高文勝，張輝，李國(guó)棟，劉雪梅，劉雪峰，陳海寧

(1 .山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東濟(jì)南 251000；2.山東邁科珍生物科技有限公司，山東泰安 271000；3.山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東煙臺(tái) 265500)

土壤酸化是因自然和人為因素導(dǎo)致鹽基性陽(yáng)離子減少，氫、鋁離子增加，土壤pH值降低，有毒金屬離子活性增強(qiáng)的過(guò)程。中國(guó)土壤酸化具有面積大、分布廣、酸化程度高和危害大等特點(diǎn)[1]。Guo等[2]報(bào)道，中國(guó)90%的農(nóng)田土壤均發(fā)生不同程度的酸化，pH值平均下降約0.5個(gè)單位，北方經(jīng)濟(jì)作物土壤的pH值下降尤其明顯，平均下降約0.58個(gè)單位。山東省大部分果園土壤酸化有加重趨勢(shì)，尤以棕壤為主的膠東地區(qū)果園最為嚴(yán)重，招遠(yuǎn)果園土壤pH值平均4.22，呈極強(qiáng)酸性；棲霞、文登、蓬萊、萊西的果園土壤平均pH值分別為4.69、4.86、5.14和5.26，呈強(qiáng)酸性[3]。于忠范等[4]研究發(fā)現(xiàn)，膠東地區(qū)必須改良的偏酸性果園占全部果園的比例高達(dá)88.4%。魯中南的沂水、蒙陰果園土壤平均pH值分別為5.19、4.75，呈強(qiáng)酸性。無(wú)棣、陽(yáng)信以潮土、鹽堿土為主，果園土壤雖然呈中性，但與對(duì)照土壤相比pH值下降0.46個(gè)單位[3]。近年來(lái)，作為果園土壤退化的一個(gè)重要表現(xiàn)，土壤酸化引起了人們的高度關(guān)注，并圍繞酸化果園土壤改良開(kāi)展了大量研究，取得了一系列的研究成果。為此，筆者對(duì)近年來(lái)酸化果園土壤改良方面的研究進(jìn)行了綜述，旨在為以后的相關(guān)研究及果業(yè)的生態(tài)健康可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 果園土壤酸化的危害及原因

適宜蘋果生長(zhǎng)的土壤pH值一般在6.0左右[4]，pH值過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響植株的生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分的有效性[5]。土壤酸化制約了土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化和釋放，如土壤酸化導(dǎo)致鈣、鎂和鉀等鹽基離子的加速淋失，明顯減少果實(shí)中鈣的含量，進(jìn)而導(dǎo)致果實(shí)苦痘病、痘斑病、水心病等生理性病害的發(fā)生[6]；土壤酸化還會(huì)導(dǎo)致錳等有害金屬離子溶解度的增加，造成錳中毒而引發(fā)果樹(shù)粗皮病等[7]。此外，土壤酸化也會(huì)使果園土壤緩沖能力降低、土壤物理結(jié)構(gòu)破壞、表層土壤沙化、有益動(dòng)物和微生物種群缺失[8]，不利于有機(jī)質(zhì)分解和碳、氮、磷、鉀、硫和硅等的轉(zhuǎn)化[9]，降低了氮素利用效率，減弱了光合產(chǎn)物在地上部和地下部之間的交換能力[10]，影響果樹(shù)對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收[11]，從而使樹(shù)體老化、產(chǎn)量和品質(zhì)下降。

土壤酸化本身是一個(gè)緩慢的、持續(xù)不斷的自然過(guò)程[12]，不當(dāng)?shù)墓麍@農(nóng)業(yè)措施加速了土壤酸化的進(jìn)程[13]，主要表現(xiàn)為：一是氮、磷肥施用過(guò)量，在硝化或水解過(guò)程中產(chǎn)生的H+使土壤逐步酸化；二是有機(jī)肥和微量元素施用相對(duì)不足，土壤粘粒結(jié)構(gòu)減少、功能削弱，土壤緩沖性能下降，土壤容易酸化；三是不當(dāng)?shù)拇笏鄬?dǎo)致鈣、鎂、鉀等鹽基離子淋失嚴(yán)重，土壤膠體中的陽(yáng)離子點(diǎn)位被氫、鋁等陽(yáng)離子取代，從而發(fā)生土壤酸化[14]。

2 果園酸化土壤的改良與修復(fù)

