土壤酸化本是一個(gè)較為緩慢的自然過(guò)程，但近幾十年來(lái)，由于高強(qiáng)度人為活動(dòng)的影響，國(guó)內(nèi)耕地土壤酸化的進(jìn)程大大加速，對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害加重，在熱帶和亞熱帶地區(qū)情況尤為嚴(yán)重。因此，采取有效措施減緩?fù)寥浪峄M(jìn)程，并對(duì)嚴(yán)重酸化土壤進(jìn)行改良和修復(fù)，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

筆者對(duì)近30年來(lái)土壤酸化與調(diào)控的主要研究進(jìn)展進(jìn)行調(diào)研，為土壤酸化預(yù)測(cè)與控制以及酸性土壤的改良、利用和管理提供參考。

土壤酸化加速的原因

土壤酸化是伴隨土壤發(fā)生和發(fā)育的一個(gè)自然過(guò)程，但研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)肥料，特別是銨態(tài)氮肥通過(guò)硝化作用釋放質(zhì)子，可加速土壤酸化。

近年來(lái)隨著研究的深入，越來(lái)越多的證據(jù)表明，氨氧化古菌可能在酸性土壤的硝化反應(yīng)中發(fā)揮了主導(dǎo)作用，因此，熱帶、亞熱帶地區(qū)酸性紅壤中硝化反應(yīng)與土壤酸化的關(guān)系成為新的研究熱點(diǎn)。不過(guò)，不同耕地的利用方式、氮肥的品種和施用水平等對(duì)紅壤酸化的影響及其與硝化反應(yīng)的關(guān)系有待深入研究，通過(guò)長(zhǎng)期施肥試驗(yàn)并結(jié)合短期模擬研究，闡明紅壤酸化與硝化反應(yīng)的定量關(guān)系，可為酸化控制提供依據(jù)。

同時(shí)，農(nóng)作物收獲會(huì)從土壤中移走鈣、鎂、鉀等鹽基養(yǎng)分，也加速了土壤酸化。研究表明，種植豆科類植物和茶樹(shù)對(duì)土壤酸化具有更明顯的加速作用。

酸化對(duì)土壤的負(fù)面影響

土壤酸化導(dǎo)致H+濃度增加，H+與鈣、鎂、鉀等鹽基性養(yǎng)分陽(yáng)離子競(jìng)爭(zhēng)換位，酸沉降讓這些鹽基離子大量淋失。酸沉降還會(huì)導(dǎo)致土壤溶液中硫酸根和硝酸根濃度增加，也促進(jìn)了鹽基離子的淋失。酸化后，土壤對(duì)磷酸根、鉬酸根和硼酸根的吸附能力增加，土壤中磷元素、微量元素鉬和硼的有效濃度降低。

土壤酸化使土壤中鋁和錳等毒性元素濃度增加，活動(dòng)性增強(qiáng)，從而影響植物的正常生長(zhǎng)。酸性土壤中的鋁元素被認(rèn)為是森林退化、農(nóng)作物生長(zhǎng)不良甚至減產(chǎn)的主要原因。

土壤酸化還會(huì)影響土壤微生物的活動(dòng)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)土壤微生物都對(duì)酸敏感，土壤酸化后，土壤微生物的數(shù)量會(huì)減少，微生物的生長(zhǎng)和活動(dòng)受到抑制，進(jìn)而影響到土壤有機(jī)質(zhì)的分解和土壤中碳、氮、磷、硫的循環(huán)。

國(guó)內(nèi)研究人員對(duì)紅壤肥力退化的時(shí)空變化、退化機(jī)制、紅壤中養(yǎng)分循環(huán)特征等已開(kāi)展了大量研究，不過(guò)，紅壤酸化對(duì)土壤肥力和養(yǎng)分循環(huán)的影響研究有待加強(qiáng)。目前研究人員對(duì)酸性土壤的肥力狀況及肥力退化的恢復(fù)等研究較多，但對(duì)土壤酸化過(guò)程與養(yǎng)分循環(huán)的交互作用和耦合機(jī)制等仍需深入研究。

酸化土壤的改良與修復(fù)

