沈仁芳等：酸性土壤可持续利用

植物除了利用本身的遗传潜力来抵抗酸性土壤，外部因子特别是土壤中的一些因子也会显著影响植物适应酸性土壤的能力。如上所述，酸性土壤中不仅存在铝毒，而且存在多种其它共存胁迫因子，单一铝毒限制因子的酸性土壤基本上是不存在的。在我们的研究中，发现这些限制因子之间存在有意思的相互作用。例如，酸性土壤低pH 值抑制了硝化作用，铵态氮经常为酸性土壤的主要氮源，而铵态氮能够缓解铝对植物的毒害，同时耐铝植物较为偏好铵态氮，这为通过利用氮铝相互作用机制来提高植物耐铝能力和氮效率提供了理论支持。铝毒和锰毒同为酸性土壤植物生长限制因子，在水稻上的研究表明，铝能减轻锰对水稻的毒害。这些结果暗示着植物能够通过充分利用其生长环境中的各种限制因子之间的相互作用，来实现其适应酸性土壤的目的。充分利用这些相互作用，可以帮助植物来协同适应酸性土壤的多种胁迫因子。

3 酸性土壤与生态环境

土壤的不断酸化显著改变酸性土壤上的生物群落结构和功能，包括植物、动物和微生物。虽然在酸性土壤环境中亚热带湿润森林系统拥有最大物种丰富度，但是亚热带湿润阔叶林系统对土壤酸化非常敏感。长期氮沉降导致的草原酸化显著降低了草原植物物种丰富度。一些森林生态系统植物绝亡和土壤退化与土壤严重酸化有关。对长白山土壤不同梯度海拔下裸足肉虫的群落分布特征发现，土壤pH值与裸足肉虫的丰富度和多样性呈极显著的正相关，表明土壤pH 值对土壤动物有显著影响。连续5年使用氮肥后，内蒙古典型草原土壤酸化降低了草原微生物碳氮和微生物活性，也改变了土壤碳代谢微生物群落结构多样性。土壤真菌一般对土壤酸化不太敏感，而土壤细菌对土壤酸化非常敏感。不同的氨氧化微生物对土壤酸化响应也不一样，氨氧化细菌比氨氧化古菌对土壤酸化响应更加敏感。因此，土壤酸化对植物、动物和微生物群落结构和生物多样性有着重要影响。

土壤酸化除了对生态系统生物群落结构和多样性造成严重影响外，对周围环境质量也有重要影响。土壤中的金属元素活性一般都很低，但是随着土壤pH值降低，金属元素的生物有效性显著升高。如果这些金属元素是植物必需营养元素，那么可以促进植物生长；但是如果是一些重金属元素，则会对周边水体和农产品品质存在潜在威胁。特别对于一些废弃矿山和矿井，土壤酸化不仅是土壤环境问题，而且酸害和重金属还会腐蚀金属设备、破坏水体、毒害水生生物，甚至影响国家水上建设。另外，铝不仅对植物有毒，对所有生物都有毒害。土壤酸化也会引起土壤和水体中毒性铝浓度升高，对水体环境和人类健康构成潜在威胁。幸运的是，大部分农作物都仅在根系积累铝，而地上部特别是种子中铝含量很低。因此，除根部外，大部分作物的可食部分是安全的，但是铝对地下水、河流、湖泊的负面影响仍值得探讨。目前，由于氮肥用量过多，一些设施农业土壤酸化严重，同时土壤氮磷含量很高，在降雨较多的季节，这些土壤富集的氮磷如果流失到环境中，也会造成面源污染。土壤酸化对环境的负面影响也不容小觑。

4 酸性土壤可持续利用对策

虽然酸性土壤大都分布于水热资源丰富地区，但是由于酸性土壤的酸、瘠、毒等特点，酸性土壤的巨大生产潜力难以充分发挥。传统的酸性土壤改良措施是施用石灰，这种改良方式虽然简单有效，但是由于存在不少缺点，如粉尘污染、深层改良不足、容易造成土壤板结、土壤容易返酸及基于经济利益考虑，农民越来越不乐意施用石灰。近些年来一些新型的酸性土壤改良剂不断出现，酸性土壤种植模式也越来越多样化。综合考虑，我们提出以下几项酸性土壤可持续利用对策。

（1）改良土壤酸性和提高土壤肥力并重的对策。在改良酸性土壤过程中，对土壤酸性的改良较为重视，却忽视了对土壤肥力的提高。如上所述，酸性土壤限制因子不仅仅是酸害和铝毒，一系列养分如钙、镁、磷甚至一些微量元素都存在缺乏，如仅仅改良土壤酸性，效果经常并不明显。因此，需要在提高土壤pH值的同时，也要补充土壤中缺乏的营养元素。

（2）化肥和有机肥施用相结合的对策。化肥特别是氮肥，如果大量施用会加速土壤酸化，长期大量施用氮肥，一些酸性土壤已出现作物绝收的现象。有机肥大都含有一些碱性物质，不但可以提高土壤pH值，还能提供养分，也可以改善土壤的物理结构。但是有机肥肥效慢，化肥肥效快且针对性强，将二者进行结合施用，可以发挥二者优点，弥补缺点，达到增产、增效和优质目标。

（3）利用植物本身的抗逆潜力，在酸性土壤种植耐酸抗铝且养分利用效率高的植物。有些植物种类或品种，具有超强的适应酸性土壤能力，有些植物甚至“喜欢”在酸性土壤上生长，如茶树。种植这些类型植物，可以不用改良酸性土壤，降低投入成本，还能实现经济利益。

（4）采用宜农则农、宜林则林的对策，充分发挥酸性土壤的自然生态功能。很大一部分酸性土壤分布于林地或山地，有些区域还是自然保护区或者风景区，山水如画，风景优美。对于这种类型的酸性土壤，需要根据区域内的植物类型特点，有针对性地利用和改良，因为有些植物偏好酸性土壤，如果不加判断地提高土壤pH 值，可能会起到反面效果。在这些地区，应该种植一些耐酸性土壤的植物种类，充分发挥酸性土壤的生态功能，而不是提高其农业生产力。

5 展望

大量氮肥施用和酸沉降被认为是导致土壤酸化加速的主要原因，但是世界人口还在不断增加，人类对粮食的需求还将不断升高，氮肥施用量在短期内不会降低甚至还会上升，工业化产生的酸沉降会降低但不会完全消失。自然条件下的土壤酸化是一个缓慢过程，人类活动正使得土壤酸化速率在不断加快。不可避免的是将来土壤会变得越来越酸，如何减缓土壤酸化速率是一个全球性课题。虽然酸性土壤改良能够在短期内取得较好效果，但是使用大量的改良剂也不是长久之计，也不能从根本上解决问题，改良后的酸性土壤还会返酸。将来的研究应该从根本上降低氮肥施用和酸沉降对土壤酸化的影响。对于酸沉降，随着相关工业技术的提升，工业化排出的酸沉降会越来越少，目前一些发达国家已经有效控制了酸沉降物质的排放，长期来看，酸沉降对土壤酸化的影响将越来越小。减少氮肥施用量，同时要保证高产，需要提高氮肥利用率，如何提高氮肥利用率目前仍是一个难题，氮肥利用率的提高必将减缓化肥引起的土壤酸化。因此，提高酸性土壤氮肥利用率是减缓土壤进一步酸化的一个重要技术途径。