2.1 使用土壤改良劑

化學(xué)改良劑如石灰是傳統(tǒng)而有效的酸化土壤改良劑，可以短時(shí)間內(nèi)迅速提高土壤pH，改善土壤性質(zhì)，并取得一定的增產(chǎn)效果[7,8]，但長(zhǎng)期施用會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，土壤“復(fù)酸化”[15]，還會(huì)引起土壤鈣、鉀、鎂等元素的平衡失調(diào)而導(dǎo)致減產(chǎn)[16,17]。但在施入生石灰的基礎(chǔ)上添加中微量元素或者小分子聚合物有利于植株總重、葉面積和葉綠素含量的提高[8]。因此在施用石灰調(diào)節(jié)土壤pH值時(shí)，還要添加外源物質(zhì)來(lái)改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤的緩沖能力。杜振宇等[18]研究發(fā)現(xiàn)，石灰與腐殖酸結(jié)合可以有效地改善土壤的酸化程度；相比單純施入石灰，二者結(jié)合施入土壤可以形成弱酸緩沖體系，維持土壤酸堿平衡。同時(shí)，作為一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，腐殖酸的施入可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，活化土壤中固定的鉀、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，供給作物吸收利用。

除了施用石灰或石灰石粉等傳統(tǒng)酸性土壤改良劑外，白云石、粉煤灰、磷石膏、磷礦粉、堿渣和工業(yè)廢棄物等一些礦物和工業(yè)廢棄物，也能改良土壤酸度。李慶軍等[7]研究發(fā)現(xiàn)，以膨潤(rùn)土為主的酸化土壤改良劑不僅可明顯提高土壤pH，改善土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，還能顯著提高果實(shí)綜合品質(zhì)。磷石膏的應(yīng)用也非常廣泛，由于其在土壤剖面中的移動(dòng)性高于石灰石粉，對(duì)改良底層土壤酸度有很好效果，已在國(guó)外得到廣泛的推廣[19]。硅鈣鉀鎂肥是磷石膏、鉀長(zhǎng)石等在高溫下煅燒而形成的環(huán)保型堿性土壤調(diào)理劑，不僅能調(diào)酸改土，改善土壤理化性狀，改善作物農(nóng)藝性狀，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)，還能有效克服石灰等易造成土壤板結(jié)的不足[20]。近年來(lái)，硅鈣鉀鎂肥在北方酸性土壤果園得到大面積應(yīng)用。研究表明，梨園土壤施用硅鈣鉀鎂肥后pH值提高0.66個(gè)單位，陽(yáng)離子交換量、土壤速效養(yǎng)分含量也明顯提升[21]；甜櫻桃上施用硅鈣鉀鎂肥果園土壤pH值提高0.73個(gè)單位[22]；葡萄施用硅鈣鉀鎂肥后單果重、可溶性糖含量最高可增加52.77%和14.5%[23]；蘋果果實(shí)Vc和可溶性糖含量分別提高21.9%和19.0%，著色率提高34.2%，優(yōu)果率提高25．6%，裂果、縮果、苦痘、畸形果明顯減少[24]，果實(shí)品質(zhì)明顯改善[25]。高文勝等[26]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施用硅鈣鉀鎂肥促進(jìn)了桃樹(shù)枝條的發(fā)育，桃產(chǎn)量增幅達(dá)24.98%；硅鈣鉀鎂肥配施黃腐酸鉀不僅提高土壤酶活性，促進(jìn)桃幼樹(shù)細(xì)根的生長(zhǎng)，提高葉片光合速率，還能提高土壤和植株硅含量，比單施硅鈣鉀鎂肥效果更加顯著[27]。

近年來(lái)，作物莖桿等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物也都被用于酸性土壤改良中。生物質(zhì)炭是生物質(zhì)在無(wú)氧或限氧條件下熱解得到的一種細(xì)粒度、多孔性碳質(zhì)材料，是一種很好的有機(jī)改良劑[28,29]。生物炭不僅可以增高土壤有機(jī)碳含量，還可以中和土壤酸度，降低鋁對(duì)作物的毒害作用。張瑞清等[30]室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)表明果木炭和稻殼炭不同濃度處理后，土壤pH值得到顯著提高，交換性酸(氫、鋁)降低的含量也均與對(duì)照差異顯著。王震宇等[31]研究表明，向果園酸化土壤添加5%花生殼生物炭后，經(jīng)44 d的培養(yǎng)，土壤容重降低了8.2%，土壤pH值提高了1.33個(gè)單位，但生物炭作為改良劑價(jià)格昂貴，且如果長(zhǎng)期施用可能導(dǎo)致這部分物質(zhì)在土壤中積累造成土壤的次生污染[32]。農(nóng)業(yè)廢棄物及其衍生物對(duì)酸性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[19]。

