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土壤酸化对蔬菜的危害、成因以及对策(最全面的总结)

2016-08-06 15:48:26
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各种蔬菜生长发育适宜的土壤pH是不同的,但大多数蔬菜适于在微酸性土壤中生长,适宜蔬菜生长的pH值一般为5.5~6.5,土壤酸化现象对土壤物理性状、养分有效性及养分平衡和转化产生不利影响,进而影响蔬菜的生长发育。
一、菜田土壤酸化的危害

 

1.造成钾离子、钙离子、镁离子大量淋溶

土壤酸度愈大,土壤溶液中的氢离子浓度愈大,土壤胶体上的钾、钙、镁离子被土壤中氢离子置换出来,存在于土壤溶液中,一方面对蔬菜的可给性提高,另一方面随雨水或土壤水分移动而流失。一般土壤pH值高于6时,大量的钾、钙、镁离子被土壤胶体吸附;而pH值低于6时则被置换到土壤溶液中易被淋溶。因此,在pH值低于6的酸性土壤上易产生钾、钙、镁的缺乏症,例如酸性土壤上大白菜干烧心病往往严重发生。而且土壤酸化和钾、钙、镁离子的淋溶是相互促进的。

2.土壤团粒结构受破害

土壤团粒结构是由疏松的呈小米粒至豆粒大小不等的无数颗粒组成的。能调节土壤中水、肥、气、热状况。土壤有机质分解时,产生腐殖酸,腐殖酸是一种黑色有机胶体物质,在土壤中它和土粒粘合,生成腐殖酸-粘粒复合体,可增加土壤中团粒结构。与钙离子相互作用,可以形成絮状凝胶体。这种胶体可以把分散无结构的土壤颗粒胶结在一起,形成遇水不易分散的“水稳性结构”。可见钙离子在土壤团粒结构的形成和保持过程中起重要作用。土壤酸化会导致土壤中钙离子大量淋溶,使土壤的团粒结构遭到破坏,从而导致菜田土壤通气透水性不良,降水或灌水后土壤易板结。

3.蔬菜发生铁、铝、锰中毒现象

土壤pH值为2.5~5.0时,铁、铝、锰的溶解度急剧增加会对蔬菜产生毒害作用,尤其是非蔬菜生长发育必需营养元素铝,在酸化土壤上溶解度升高,蔬菜产生中毒。

4.微生物的活动受抑制

土壤中的养分大部分是以蔬菜不能直接吸收利用的有机形态存在的。这些有机形态的养分需要在土壤微生物的作用下分解即矿化才能释放出蔬菜可以直接吸收利用的各种养分。如土壤中的有机氮要在氨化细菌的作用下分解产生铵离子,铵离子可被蔬菜直接利用。参与土壤中有机态营养向无机态营养转化的各种微生物的活性受土壤温度、氧气、pH及养分等状况的影响。土壤中氨化作用适宜的pH值为6.6~7.5,硝化作用适宜的pH值为6.5~7.9,微酸、中性或微碱性的土壤酸碱反应才适合于大多数土壤微生物的活动,以保持有机态和无机态养分间的动态平衡。

5.影响微量元素的有效性

各种微量元素的有效性受土壤有机质含量、粘粒含量、pH、氧化还原电位等许多因素影响,其中pH的影响最为显著。土壤酸化对微量元素有效性的影响体现在两个方面:其一是提高锰、锌、铜、铁、硼的有效性,这有利于蔬菜的吸收利用,同时也产生流失严重或大量积累对蔬菜产生毒害作用等问题。其二降低钼的有效性。钼在pH为3~6的条件下,以对蔬菜无效的酸性氧化物形式存在,在pH值为7.0的土壤上才生成6价钼的水溶性盐。所以,土壤酸化使钼有效性降低。因为钼是固氮酶系统的重要部分,钼缺乏导致固氮活性下降,这也是豆科作物在酸化土壤上发育不良的一个重要原因。

6.磷的有效性降低

磷在土壤中的有效性较低,易被固定而不能被蔬菜吸收利用。土壤中的磷在pH值为6.5左右有效性最高,土壤pH值低于6时,由于土壤中铁、铝的含量升高,磷易被铁铝固定,生成难溶性的磷酸铁和磷酸铝。最初形成的呈胶状无定型磷酸铁、铝盐,对蔬菜有一定肥效,后经水解生成结晶较好的盐基性磷酸铁铝,有效性变低。经过很长时间,不断老化,形成闭蓄磷酸盐,作物更难利用。而且酸性土壤中表面带有羟基的粘土矿物,还能使磷酸固定在粘粒表面。

7.不利于蔬菜的生长发育

土壤酸化对蔬菜的影响主要通过以下几个途径。第一,影响土壤养分的供给状况进而影响蔬菜的生长发育。第二,影响根系对养分的吸收。因为土壤的酸碱度影响细胞质的带电性。蔬菜根的细胞质是由蛋白质等物质构成的,蛋白质中氨基酸类物质是两性电解质,在微酸性溶液中氨基酸带正电荷,易于吸附外界溶液中的阴离子,在微碱性溶液中氨基酸带负电荷,易于吸附外界溶液中的阳离子。所以,土壤酸化造成土壤溶液中大量氢离子存在于根系,吸附阴离子的能力增强,不利于钾等阳离子的吸收,从而影响蔬菜的发育。第三,影响蔬菜根系的代谢过程。蔬菜根系的吸收等代谢过程一般要在中性微酸的条件下进行,土壤pH值过低则不利于这些代谢的进行,不利于根的生长,进一步影响蔬菜的生长发育。

