果園土壤酸化及其調控研究進展

高文勝，張輝，李國棟，劉雪梅，劉雪峰，陳海寧

(1 .山東省農業技術推廣中心，山東濟南 251000；2.山東邁科珍生物科技有限公司，山東泰安 271000；3.山東省煙臺市農業科學研究院，山東煙臺 265500)

土壤酸化是因自然和人為因素導致鹽基性陽離子減少，氫、鋁離子增加，土壤pH值降低，有毒金屬離子活性增強的過程。中國土壤酸化具有面積大、分布廣、酸化程度高和危害大等特點[1]。Guo等[2]報道，中國90%的農田土壤均發生不同程度的酸化，pH值平均下降約0.5個單位，北方經濟作物土壤的pH值下降尤其明顯，平均下降約0.58個單位。山東省大部分果園土壤酸化有加重趨勢，尤以棕壤為主的膠東地區果園最為嚴重，招遠果園土壤pH值平均4.22，呈極強酸性；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，呈強酸性[3]。于忠范等[4]研究發現，膠東地區必須改良的偏酸性果園占全部果園的比例高達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，呈強酸性。無棣、陽信以潮土、鹽堿土為主，果園土壤雖然呈中性，但與對照土壤相比pH值下降0.46個單位[3]。近年來，作為果園土壤退化的一個重要表現，土壤酸化引起了人們的高度關注，并圍繞酸化果園土壤改良開展了大量研究，取得了一系列的研究成果。為此，筆者對近年來酸化果園土壤改良方面的研究進行了綜述，旨在為以后的相關研究及果業的生態健康可持續發展提供參考。

1 果園土壤酸化的危害及原因

適宜蘋果生長的土壤pH值一般在6.0左右[4]，pH值過高或過低均會影響植株的生長和土壤養分的有效性[5]。土壤酸化制約了土壤中營養元素的轉化和釋放，如土壤酸化導致鈣、鎂和鉀等鹽基離子的加速淋失，明顯減少果實中鈣的含量，進而導致果實苦痘病、痘斑病、水心病等生理性病害的發生[6]；土壤酸化還會導致錳等有害金屬離子溶解度的增加，造成錳中毒而引發果樹粗皮病等[7]。此外，土壤酸化也會使果園土壤緩沖能力降低、土壤物理結構破壞、表層土壤沙化、有益動物和微生物種群缺失[8]，不利于有機質分解和碳、氮、磷、鉀、硫和硅等的轉化[9]，降低了氮素利用效率，減弱了光合產物在地上部和地下部之間的交換能力[10]，影響果樹對水分和養分的吸收[11]，從而使樹體老化、產量和品質下降。

土壤酸化本身是一個緩慢的、持續不斷的自然過程[12]，不當的果園農業措施加速了土壤酸化的進程[13]，主要表現為：一是氮、磷肥施用過量，在硝化或水解過程中產生的H+使土壤逐步酸化；二是有機肥和微量元素施用相對不足，土壤粘粒結構減少、功能削弱，土壤緩沖性能下降，土壤容易酸化；三是不當的大水漫灌導致鈣、鎂、鉀等鹽基離子淋失嚴重，土壤膠體中的陽離子點位被氫、鋁等陽離子取代，從而發生土壤酸化[14]。

2 果園酸化土壤的改良與修復

2.1 使用土壤改良劑

化學改良劑如石灰是傳統而有效的酸化土壤改良劑，可以短時間內迅速提高土壤pH，改善土壤性質，并取得一定的增產效果[7,8]，但長期施用會破壞土壤結構，造成土壤板結，土壤“復酸化”[15]，還會引起土壤鈣、鉀、鎂等元素的平衡失調而導致減產[16,17]。但在施入生石灰的基礎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]。因此在施用石灰調節土壤pH值時，還要添加外源物質來改善土壤團粒結構，增加土壤的緩沖能力。杜振宇等[18]研究發現，石灰與腐殖酸結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，作為一種營養物質，腐殖酸的施入可以提高土壤有機質含量，活化土壤中固定的鉀、磷等營養元素，供給作物吸收利用。

