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酸性硫酸鹽土的危害及其改良措施

2016-07-02 22:59:05

酸性硫酸鹽土(acid sulphate soils)是分布在熱帶、亞熱帶濕潤氣候區(qū)海岸帶的一種極為劣質(zhì)的土壤類型。它發(fā)育于富含還原性硫化物的成土母質(zhì),經(jīng)氧化后產(chǎn)生硫酸而使土壤強烈酸化,在強酸性環(huán)境下,pH依變元素如鋁、鐵、錳及其他一些微量元素的溶解度猛增,因而對植物產(chǎn)生毒害作用,這些毒性物質(zhì)也可隨側(cè)向流水排人河流、港灣如魚塘而影響水生生物的生存。酸性硫酸鹽土廣泛分布于地球上熱帶、亞熱帶沿海三角洲平原和低洼地,是一種世界性分布的低產(chǎn)土壤。在我國,主要分布于南海沿岸各大河流入海的河口地段,西起廣西欽江,廣東的鑒江和韓江的河口;南到海南島東南海岸,廣州以南的東江、西江和北江河口;向東北至臺灣、福建。福建南部的河口地區(qū)以及浙江南部沿海海灣也有分布。第二次土壤普查全國酸性硫酸鹽土面積約為11.61萬hm2,其中廣東省占有面積達(dá)60%左右,目前已被圍墾種植水稻形成咸酸田的面積約8 .25萬hm2,以廣東、福建、廣西的面積較大。

酸性硫酸鹽土具有很多不利于農(nóng)作物生長的因素。這些包括如下幾種:

(1)土壤水中產(chǎn)生的毒性物質(zhì)對植物有毒害作用。明顯發(fā)育的酸性硫酸鹽土的pH通常低于4,甚至可低于2.5(1:5土水比)。在這種強酸性條件下,鋁、鐵、錳等元素的溶解性猛增。pH每降低一個單位,Al3+活性大致增加10倍。土壤中Al3+濃度超過1-2mg/kg即可對某些作物產(chǎn)生毒害作用。水溶性鋁可累積于根系細(xì)胞組織, 阻礙細(xì)胞的分裂和延展,結(jié)果引起作物根系腐爛。在淹水情況下,土壤中大量三價鐵可轉(zhuǎn)化二價鐵。當(dāng)土壤中可溶性鐵含量超過9mol/m3時,便可對某些水稻品種產(chǎn)生毒害作用。同樣在淹水條件下,SO42-可被還原為H2S,H2S會降低作物根系的功能。受H2S影響的作物較易產(chǎn)生病害,尤以幼苗為敏感。不過促使SO42-還原的微生物不能在酸性環(huán)境中活動,所以,H2S毒性只發(fā)生于經(jīng)長期淹水而使pH升到5以上的酸性硫酸鹽土。

(2)強酸環(huán)境引起營養(yǎng)元素(如鈣、鎂和鉀)的缺乏或降低營養(yǎng)物質(zhì)的有效性。在強酸環(huán)境下,磷酸根可與鋁、鐵反應(yīng)而形成不溶性磷酸鹽。黃鉀鐵礬的形成可降低土壤溶液中鉀的濃度。

3)鹽害。酸性硫酸鹽土的母質(zhì)通常起源于間潮帶沉積物,因而含較高的可溶性鹽類。土壤含鹽量過高可阻礙植物對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。大多數(shù)農(nóng)作物的生長在導(dǎo)電率(EC)達(dá)1.5-7 mS/cm之間時便受影響。

4)阻礙土壤熟化濕地土壤的物理熟化在很大程度上有賴于生長其上的植物的蒸騰作用。在酸性硫酸鹽土地區(qū),酸化層的形成嚴(yán)重地阻礙植物根系的向下穿透從而影響土壤的熟化。土壤中水溶性鋁可累積于作物根系細(xì)胞組織,阻礙細(xì)胞的分裂和延展,結(jié)果引起作物根系腐爛;H2S也會降低作物根系的功能,使植物在水分充足的情況下,仍產(chǎn)生水分脅迫。

導(dǎo)致酸性硫酸鹽土酸害發(fā)生的條件是可以調(diào)控的,根據(jù)酸性硫酸鹽土的不同類型及環(huán)境條件,采用適宜的、具可操作性的技術(shù)和土地利用方式,人為地控制或削弱土壤中黃鐵礦的氧化致酸過程,增加土壤的自我緩沖能力,并改善排灌條件,使土壤酸害影響達(dá)到最低限度,進(jìn)而恢復(fù)與提高土地生產(chǎn)力,維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,實現(xiàn)酸性硫酸鹽土的可以持續(xù)利用。酸性硫酸鹽土的改良措施有:

(1)要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?降雨與日照)的季節(jié)變化、農(nóng)作物不同生長期的需水特點及土壤酸害發(fā)生規(guī)律來制定相應(yīng)的灌排水方案,同時要加強田間水分和酸度的動態(tài)監(jiān)測與預(yù)報,準(zhǔn)確地適時地進(jìn)行田間水分調(diào)控。水田中,春耕時采用“以水洗酸排酸”。在淡水充足的地區(qū),冬季實行翻土?xí)裉铮果}分和酸毒物質(zhì)集中到表土上來,春天時引淡水浸田,并進(jìn)行粗耙,然后把溶解有大量鹽分和毒質(zhì)的田水排掉,如此反復(fù)進(jìn)行兩三次,再灌回淡水插秧,插秧后勤排勤灌,切忌田面落干。這樣田底的硫化物不致氧化和上升,表層土壤可以保持較弱的酸性。在作物生長季節(jié),采用“以水壓酸”方法,即保持一定厚度的田面水層,讓酸性物質(zhì)側(cè)滲至排酸溝,但要勤換田面水(如日灌夜排等方式),保持田面pH值在4~5之間。在旱地中,多實行壟溝種植,運用深溝降低地下水位,酸性物質(zhì)采用深排方式處理。

(2)生態(tài)改造技術(shù)。填土、客土、移土在酸性硫酸鹽土的改良中被廣泛應(yīng)用。對于新墾的粘質(zhì)酸性硫酸鹽土,適當(dāng)?shù)負(fù)缴翱屯痢⑻钔量筛牧纪寥蕾|(zhì)地和結(jié)構(gòu),并增高田面,從而使土壤不斷熟化。對于一些旱化的砂性酸性硫酸鹽土, 適當(dāng)?shù)負(fù)接倏稍黾油寥赖谋K7市阅?。在某些地區(qū),采用一種快速改土技術(shù),即直接移除富含黃鐵礦的土層,以根除酸害,這種做法投資較大,但見效快。

(3)增施有機肥料。增施有機肥料對增強土壤緩沖性能,改善土壤結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)地力具有重要作用。作物秸稈、綠肥、廄肥以及近海的水母、白蜆、海膽和海藻等海肥,都是很好的有機肥源。

(4)以堿性肥料改酸。石灰、草木灰、廄肥、鈣鎂磷肥等堿性肥料常做基肥施用,可有效地中和土壤酸性,改善土壤環(huán)境。草木灰、石灰每茬每667m2各施用100~200kg,鈣鎂磷肥70~100kg,廄肥1 000~1 500kg。在水稻分蘗期、孕穗期或出現(xiàn)“反酸”現(xiàn)象時,667m2 施用50~75kg“黑白灰”(草木灰、石灰等分混合)可有效促進(jìn)生長和阻止“反酸”危害及防治病蟲害。施用貝殼粉、殼灰也是改酸的常用方法,貝殼粉667m2施用100kg ,殼灰667m2施用50kg。施石灰是減弱酸害的一種直接有效的方法。石灰在中和土壤酸性物質(zhì)的同時,也減弱了土壤中有害Al3+Fe2+的活性,并可增加養(yǎng)分元素特別是磷的有效性以及有機質(zhì)中氮的礦質(zhì)化速率。施石灰有不同的方法,如單施、混施、穴施等。相比而言,單施石灰,其需求量大,投入成本也高。因此,通常采用石灰與肥料混施,或采用灌排沖洗與施石灰相結(jié)合的方法(即先用水洗酸排酸,然后在排酸溝里施石灰),這樣可節(jié)省石灰用量,降低成本,而且會取得較好的改良效果。

在酸性硫酸鹽土的強酸性環(huán)境下,磷酸根易與鋁、鐵反應(yīng)生成不溶性磷酸鹽而被固定;豆科植物的固氮功能和有機質(zhì)的礦質(zhì)化作用也會大大減弱;一些堿性礦物如鈣、錳也會因固定或流失而缺乏;而且黃鉀鐵礬的大量形成可降低土壤中K+的濃度。因此酸性硫酸鹽土一般會出現(xiàn)氮、磷、鉀和某些金屬元素有效性降低或不足,特別是土壤磷素。因此,應(yīng)增施磷肥,如鈣鎂磷肥、磷礦粉、骨粉和海鳥糞等,同時配施一定數(shù)量的氮磷鉀復(fù)合肥和微肥,對提高土壤肥力具有重要作用。

(5)優(yōu)化栽培耕作技術(shù)。首先選種一些耐漬作物或水生生物以及耐酸品種。由于作物苗期易遭受酸害,可在好田里先培育壯苗,然后再帶土移栽。在雨季淡水充足的情況下,種植水稻等水生作物,而在旱季則改種旱地作物。少耕、免耕是減少酸性硫酸鹽土擾動的有效途徑。在休閑期,盡量不深翻土壤,以防止底層黃鐵礦物質(zhì)的氧化而造成酸害。此外,在酸性硫酸鹽土的農(nóng)業(yè)利用中,采用作物秸稈和地膜覆蓋也是一種值得推廣的做法。一方面, 地表覆蓋可減少土壤水分蒸發(fā),防止地下水位下降。另一方面,地表覆蓋在一定程度上可隔絕空氣進(jìn)入土壤,進(jìn)而可減少土壤中黃鐵礦的氧化機會。同時,秸稈和地膜覆蓋可改變農(nóng)田的微生態(tài)環(huán)境,如提高土壤的保溫、保水和保肥能力,并可減少農(nóng)田雜草和病蟲害影響。而且秸稈和一些可降解地膜的腐爛,又可成為很好的土壤肥料。