生物種群。土壤酸化可使土壤微生物種群變化，細菌個體生長變小，生長繁殖速度降低。同時，也會降低土壤中氨化細菌和固氮細菌的數量，使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降，對農作物生長大為不利。

3.土壤酸化對水稻生產的影響。主要表現在兩個方面，一是在較低土壤pH條件下,水稻分蘗前期分蘗發(fā)生速度較慢,進入分蘗高峰期較遲，從而引起水稻有效穗數和結實率顯著下降,造成產量下降。二是隨著土壤pH的下降,水稻生育期延長,物質生產量下降,產量降低。

4.土壤酸化誘導了水稻病蟲害的發(fā)生。土壤過酸將導致農作物，抗病能力減弱，產量下降。據調查統計，我縣近年來水稻霜霉病、稻水象甲等病蟲害發(fā)生范圍的迅速擴展，與稻田土壤酸化有較大的關系。據我縣植保站調查，水稻霜霉病、稻水象甲等病蟲害在pH≤5.0的稻田較pH≥5.5的發(fā)生程度明顯增大，施用石灰等物質提高pH值后，霜霉病發(fā)生率下降，稻水象甲蟲量減少。

四、酸化土壤改良的主要技術措施

1.土壤改良過程共分兩個階段：①保土階段，采取工程或生物措施，使土壤流失量控制在容許流失量范圍內。②改土階段。其目的是增加土壤有機質和養(yǎng)分含量，改良土壤性狀，提高土壤肥力。改土措施主要是種植豆科綠肥或多施農家肥。

2.用化學改良劑改變土壤。常用的化學改良劑有石灰、石膏、磷石膏、氯化鈣、硫酸亞鐵、腐殖酸鈣等，對酸性土壤，則需施用石灰性物質。化學改良要結合水利、農業(yè)等措施，才能取得更好的效果。具體措施有：適時耕作，增施有機肥，改良貧瘠土壤；客土、漫沙、等，改良過砂過粘土壤；平整土地；設立灌、排渠系，排水洗鹽、種稻洗鹽等，改良鹽堿土草等。

3.防止土壤酸化和酸化土壤改良的基本措施有：（1）水利土壤改良，如建立農田排灌工程，調節(jié)地下水位，改善土壤水分狀況，排除和防止沼澤地和酸化；（2）工程土壤改良，如運用平整土地，興修梯田，引洪漫淤等工程措施改良土壤條件；（3）生物土壤改良，用各種生物途徑種植綠肥、放牧增加土壤有機質以提高土壤肥力或營造防護林等；（4）耕作土壤改良，改進耕作方法，改良土壤條件；(5)化學土壤改良，如合理施用化肥和各種土壤改良劑等，高土壤肥力，改善土壤結構。（6）改進施肥技術。通過區(qū)域總量控制和分期調控等新的施肥技術，可在保證糧食產量的前提下降低氮肥用量30%─60%，既不造成污染，也不影響土壤質量，還能實現作物增產、土壤培肥和環(huán)境保護。（7） 大力推廣應用清潔能源，降低SO2等成酸氣體的排放量，制止酸雨發(fā)展。

五、酸化土壤改良技術推廣應用的措施和建議

從以上分析可知，造成我縣耕地土壤酸化的主要原因是有機肥用量減少和施用方法不當、長期過量施用化肥、工業(yè)污染和酸雨。根據調查分析結果和酸化土壤改良的基本原理，在此提出我縣稻田酸化土壤改良的主要措施。

（一）大力推廣有機肥腐熟技術，增施有機肥

1.推廣有機肥發(fā)酵腐熟新技術，提高有機肥肥效，避免有機肥發(fā)酵過程產生的有害物質進入耕地土壤。如推廣生物腐熟劑在制作腐熟有機肥中的應用。

2.推廣沼液肥的施用技術，提高動物糞肥的效益。

3.擴大綠肥種植面積，推廣應用綠肥腐熟施用技術。

4.推廣秸稈粉碎還田、秸稈過腹還田、秸稈腐熟劑應用技術，防止秸稈在土壤中腐熟產生的酸性物質積累。

（二）加強農田水利建設

一是建立合理的農田灌溉系統，提高農田灌溉效率；二是科學建立農田排水系統，降低冷浸稻田的地下水位，防止洪水對耕地過度沖刷；三是推廣節(jié)水農業(yè)技術，主要推廣噴灌、滴灌技術和設施農業(yè)。

（三）推廣平衡施肥技術，改進施肥方法

普及測土配方施肥，大力推廣平衡施肥技術。一是深化施肥配方研制，因地制宜研制稻田肥料配方，提高肥料利用率，降低化肥的施用量。過量施用氮肥會引起土壤酸化加劇，研究推廣氮、磷、鉀和中微量元素平衡施肥技術是防止土壤酸化有效措施。

（四）推廣應用土壤改良劑，降低土壤酸度

酸性土壤改良最直接有效的人工改良劑是施用生石灰，每畝稻田施用160公斤生石灰，可使土壤pH值提高0.3-0.8個單位。但用石灰改良酸化土壤應注意不能頻繁施用，一般在施用石灰18個月，土壤中的pH值達到最高。在施用石灰的同時施用其它堿性肥料如草木灰、火土灰等，可防止土壤的復酸化作用。近年來人們研制的微生物制劑和土壤調理劑，對改良土壤有很好的效果。

（五）推廣葉面施肥技術，減少根際肥料的施用量

葉面施肥可在減少土壤中化肥投入量的情況下使農作物一樣獲得較高的經濟產量。通過葉面施肥可加速農作物根系對土壤中養(yǎng)分的吸收，提高肥料利用率，降低了化肥的施用量，減少了各種酸根離子在土壤中的積累，提高土壤pH值。

（六）加強對工業(yè)和生活排放物的監(jiān)測

工業(yè)和生活廢水、廢氣、廢渣排放對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的主要污染源，也是稻田土壤酸化的重要原因。因此，建立嚴格的工業(yè)和生活廢物排放監(jiān)測系統，推廣應用清潔能源，減少工業(yè)和生活廢氣的排放，是改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境，防止我縣稻田土壤酸化的重要手段。

綜上所述，新邵縣稻田土壤在第二次土壤普查后酸化較嚴重，為提高稻田土壤的肥力水平，改良酸化土壤，促進新邵糧食生產的可持續(xù)發(fā)展，建議對所有縣域內的pH值小于5.5的18萬余畝的稻田采取以施用生石灰為主的土壤改良措施，配合施用化學土壤改良劑，增施有機肥，普及平衡施肥技術，種植綠肥，改進農田排灌條件；對耕地土壤施肥和土壤環(huán)境進行經常性、制度性的監(jiān)測管理。