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我國耕地酸化的成因及治理措施分析
時間:2024-11-19 10:23:59 來源:農村工作通訊 作者: 陳正 楊翠翠 李軼男 沐青 胡克林 張超 字號:【

  耕地是穩定國家糧食生產、維護國家糧食安全、保證國家可持續發展的資源保障。耕地土壤酸化是威脅作物生長、降低糧食產量的主要障礙因素之一。耕地酸化不僅會加重土壤板結、致使作物根系發育不良、降低肥料利用效率,也會破壞土壤結構、激發有害微生物活性、加重土壤重金屬污染程度。“加強退化耕地治理”先后被寫入2021年《“十四五”全國農業綠色發展規劃》和2024年中央一號文件。有效治理耕地酸化是提升我國耕地質量、保障國家糧食安全的重要舉措。

  我國耕地酸化現狀

  土壤pH值是衡量耕地土壤酸堿性的重要指標。根據耕地土壤pH值,可以將酸化耕地劃分為酸性(pH為5.5~6.5)、強酸性(pH為4.5~5.5)、極強酸性(pH為<4.5)三級。其中南方經濟作物和糧食主產區以及東北地區耕地酸化尤為突出。此外,在我國東北地區和黃淮海平原部分地區也出現耕地土壤輕度酸化問題。

  我國酸化耕地的影響因素

  耕地土壤酸化受多種自然和人為因素共同作用、相互疊加影響。

  一是土壤母質或成土過程。不同土壤母質對酸化耕地的敏感性差異較大。我國南方地區以沉積巖、火成巖和變質巖為主,尤其古生代和中生代的碳酸鹽巖在南方地區尤為豐富。該類巖石在地處熱帶和亞熱帶濕潤氣候條件的南方地區,經過長期風化、淋溶、微生物分解等過程,形成紅壤、棕壤、黃壤等主要土壤類型。因其在形成過程中大量鹽基離子已經流失,導致具有較高的酸性和酸化傾向,且對酸化作用敏感性增強。當遇到高溫多雨的氣候條件時,南方地區耕地土壤有機質將加速分解并快速流失,耕地土壤酸化趨勢進一步加劇。尤其在土壤淋溶層,鹽基離子更容易隨雨水淋洗到下層土壤,導致表層土壤酸性增強。

  二是降雨量和降雨頻率。降雨量和降雨頻率是導致耕地土壤酸化的重要因素。在我國降雨量豐富的南方地區,包括長江中下游、西南地區和華南地區等南方糧食主產區,耕地土壤酸化問題最嚴重。由于大量降水會淋失土壤中的鈣、鎂、鉀等堿性陽離子,使得土壤中氫離子和鋁離子等酸性陽離子相對增加,導致耕地土壤酸化。另外,因酸雨的形成主要是大氣中二氧化硫和氮氧化物與水蒸氣反應生成硫酸和硝酸,當酸雨沉降在地表時,會直接將硫酸根和硝酸根等酸性物質帶入土壤,進一步增強土壤酸性。

  此外,不合理施用氮肥、長期連作消耗土壤養分等因素,也會在很大程度上加速耕地土壤酸化進程。

  酸化耕地治理主要措施

  施用土壤改良劑。施用石灰質物質是一種廣泛且有效的酸化耕地治理方法。生石灰、熟石灰等石灰質物質,含有大量碳酸鈣或氫氧化鈣,可有效中和土壤酸性提高土壤pH值,從而減少土壤中鋁、鐵離子的溶解,降低其對植物根系產生的毒害效應。同時,可促進土壤團粒結構的形成,提升土壤對酸性物質的緩沖能力,減少酸雨、酸性肥料等外界酸化物質對土壤的影響。但應合理控制施用量和施用方法,避免因過量使用導致土壤板結等問題。此外,還可施用堿性肥料、生物炭和腐殖酸等有機材料及微生物菌劑等生物改良劑代替石灰性物質。堿性肥料含有大量的鈣、鎂、鉀等堿性陽離子,可以很好地中和酸性。施用生物炭和腐殖酸均可提高土壤pH值,其中生物炭能使pH值提高30%左右,腐殖酸可使pH值提高0.07~0.45。復合微生物菌劑配施腐殖酸鉀可增加土壤pH值,且效果優于兩者單施。

  適量秸稈還田。適量秸稈還田可在一定程度上緩解土壤酸化問題。秸稈中富含碳、氫、氧等有機成分和一定量的氮、磷、鉀等養分,秸稈還田為土壤微生物提供了豐富的碳源和能量來源,激活了土壤中細菌、真菌和放線菌等微生物群落的活性。在該類土壤微生物的作用下,秸稈中的有機物質被轉化為腐殖質,從而增加土壤有機質含量,穩定土壤結構,增強土壤的保水性和保肥性,減少土壤酸化的風險。同時,秸稈分解過程中也可將其中的鈣、鎂、鉀等堿性物質釋放于土壤中,提升土壤pH值,緩解土壤酸化問題。但應嚴格控制秸稈還田量,過量的秸稈進入土壤,會導致土壤有機酸積累過多,加重土壤酸化程度。

