土壤酸化危害到底有多大（越来越严重的土壤酸化）

土壤酸化危害到底有多大（越来越严重的土壤酸化）土壤自然酸化过程的速度一般是比较缓慢的，而且红壤中的铁铝氧化物还对土壤的自然酸化过程产生一定程度的抑制作用，减缓了红壤的自然酸化进程。2 人为活动对土壤酸化的加速作用另一方面，土壤中的碱性物质也可在淋溶过程中随水分迁移。这两个过程使土壤中的碱性物质不断消耗，土壤的酸–碱平衡被破坏，土壤逐渐呈酸性反应。土壤自然酸化的早期，土壤中碳酸盐的溶解和硅酸盐矿物的风化消耗H ，导致土壤 pH 逐渐下降；随后强烈的淋溶作用使土壤表面交换位上的盐基阳离子逐渐淋失，交换性酸(交换性H 和交换性Al3 )逐渐形成，土壤呈酸性或强酸性反应。因此，高温多雨的热带、亚热带地区以及湿润的寒温带地区(北欧和北美)多分布酸性土壤(红壤和灰化土)。土壤自然酸化过程中H 主要来源于碳酸和有机酸的离解。

土壤酸化本是一个较为缓慢的自然过程，但近几十年来由于高强度人为活动的影响，土壤酸化的进程大大加速，对生态环境和农业生产的危害加重，在热带和亚热带地区情况尤为严重。因此，采取有效措施减缓土壤酸化进程并对严重酸化土壤进行改良和修复，对保护生态环境和保障农业的可持续发展具有重要意义。

1 土壤自然酸化过程

土壤酸化是伴随土壤发生和发育的一个自然过程。当降雨量大于蒸发量时，土壤中可以发生淋溶过程，即进入土壤中的水带着土壤中的可溶性物质沿剖面向下迁移进入地下水，或随地表径流进入地表水。

由于H 的性质非常活泼，当降雨中含有 H 或土壤中有H 产生时，这些H 很容易与土壤发生反应而消耗土壤中的碱性物质。

另一方面，土壤中的碱性物质也可在淋溶过程中随水分迁移。这两个过程使土壤中的碱性物质不断消耗，土壤的酸–碱平衡被破坏，土壤逐渐呈酸性反应。

土壤自然酸化的早期，土壤中碳酸盐的溶解和硅酸盐矿物的风化消耗H ，导致土壤 pH 逐渐下降；随后强烈的淋溶作用使土壤表面交换位上的盐基阳离子逐渐淋失，交换性酸(交换性H 和交换性Al3 )逐渐形成，土壤呈酸性或强酸性反应。

因此，高温多雨的热带、亚热带地区以及湿润的寒温带地区(北欧和北美)多分布酸性土壤(红壤和灰化土)。土壤自然酸化过程中H 主要来源于碳酸和有机酸的离解。

2 人为活动对土壤酸化的加速作用

土壤自然酸化过程的速度一般是比较缓慢的，而且红壤中的铁铝氧化物还对土壤的自然酸化过程产生一定程度的抑制作用，减缓了红壤的自然酸化进程。

然而，近几十年来由于人为活动的强度不断增加，特别是全球工业化导致酸沉降增加和农业土壤的高强度利用导致大量外源H 不断进入土壤，使土壤酸化过程大大加速，并对生态环境和农林业生产造成严重危害。

2.1酸沉降对我国红壤酸化的影响

酸沉降是指大气中的酸性物质以降水的形式或者在气流作用下迁移到地面的过程。也就是我们常说的“酸雨”。工业环境污染导致的酸雨落到地上加重了我们土壤的酸化。

我国是酸沉降比较严重的国家之一，而且酸沉降分布区与酸性红壤分布区相叠加。

随着中国汽车工业的迅速发展和汽车拥有量的增加，硝酸对酸沉降的贡献增加。RicH ter 等在Nature 上发表了基于卫星遥感的全球监测实验结果表明，1996—2002 年间欧洲和美国东海岸地区大气NO2 浓度持续减小，而中国大气 NO2 浓度显著增加，造成硝酸酸雨，加剧了我国酸沉降对土壤酸化的危害。

2.2 化肥对农田土壤酸化的加速作用

化学肥料，特别是铵态氮肥通过硝化作用释放质子，加速土壤酸化，这已是众所周知的事实。但直到最近通过长期定位试验和不同时期同一地点土壤样品的比较研究才对铵态氮肥影响土壤酸化的程度有了一些定量的认识。

传统观念认为酸性条件下由于硝化细菌的活性受到抑制，且硝化微生物一般以氨分子作底物，因此该条件下硝化作用不强。氮肥对热带、亚热带酸性红壤加速酸化的研究不多。然而，人们很早就观察到酸性土壤中仍可发生硝化反应，但相关机制一直不清楚。

