酸化对植烟土壤影响研究进展

来源:用户上传      作者:

　　摘要 土壤退化已经成为限制土壤生产力的重要障碍因素，而酸化则是土壤退化的重要表现之一。综述了土壤酸化的成因以及酸化对土壤地力、土壤养分有效性和土壤碳氮代谢的影响，以期为植烟土壤酸化改良研究提供理论依据。
　　关键词酸化;植烟土壤;土壤地力;养分利用率;碳氮代谢
　　中图分类号 S156.6文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2020）02-0020-03
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.006
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Research Progress on Effect of Acidizing on Tobacco Planting Soil
　　SUN Jing-guo1，LI Xian-hao2，ZHANG Peng-long2 et al （1.Hubei Academy of Tobacco Science，Wuhan，Hubei 430030;2.Enshi Prefecture Company，Hubei Tobacco Company，Enshi，Hubei 445400）
　　Abstract Soil degradation has become an important obstacle factor to limit soil productivity，and acidizing is one of the important manifestations of soil degradation.In this paper，the causes of soil acidizing and the effects of acidizing on soil fertility，soil nutrient availability and soil carbon and nitrogen metabolism were reviewed in order to provide theoretical basis for the study of soil acidizing and improvement of tobacco planting.
　　Key words Acidizing;Tobacco planting soil;Soil fertility;Nutrient utilization;Carbon and nitrogen metabolism
　　土壤酸化是全球性的生态和农业问题， 2017年十九大报告指出：“强化土壤污染管控和修复，加强农业面源污染防治”，把“土壤”二字直接写在党的报告中。2019中央一号文件《中共中央国务院关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见》再次聚焦“三农”，这是21世纪以来第16个指导“三农”工作的文件，意见继续强调发展生态循环农业，推进畜禽粪污、秸秆、农膜等农业废弃物资源化利用，扩大轮作休耕制度试点。酸化是土壤退化的重要因素之一，也是关系土壤可持续发展的重要环节，明确酸化对土壤的影响，是防止和扭转土壤酸化趋势的重要保障，同时也是开展酸化治理的必要前提。
　　1 土壤酸化的成因
　　目前，植烟土壤酸化比较认同的成因是内源酸化因子和外源酸化因子共同作用的结果。其中，内源酸化因子主要由土壤类型和烤烟连作积累的化感自毒物质所导致;外源酸化因子主要是在種植过程中人类主观活动所导致，包括种植制度的安排和施肥因素等。
　　内源酸化是作物在生产过程中不可避免的酸化现象。内源酸化因子中，土壤类型由于成土母质和土壤质地的差异，影响土壤有机质和土壤交换性阳离子的含量，加之雨水淋溶冲刷作用下，使盐基离子等流失，从而决定土壤对酸缓冲能力大小和土壤酸化程度;化感物质在连作过程处于不断积累趋势，而这些物质主要是有机酸和酚类物质，这些物质具有较强的络合能力及与阴离子竞争吸附点位的能力，而在其代谢过程中，会络合或消耗碱基离子，因此造成土壤酸化。此外，土壤微生物活动分解有机质生成的有机酸和CO2以及土壤微生物的代谢活动产生的有机酸，均可导致土壤自然酸化[1]。
　　外源酸化主要通过人类活动所致，外源酸化加速了土壤酸化进程。当前，外源酸化因子主要包括种植制度和施肥措施。连作是种植制度表现之一，在连作过程中，由于作物吸收特性，必然造成土壤中某一种或某几种营养元素的亏缺[2]，同时会导致土壤酸化。在施肥措施中，施肥不平衡，偏施氮肥，少施甚至不施有机肥，特别是铵态氮肥的投入是最主要的酸化来源。含氮化肥的过量施用，造成了留在土壤中的根离子在硝化微生物的作用下发生硝化反应产生氢离子，从而导致土壤的酸化[3]。同时，施用氮肥后，作物的产量和生物量均增加，导致更多的碱性物质随作物的收获从土壤上移走，进一步加速土壤的酸化过程[3]。
　　2 土壤酸化对土壤地力的影响
