淺析土壤酸化對柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及改良措施

何川　于文華　齊英杰　鄒朋　陳宏坤　張強(qiáng)

摘要 柑橘適宜生長的土壤pH為5.5～6.5，土壤過酸會影響柑橘的生長，導(dǎo)致樹勢衰弱、產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降等，土壤酸化已成為制約柑橘產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要障礙。近年來，針對土壤酸化的原因、危害及改良方面已有較深入的研究。筆者綜述了土壤酸化的過程及原因、酸性土壤對柑橘根系為害癥狀、對柑橘礦質(zhì)元素吸收的影響、對柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的影響以及土壤改良等方面的最新研究進(jìn)展，并展望了未來的研究方向，以期為柑橘產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 柑橘；土壤酸化；土壤改良

中圖分類號 S156.6? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）08-0148-04

土壤酸化是土壤退化的表現(xiàn)，即接受的一部分氫離子或者鋁離子使土壤中的堿性離子淋失，致使土壤pH降低的過程。不同地區(qū)位置土壤的酸堿性不同，以秦嶺淮河為界，中國土壤呈現(xiàn)“南酸北堿”的分布，南方多雨，鹽基離子淋失強(qiáng)烈，土壤鹽基飽和度低，土壤呈酸性。我國有22.7%的耕地屬于酸性土壤（pH<5.5）[1]，南方柑橘種植區(qū)域土壤酸化現(xiàn)象尤為突出。近年來，工業(yè)的快速發(fā)展、環(huán)境的惡化以及化肥使用，加劇了土壤酸化的程度[2-3]。柑橘適宜生長的土壤pH為5.5～6.5，土壤過酸會影響柑橘的生長，出現(xiàn)樹勢衰弱、產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降等問題。筆者綜述了近年來國內(nèi)外關(guān)于土壤酸化及改良的研究，以期為柑橘產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和土壤改良作參考。

1 土壤酸化的因素

1.1 自然條件造成的土壤酸化

自然條件造成的土壤酸化是一個相對較慢的過程，研究表明，紅壤在自然條件下pH下降一個單位需要229萬年。土壤風(fēng)化過程中產(chǎn)生鈣鎂鉀鈉等鹽基成分，但因長期的強(qiáng)烈降水或大水漫灌，會造成土壤中的鹽基離子淋失，使鹽基飽和度降低，土壤呈微酸性或酸性反應(yīng)，致使土壤酸化[4]。

土壤養(yǎng)分消耗也會引起土壤酸化。土壤中的養(yǎng)分可分為陽離子和陰離子，但植物對土壤中養(yǎng)分元素的吸收，不是按照等電荷性進(jìn)行的。植物根系從土壤吸收某種養(yǎng)分離子的同時，要向土壤分泌釋放出等電荷量的OH-和HCO3-或H+，以維持土壤體系的電荷平衡。植物收獲帶走的堿性物質(zhì)居多，通常根系分泌的是酸性物質(zhì)，從而引起土壤的酸化。

土壤中存在著大量肉眼看不見的生命體，這些生物無時無刻不在進(jìn)行著生理代謝活動，有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳釋放到土壤中會導(dǎo)致土壤的逐步酸化。土壤中的有機(jī)質(zhì)亦需要微生物進(jìn)行分解，在分解過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸會造成土壤的酸化[5]。

1.2 人為活動造成的土壤酸化

與自然條件下土壤的緩慢酸化不同，人為活動造成的土壤酸化是十分迅速的，其中不合理的施用化學(xué)肥料是造成土壤酸化的主要原因。研究表明，在現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤酸化速率與糧食產(chǎn)量和肥料的投入成正相關(guān)，尤其是以氮肥最為突出。世界平均氮肥的投入量為50.3 kg/hm2，而我國每年投入的氮肥量平均為188 kg/hm2。有研究表明，單施磷鉀肥料也會降低土壤的pH，加速土壤的酸化[6]。隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，礦物燃料的大量應(yīng)用致使含硫物質(zhì)的沉降，這亦是加快土壤酸化進(jìn)程一大因素。