2005 年 Konneke 等在 Nature上发表论文首次报道海洋中的古菌可以催化铵态氮氧化，随后 Leininger 等也在 Nature 上发表论文报道土壤中有大量氨氧化古菌存在，其数量甚至超过氨氧化细菌，可能是土壤生态系统中最丰富的氨氧化微生物。

近年来随着研究的深入，越来越多的证据表明氨氧化古菌可能在酸性土壤的硝化反应中发挥主导作用。因此，热带、亚热带地区酸性红壤中硝化反应与土壤酸化的关系成为新的研究热点。

但不同土地利用方式、氮肥的品种和施用水平对红壤酸化的影响及其与硝化反应的关系有待深入研究，特别是通过长期施肥试验结合短期模拟研究阐明红壤酸化与硝化反应的定量关系可为酸化控制提供依据。

3 土壤酸化对土壤肥力、养分循环和土壤生物的负面影响

土壤酸化导致 H 浓度增加，它与Ca2 、Mg2 、K 等盐基性养分阳离子竞争交换位，导致这些盐基离子大量淋失。酸沉降导致的土壤溶液中SO42-和NO3-浓度增加也促进了盐基离子的淋失。

Lawrence等在 Nature 上发表的数据显示酸沉降导致的土壤铝活化是北美森林土壤缺钙的主要原因，因为土壤有效态钙含量与土壤交换性铝呈显著的负相关关系。酸化后土壤对磷酸根、钼酸根和硼酸根的吸附能力增加，土壤中磷和微量元素钼和硼有效性降低。

土壤酸化加速矿物风化，促进土壤 2︰1 黏土矿物向 1︰1 型高岭石的转化，土壤阳离子交换量(CEC)减小，对盐基阳离子和 NH4 的吸持能力减弱，土壤保肥能力减小。

土壤酸化使土壤中 H 、铝和锰等毒性元素浓度增加，活动性增强，从而影响植物的正常生长。酸性土壤中铝毒被认为是森林退化、农作物生长不良甚至减产的主要原因。

早期研究认为Al3 和单核羟基铝是主要毒性形态铝，后来研究发现聚合形态的羟基铝也对生物具有毒性。钙对缓解铝毒有重要作用，因此酸性土壤溶液中 Ca/Al 摩尔比常被用作评估酸性土壤肥力退化和酸化影响森林生长的重要指标。

土壤酸化会影响土壤微生物的活动，因为大多数土壤微生物都对酸敏感。土壤酸化后土壤微生物的数量会减少，微生物的生长和活动受到抑制，并从而会影响到土壤有机质的分解和土壤中碳、氮、磷、硫的循环。

我国对红壤肥力退化的时空变化、退化机制、红壤中养分循环特征等已开展大量研究。但红壤酸化对土壤肥力和养分循环的影响研究有待加强。对酸性土壤的肥力状况及肥力退化的恢复等研究较多，但土壤酸化过程与养分循环的交互作用和耦合机制等方面仍需深入研究。

4 土壤酸化的长期定位观测与模拟预测研究

土壤酸化是一个相对较慢的过程，即使在酸沉降和农业措施影响下短期内也很难观察到土壤 pH 和其他土壤化学性质的明显变化。

美国于1970年开始的一项长期田间试验结果显示，施用铵态氮肥加速土壤酸化，且土壤酸度随氮肥用量增加而增加。根据长期田间试验数据结合土壤 pH缓冲容量可以计算土壤的平均酸化速率，为评估土壤未来酸化趋势提供参考。

酸化模型是研究土壤和地表水酸化的有用工具，特别是基于土壤酸化过程的理论模型在预测土壤和地表水未来酸化趋势及在酸化土壤和地表水的恢复过程研究中发挥了重要作用。模拟预测结果可为土壤酸化控制提供定量依据。

5 酸化土壤的改良与修复

成都新朝阳是国内最早关注土壤健康的公司之一，成都新朝阳公司在2002年就取得了土壤调理剂登记证，长期从事土壤耕地治理修复，成都新朝阳作物科学有限公司完成的“我国典型红壤区农田酸化特征及防治关键技术构建与应用”荣获国家科技进步二等奖。

该项目通过近30年联网研究，开展了6个典型省域长期监测试验点，创建了以“石灰类物质精准施用降酸、有机肥阻酸、减氮控酸”为核心的酸化防治关键技术，成功开发出酸性土壤调理剂“酸必调”产品（英文商品名PH-UP），以及农田酸化综合防治技术，并在全国大面积进行推广应用。

近3年来，这项核心技术在湖南、江西、福建等省推广1亿亩，作物增产近三成，累计新增经济效益近130亿元。土壤酸化防治技术的应用既促进了酸化耕地区农业高产稳产，又促进农业生态环境的改善，产生了积极的社会、经济、环境和生态效益。