常山縣耕地土壤酸化現(xiàn)狀與治理探討

季衛(wèi)英，陳雨寶

(1.浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020； 2.常山縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 土肥站，浙江 常山 324200)

土壤酸化指土壤吸收性復(fù)合體接受了一定數(shù)量交換性氫離子或鋁離子，使土壤中堿性(鹽基)離子淋失而氫離子增加、酸度增高的過程[1-4]。土壤酸化導(dǎo)致土壤pH值降低，影響土壤中生物的活性，改變土壤中養(yǎng)分的形態(tài)，降低養(yǎng)分的有效性，促使游離的錳、鋁離子溶入土壤溶液中，對作物產(chǎn)生毒害作用[1-4]；土壤強酸環(huán)境還會加速有毒重金屬如鎘等向周圍水體濾出，導(dǎo)致土壤中重金屬有效活性增加，易被植物吸收、利用和轉(zhuǎn)移到食用部分，從而影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全[1-4]。常山是中國胡柚之鄉(xiāng)，胡柚和水稻是主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，常年種植面積13 373 hm2，占耕地面積的70.9%。近年來，施肥不合理、工礦“三廢”(廢氣、廢水、廢渣)排放、酸沉降等因素加快了土壤酸化進程，影響胡柚品質(zhì)和稻米質(zhì)量安全從而影響兩大產(chǎn)業(yè)發(fā)展，因此，對土壤防酸化研究勢在必行。

1 現(xiàn)狀

常山縣屬亞熱帶季風氣候，年氣溫適中，光照較多，雨量集中；地形以丘陵為主，紅壤占總土壤面積的53.7%。現(xiàn)有耕地面積18 866.7 hm2，pH值低于5.5的農(nóng)田4 666.7 hm2。2010年開始農(nóng)業(yè)“兩區(qū)”(糧食生產(chǎn)功能區(qū)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū))建設(shè)，截至目前已劃入“兩區(qū)”面積8 839 hm2，占耕地面積的46.9%，遍布全縣10個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))。2017年對全縣150個農(nóng)業(yè)“兩區(qū)”土壤樣品采集分析，平均pH值為5.58，最低pH值為4.7，pH值在6以上的樣點14個僅占9.3%，農(nóng)田土壤酸化嚴重。常山有“中國常山胡柚之鄉(xiāng)”的美譽，2017年胡柚種植面積7 000 hm2，2018年對全縣28個胡柚規(guī)模種植基地土壤樣品采集分析，平均pH值為5.19，最低pH值為3.98，pH值在6以上的樣點僅有5個占17.8%，胡柚園土壤酸化程度更高。兩項累計pH值小于5.5樣點76個，占42.7%。由此可見，常山縣耕地土壤酸化已成為普遍現(xiàn)象。

2 成因

土壤酸化是由于中性鹽和堿性鹽類離子在土壤中的持續(xù)缺失，吸收絡(luò)合物接受酸性離子(H+和Al3+)，導(dǎo)致土壤pH值降低的過程[5]。引起土壤酸度變化的主要原因：施化肥過量或偏施氮肥導(dǎo)致土壤酸化、工礦“三廢”的排放導(dǎo)致土壤酸化、酸沉降(強降雨淋溶與酸雨)誘發(fā)土壤酸化和自然土壤酸化。

2.1 施化肥過量或偏施氮肥

化肥能提高農(nóng)作物產(chǎn)量，同時也是導(dǎo)致土壤酸化的重要因素[6]。據(jù)Guo等[7]研究結(jié)果，20世紀80年代到2000年，因追求產(chǎn)量過度種植，過多持續(xù)施用化肥，尤其是偏施氮肥及生理酸性肥料，如硫酸銨、碳酸氫銨、尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀、氯化鉀等，中國南方紅壤pH值下降了0.23～0.30個單位，土壤出現(xiàn)了明顯的酸化；據(jù)10個長期定位對比試驗8～25年的連續(xù)測定結(jié)果，農(nóng)田土壤pH值下降了0.45～2.20個單位，土壤酸化主要發(fā)生在傳統(tǒng)的氮磷鉀處理，而對照處理土壤酸化并不明顯。常山縣2016年化肥施用量488.6 kg·hm-2(折純量),高于浙江省平均施用量(347 kg·hm-2)的40.8%，而且氮磷鉀施肥比例3.1∶1∶1.1,偏施氮肥明顯。因此，施化肥過量或偏施氮肥是導(dǎo)致常山土壤pH值降低的重要原因。

2.2 排放工礦“三廢”

近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，常山縣工礦企業(yè)數(shù)量不斷增加。2017年，常山實現(xiàn)工業(yè)增加值增長7.2%，其中，規(guī)模以上工業(yè)增加值增長7.1%。常山縣礦產(chǎn)資源豐富，有礦產(chǎn)38種，礦產(chǎn)地60多處，截至2017年，在開發(fā)利用的礦產(chǎn)15種，礦山49處，工業(yè)規(guī)模也不斷擴大。工礦廢氣、廢水和固體廢物排放量增加，有些企業(yè)為節(jié)約成本直接排放廢氣、廢水，加重了農(nóng)田環(huán)境的污染，工礦企業(yè)周邊耕地及廢水流經(jīng)區(qū)域，也會造成常山縣耕地土壤酸化。雖然有些工礦企業(yè)對排放廢物有一定處理，但污水酸度超標現(xiàn)象仍然存在。

2.3 酸沉降

2.3.1 強降雨造成的土壤酸化

常山縣每年5—6月梅雨季節(jié)降水集中，整個縣城均為暴雨洪澇高風險區(qū)[8]，在強降雨的影響下，土壤中的鹽離子會被水過濾[9]，水和空氣中的氫離子被土壤吸收，取代原有的鹽離子導(dǎo)致土壤酸化。此外，5—6月常山縣氣溫較高，土壤淋溶強烈，土壤水分的蒸發(fā)與淋溶加劇了沉積物的析出，加速土壤酸化。