2 土壤酸化對柑橘的影響

2.1 土壤酸化對柑橘生長的影響

土壤酸化致使土壤中養(yǎng)分的吸收利用率降低，影響柑橘根系對肥料吸收利用，從而導(dǎo)致柑橘樹勢衰弱，生長緩慢。研究表明，酸性土壤中氮素會大量地流失，土壤pH在6.0～8.0時，被根系吸收利用的有效氮較高；當(dāng)土壤pH小于6.0時，淋溶作用在土壤中會變得非常強(qiáng)烈，鉀、鈣、鎂等鹽基成分淋失嚴(yán)重，從而造成土壤中有效性鉀、鈣、鎂等養(yǎng)分的急劇減少。土壤酸化不僅影響土壤中鉀、鈣、鎂等大中量元素的有效性，也對微量元素的有效性造成影響，硼、鋅、鉬等微量元素有效性會隨土壤pH的下降降低。因此，在酸性土壤中，養(yǎng)分有效性的降低，阻礙了柑橘對營養(yǎng)元素的吸收，易發(fā)生柑橘缺肥缺素黃化生理病狀[7]。

土壤酸化使土壤正常團(tuán)粒結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致土壤板結(jié)、空隙少、透氣性變差，不利于根系生長，從而引起柑橘樹體生長不良，抗病性下降，易發(fā)生地上部葉片黃化和樹體衰弱死亡[8]。同時，土壤酸化會抑制有益微生物的生長和活動，致使土壤中的有益微生物數(shù)量減少，且酸化土壤有利于根際有害病原微生物的大量繁殖，易滋生腐霉菌、尖鐮孢菌、絲核菌等致病真菌，從而加重土傳病害。

土壤酸化會促進(jìn)重金屬離子的溶解釋放，危害柑橘的正常生長并危害人體健康。土壤嚴(yán)重酸化后（pH<5.5），鋁、錳等惰性重金屬元素會大量溶解并以離子態(tài)存在，被柑橘根系吸收積累達(dá)到一定程度后，樹體會表現(xiàn)出中毒癥狀[9]。鋁毒害在柑橘上最典型的癥狀為抑制根系生長，使根系分枝減少且粗短，嚴(yán)重時則使根系壞死[10]。

2.2 土壤酸化對柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

土壤酸化會導(dǎo)致柑橘產(chǎn)量降低和果實酸度增加，主要原因是柑橘的生長受到影響而直接導(dǎo)致的產(chǎn)量下降，而土壤pH與柑橘果實品質(zhì)有著密切的關(guān)系，土壤酸化會導(dǎo)致柑橘果實酸度增加，從而降低柑橘果實品質(zhì)[11]，提高酸性土壤的pH，對柑橘的外觀和口感的提升都有顯著作用[12]。

3 酸性土壤的改良

3.1 施用化學(xué)改良劑

目前，酸性土壤改良使用最多的方法就是石灰改良法，石灰是一種堿性物質(zhì)，施用到土壤中后會與土壤中的活性酸發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，從而達(dá)到改良土壤酸化的目的。施用石灰，不但可以補(bǔ)充中量元素，調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)，還可以促進(jìn)微生物活性，加速有機(jī)質(zhì)的礦化，增加養(yǎng)分有效性，并增加農(nóng)作物對養(yǎng)分的吸收利用。但是，石灰不宜連續(xù)大量的使用，應(yīng)根據(jù)土壤酸堿度、土壤質(zhì)地等調(diào)整施用量及使用方式，頻繁過量地施用石灰會破壞土壤正常的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改變土壤理化性質(zhì)，造成土壤石灰性板結(jié)，從而影響作物根系的生長和營養(yǎng)元素的吸收。

磷礦粉和鈣鎂磷肥等堿性肥料的使用，既能提高土壤pH，又能增加酸性土壤中有效磷的含量，并降低土壤中交換態(tài)鋁含量[13]。目前市場上銷售的很多土壤調(diào)理劑是以磷礦粉作為原料制作而成。

粉煤灰是煤經(jīng)過高溫燃燒后煙氣中的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物。粉煤灰具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，可以用于改良酸性土壤，同時粉煤灰中含有大量可溶性的鈣鎂磷等作物所需要的營養(yǎng)元素，可彌補(bǔ)土壤酸瘦問題。研究表明，粉煤灰對旱地的改良效果要好于其在水田上的表現(xiàn)[14]。

化學(xué)改良劑雖然對酸性土壤的改良效果比較明顯，但是這些改良劑大多數(shù)都是工業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，含有一定量的重金屬或者其他有毒物質(zhì)，所以施用量不易過多，防止造成土壤的二次污染。

