土壤酸化的过程、影响因子及危害
摘要：土壤酸化是土壤退化的一个重要方面，本文综述了土壤酸化的过程、影响因子及危害。
关键词：土壤酸化 影响因子 危害
美国《科学》杂志报道：从上世纪80年代早期至今，几乎在中国发现的所有土壤类型的pH值都下降了0.13-0.80，土壤的不断酸化还有发展的趋势。土壤酸化是土壤退化的一个重要方面，土壤酸化导致铝、锰和氢对植物的毒害及土壤中营养元素P、Mo、Ca、Mg的缺乏，从而使作物减产[1,2]，并影响着植被的正常生长。 土壤酸化本是一个自然过程，这一过程的速度通常是非常缓慢的。但最近几十年来，由于人为活动的影响，土壤的酸化进程大大加速。土壤酸化已成为影响农业生产和生态环境的重要因素。
1 土壤酸化的过程
土壤酸化是土壤pH 的降低，通过测定一定时期内土壤pH 的变化确定，可通过对比土壤背景值和相邻的同一土壤类型的耕地pH 来确定，还可通过测定土壤中质子的增加来确定[3]。关于土壤酸化，周修萍等认为，土壤酸化是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程[4]。在湿润气候区，土壤形成和发育的过程本身就是一个自然酸化的过程，大气污染所引起的干、湿酸沉降则大大加快自然土壤的酸化速率[5]。土壤酸化是一套复杂过程的组合[6]，是一个阶段性的发展过程，而不是持续的pH下降过程。土壤酸化的第一阶段（pH>5.0）为CaCO3与交换性盐基缓冲控制带；第二阶段（pH4.0~5.0，以至于pH3.0）为交换性盐基缓冲带；第三阶段（pH2.0）淋洗的前期，土壤pH是上升而不是下降。这一pH上升现象主要是因为酸雨的H+与土壤胶体表面吸附的盐基离子发生交换反应，后者活化进入土壤溶液使pH上升。随着酸雨的进一步淋洗而至盐基淋失，表现为pH下降。土壤在酸化过程中，首先表现为交换性盐基减少，特别是交换性钙，随后才是土壤pH和CEC降低。
土壤酸化过程是H+不可逆地进入土壤，酸中和容量(ANC)是反映土壤酸度因素的综合指标，可以确切地表示土壤的酸化状况。酸性沉降物的化学组成加速土壤进一步酸化，森林生态系统对大气强酸阴离子的持续输入极敏感[7]，通过计算酸沉降的主要化学成分进入土壤前后的质子负荷平衡，与酸中和容量（ANC）相结合，可反映酸沉降加速土壤酸化的进程[8]。
2 土壤酸化的影响因子
土壤酸化的因素包括自然的和人为的两方面，其中人为因素起着决定性作用。
2.1 自然因素
（1）淋溶：在多雨的自然条件下，降水量大大超过蒸发量，土壤的淋溶作用非常强烈，钙、镁、钾、钠等盐基成份被淋失，土壤中易溶盐减少，土壤溶液中的氢离子取代土壤阳离子交换位上的盐基离子，致使土壤呈微酸性或酸性。
（2）微生物产酸：土壤微生物在代谢活动中分解有机质生成有机酸，自身呼吸作用产生的碳酸，增加了土壤中酸性物质的浓度，引起土壤酸化，这是一个相当缓慢的过程。
（3）植物脱盐基：植物根系吸收钙、镁、钾、铵等养分，产生生物脱盐基化作用的同时，分泌酸性物质引起土壤酸化。
2.2 人为因素
（1）氮的输入是加速农田土壤酸化的重要因子[9]。这主要是由于氮循环过程中可以产生大量的酸有关，如NH4+的硝化作用、NO3-的积累和淋失等，其H+产生强度远大于大气酸沉降，特别是长期偏施氮肥和施氮量超过作物需要时，酸化作用将更加明显[10,11]。作物的高产必须吸收大量的铵离子、钾离子，和一定量的镁离子与钙离子，且随收获物的转移而脱离土壤，故依靠化肥支撑作物产量的生产模式，作物产量越高，移走的盐基离子越多，
土壤酸化越严重。
（2）秸秆对土壤的酸化影响除受土壤本身的pH影响外， 还与秸秆本身的含氮量及阴阳离子组分有关[12]。如水稻秸秆在淹水后能释放出大量的有机酸，如乙酸、丁酸等，同时水稻籽粒收获后的水稻秸秆含有较多的致酸离子，其还田后势必造成土壤pH的降低。
（3）长期种植单一植物，通过秸秆和籽粒带走的盐基离子长期得不到补充也会导致土壤离子的不平衡[9]，从而加速酸化，而降雨和蒸发则是通过影响土壤中盐基离子的平衡、NO3- 的积累和淋失，进而影响土壤酸碱平衡，因此在高施氮量及可观的降雨强度下，长期稻麦轮作土壤的酸化特征与其他生境土壤存在较大差异。
（4）农药使用。在除草和防病治虫作业中过量使用农药，土壤受到污染，土壤微生物数量减少，助推了土壤的酸化。
（5）灌溉措施。在作物浇水管理中长期实行大水漫灌，加速了土壤中钙、镁、钾等碱性盐基的淋失，加重了土壤酸化[12,13]。
（6）工业污染。工业污染有工厂排污不当，工业废水污染土壤；另外就是废气在空中停顿，雨后以酸（氢离子）碱（氢氧根离子）的形式落入土中，形成酸雨[14]。
3 土壤酸化的危害[15~18]
(1) 污染环境，影响人体健康。土壤被酸化（碱化）后，土壤中就存在着很多有损人类健康的有机物、无机物、有害生物及有害微生物，不但污染环境，而且还逐渐进入人类的饮用水系统，增加人类疾病，危害人体健康。