除了施用石灰或石灰石粉等傳統酸性土壤改良劑外，白云石、粉煤灰、磷石膏、磷礦粉、堿渣和工業廢棄物等一些礦物和工業廢棄物，也能改良土壤酸度。李慶軍等[7]研究發現，以膨潤土為主的酸化土壤改良劑不僅可明顯提高土壤pH，改善土壤養分供應能力，還能顯著提高果實綜合品質。磷石膏的應用也非常廣泛，由于其在土壤剖面中的移動性高于石灰石粉，對改良底層土壤酸度有很好效果，已在國外得到廣泛的推廣[19]。硅鈣鉀鎂肥是磷石膏、鉀長石等在高溫下煅燒而形成的環保型堿性土壤調理劑，不僅能調酸改土，改善土壤理化性狀，改善作物農藝性狀，提高果實產量和品質，還能有效克服石灰等易造成土壤板結的不足[20]。近年來，硅鈣鉀鎂肥在北方酸性土壤果園得到大面積應用。研究表明，梨園土壤施用硅鈣鉀鎂肥后pH值提高0.66個單位，陽離子交換量、土壤速效養分含量也明顯提升[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%，優果率提高25．6%，裂果、縮果、苦痘、畸形果明顯減少[24]，果實品質明顯改善[25]。高文勝等[26]試驗發現施用硅鈣鉀鎂肥促進了桃樹枝條的發育，桃產量增幅達24.98%；硅鈣鉀鎂肥配施黃腐酸鉀不僅提高土壤酶活性，促進桃幼樹細根的生長，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，作物莖桿等農業有機廢棄物也都被用于酸性土壤改良中。生物質炭是生物質在無氧或限氧條件下熱解得到的一種細粒度、多孔性碳質材料，是一種很好的有機改良劑[28,29]。生物炭不僅可以增高土壤有機碳含量，還可以中和土壤酸度，降低鋁對作物的毒害作用。張瑞清等[30]室內培養試驗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44 d的培養，土壤容重降低了8.2%，土壤pH值提高了1.33個單位，但生物炭作為改良劑價格昂貴，且如果長期施用可能導致這部分物質在土壤中積累造成土壤的次生污染[32]。農業廢棄物及其衍生物對酸性土壤的改良研究大多停留在室內模擬階段，離田間實際應用還有較大差距[19]。

2.2 科學施肥

肥料對果園產量的提升起到關鍵性作用，但盲目施肥會使土壤酸化、板結，還會造成水體富營養化、硝酸鹽含量超標，增加了生產成本，限制了作物產量和品質。因此，施用化肥時，應根據果樹營養的階段性、土壤肥力等來確定肥料的種類、施用量、施肥時期和施用方法，遵循有機和無機相結合的原則，合理施加有機肥料同時適當調整大、中、微量元素的施用量。有機肥中含有大量為果樹生長提供支持的激素、酶和生長素。國內外相關研究表明，有機物料不僅可以直接為作物提供養分，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分積累和供應能力[33]。孫瑤等[34]研究表明，與習慣施肥相比，施用生物有機肥可有效改善酸化蘋果園土壤的化學性質，其土壤pH、堿解氮含量、有機質含量均有不同程度的提高。同時，有機肥能夠提高氮的利用率，有效減弱化肥對土壤酸化的強烈作用。而微生物與有機物料結合，不僅能促進土壤中物質的轉化，提高作物對養分的吸收，改善作物營養，從而使作物達到增產的目的。海藻肥是以天然海藻為原料，通過物理、化學或生物方法精制而成的天然有機肥料，在提高土壤肥力、改良酸化土壤方面展示出一定的優勢。海藻肥可以大幅度增加蘋果園土壤中可培養細菌、放線菌的數量，明顯減少真菌數量，降低酚酸類物質含量，起到改良退化土壤作用[35,36]。

2.3 農藝措施

不當的農藝措施會加快果園土壤酸化進程，改良或優化某些農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值和土壤有機質含量[37]。孫瑤等[38]研究發現果園生草和土壤調理劑配施能有效改善土壤質量，增加蘋果的產量和品質。胡衡生等[39]試驗表明，格拉姆柱花草能大幅度提高土壤有機質速效N、P、K含量，降低酸度，疏松質地，蓄水保水能力有所增加。但在果樹需水臨界期，應注意避免草與果樹爭肥爭水。生草后應加強果園病蟲害的防治。

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等，以減少肥料流失，也可減緩土壤酸化進程。

3 小結與展望

高投入集約化農業生產面臨越來越嚴重的土壤酸化問題，土壤、作物、環境等生物的和非生物的諸多復雜因素，使得解決這一問題更加復雜，任何單一的措施或少數幾個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制，培育抗性品種，施用土壤調理劑、改良劑，科學施肥、平衡施肥，水肥一體化等多種方法綜合運用，將源頭控制與化學方法、生物學方法和農藝措施相結合建立綜合調控技術，將是未來防控果園土壤酸化的理想手段。