湖北恩施高山片區(qū)土壤酸化的成因與治理

潘祥才， 于斌武， 劉照豐， 李雪晴， 費保瓊

(1.恩施市板橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務中心， 湖北 恩施 445031； 2.恩施州農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 湖北 恩施 445015； 3.恩施市太陽河鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)服務中心， 湖北 恩施 445000)

湖北省酸化土壤面積達114萬hm2左右，占全省耕地總面積的36.13%，其中酸化土壤(pH≤6.50)面積105萬hm2以上，嚴重酸化(pH≤4.50)土壤面積約8.22萬hm2，主要分布在鄂東大別山區(qū)、鄂西武陵山區(qū)和鄂南幕阜山區(qū)的46個縣(市、區(qū))。與第二次土壤普查相比，恩施州耕地土壤pH平均下降0.9個單位，高于全國平均水平，其中pH<5.5的耕地面積已超過耕地總面積的1/2，嚴重制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。恩施山區(qū)作為民族地區(qū)，隨著市場經(jīng)濟范式的變化，在長期施用化肥、農(nóng)藥等作用下，土壤酸化有擴大化趨勢[1]。恩施市高山片區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要有新塘鄉(xiāng)、紅土鄉(xiāng)和板橋鎮(zhèn)，其耕地總面積約1.15萬hm2，土壤酸化面積達0.73萬hm2以上，其中重酸化土壤面積達0.15萬hm2，土壤酸化問題已嚴重影響高山片區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展，土壤酸化治理迫在眉睫。為此，介紹土壤酸化的成因及其對土壤有益微生物與作物生長的影響和治理措施，以期為恩施市高山片區(qū)及類似地區(qū)土壤酸化治理提供參考。

1 土壤酸化的成因

1.1 種植作物單一且降水量大而集中

恩施市高山片區(qū)耕地種植以高山蔬菜為主，長期種植同類蔬菜，未實行輪作換茬，個別地塊種植白蘿卜、大白菜和甘藍等同品種蔬菜長達30年之久，導致土壤養(yǎng)分嚴重失衡。近年來，恩施市年年澇災頻繁，降雨量極大，導致土壤中鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失，是造成高山片區(qū)土壤酸化的根本原因。

1.2 化肥及農(nóng)藥施用過量

當?shù)胤N植戶長期施用尿素、復合肥等化學肥料，極少施用農(nóng)家糞和有機肥等，導致土壤有機質(zhì)逐年降低，土壤的理化結(jié)構發(fā)生改變，造成土壤酸化；種植戶為追求產(chǎn)量，大量使用農(nóng)藥，特別是農(nóng)用除草劑，農(nóng)藥殘留經(jīng)過長期累積后沉積于土壤中，導致土壤不同程度的板結(jié)。

2 土壤酸化對土壤有益微生物及作物生長的影響

2.1 有益微生物種群的繁殖率降低

酸化土壤中細菌個體生長變小，生長繁殖速度降低，分解有機質(zhì)及其蛋白質(zhì)的主要微生物類群和相關真菌數(shù)量也相應降低，影響營養(yǎng)元素的良性循環(huán)，特別是酸雨可降低土壤中氨化細菌和固氮細菌的數(shù)量，使土壤微生物的氨化和硝化能力下降，不利于農(nóng)作物的生長發(fā)育[2]。

2.2 植物營養(yǎng)不良及根系發(fā)育受抑制

酸化土壤缺素癥嚴重，土壤微生態(tài)環(huán)境發(fā)生根本性改變，根際有害微生物在酸性條件下大量繁殖，且病害難以控制，導致植株吸收有益菌和營養(yǎng)困難，產(chǎn)生作物營養(yǎng)不良狀態(tài)。土壤酸化可加重土壤板結(jié)，使根系伸展困難，發(fā)根力弱，緩苗困難，易形成老小苗、老僵苗，根系發(fā)育不良、吸收功能降低，致使植株長勢弱、產(chǎn)量降低。

2.3 肥料流失及農(nóng)藥施用量增大

據(jù)統(tǒng)計，酸化嚴重的土壤肥料利用率不足30%，氮素流失量達70%左右，60%～80%的磷鉀成不溶性物質(zhì)成分，導致不能被吸收利用。加之根系對養(yǎng)分的吸收利用率低，肥料流失量大、作物生長緩慢、產(chǎn)量及效益低。酸化土壤導致植株大部分中、微量元素吸收利用率低，植株抗病性較弱，易被病害侵染。為降低病害損失，農(nóng)藥施用量增加，致使其惡性循環(huán)。

3 土壤酸化治理措施

3.1 覆蓋栽培及施用石灰與沼液

覆蓋栽培：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實施覆蓋栽培技術，既可減輕降水對土壤的沖刷，又可降低土壤中堿性鹽基的淋溶，常用的覆蓋物有地膜、雜草和秸稈等。施用石灰：施用生石灰可調(diào)節(jié)酸堿和提高養(yǎng)分的有效性，酸化土壤作物秋收后，將地里的秸稈雜草清除干凈，撒生石灰100～150 kg/667m2，翻耕，耙勻即可。楊靜等[3]報道，作物生長中，當發(fā)現(xiàn)作物因酸化而生長發(fā)育不良時，圍蔸撒施生石灰，可降低土壤酸化程度。2018-2020年在恩施市高山片區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，連續(xù)3年對土壤酸化治理的試驗示范結(jié)果表明，施用生石灰酸化土壤pH提高0.22；施用有機肥pH提高0.09；施用配方肥pH提高0.03；農(nóng)藥減量pH提高0.02。施用沼液：農(nóng)作物澆施或噴施沼液，不僅可補充氮、磷、鉀等多種營養(yǎng)元素和各類氨基酸、赤霉素、生長素等，還可有效調(diào)節(jié)作物代謝、補充營養(yǎng)、增強光合作用，殺滅和抑制細菌，促進作物抗病、壯苗、增產(chǎn)和增收。一般施沼液800～1 000 kg/667m2，可增產(chǎn)20%左右。

3.2 施用農(nóng)家糞與測土配方施肥

農(nóng)家糞肥除了含有氮、磷、鉀三大營養(yǎng)元素外，還含有鈣、鎂、硫、鐵和各種微量元素，以及各種有益微生物和豐富的腐植酸，施用后土壤變松軟，保肥保水性能提高，還可促進其有益微生物的活動和繁殖等[4]。一般施農(nóng)家糞肥1 500～2 000 kg/667m2為宜。測土配方施肥按土壤及作物對養(yǎng)分的需求進行施肥，可降低化肥的施用量，能有效的防治土壤酸化[5]。如缺氮土壤，可選擇施用碳酸氫銨，2.7 kg碳酸氫銨補氮效果相當于1 kg尿素，且節(jié)約成本40元/667m2左右。

3.3 減量施用農(nóng)藥

過量施用農(nóng)藥會破壞土壤的結(jié)構、殺死土壤中的有機生物和破壞土壤中的生態(tài)平衡，導致有機物失調(diào)和流失，致使土壤酸化和地力下降。因此，合理減量施用農(nóng)藥，可降低土壤酸化程度。