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土壤酸化的几个冷知识

2019-02-21 10:29来源:土壤与农业可持续发展国家重点实验室作者:徐仁扣 时仁勇关键词:土壤酸化土壤酸度酸化土壤收藏点赞

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3、铵态氮肥即使全部被植物吸收也会酸化土壤

人为活动加速土壤酸化的致酸源主要有2个方面:酸沉降和不当的农业措施。酸沉降的影响比较容易理解,它将酸直接输入土壤中。农业措施中施用铵态氮肥是加速土壤酸化的主要原因。铵态氮肥对土壤酸化影响的大小涉及铵态氮的硝化反应、作物对氮素的吸收以及氮的淋溶损失等几个方面。先以硝酸铵(NH4NO3)为例说明作物吸收的影响,如果施入土壤中的NH4NO3全部被作物吸收利用,它对土壤酸化没有影响。但大多数植物对阳离子的吸收量多于阴离子,如果植物吸收的铵离子(NH4+)多于硝酸根(NO3-),植物为了维持体内的电荷平衡,会通过根系释放H+到土壤中,酸化土壤。由于硝酸铵是受管制的化学品,目前常用的氮肥是尿素、硫酸铵和氯化铵。尿素在土壤中还涉及水解反应,本文不作讨论。由于作物对硫酸根和氯离子的吸收量低于硝酸根,因此单从作物吸收角度,这2种氮肥施用后对土壤的酸化作用也大于硝酸铵。

事实上铵态氮肥施入土壤后会很快发生硝化反应,其方程式为:NH4+ + 2O2 = 2H+ + NO3- + H2O。可以看出,1份铵离子经硝化反应产生1份硝酸根和2份H+,如果硝化产生的硝酸根全部被植物吸收,植物根系会释放等比例的OH-,中和掉1半的H+,另一半H+留在土壤中。但如果硝化产生的硝酸根随降雨淋失掉,那么2份H+均留在土壤中,酸化土壤。正如上文所说,H+的反应活性高,一旦产生会很快与土壤发生反应,它随降雨的淋失很少。而硝酸根为阴离子,带负电荷的土壤表面对其的静电排斥作用使它很容易从土壤中淋失。

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图3:植物对铵态氮和硝态氮的吸收、硝化反应、硝态氮淋失与土壤酸化关系示意图

根据上述分析,施用铵态氮肥将不可避免地引起土壤酸化,但采取合理的管理措施,适当降低化学氮肥的施用量,提高氮肥的利用率,减少氮肥的淋溶损失,可以将其对土壤酸化的影响降至最小程度。

土壤酸化会对农林业生产和生态环境产生危害,但这种危害只有在酸化达到一定程度时才会表现出来。一般,将土壤pH维持在5.5以上的弱酸性条件不仅不会对大多数植物的生长产生不利影响,还可保持土壤中的微量营养元素(金属)具有较高的活性和生物有效性。因此,通过合适的施肥和田间管理措施,将土壤的酸碱度维持在合适的水平对农业可持续发展和生态环境保护都至关重要。

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