　　据近年的调查结果，植烟土壤占到最适宜烤烟生长pH 5.5～6.5的比例不足40%。武陵秦巴生态区属亚热带地区，该片区土壤pH最适宜烤烟种植，土壤以黄棕壤、黄壤和红壤等为主，土壤脱硅富铁铝化严重，盐基离子淋失强烈，土壤自然酸化现象严重[4-5]，加之植烟区域由于生产条件的限制，处于长期连作状态，同时重视化学肥料的施用，忽略有机肥的使用，进一步造成植烟区土壤的酸化加剧、土传病害频发。
　　普遍认为，大量盐基离子的淋失、植物铝离子和锰离子积累是酸性土壤中限制植物及作物生长和发育的主要因素。铝毒害最具特征的症状是微摩尔浓度的Al3+就可以很快（数分钟）地抑制作物根的伸长生长[6]。研究表明，在根际pH从7.5下降至4.5的条件下，不同生育时期烟草的根体积、干重、根系吸收面积都呈降低趋势[7]。杨宇虹等[8]的研究结果佐证了上述观点：根际pH在7.5～5.4，烟株根系生长良好;当根际土壤pH降低至5.4时，烟株根系重量有所减少，并与土壤pH之间表现出显著的相关性。以上研究表明土壤pH对烟株生长有较为重要的影响，较低的土壤pH不利于烟株根系的正常生长发育，进而对烟株的生长产生不利影响，表现出抑制烟株生长的现象。 　　有機碳含量高时，全氮含量也高，从而使C/N趋于稳定，并且C/N值稳定程度对于土壤性状和作物生长具有重要的意义[34]。王伯仁等[35]对红壤长期不同施肥下（CK、N、NP、NPK、NPKM等）土壤碳氮比的研究发现，相同层次土壤碳氮比无显著的差异性。齐雁冰等[36]研究发现，秸秆还田、增施有机肥或减少无机氮肥，可以保证土壤的碳氮平衡，对减少氮的流失和保护环境具有积极的意义。长期不同施肥处理对土壤原状土碳氮比的影响是一个缓慢的过程，但对土壤不同组分的碳氮比有较大的影响。闫德智等[37]研究发现，单施化肥使土壤轻组有机质及颗粒有机质的碳氮比显著下降，而增施秸秆后土壤活性组分的碳氮比没有下降，这主要是由于施肥处理对土壤氮组分的影响比碳组分更大，从而使土壤活性组分的碳氮比下降[38]，Wander等[39]认为碳氮比的下降主要是因为土壤有机质中活性组分碳的损失引起的。芦思佳等[40]对黑土不同施肥下的碳氮比研究发现，CK处理的碳氮比最高，NPKM处理的碳氮比最低，并且不同组分的碳氮比从大到小依次为轻组、原状土、重组;活性组分的碳氮比易受施肥和环境的影响，而耐分解（重组）组分的碳氮比相对的稳定，因此，探究改善土壤碳氮比的变化特性对于维持土壤氮库的稳定及指导土壤地力的提升都具有重要的意义。
　　5 小结
　　综上所述，明确土壤酸化成因、酸化对植烟土壤地力、养分有效性和土壤碳氮代谢的影响，有助于借鉴目前已有的成熟的酸化改良技术，进行田间研究并优化相关参数、研发化学和生物学的酸化改良技术，对提升植烟土壤地力、实现烟田土壤持续健康发展具有重要的意义。
　　参考文献
　　[1] 王存龙，郑伟军，王红晋，等.山东烟台环境介质中重金属元素富集特征及与酸化土壤的关系[J].岩矿测试.2012，31（2）：361-369.
　　[2] 郑良永，胡剑非，林昌华，等.作物连作障碍的产生及防治[J].热带农业科学，2005，25（2）：58-62.
　　[3] 徐仁扣，COVENTRY D R.某些农业措施对土壤酸化的影响[J].农业环境保护，2002，21（5）：385-388.
　　[4] 李庆逵.中国红壤[M].北京：科学出版社，1983.
　　[5] 熊毅，李庆逵.中国土壤[M].2版.北京：科学出版社，1990.
　　[6] KOCHIAN L.Identification and validation of heavy metal and radionuclide accumulating terrestrial plant species[R].Ithaca，NY：Office of Scientific & Technical Information Technical Reports，1995.
　　[7] 徐晓燕，孙五三，李章海，等.烤烟根系合成烟碱的能力及pH值对其根系和品质的影响[J].安徽农业大学学报，2004，31（3）：315-319.
　　[8] 杨宇虹，冯柱安，晋艳，等.酸性土壤的烟株生长及烟叶产质量调控研究[J].云南农业大学学报，2004，19（1）：41-44.
　　[9] 魏国胜.植烟土壤酸化机理及调控技术研究[D].北京：中国农业科学院，2014.
　　[10] 张东.重庆烟区植烟土壤酸化现状及改良措施研究[D].北京：中国农业科学院，2015.
　　[11] LEHMANN J.A handful of carbon[J].Nature，2007，447：143-144.
　　[12] VAN ZWIETEN L，KIMBER S，MORRIS S，et al.Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility[J].Plant and soil，2010，327：235-246.
　　[13] 戴中民.生物炭对酸化土壤的改良效应与生物化学机理研究[D].杭州：浙江大学，2017.
　　[14] 官恩娜.生物质炭对土壤理化性质、烤烟生长及烟草黑胫病的影响[D].北京：中国农业科学院，2016.
