宋長(zhǎng)順，董萬(wàn)銀，陳江

（1.貴州師范學(xué)院 貴州省流域地理國(guó)情監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.貴州師范學(xué)院 貴州山地研究院；3.貴州師范學(xué)院 地理與資源學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550018）

1 土壤酸化的成因及危害

1.1 土壤酸化的成因

一般狀況下，多種因素決定了土壤的酸化，包括氫離子的離子積累、植物的發(fā)育、天氣狀況、溫度、濕度等。

作物自身因素：茶樹本身的種植生長(zhǎng)會(huì)造成茶園土壤酸化?，F(xiàn)有的研究顯示，自然土壤在茶樹種植后其土壤酸度會(huì)逐漸降低，且降低速率快于其他農(nóng)業(yè)土壤和撂荒地土壤；且種植年限的增加會(huì)驅(qū)動(dòng)其土壤酸度的增加[1]。茶樹會(huì)在其生長(zhǎng)過程中吸收土壤中大量的鹽基離子。為了維持土壤電荷平衡，植物會(huì)向土壤中釋放大量氫離子，使土壤呈酸性[2]。因茶樹屬于聚鋁植物，植物體內(nèi)平均鋁含量在1.5×103mg kg-1以上，老葉可為2×104mg kg-1。因此，在茶園種植過程中，茶樹每年吸收大量活性鋁，造成其根部釋放大量陽(yáng)離子，極大的影響茶園土壤酸化狀況[3]。同時(shí)，其根部分泌的酸類物質(zhì)（如有機(jī)酸）也是驅(qū)動(dòng)茶園土壤偏酸性的影響因子。其次茶樹產(chǎn)生的多酚等有機(jī)物質(zhì)，會(huì)隨凋落物或分泌物的形式進(jìn)入土壤，凋落物中的酚類物質(zhì)主要為單寧[4]，蘇有建等人的研究[5]表明，酸類物質(zhì)驅(qū)動(dòng)土壤酸化，還會(huì)增強(qiáng)土壤中的鋁活性。

土壤性質(zhì)：成土過程及特征也極大的影響土壤酸化狀況。土壤對(duì)酸化的緩沖能力由多種因子決定，如成土物源類型、有機(jī)質(zhì)含量、粒徑大小、次生礦物成分（粘土礦物）、土壤的潛在酸度、土壤交換性能等。已有研究表明，茶園土壤的有機(jī)質(zhì)含量越高，其酸化速率越低；土壤中粘粒含量越高，土壤中負(fù)電荷越多，陽(yáng)離子交換量越大，土壤的緩沖性能越強(qiáng)，不易被酸化[6]。吸附在土壤膠體上的各種鹽基離子也可以緩沖土壤氫離子（酸性物質(zhì)）。土壤陽(yáng)離子交換量越小，緩沖性能越小，酸化率越高。研究表明[9]，過度使用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，從而影響茶葉的品質(zhì)。Barak等的研究結(jié)果顯示[8]，過度使用氮肥會(huì)增加土壤酸性，其影響程度比使用其他類型的肥料（如磷、鉀）的效果更加顯著，甚至可能達(dá)到25倍。當(dāng)?shù)适┘拥讲鑸@土壤中，其釋放的氫離子導(dǎo)致土壤酸度的大幅度增加。

化學(xué)投入品：由于茶樹屬于多年生草本，它們對(duì)于氮的需要量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他種類的植株。所以，許多茶農(nóng)都會(huì)過分依賴于氮肥，從而導(dǎo)致茶園土壤理化性質(zhì)的改變。最新研究表明，在1hm2的土地上使用500kg氮肥，就可能釋放出3.25×104mol的氫離子；而在多數(shù)國(guó)內(nèi)茶葉種植區(qū)，氮肥的使用量大大高于該用量，從而使得國(guó)內(nèi)茶園土壤的酸化程度大大提高。另外，大規(guī)模的使用氮肥通常使得農(nóng)作物的收成大幅度提高，但也可能伴隨著大量的鹽基離子和氫離子的排放，從而促使土地的酸化。根據(jù)徐楚生[10]的研究，在1hm2茶園中施氮量介于75kg-600kg范圍之間，施氮量越高，茶園的酸度狀況就越嚴(yán)重[7]。此外，根據(jù)氮肥施用后土壤酸度的大小，可以發(fā)現(xiàn)，硫酸銨對(duì)土壤酸性的影響比尿素、碳酸氫鈣以及硝酸銨鈣都要更加顯著。

降水和灌溉：土壤化學(xué)成分與水量的關(guān)系非常明顯。在降水和灌溉量大的地區(qū)，在土壤表面流動(dòng)的水越多，礦物土壤的酸中和潛力越低。結(jié)果，更多的酸被釋放到地表水中，降低了土壤的pH值。由于氫離子的活躍性，當(dāng)降水中含有氫離子或土壤中產(chǎn)生氫離子時(shí)，堿性物質(zhì)便會(huì)迅速被消耗殆盡；此外，由于水分的淋溶作用，堿性物質(zhì)也會(huì)迅速流失[11]，從而影響土壤的肥力和生態(tài)平衡。