2.3.2 酸雨造成的土壤酸化

2.4 自然土壤酸化

常山縣紅壤占比較高，紅壤是一類高度富鐵鋁化的土壤，由于風化強烈，土壤脫鹽基明顯，其本身的酸度高于其他土壤(如黃壤)。自然土壤酸化主要有以下幾種來源：土壤風化過程中原生鋁硅酸鹽向次生鋁硅酸鹽轉(zhuǎn)化，SiO2/Al2O3值降低，酸性增強；土壤生物的呼吸作用，CO2增加，酸性增強；雷雨時硝酸根離子形成并沉降進入土壤；土壤中含氮、硫化合物硝化和氧化作用，有利于硝酸和硫酸形成；高有機質(zhì)土壤中有機質(zhì)分解產(chǎn)生有機酸，土壤酸性增強。當然，自然條件下土壤酸化非常緩慢，需要經(jīng)歷數(shù)十年甚至數(shù)百年土壤pH值才會出現(xiàn)明顯降低[6]。

3 治理對策

針對土壤酸化的成因，為延緩耕地土壤進一步酸化，需從預(yù)防、修復(fù)或改良兩個層面探討防控措施，其途徑主要有以下幾個方面。

3.1 加強土壤環(huán)境監(jiān)測

加強工礦“三廢”的監(jiān)管能緩解土壤酸化進程[9]，也能減少污染、保護生態(tài)環(huán)境。開展耕地土壤環(huán)境監(jiān)測和評價，對監(jiān)測點數(shù)據(jù)庫進行補充，把土壤酸化指標納入監(jiān)測體系，建立實時信息管理體系，及時預(yù)警土壤健康狀況及其酸化趨勢。

3.2 提高土壤有機質(zhì)含量

土壤有機質(zhì)對土壤pH值有明顯的穩(wěn)定和緩沖作用。土壤有機質(zhì)中的腐殖質(zhì)有著巨大的比表面和表面能，有較強的吸附性能和較高的陽離子代換能力，可緩沖土壤溶液中H+濃度變化；腐殖酸及其鹽類可構(gòu)成緩沖體系，使土壤具有較強的緩沖性能。通過冬綠肥種植、秸稈還田、有機肥替代化肥等多種措施，多種途徑開發(fā)有機肥源，確保有機質(zhì)(實物)年投入7 500 kg·hm-2，提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤理化性狀，修復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)，提高土壤緩沖能力。秸稈(干)覆蓋還田3 750 kg·hm-2，不僅歸還作物對土壤養(yǎng)分的吸收量，而且提高土壤鹽基飽和度，同時減輕雨水對土壤的沖刷，降低土壤鹽基的淋溶。

3.3 集成化肥減量增效技術(shù)

集成測土配方施肥、緩控釋肥等化肥減量增效技術(shù)，優(yōu)化適氮、增磷、增鉀節(jié)肥施肥，有機無機配合施用,有機肥替代化肥等施肥新技術(shù)，提高肥料利用率，實現(xiàn)化肥減量化。利用測土配方施肥歷年數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有測土配方施肥觸摸查詢平臺的基礎(chǔ)上完善施肥建議功能，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)推進化肥減量增效技術(shù)服務(wù)，增加施肥配方數(shù)量和類型，形成“一戶一業(yè)一方”的精準施肥方案，實現(xiàn)測土配方施肥精細化與精確化，實現(xiàn)精準施肥。從2019年開始，浙江省已開始化肥定額制試點，常山縣應(yīng)積極引導(dǎo)農(nóng)戶根據(jù)農(nóng)作物化肥定額標準及最高使用限量科學(xué)施肥，從源頭上削減化肥施用量。

3.4 集成土壤酸化治理模式

常山縣是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2018年南方耕地土壤酸化治理項目試點縣之一，在胡柚和水稻兩大產(chǎn)業(yè)上，2018年在農(nóng)業(yè)“兩區(qū)”內(nèi)選取pH值小于5.5的333.3 hm2胡柚精品園和2351.7 hm2水稻生產(chǎn)基地進行土壤酸化治理試點，集成調(diào)酸控酸、有機無機配合施用、培肥改良等綜合治理技術(shù)模式，為進一步大面積土壤酸化治理提供技術(shù)支撐。水稻田采用“生石灰或土壤調(diào)理劑(生石灰900 kg·hm-2，土壤調(diào)理劑量2 250 kg·hm-2)+測土配方施肥”治理模式，胡柚園采用“生石灰(生石灰1 500 kg·hm-2)+商品有機肥(商品有機肥6 000 kg·hm-2)+測土配方施肥”治理模式，確保土壤質(zhì)量得到有效改善。

3.5 改進耕作方式，用地養(yǎng)地相結(jié)合

合理的耕作方式可以提高土壤的理化性狀和性能[9]。通過深耕深翻、聚土壟作等耕作方式，培育土壤耕作層，促進形成良好的土壤團粒結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力；合理規(guī)劃土地，用地養(yǎng)地相結(jié)合，保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，這些都能在一定程度上緩解土壤的酸化進程。

4 小結(jié)

土壤酸化的治理是一項系統(tǒng)工程，要從土壤生態(tài)環(huán)境、土壤物理化學(xué)、土壤生物性狀等多方面入手，采取調(diào)酸控酸、培肥改良等措施進行綜合持續(xù)矯治。因地制宜、因土施治設(shè)法防控耕地土壤酸化，將為保護耕地質(zhì)量、提高耕地綜合產(chǎn)能，為農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展和鄉(xiāng)村振興發(fā)揮積極作用。