2.2 科學(xué)施肥

肥料對(duì)果園產(chǎn)量的提升起到關(guān)鍵性作用，但盲目施肥會(huì)使土壤酸化、板結(jié)，還會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、硝酸鹽含量超標(biāo)，增加了生產(chǎn)成本，限制了作物產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，施用化肥時(shí)，應(yīng)根據(jù)果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)的階段性、土壤肥力等來(lái)確定肥料的種類、施用量、施肥時(shí)期和施用方法，遵循有機(jī)和無(wú)機(jī)相結(jié)合的原則，合理施加有機(jī)肥料同時(shí)適當(dāng)調(diào)整大、中、微量元素的施用量。有機(jī)肥中含有大量為果樹(shù)生長(zhǎng)提供支持的激素、酶和生長(zhǎng)素。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，有機(jī)物料不僅可以直接為作物提供養(yǎng)分，還可為微生物提供能源，改善土壤酸度，從而間接提高土壤養(yǎng)分積累和供應(yīng)能力[33]。孫瑤等[34]研究表明，與習(xí)慣施肥相比，施用生物有機(jī)肥可有效改善酸化蘋果園土壤的化學(xué)性質(zhì)，其土壤pH、堿解氮含量、有機(jī)質(zhì)含量均有不同程度的提高。同時(shí)，有機(jī)肥能夠提高氮的利用率，有效減弱化肥對(duì)土壤酸化的強(qiáng)烈作用。而微生物與有機(jī)物料結(jié)合，不僅能促進(jìn)土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，改善作物營(yíng)養(yǎng)，從而使作物達(dá)到增產(chǎn)的目的。海藻肥是以天然海藻為原料，通過(guò)物理、化學(xué)或生物方法精制而成的天然有機(jī)肥料，在提高土壤肥力、改良酸化土壤方面展示出一定的優(yōu)勢(shì)。海藻肥可以大幅度增加蘋果園土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌的數(shù)量，明顯減少真菌數(shù)量，降低酚酸類物質(zhì)含量，起到改良退化土壤作用[35,36]。

2.3 農(nóng)藝措施

不當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝措施會(huì)加快果園土壤酸化進(jìn)程，改良或優(yōu)化某些農(nóng)藝措施改良酸化土壤是可行的。果園自然生草可提高土壤的pH值和土壤有機(jī)質(zhì)含量[37]。孫瑤等[38]研究發(fā)現(xiàn)果園生草和土壤調(diào)理劑配施能有效改善土壤質(zhì)量，增加蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)。胡衡生等[39]試驗(yàn)表明，格拉姆柱花草能大幅度提高土壤有機(jī)質(zhì)速效N、P、K含量，降低酸度，疏松質(zhì)地，蓄水保水能力有所增加。但在果樹(shù)需水臨界期，應(yīng)注意避免草與果樹(shù)爭(zhēng)肥爭(zhēng)水。生草后應(yīng)加強(qiáng)果園病蟲害的防治。

此外，在果園施肥方面也可采用新型的緩控釋肥以及水肥一體化技術(shù)等，以減少肥料流失，也可減緩?fù)寥浪峄M(jìn)程。

3 小結(jié)與展望

高投入集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨越來(lái)越嚴(yán)重的土壤酸化問(wèn)題，土壤、作物、環(huán)境等生物的和非生物的諸多復(fù)雜因素，使得解決這一問(wèn)題更加復(fù)雜，任何單一的措施或少數(shù)幾個(gè)措施都很難收到理想的效果。研究并闡明土壤酸化加速的機(jī)制，培育抗性品種，施用土壤調(diào)理劑、改良劑，科學(xué)施肥、平衡施肥，水肥一體化等多種方法綜合運(yùn)用，將源頭控制與化學(xué)方法、生物學(xué)方法和農(nóng)藝措施相結(jié)合建立綜合調(diào)控技術(shù)，將是未來(lái)防控果園土壤酸化的理想手段。