　　[15] 陈懿，陈伟，林叶春，等.生物炭对植烟土壤微生态和烤烟生理的影响[J].应用生态学报，2015，26（12）：3781-3787.
　　[16] MOMMA N，KOBARA Y，UEMATSU S，et al.Development ofbiologicalsoildisinfestationsinJapan[J].Appliedmicrobiologyand biotechnology，2013，97（9）：3801-3809.
　　[17] KATASE M，KUBO C，USHIO S，etal. Nematicidal activityofvolatilefattyacidsgeneratedfromwheat braninreductivesoildisinfestation[J].Nematological research，2009，39（2）：53-62.
　　[18] 蔡祖聪，张金波，黄新琦，等.强还原土壤灭菌防控作物土传病的应用研究[J].土壤学报，2015，52（3）：469-476.
　　[19] 朱同彬，孟天竹，张金波，等.强还原方法对退化设施蔬菜地土壤的修复[J].应用生态学报，2013，24（9）：2619-2624.
　　[20] KIRKEGAARD J A，WONG P T W，DESMARCHELIER J M.In vitrosuppression of fungal root pathogens of cereals by Brassicatissues[J].Plant pathology，1996，45（3）：593-603. 　　[21] LARKINRP，GRIFFIN T S. Control ofsoilbornepotato diseases using Brassicagreen manures[J].Crop protection，2007，26（7）：1067-1077.
　　[22] 于广武，许艳丽，刘晓冰，等.大豆连作障碍机制研究初报[J].大豆科学，1993，12（3）：237-243.
　　[23] 邹耀湘，梁智，张计峰，等.红枣氮磷钾及微肥配合施用效果研究[J].新疆农业科技，2009（4）：69-71.
　　[24] 封海胜，张思苏.花生连作对土壤及根际微生物区系的影响[J].山东农业科学，1993（1）：13-15.
　　[25] 喻敏，余均沃，曹培根，等.百合连作土壤养分及物理性状分析[J].土壤通报，2004，35（3）：377-379.
　　[26] 张辰露，孙群，叶青.连作对丹参生长的障碍效应[J].西北植物学报，2005，25（5）：1029-1034.
　　[27] 邓阳春，黄建国.长期连作对烤烟产量和土壤养分的影响[J].植物营养与肥料学报，2010，16（4）：840-845.
　　[28] 刘方，卜通达，何騰兵.连作烤烟土壤养分变化分析[J].贵州农学院学报，1997，16（2）：1-4.
　　[29] HELYAR K R，PORTER W M.Soil acidification，its measurement and the processes involved[M]//ROBSON A D.Soil acidity and plant growth.Sydney：Academic Press，1989.
　　[30] HAYNES R J.Soil acidificarion induced by leguminous crops[J].Grass and forage science，1983.38：1-11
　　[31] 向艳文，郑圣先，廖育林，等.长期施肥对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响[J].中国农业科学，2009，42（7）：2415-2424.
　　[32] 张世文，黄元仿，苑小勇，等.县域尺度表层土壤质地空间变异与因素分析[J].中国农业科学，2011，44（6）：1154-1164.
　　[33] 孙文义，邵全琴，刘纪远，等.三江源典型高寒草地坡面土壤有机碳变化特征及其影响因素[J].自然资源学报，2011，26（12）：2072-2087.
　　[34] 徐明岗，张文菊，黄绍敏.中国土壤肥力演变[M].2版.北京：中国农业科学技术出版社，2015.
　　[35] 王伯仁，李冬初，蔡泽江，等.长期不同施肥对红壤碳氮储量的影响[J].土壤通报，2011，42（4）：808-811.
　　[36] 齐雁冰，黄标，顾志权，等.长江三角洲典型区农田土壤碳氮比值的演变趋势及其环境意义[J].矿物岩石地球化学通报，2008，27（1）：50-56.
　　[37] 闫德智，王德建.长期施用化肥和秸秆对活性有机质组分的影响[J].土壤，2008，40（3）：407-411.
　　[38] GRAHAM S，DAS G K，HIDVEGI R J，et al.Chest radiograph abnormalities associated with tuberculosis：Reproducibility and yield of active cases[J].International journal of tuberculosis & lung disease，2002，6（2）：137-142.
　　[39] WANDER M，MAGDOFF F，RAY R W.Soil organic matter fractions and their relevance to soil function[M]//MAGDOFF F，WEIL R R.Soil organic matter in sustainable agriculture.Boca Raton，FL：CRC Press，2004：67-102.
　　[40] 芦思佳，韩晓增，尤孟阳，等.施肥对黑土密度分组中碳、氮的影响[J].水土保持学报，2011，25（2）：177-180.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15122023.htm