  增施有機肥。增施有機肥是改善耕地土壤酸化的重要措施之一,有機肥中含有大量有機質和腐殖質。施用有機肥不僅能夠增加土壤中有機質的含量,促進土壤團粒結構的形成和穩定,改善土壤的通氣性和透水性,提升土壤緩沖能力,也能吸附和固定土壤中的酸性陽離子,提高土壤pH值,減緩耕地土壤酸化進程。

  種植綠肥。綠肥可以有效改善酸性土壤的理化性質并增強土壤肥力和緩沖能力。綠肥是指種植并翻壓入土壤的綠色植物,包括豆科植物(如苜蓿、紫云英、蠶豆)和非豆科植物(如油菜、蕎麥等)。綠肥根系能夠打破土壤中的板結層、增加土壤孔隙度,改善土壤通氣性和透水性,使得酸性離子更容易被淋洗、中和。另外,綠肥在生長過程中能夠通過光合作用積累大量的有機物質,當綠肥被翻壓入土壤后,其中的有機物質會被土壤微生物迅速分解,形成腐殖質和其他有機質成分,以增強土壤抗酸能力。

  合理田間輪作。合理田間輪作可平衡土壤養分,減少土壤酸性累積。不同作物對養分的需求和吸收方式不同,合理安排不同類型作物的輪作,可以避免因單一作物長期種植所導致的養分失衡和土壤酸性累積。例如,引入豆科作物和水稻、玉米、小麥等作物進行田間輪作,能夠增加土壤中的氮含量,減少氮肥等酸性肥料的施用量和施用頻率,降低外源性酸性物質的輸入量,防止土壤pH值下降,減緩耕地土壤酸化。另外,田間輪作可通過引入不同作物,提升土壤中動植物和微生物群落的多樣性,保持土壤生態平衡,增強土壤自我修復能力,減緩耕地土壤酸化進程。

  有關建議

  有效治理耕地酸化是提升我國耕地質量、保障國家糧食安全的重要舉措。要多措并舉,開展耕地酸化治理,實施有針對性土壤改良措施,提升綜合生產能力,為糧食產量持續穩定增長提供重要支撐。

  因地制宜選擇酸化耕地治理措施。將我國酸化耕地按照不同土壤酸化程度、土壤類型、氣候條件、作物種類及種植習慣等因素進行分類分區,因地制宜選取適合該區酸化特征的治理方法,以實現最佳治理效果。例如,對于種植水稻的酸化水田,可采取增加綠肥種植和稻草還田等措施增加有機質含量,達到既調節土壤pH值,又保持土壤健康狀態的效果。在施用石灰、白云石粉等堿性土壤改良劑時,應根據土壤的酸化程度,選擇合適的施用劑量和頻率。通常中度酸化的土壤每畝施用100~150千克石灰,重度酸化土壤可增加至200千克以上。

  多措并舉綜合治理酸化耕地。通過結合多種治理手段與策略,針對不同土壤類型、酸化程度及區域特征,形成一套科學的、系統的治理方案,以逐步恢復和提升耕地土壤健康。例如,四川省廣安市廣安區在土壤pH值為4.5~5.0的強酸性土壤區域,構建了以“鈣鎂磷肥+堿性商品有機肥+綠肥種植(蠶豆)”為核心的綜合治酸模式,兼顧增產增效和農業綠色發展。廣西河池市金城江區針對強酸性水田,采用“冬種油菜綠肥+堿性土壤調理劑+秸稈全量還田+測土配方施肥”技術模式綜合改良。浙江省縉云縣聚焦土壤pH<5.5的強酸性耕地,疊加實施“施用有機肥和土壤調理劑、秸稈還田、種植綠肥等”技術措施,集成一套提高土壤pH值、酸緩沖容量和有機質含量的綜合治理技術模式。

  加強耕地酸化治理技術推廣力度。通過線上線下相結合的方式帶動農民科學治理酸化耕地,向農民介紹酸化耕地治理的重要性和具體措施,提高農民對治理方案的認識和接受度。例如在農民培訓會、技術推廣會等地設立宣傳點,通過展板、發放宣傳冊和現場講解等方式,宣傳酸化耕地治理的科學方法;在微信、抖音、快手等農民常用的社交媒體平臺發布短視頻、科普文章等,引導農民了解和學習酸化耕地治理相關知識。同時,應利用好示范基地和田間學校,通過實地講解、現場觀摩、實際操作等方式推廣酸化耕地治理技術,促進農民理解和掌握酸化耕地治理技術。另外,需建立合理的獎勵機制,對科學采取治理酸化耕地措施的農民給予經濟獎勵或補貼,包括提供治理費用補貼、增加生產資料支持等,進一步調動農民參與酸化耕地治理的積極性。

  建立酸化耕地治理立體監測體系。利用遙感技術、無人機巡查、物聯網傳感器等手段,搭建覆蓋廣泛的土壤監測網絡,實現對酸化耕地治理過程的科學管理和動態監管,提升治理措施的精準度和效率。通過信息化的監管系統,對酸化耕地的土壤pH值、有機質含量、養分狀況、水分含量等指標進行實時監測、處理和分析,進一步掌握酸化耕地的變化趨勢和治理成效,為后續治理工作提供參考。

  (作者單位:陳正、李軼男、沐青,農業農村部工程建設服務中心;楊翠翠、胡克林、張超,中國農業大學土地科學與技術學院)

責任編輯:蔡薇萍
    
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