周邊環(huán)境：在某些特定的地方，由于酸沉降的存在，會(huì)使得當(dāng)?shù)氐耐寥雷兊酶迂汃?。這種情況可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果，比如說，農(nóng)作物的收成受到了嚴(yán)格的限制，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重的生態(tài)破壞。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，人為排放與茶園土壤酸化密切相關(guān)。羅敏等人[12]的研究表明，茶區(qū)的土壤pH值與附近的工業(yè)分布密度直接相關(guān)。

1.2 土壤酸化的危害

當(dāng)pH值顯著降低時(shí)，植物會(huì)失去大量的營(yíng)養(yǎng)元素，這會(huì)導(dǎo)致植株無(wú)法充分地?cái)z取這些元素，從而限制植株的生長(zhǎng)發(fā)育。此外，由于土壤的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，植株的生長(zhǎng)會(huì)減慢，導(dǎo)致植株的生長(zhǎng)不良。隨著pH值的下降，大多數(shù)的有機(jī)物被氧化成無(wú)機(jī)物，這些物質(zhì)的含量也隨之減少，而且它們的流通性也變得越來(lái)越強(qiáng)，從而使得它們的損耗變得越來(lái)越嚴(yán)重。由于大量陽(yáng)離子吸附在土壤顆粒表面，土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體大量減少，土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，土壤物理性質(zhì)惡化，進(jìn)一步影響茶樹根際的滲透性，降低水分和養(yǎng)分的傳輸效率，明顯抑制茶樹的正常生長(zhǎng)發(fā)育。當(dāng)土壤酸度升高時(shí)，一些重金屬元素的溶解性、遷移性和有效性也會(huì)增強(qiáng)，這將導(dǎo)致茶樹不斷吸收和積累這些重金屬，從而使水體受到污染，并給環(huán)境帶來(lái)更大的壓力。

2 喀斯特地區(qū)土壤酸化成因

貴州是一個(gè)多元文化的省份，其中包括眾多的茶園。盡管貴州的許多地方都有利于茶的生長(zhǎng)，但目前，貴州的茶園仍集中于都勻、貴定、湄潭、普定、印江、石阡、鳳崗、金沙、雷山、黎平、花溪等地[13]。針對(duì)貴州茶園的研究表明，在無(wú)公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，pH值范圍在4.5-5.5之間的地區(qū)為非常適宜種植區(qū)，而在5.5-6.5之間及4.0-4.5之間的地區(qū)為適宜種植區(qū)，同時(shí)pH值超過6.5或小于4.0的地方為不適宜種植區(qū)。近年來(lái)，貴州省農(nóng)業(yè)土壤的pH值一直是值得關(guān)注的問題。在過去的幾年中，許多學(xué)者都在努力探索這一問題。在2008年和2009年，貴州省的普通茶園的pH值都在4.60[14]左右。2010年，全省新開發(fā)茶園土壤pH值為3.71-9.24，平均值為5.36，pH值在4.5-5.5范圍內(nèi)的占62.8%[15]。同時(shí)，茶樹根系為適應(yīng)土壤貧瘠環(huán)境（如缺磷）而分泌的有機(jī)酸是茶園土壤酸度增加的重要因素；此外，都勻、西秀、湄潭、鳳崗等地的茶園凋落物豐富導(dǎo)致土壤有機(jī)物質(zhì)含量高，凋落物及植物殘?bào)w的腐敗分解是土壤酸化的另一原因。此外，都勻和西秀茶樹種植區(qū)土壤全氮濃度高，過度使用尿素以及酸性肥料也是導(dǎo)致當(dāng)?shù)赝寥浪峄脑颉?/p>

3 土壤酸化限制因子

3.1 茶園土壤酸化的內(nèi)源因素

內(nèi)源性因素對(duì)于茶園的酸化有重大影響，其中最重要的就是植株的物理變化，包括植株的根部活動(dòng)、植株的修剪以及植株的枯萎。首先，茶樹是多年生常綠作物，其根系分泌大量碳酸和有機(jī)酸，促進(jìn)固定鋁的活化。活性鋁具有吸附羥基和與陽(yáng)離子交換的能力，這使得有機(jī)酸能夠通過羧基解離陽(yáng)離子，從而使土壤變得更加酸性[16]。此外，由于茶樹是一種富含鋁的植物，當(dāng)它們的老葉掉落或者被修剪時(shí)，積累的鋁會(huì)返還到地面，經(jīng)過分解后再次進(jìn)入土壤。流動(dòng)性差的鋁在淋溶條件下富集到土壤表面，使富含鋁的土壤酸化[17]。