施用石灰等堿性物質(zhì)改良農(nóng)田酸性土壤，是酸化土壤地區(qū)的一項(xiàng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施，研究人員已開(kāi)展了廣泛研究。一些工業(yè)廢棄物，如粉煤灰、堿渣、磷石膏、造紙廢渣等也用于酸性土壤改良，其中，磷石膏的應(yīng)用最廣泛。由于石膏(CaSO4)的溶解度大于石灰石(CaCO3)，其在土壤剖面中的移動(dòng)性高于石灰石粉，對(duì)改良高度風(fēng)化的熱帶、亞熱帶地區(qū)的亞表層和底層酸化土壤有很好的效果，已在巴西、美國(guó)和南非等地得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，一些農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物也可以改良酸化土壤，將農(nóng)業(yè)有機(jī)物廢棄物經(jīng)熱解制成的生物質(zhì)炭也是一種很好的有機(jī)改良劑。不過(guò)，農(nóng)業(yè)廢棄物及其衍生物對(duì)酸化土壤的改良研究大多停留在室內(nèi)模擬階段，離田間實(shí)際應(yīng)用還有較大差距。

Weligama等報(bào)道，可利用喜硝植物如小麥根系吸收硝態(tài)氮過(guò)程中釋放的氫氧根中和土壤酸度，隨后的田間試驗(yàn)進(jìn)一步證明，可以基于硝態(tài)氮誘導(dǎo)的根際堿化，開(kāi)發(fā)酸性表下層土壤的生物改良技術(shù)。該方法目前僅在澳大利亞半干旱地區(qū)開(kāi)展了小范圍的研究，對(duì)降雨量豐富的熱帶和亞熱帶地區(qū)，其作用機(jī)制和效果有待進(jìn)一步研究。

雖然施用石膏和磷石膏可以改良熱帶、亞熱帶地區(qū)酸性底層土壤的酸度，但在石膏和磷石膏資源缺乏地區(qū)仍需開(kāi)發(fā)新的方法。Van der Watt在Nature上報(bào)道了一種利用煤炭中提煉的富非酸鈣改良亞表層土壤酸度的方法，研究發(fā)現(xiàn)，其效果優(yōu)于石膏、EDTA鈣鹽、Ca(OH)2和Ca-CO3。由于亞表層土壤酸化問(wèn)題至今仍是困擾土壤學(xué)家的難題，特別是在熱帶和亞熱帶地區(qū)，對(duì)改良原理和技術(shù)的研究亟待加強(qiáng)。

施用石灰等傳統(tǒng)改良技術(shù)在中國(guó)也得到普遍應(yīng)用，磷石膏等工業(yè)廢棄物對(duì)酸化紅壤的改良效果也有一些研究。近年來(lái)中國(guó)在修復(fù)酸化紅壤的新方法研究中也取得了進(jìn)展，基于農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的有機(jī)改良方法、由農(nóng)作物秸稈制備生物質(zhì)炭改良劑、有機(jī)物與無(wú)機(jī)堿性物質(zhì)配合制備復(fù)合改良劑等，在室內(nèi)模擬條件下均取得很好的改良效果，但田間條件下的改良機(jī)制和效果有待研究。筆者認(rèn)為，對(duì)于新的改良技術(shù)，還應(yīng)建立長(zhǎng)期田間試驗(yàn)，考察改良劑的長(zhǎng)期效果及可能的負(fù)面影響。

研究土壤酸化加速機(jī)制

雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤酸化及其調(diào)控機(jī)理已開(kāi)展了廣泛研究，取得了許多重要進(jìn)展，但仍有一些問(wèn)題至今還不完全清楚。特別在中國(guó)，由于酸沉降至今沒(méi)有得到有效控制，土壤酸化的加速作用持續(xù)存在；土地的高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)利用、大量銨態(tài)氮肥施用，對(duì)農(nóng)田土壤酸化的加速作用越加明顯。而且，在酸沉降和銨態(tài)氮肥的影響下，中國(guó)酸化土壤的面積不斷擴(kuò)大。

因此，國(guó)內(nèi)加強(qiáng)對(duì)酸沉降和高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)利用等因素長(zhǎng)期影響下土壤加速酸化機(jī)制的研究意義重大。筆者建議，首先應(yīng)建立一系列長(zhǎng)期定位觀測(cè)試驗(yàn)，在田間條件下研究并闡明土壤加速酸化的機(jī)制。在土壤酸化調(diào)控方面，要特別關(guān)注具有潛在酸化趨勢(shì)土壤的酸化控制，研發(fā)新方法，采取新措施，減緩?fù)寥浪峄M(jìn)程，減輕土壤酸化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的危害。同時(shí)，應(yīng)將化學(xué)方法、生物學(xué)方法與農(nóng)藝措施相結(jié)合，建立綜合調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅壤加速酸化的長(zhǎng)效控制。