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调节土壤酸碱度研究进展

石兰英 唐云惠 郁星愿
  
大丰媒体号
2022年17期
兴义民族师范学院 兴义市 562400

摘要:土壤酸碱性是土壤性质的基本表现形式,总结形成土壤酸碱性的原因。分析石灰法、有机物料法等调节土壤酸碱度的方法,以及所采用的方法能达到的预期效果。从中选择出植物生长所需的土壤条件,以此为突破点来对其研究发展的趋势进行分析,并对发展前景进行展望。以期为土壤酸碱性的调节的研究提供借鉴。

关键词:土壤酸碱性; 酸化原因; 碱化原因; 酸碱调节

Abstract:Soil acidity and alkalinity is the basic expression form of soil properties. Analysis of lime method, organic material method and other methods to adjust soil PH, and the adopted methods can achieve the expected results. The soil conditions needed for plant growth are selected, and the trend of its research and development is analyzed as a breakthrough point, and the development prospect is prospected. In order to provide reference for the study of soil acid and alkalinity regulation.

Key words: Soil acidity and alkalinity; Acidification reason; Alkalization reason;    Acid base regulation

引言

随着经济的快速发展,人们对资源的过度开发和利用,导致土壤的性质受到巨大的影响。酸雨是影响土壤酸碱性的重要因素之一,比如:在工厂运行的过程中煤的过度使用;随着私家车的数量日益增长导致尾气的排放量增加等。

土壤酸碱性是土壤性质的基本表现形式,也是土壤的基本属性,是影响土壤肥力的重要因素。土壤酸碱性直接影响土壤中养分的转化、土壤的团粒结构,导致植物的生长受到影响。因此对土壤形成酸碱性的原因进行分析,并对相应的土壤进行调节,对预期所达到的效果进行分析。不同土壤酸碱性所采用的调节方法不同,所带来的效果有较大差异。酸性土壤可以用石灰、有机肥料进行调节;碱性土壤可以用硫磺粉进行调节。土壤酸碱性直接影响植物的生长,适宜的酸碱度会促进土壤中微生物的繁殖,从而提高微生物的活性有利于土壤有机质的转化和微量元素的分解,从而提高土壤肥力,有利于植物的生长。

调节土壤酸碱性达到作物所需要的酸碱度有利于提高作物的产量。土壤的调节可以作用于各种作物的种植中,在我们的生活中具有重要的意义。所以,调节土壤的方法是我们未来需要攻克的一大重点。

1. 形成酸碱性土壤的原因

土壤中的水不是纯净水,水中会溶解各种,其中就会存在氢离子和氢氧根离子。土壤中氢离子多则显酸性;土壤中氢氧根离子多则显碱性;土壤中氢离子和氢氧根离子相同则显中性。

1.1酸化的原因

土壤酸化是因为土壤中存在酸化的物质,其包括可溶于水的可溶性物质和吸附在土粒中的不溶性物质。溶于水的物质包括无机酸、少量有机酸和铝盐;而吸附性包括交换性铝和交换性氢。吉田稔[1]等人的研究表明铝离子显解离和聚合都会产生氢离子,所以铝是酸性物质也是土壤显酸性的重要原因。随着PH的升高盐基性铝离子会逐渐变成聚合物。但是可溶酸性物质溶液不稳定,所以土壤的酸度主要来源于吸附态的酸性物质,决定酸性物成分和性质的是吸附点的特性。刘娇娴[2]等人研究表明,金属化合物能将粘土的H+置换出来,土壤中H+的浓度升高使土壤显酸性。总而言之,氢离子的浓度升高和土壤盐基离子浓度降低,都会引起土壤酸化。

1.2碱化的原因

土壤显碱性主要受地域性影响,南北方得土质差异较大。南方长年下雨大多呈酸性,北方常年干旱土壤中所含得水分较少、在土壤表面易容挥发大多呈碱性。土壤中的钙、镁、钠的盐类物质和其中所含碱金属离子造成土壤溶液中发生水解,产生OH-离子使土壤显碱性。赵军霞[3]等研究表明北方干旱易使岩石风化产生碱金属和碱土金属,但他们大多一盐类的形式存在于土壤内部或深入地下水中。因此,土壤显碱性。

除此之外,土壤显碱性也与我们的生活息息相关,比如在房地产开发商扩建的时候会对树木进行过度砍伐,在滨海地区的草坪、植被等绿化带被迫坏,王仁山等[4]研究表明在日常生活中种植施肥不当、污水的排放不达标准,对环境造成污染,导致土壤碱性化。

2.土壤酸碱性的调节

2.1石灰法

石灰法是调节酸性土壤最常见、最实惠的方法。在种植前将土地上的杂草石灰出去,根据土壤不同的酸碱性和所种植不同植物的生长需求,由此来决定石灰种类的使用。赵军霞[3]等人的研究表明石灰有“新灰”与“旧灰”之分,两者的调节效果也存在一定的差异。唐莉

娜[5]等人在烟稻轮作的研究表明,酸性土壤(PH5.0)0.2-0.4g/kg时可以明显促进烤烟的生长,但不宜过多使用。石灰法具有酸度调节见效快、效果好;增加土壤钙、镁浓度;可中和土壤中相应的酸,生成氢氧化物沉淀,从而消除铝毒;石灰具有凝集作用能把分散的细土粒凝聚在一起,从而改善土壤的结构。但是,会破坏土壤的团粒结构造成土壤板结,使土质逐渐恶化;根据马毅杰[6]的研究表明,使用石灰时需与有机肥料配合施用。有条件使用其他的方法的条件下此方法不宜使用。