(2) 造成土壤板结。对耕地、播种、施肥、除草都不利。对绿色植物的种子的发芽、扎根不利。
(3) 破坏土壤团粒结构。影响绿色植物的生长发育，对栽培植物的影响更为严重。
(4) 减小土壤孔隙度。不利于绿色植物扎根。
(5) 减少土壤通透性，致使土壤有效氧含量少，不利于栽培植物（绿色植物）的生存。使多种作物在生长发育阶段发生烂根。
(6) 破坏农业生态系统。改变田间小气候，损害农作物的生存条件，影响农业生产和农村的发展。
(7) 破坏自然生态系统。使大自然的生物链发生变化，动植物的种群、数量及其生活规律发生变化，不利于人类及人类饲（驯）养的动物生存，对种养业的发展都带来一些不利的影响。
4 小结
土壤酸化影响范围广泛，如果任由发展，会对全世界的生产生活造成巨大的影响。土壤酸化问题不可能在短 时间内解决，即使在土壤酸化这种土壤障碍因素存在的情况下，提出一套合理的改良调控措施势在必行。
我国对酸雨造成的土壤酸化方面关注较多，而对某些农业措施造成的土壤酸化方面研究的较少。建议加强对酸性土壤地区某些农业措施在土壤酸化中作用的研究，使对我国的土壤酸化问题有更全面的认识[19]。在酸性土壤改良剂上我们侧重于某些矿物和工业副产品的改良研究，并且取得了一定的成果，但很少研究运用生物农业措施改良土壤。另外，这些矿物和工业副产物中的大多数都含有一定的重金属元素，虽然很多研究结果都表明这些有毒重金属元素还未达到危害水平，但是我们不能忽视这些重金属离子在土壤中的积累。总之，无论采用哪种方法改良酸性土壤，首先要弄清楚土壤酸化的因素、过程和机理，这样才能快速高效的解决问题，达到药到病除的目的[20,21]。
参考文献：
[1]Cregan PD, Scott BJ. Soil acidification-an agricultural and environmental problem[A]. In: Pratley JE And Robertson A ed. Agricultural and the Environmental Imperativel[C]. CSIRO Publishing: Melbourne, 1998.98-128.
[2]Ritchie GPS. The chemical behaviour of aluminium, Hydrogen and manganese in acid soils[A].In:Robson A D ed. Soil Acidity and Plant Groth[C].Academic Press:Sydney,1989.1-60.
[3]张同志.浅议世界土壤酸化及其影响安徽农学通报,2012,18(07):110-111.
[4]周修萍,秦文娟.华南三省(区)土壤对酸雨的敏感性及其分区.环境科学学报,1992,12(1):78-83.
[5]戎秋涛,杨春茂,徐文彬.土壤酸化研究进展.地球科学进展.1996,11(4):396-401.
[6]潘根兴.土镶酸化过程的土壤化学分析[J].生态学杂志1990,9(6):48-52.
[7]LIKENS G E. Long-term effects of acid-rain:respones and recovery of a forest ecosystem[J]. Science, 1996. 272: 244.
[8]王代长,蒋新,卞永荣,徐仁扣,贺纪正.酸沉降下加速土壤酸化的影响因素[J].土壤与环境.2002,11(2): 152-157.
[9]Poss R, Smith C J, Hui F X. Rate of soil acidification under wheat in a semi-arid environment[J]. Plant Soil. 1995, 177:85-100.
[10]张永春,汪吉东,沈明星,沈其荣,许仙菊,宁运旺.长期不同施肥对太湖地区典型土壤酸化的影响[J].土壤学报.2010,47(3):465-472.
[11]袁颖红,樊后保,李燕燕,刘文飞,廖迎春,沈芳芳,黄荣珍.模拟氮沉降对土壤酸化和土壤盐基离子含量的影响[J].应用与环境生物学报.2011,17(4):461-466.
[12]Xu J M,Tang C, Chen Z L. The role ofplant residues in pH change of acid soils differing in in itial pH[J]. Soil Biology and Bio-chemistry, 2006, 38: 709-719.
[13]王晓宇,杨美芹.土壤酸化及改良的思考和建议[J].中国果菜.2012(10):29-32.
