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2013年6月，世界粮农组织大会通过了将每年的12月5日作为世界土壤日（World Soil Day）以及确定2015年为国际土壤年的决议，该决议也在2013年12月20日的联合国大会上得到了认可。2014年12月5日是联合国首个世界土壤日。为迎接第九个世界土壤日的到来，重庆市第三次全国土壤普查领导小组办公室联合西南大学举办重庆市2022年世界土壤日科普活动暨西南大学第二届土壤文化节，本次活动主题为“守护土壤健康，筑牢大国粮仓”。  土壤酸碱度与植物生长  西南大学资源环境学院 李忠意 副教授 土壤的酸碱度是由土壤中氢离子和氢氧根离子的相对浓度决定。通常采用pH（土壤溶液中H+活度的负对数）来表示土壤的酸碱度，大多数土壤的pH位于4.0~8.5之间。根据土壤pH的大小，可分为强酸（<4.5）、酸（4.5~5.5）、微酸（5.5~6.5）、中性（6.5~7.5）、微碱（7.5~8.5）、碱（8.5~9.5）和强碱（≥9.5）多个级别（第三次全国土壤普查划分标准）。万物土中生，土为民之本。土壤的酸碱度对植物生长的“量”和“质”均有重要影响。  一、不同植物适宜生长的土壤酸碱度不同 植物对土壤酸碱性的适应是长期自然选择的结果，不同植物的适宜生长酸碱度不同（表1）。大多数植物适宜生长在微酸性至弱碱性的土壤上，部分植物对土壤酸碱度有特殊的偏好。比如，自然植被中马尾松、杜鹃花、铁芒萁在酸性土壤上长势较好（图1），柏树、芭茅、黄荆在碱性土壤上长势较好（图2）。我们可以根据自然植被的优势物种类型判断区域土壤的酸碱度。栽培植被中茶树、蓝莓等作物喜酸性土壤环境，大豆、甜菜等作物喜碱性土壤环境。所以，在农业生产中，要根据土壤的酸碱度选择适宜栽培的作物，选择错误会严重影响作物长势，减产减收。
图1. 酸性土壤上的植被景观照（李忠意 摄）
图2. 碱性土壤上的植被景观照（李忠意 摄）  二、不同酸碱度土壤的肥力特征不同 土壤肥力是土壤供给和调节植物生长发育所需要的养分、水分、空气、热量等生活因素的能力，包括土壤化学肥力、物理肥力和生物肥力。 根据矿质营养元素学说，植物必须的17种营养元素（碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍）除碳主要通过叶片光合作用吸收CO2获得，氢和氧主要以水分形式被吸收外，其余14种元素均以离子态形式通过植物根系从土壤中吸收。但土壤的酸碱度对这些营养元素在土壤中的存在形态影响极大（图3）。随着土壤变酸，土壤胶体表面吸附的盐基离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+）不断被致酸离子（H+、Al3+）离子取代并随水流失，造成土壤中钙、镁等元素的缺乏，并在植株上表现出相应的症状（图4）。在碱性土壤中，植物必须的铁、锰、铜、锌等金属元素主要以氢氧化物的沉淀态存在，离子态含量较低，植物无法吸收利用而表现出相应的缺素症状（图5）。当土壤过酸时，土壤中的磷易与活性的铁形成磷酸铁沉淀；当土壤偏碱性时，土壤磷又易生成磷酸钙沉淀，只有pH 6~7的土壤中，磷的生物有效性最高。所以，土壤酸碱度与土壤的化学肥力关系密切。此外，酸碱度会影响土壤中的微生物群落结构和酶活性，从而影响土壤的生物肥力。土壤的pH值越低，土壤的细菌丰度也会降低（图3）。土壤酸碱度还与土壤的物理结构关系密切，影响土壤保水透气性能从而改变土壤的物理肥力。一般认为土壤酸化会导致土壤板结，其原因就在于土壤酸化后缺乏胶结土壤黏粒的钙镁离子，不能形成良好的土壤团粒结构。 