2.2有机物料法

有机物料在农业上调节酸性土壤的使用由来已久。土壤中施用有机肥能有效改善土壤的营养成分,从而提高土壤的肥力。任一猛[7]等研究表明,施用有机肥对土壤理化性质和微生物环境有促进作用。使用有机肥能提高土壤的PH值和作物所需要的营养成分。王宁[8]等人研究表明,施用有机肥能增加土壤微生物的活性,增强土壤对酸的缓冲性。有机肥能于铝复合降低土壤中铝的浓度,减弱铝对植物的毒害作用。根据农忠武[9]等人的研究表明,施用可以提高土壤中有机质含量,可以有效改良土壤的团粒结构。Ren[10]等研究表明,用秸秆和粪肥调节土壤酸碱度,可以增加土壤微生物的生物氮和磷,提高土壤氮、磷的有效性。虽然它的优点较为显著,但是在城市中有机肥种类选择有限;在使用的过程还会排放温室气体,需要与化肥配合施用且需多次使用才能达到效果,否则易使养分淋溶流失。

2.3矿物法

近年来,矿物和工业废弃物逐渐被人们熟知,其被用于酸土的改良。李秀峰[11]等人在明显酸化的土壤上施用农用矿物和工业副产物,使明显酸化的土壤得到有效的调节。王宁[8]研究表明木质素污泥含有植物生长需要的元素,增加土壤中所缺乏的钙元素。将低土壤的酸性,抑制土壤中铝的活性。孙彬[12]等研究表明,以粉煤灰为载体的营养状苗剂能使病原繁殖速度减慢,防止立枯病的发生;碳化程度高,能吸附硫酸,在生长过程中能缓慢释放,使水稻田保持在水稻所需的pH值范围内,有利于植株的茁壮成长。王文军[13]等人在黄红土壤施用白云石能有效提高pH值,作物有明显的增产效果。但是,白云石法随着时间得推移,第三季作物中pH值急剧下降。综合来看,矿物法改良酸性的效果明显,并能提供作物所需要的无机养分。因矿物中含有一定量的有毒重金属元素,会对环境造成污染。如非特殊情况,不推荐使用。

2.4硫磺法

硫磺法是调节碱性土壤常见方法。曹绪勇[14]通过硫磺粉对低产茶园的土壤进行调节,此调节的效果显著。硫磺粉经济效益低,普及范围广,是调节碱性土壤的理想选择。陈猛[15]等研究发现用硫磺粉调节PH时,使用量越大土壤PH值下降越大,且维持的时间较长。杨芩[16]研究发现使用硫磺粉调节PH值和使用木醋液都能将土壤PH值降低。调节碱性土壤的方法除了选择硫磺粉外,还可以使用生理化学酸性肥料来降低土壤PH值,这一方法可提高土壤的缓冲能力。

2.5生物质炭法

生物质炭法是近年来用于研究调节土壤酸碱性趋势较盛的方法,在使用这种方法时可以有效的改变土壤中养分的动态,提高土壤pH值,生物炭是一种碱性物质。Hou[17]等研究发现用生物质炭法调节土壤酸碱性时能提高土壤中亚硝化螺菌、硝化螺菌、亚硝化单胞菌的相对丰度,以促进土壤中硝化细菌群落丰富性和活性较高的硝化过程,从而提高养分有效性。Plaimart[18]等研究表明,椰壳生物炭通过抑制土壤中的硝化作用减弱硝态氮的淋溶。Pandit[19]等研究表明,用生物炭调节土壤酸碱度能增加土壤PH和土壤中水分含量,从而使玉米增产。Chen[20]等研究发现生物质炭能有效减低分解有机碳的菌落,提高了微生物碳利用率减少土壤中碳含量的流失。

2.6混合法

现今,两种及两种以上有机改良剂和无机改良剂配合施用是主要的研究热点和趋势。Raboin[21]等将白云石和生物质炭加入酸性土壤中,在两种物质的作用下,土壤的pH值增加,有效达到调节的效果。沈传敏[22]等研究表明再用硫磺法调节土壤酸碱性时,需要加入草木灰和锯末让其腐烂再使用硫磺对土壤进行调节,pH值降低效果明显,可以将PH降低1。Zhao[23]等用油菜花生秸秆共同作用于酸性土壤中,使土壤pH和有机质含量大大提高。Shi[24]等用生物粉和碱渣共同作用于酸性土壤中,能提高土壤pH,此方法效果明显。从结果来看,混合法相对于其他的方法效果明显。在今后的调节中可以向这个方向继续探究。

3结果与展望

土壤酸碱性的改变主要是酸化,酸化是造成土壤肥力减弱的主导因素。所以研究至今调节土壤酸碱度的方法大多以缓酸为主,相对来说往碱性的研究方向较少。现今的方法有利于提高土壤肥力、增加无机养分、优化土壤结构、丰富土壤微量元素等作用。但是土壤改良调节的研究还不够成熟,如见效快但维持时间短、增产的效果不够理想,仍旧有很大的探索空间。

每个方法调节土壤的酸碱度都是有限的,并不是一种方法就适合大多数的土壤。在未来的种植中我们会用到土壤的改良技术,但是到目前为止没有一劳永逸的方法,以上的方法中都会有缺点。在未来我们能找到功能多样化、环保的肥料,对调节的发展具有深远的意义。

本文为兴义民族师范学院大学生创新创业训练计划项目(S202110666 026)的阶段性成果。在此期间,感谢指导老师给予的帮助与关怀。在我们遇见难题时,给予我们鼓励并给与解决问题的思路,在我们修改论文时,给我们很多意见修改。同时,感谢兴义民族师范学院给予我们经济上的支持。

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基金项目名称:兴义民族师范学院大学生创新创业训练计划项目(S202 110666026)

作者简介:郁星愿(1999-),女,布依族,贵州息烽,1656452324@qq.com

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