二、菜田土壤酸化的原因

 

1.酸水导致土壤酸化

酸水是指pH值小于5.6的河沟水、雨、雪或其他的酸性沉淀物。纯净的雨水呈弱碱性,当排入大气中的二氧化硫、氮的氧化物浓度增高时,雨水的酸度增高,形成酸雨。工业生产中矿物燃料的燃烧将大量污染物(硫化物、氧化物)排放进入大气,这些污染物在氧化剂(过氧化氢、臭氧)、催化剂(铁、铜、镁钒)作用下生成酸酐遇水形成酸,随雨、雪等降水过程返回地面即形成酸雨。酸雨降落地面后若得不到中和,就会使土壤和河流酸化。

 

2.施用生理酸性肥料导致土壤酸化

所谓生理酸性肥料是指肥料中的阳离子能被蔬菜大量的吸收利用,而阴离子不被或少量地被蔬菜吸收利用,大量残留在土壤中使土壤pH降低的一类肥料。如氯化铵和硫酸铵是两种典型的生理酸性肥料,铵离子被蔬菜大量吸收,氯离子和硫酸根离子被蔬菜少量吸收,而大量留存在土壤溶液中使土壤pH降低。多年连续大量施用酸性肥料会导致土壤酸化。

3.过量施用尿素等氮肥也会导致土壤酸化

除了生理酸性氮肥氯铵和硫铵外,长期大量施用碱性及中性的氮素肥料也会导致土壤酸化。在生产上常用的碱性氮素肥料有碳酸氢铵、氨水。碳铵施入土壤后很快溶于土壤水溶液被分解为铵离子和碳酸氢根,铵离子被蔬菜吸收,碳酸氢根也可以部分被吸收或在酸性条件下分解成二氧化碳和水;氨水施入土壤后,除部分被土壤吸附外,大部分溶于土壤水溶液中形成氢氧化铵,经离子交换作用,铵离子被吸附在土壤胶体上。碳铵施用适量不会对土壤产生不利影响,而氨水施用初期会提高土壤的碱性,经土壤离子交换或被硝酸细菌硝化后,碱性很快消失。如果过量施用,因菜田土壤通气条件好,碳源丰富,硝化作用旺盛,大部分的铵离子会被氧化成亚硝酸根或硝酸根离子,从而提高土壤的酸度,长期大量施用会造成土壤酸化。

蔬菜生产上经常使用的生理中性的氮素肥料有硝酸铵和尿素。硝铵施入土壤后,很快离解成铵离子和硝酸根离子,这两种离子都可以被蔬菜吸收利用,但在过量施用的条件下,过量的铵离子会被硝化成硝酸根离子,提高土壤酸度,长期大量施用则会导致菜田土壤酸化。尿素施入土壤后,在脲酶的作用下全部转化为碳酸铵。碳酸铵水解产生铵离子和碳酸根离子。铵离子可被蔬菜吸收利用,也可能变成氨进一步挥发到大气中,还可能在硝化细菌的作用下被转化成硝酸根,从而提高土壤酸度。因此,长期大量施用尿素也会导致土壤酸化。

4.高温多雨的环境条件会加剧土壤酸化

高温多雨的环境一方面使土壤中有机形态的养分矿化速度加快,另一方面加速了各种养分离子的淋溶损失。大量的钙、镁离子被淋洗就导致土壤pH值降低。

三、防治菜田土壤酸化的有效措施

 

1.合理使用氮肥

这包括确定合理的氮肥用量和选择适宜的氮肥种类两个方面。关于氮肥用量的确定应根据蔬菜对氮素的需要量和土壤供肥能力确定。而肥料形态的选择要特别注意,生理中性的尿素是目前氮肥的主要种类,施用量如果能控制好,一般不易导致菜田土壤酸化。若施用氯铵和硫铵等生理酸性肥料时,可以配施少量的石灰或有机肥。

2.增施有机肥

增施有机肥可以提高土壤有机质,有机质含量高可以增强土壤对外界酸碱物质的缓冲能力,从而防止土壤酸化。

3.增施石灰

在酸性和已经酸化的菜田土壤可以增施石灰来改良。石灰需要量依土壤pH值的不同而变化。

4.合理轮作倒茬

利用不同蔬菜作物对养分需求和病虫害的差异,进行合理的轮作和间、混、套作,也可以减轻土壤酸害。

5.应用秸秆生物反应堆技术

秸秆在微生物菌种的作用下,定向转化成植物生长所需的二氧化碳、热量、抗病孢子、酶、有机和无机养料,在反应堆种植层内,500px耕作层土壤孔隙度提高一倍以上,有益微生物群体增多,水、肥、气、热适中,对设施蔬菜土壤连作造成的土壤酸化等障害有治本的作用。

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