图4. 裂果受品种、气候和降雨多种因素影响，但酸性土壤常因缺钙而症状加重 （李忠意 摄）
图5. 碱性土壤上种植的柑橘因土壤铁、锌元素的有效性低而致使秋梢叶片大面积黄化 （李忠意 摄）  三、土壤酸化问题和酸化土壤改良 土壤的酸碱度会对植物生长产生影响。总体而言，土壤过酸或过碱均不利于植物生长，必要时需要进行土壤酸碱度调节或其他辅助措施。比如，碱性土壤上种植柑橘可通过叶面铁肥补铁，种植蓝莓可撒施硫磺酸化根际土壤。土壤的成土过程既是一个缓慢的酸化过程，人类活动（酸沉降和不合理施用化肥）大大加速了土壤的酸化进程，由土壤过酸引发的农业生产问题越来越突出，因此土壤酸化受到越来越多的关注。如前所述，当土壤酸化严重时会导致钙、镁等养分元素缺乏，微生物系统紊乱，土壤结构退化（干时板结、湿时泥泞）。此外，土壤酸化使铝、锰、镉、铅等金属离子的活性大大增加，有可能对植物产生铝、锰毒害从而影响作物生长，或造成植物体内铅、镉等重金属含量超标。所以，土壤酸化是一种整体性的土壤退化问题，严重的土壤酸化会明显地造成作物“质”和“量”的降低（图6至图8）。 图6. 酸瘦土壤上种植的油菜因肥水管理不足而长势极差 （李忠意 摄）
图7. 严重酸化土壤上种植的玉米几乎无收成 （李忠意 摄）
图8. 大肥大水的农业种植使土壤快速酸化退化，土壤生苔、板结、发霉，作物减产严重 （李忠意 摄） 很多人对土壤酸化问题的重视程度不够，认为土壤酸化是土壤的一种慢性病，因为一般的土壤酸化程度并不会造成作物严重的减产减收。但是这种慢性病一旦放任不管，最终会变成土壤的绝症。所以，很有必要阻控土壤进一步酸化，并对已酸化土壤进行改良。对于土壤酸化的改良要循序渐进，多种措施结合开展。各级农业部门均在积极推动酸化土壤的改良工作，制定了相应的技术规程，如农业行业标准《石灰质改良酸化土壤技术规程（NY/T 3443-2019）》、地方标准《酸化土壤改良技术规范（DB 50/T 1146-2021）》《酸性土壤改良评价技术规范（DB 36/T 1517-2021）》《农用石灰质物料酸性土壤改良技术规程（DB 34/T 1017-2009）》等等。改良措施一般包括：（1）直接购买市售的土壤调理剂进行土壤酸度改良；（2）采用富含钙质的岩石（石灰石粉、白云石粉、钙质泥页岩粉）及其加工产品（生石灰、熟石灰）作为土壤改良剂；（3）将工农业废弃物资源化利用后改良酸性土壤，如牡蛎壳粉、生物质炭、草木灰、碱渣等；（4）合理施肥，有机无机肥料配合施用，碱性肥料替代酸性肥料（如钙镁磷肥替代过磷酸钙），根据植物生长的需肥规律供肥（少量多次）以提高肥料利用率；（5）农艺措施配套，如秸秆还田、合理轮作/套作、水旱轮作、深翻深耕等。我们要根据土壤的酸度特征，参考已有的技术规范，合理高效低成本的对酸性土壤进行改良。 植物生长受土壤、气候、栽培管理、病虫害防治等多种因素的影响，土壤只是决定植物生长的众多因素之一；无土栽培（基质栽培、水培、雾培）技术迅速发展，土壤连“是决定植物生长的因素之一”都不是。但为何人类95%以上的食物仍然直接和间接地产自我们脚下这层薄薄的“泥巴”？那是因为无论科技如何进步、社会如何发展，土壤永远为植物生长提供着最稳定和最廉价的生长环境。土壤在默默付出，它是人类的食物之源，我们应该好好利用它、保护它。 作者简介
李忠意 主办单位： 重庆市第三次全国土壤普查领导小组办公室、西南大学 承办单位： 西南大学资源环境学院、重庆土壤学会 |
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