3.2 有機(jī)物料的使用

有機(jī)物料的使用雖然對土壤的改良效果不如化學(xué)改良劑效果明顯，但可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。土壤中施用有機(jī)物料不僅能提高土壤肥力，均衡土壤養(yǎng)分比例，還能促進(jìn)土壤微生物繁育，增加土壤微生物活性。有機(jī)物料的使用還能夠促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤理化性質(zhì)，從而提升土壤對酸的緩沖性能。相關(guān)研究表明油菜、鷹嘴豆、小麥稻稈均可以提高酸化土壤的pH，且提升效果可以持續(xù)26個月[15]；在使用石灰改良土壤的基礎(chǔ)上增施泥炭不僅能夠增加土壤肥力，而且能夠提升土壤pH，促進(jìn)作物的生長[16]；酸性土壤中使用生物質(zhì)炭，不僅可以降低土壤酸度，提高土壤pH，還能提高土壤酸堿的緩沖能力[17]。

3.3 其他改良措施

就我國目前土壤酸化的程度及進(jìn)度來看，控制造成土壤酸化源頭尤為重要。首先應(yīng)加大環(huán)保力度，減少二氧化硫等致酸因子的排放，減小酸雨強(qiáng)度以減緩?fù)寥赖乃峄M(jìn)程。其次，合理施用化肥，尤其是減量使用氮肥，是減緩耕地酸化的根本。此外，科學(xué)合理的田間管理和耕作方式也是減緩?fù)寥浪峄挠行Т胧?。作物間作、套種和合理輪作，對改善土壤理化性質(zhì)非常有效，既能適當(dāng)降低土壤酸度，又能活化土壤養(yǎng)分。因此，對于我國土壤酸化問題，應(yīng)當(dāng)在不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下，采用科學(xué)合理的農(nóng)業(yè)管理方法，采取不同措施進(jìn)行綜合防治。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，土壤酸化已是制約柑橘產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一，酸沉降和氮肥的大量施用已經(jīng)成為加速土壤酸化的主要原因。在我國南方柑橘園，土壤酸化更加普遍，而氮肥的大量使用致使土壤中氫離子大量積累，加速了土壤酸化的進(jìn)程。在酸性土壤中施用石灰是傳統(tǒng)有效的改良措施，石灰中堿性成份能夠中和土壤中的酸性成分，有效降低土壤酸度。雖然頻繁大量施用石灰會破壞土壤理化性質(zhì)，但卻是如今最經(jīng)濟(jì)便捷的快速改良酸化土壤的方法。栗方亮等[18]研究表明，在蜜柚果園里連續(xù)3年使用硅鈣鉀鎂肥不僅能夠提高土壤pH、土壤有效養(yǎng)分含量，增強(qiáng)土壤的抗酸化能力，還能夠提升蜜柚的產(chǎn)量及果實中維生素C、可溶性糖的含量。劉琦等[19]在柑橘上使用土壤調(diào)理劑改善土壤pH后，能夠使柑橘提早成熟并且明顯改善果實品質(zhì)，如硬度、可溶性固形物增加等。關(guān)于有機(jī)物料對酸性土壤的改良，早期研究主要集中在種植綠肥及施用不同有機(jī)肥料調(diào)節(jié)土壤酸度方面，研發(fā)各種有機(jī)材料，特別是有機(jī)無機(jī)材料的聯(lián)合施用將是未來酸性土壤改良的一個方向。陳平等[20]研究表明單一施用酸性土壤調(diào)理劑可以提高柑橘產(chǎn)量，改善柑橘品質(zhì)，增加經(jīng)濟(jì)效益，但土壤調(diào)理劑與微生物菌劑或有機(jī)物料配合使用，對土壤理化性狀和柑橘品質(zhì)的改善效果更為明顯。

總之，人類的活動加劇了土壤酸化的進(jìn)程，有效防治土壤酸化或改良酸性土壤關(guān)系到整個農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效、生態(tài)環(huán)保的酸性土壤改良劑或改良方法是未來的發(fā)展趨勢。有關(guān)土壤酸化問題的研究、土壤酸化對柑橘生產(chǎn)和品質(zhì)的危害和酸化土壤的改良等問題仍有待深入研究。

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（責(zé)編：張 蓓）

基金項目 泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才工程項目（LJNY202025）；山東省重點研發(fā)計劃（2018TSCYCX-37）；山東省自然科學(xué)基金（ZR2020MD106）。

作者簡介 何川（1990—），男，碩士，農(nóng)藝師。研究方向：植物栽培與營養(yǎng)。

收稿日期 2022-12-14