3.2 茶園土壤酸化的外源因素

由于缺乏適宜的施肥管理技術(shù)以及惡劣的環(huán)境狀況，導(dǎo)致茶園土壤出現(xiàn)嚴(yán)重的酸性變質(zhì)。其中，一方面由于過度依賴于化學(xué)肥料（如氨基甲酸鈉）以及過多的有機(jī)肥，導(dǎo)致茶葉的生長(zhǎng)受到限制；另一方面，由于植物的生長(zhǎng)期長(zhǎng)，一年中所攝入的氮元素只能滿足其生長(zhǎng)所必須的30%-37%;在茶樹生長(zhǎng)發(fā)育過程中，它的根部將釋放出大量的陽(yáng)離子，并且在這些陽(yáng)離子的作用下，形成一種酸性的分解反應(yīng)，導(dǎo)致土壤的pH值逐漸減小[17，18]。此外，由于缺乏適當(dāng)且有效的養(yǎng)分，以及一些酸性的沉淀物被排出，使得土壤的pH值受到嚴(yán)重的影響，進(jìn)一步削弱了土壤的穩(wěn)定性[19]。對(duì)于茶園的土壤來(lái)說，有多個(gè)影響其酸性的因素，其中一個(gè)重要的原因就是施肥的方式[20]。

4 酸化治理方法及成效

4.1 化學(xué)改良

白云石粉（CaCO3+MgCO3）含有大量鈣鎂離子，能快速穩(wěn)定地增加土壤陽(yáng)離子交換容量。確定白云石粉的用量極為關(guān)鍵，如貴州常見的紅、黃壤茶園，為將pH值從3.9調(diào)整至5.0，建議施加每畝250kg-300kg的白云石用量；并且建議在秋季深耕時(shí)施用，同時(shí)將耕作深度保持在25cm-30cm范圍內(nèi)。

4.2 生物改良

近年來(lái)，通過使用各種植物資源來(lái)提升土地肥力，如使用農(nóng)業(yè)廢棄物來(lái)修復(fù)耕地，已經(jīng)取得了顯著成效。例如，王輝等人在兩種不同類型的酸性茶園土壤上進(jìn)行了使用刺槐葉來(lái)提高土地肥力的實(shí)驗(yàn)[21]。研究發(fā)現(xiàn)，使用刺槐樹的葉片會(huì)顯著改善土壤的pH值，并且會(huì)減少土壤中的鹽基離子含量，降低土壤活化鋁對(duì)植物的生物毒性。

4.3 物理改良

通過利用多孔的生物炭材料，以及其多樣的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，可以有效地滿足泥土中的細(xì)菌的需求，同樣也可以改變泥土的物理性質(zhì)、化學(xué)、電解等物質(zhì)的平衡，從而大大提升CEC水平。當(dāng)土壤4.2≤pH≤4.5時(shí)，施用新材料生物炭可以改善土壤的吸附性能，減少鹽基的淋溶損失，增加土壤有機(jī)碳，改善土壤pH。

4.4 土壤改良劑的應(yīng)用

研究表明，施用土壤改良劑可以迅速且又有效的改善土壤的酸堿程度，然而，在施行過程中，應(yīng)該特別重視：首先，應(yīng)該全面深刻理解改良劑的特點(diǎn)，并且確保施用過程中沒有二次污染；其次，應(yīng)該對(duì)施用的劑量進(jìn)行精確的把握，尤其注意連續(xù)使用年限，如石灰類改良劑連續(xù)使用三年后要停止使用；第三，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)情況，盡可能的從當(dāng)?shù)孬@得原料。

4.5 合理耕作

通過科學(xué)的農(nóng)業(yè)管理，不僅有助于減輕土壤營(yíng)養(yǎng)的流失，而且有助于改善土壤的組成，促進(jìn)植物、動(dòng)物及微生物的健康發(fā)展，減輕土壤的酸度[22]，改善土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況。在茶園里施用綠肥，不僅有助于提高pH值，而且有助于改善土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況，從而大大提升其保水保肥的功效；另一方面，適當(dāng)?shù)臏p輕農(nóng)田的負(fù)擔(dān)（如免耕、少耕），也有助于促進(jìn)土壤的健康發(fā)展。

4.6 形成長(zhǎng)效治理機(jī)制

政府應(yīng)當(dāng)積極推動(dòng)茶園土壤酸化治理的實(shí)施，科研院所應(yīng)當(dāng)加快制定完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)技術(shù)部門應(yīng)當(dāng)加大宣傳力度，茶企和茶農(nóng)應(yīng)當(dāng)積極配合，形成一個(gè)“政府主導(dǎo)、科技引領(lǐng)、農(nóng)技推廣、農(nóng)民參與”的協(xié)同機(jī)制，以期達(dá)到有效控制和改善茶園土壤酸化的目的。