[14]李爽,张玉龙,范庆锋,虞娜,刘畅.不同灌溉方式对保护地土壤酸化特征的影响[J].土壤学报.2012,49(5):909-915.
[15]林忠龙. 土壤酸化碱化的危害发生原因及防治措施[J].农业与技术. 2012(3).
[16]李洪侠,王德荣,于金龙.谈菜地土壤酸化的原因、危害及防治措施[J]. 成功（教育版）2008(12):280
[17]陈绍荣,余根德,白云飞. 土壤酸化的危害及原因——土壤酸化及酸性土壤调理剂(二)[J].中国农资. 2012,148(49):23.
[18]于文涛,孙召贵,宋正修.蔬菜大棚土壤酸化的原因、危害及综合防治技术[J].北京农业.2006(12):12-13.
[19]徐仁扣, D.R.Coventry. 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.
[20]李潇潇, 夏强, 任立, 刘智峰. 我国土壤的酸化及改良[J]. 现代园艺.2011(9): 156.
[21]易杰祥,吕亮雪,刘国道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J].华南热带农业大学学报. 2006,12(1):23-28
土壤酸化的过程、影响因子及危害
摘要：土壤酸化是土壤退化的一个重要方面，本文综述了土壤酸化的过程、影响因子及危害。
关键词：土壤酸化 影响因子 危害
美国《科学》杂志报道：从上世纪80年代早期至今，几乎在中国发现的所有土壤类型的pH值都下降了0.13-0.80，土壤的不断酸化还有发展的趋势。土壤酸化是土壤退化的一个重要方面，土壤酸化导致铝、锰和氢对植物的毒害及土壤中营养元素P、Mo、Ca、Mg的缺乏，从而使作物减产[1,2]，并影响着植被的正常生长。 土壤酸化本是一个自然过程，这一过程的速度通常是非常缓慢的。但最近几十年来，由于人为活动的影响，土壤的酸化进程大大加速。土壤酸化已成为影响农业生产和生态环境的重要因素。
1 土壤酸化的过程
土壤酸化是土壤pH 的降低，通过测定一定时期内土壤pH 的变化确定，可通过对比土壤背景值和相邻的同一土壤类型的耕地pH 来确定，还可通过测定土壤中质子的增加来确定[3]。关于土壤酸化，周修萍等认为，土壤酸化是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程[4]。在湿润气候区，土壤形成和发育的过程本身就是一个自然酸化的过程，大气污染所引起的干、湿酸沉降则大大加快自然土壤的酸化速率[5]。土壤酸化是一套复杂过程的组合[6]，是一个阶段性的发展过程，而不是持续的pH下降过程。土壤酸化的第一阶段（pH>5.0）为CaCO3与交换性盐基缓冲控制带；第二阶段（pH4.0~5.0，以至于pH3.0）为交换性盐基缓冲带；第三阶段（pH2.0）淋洗的前期，土壤pH是上升而不是下降。这一pH上升现象主要是因为酸雨的H+与土壤胶体表面吸附的盐基离子发生交换反应，后者活化进入土壤溶液使pH上升。随着酸雨的进一步淋洗而至盐基淋失，表现为pH下降。土壤在酸化过程中，首先表现为交换性盐基减少，特别是交换性钙，随后才是土壤pH和CEC降低。
土壤酸化过程是H+不可逆地进入土壤，酸中和容量(ANC)是反映土壤酸度因素的综合指标，可以确切地表示土壤的酸化状况。酸性沉降物的化学组成加速土壤进一步酸化，森林生态系统对大气强酸阴离子的持续输入极敏感[7]，通过计算酸沉降的主要化学成分进入土壤前后的质子负荷平衡，与酸中和容量（ANC）相结合，可反映酸沉降加速土壤酸化的进程[8]。
2 土壤酸化的影响因子
土壤酸化的因素包括自然的和人为的两方面，其中人为因素起着决定性作用。
2.1 自然因素
（1）淋溶：在多雨的自然条件下，降水量大大超过蒸发量，土壤的淋溶作用非常强烈，钙、镁、钾、钠等盐基成份被淋失，土壤中易溶盐减少，土壤溶液中的氢离子取代土壤阳离子交换位上的盐基离子，致使土壤呈微酸性或酸性。
（2）微生物产酸：土壤微生物在代谢活动中分解有机质生成有机酸，自身呼吸作用产生的碳酸，增加了土壤中酸性物质的浓度，引起土壤酸化，这是一个相当缓慢的过程。
（3）植物脱盐基：植物根系吸收钙、镁、钾、铵等养分，产生生物脱盐基化作用的同时，分泌酸性物质引起土壤酸化。
2.2 人为因素
（1）氮的输入是加速农田土壤酸化的重要因子[9]。这主要是由于氮循环过程中可以产生大量的酸有关，如NH4+的硝化作用、NO3-的积累和淋失等，其H+产生强度远大于大气酸沉降，特别是长期偏施氮肥和施氮量超过作物需要时，酸化作用将更加明显[10,11]。作物的高产必须吸收大量的铵离子、钾离子，和一定量的镁离子与钙离子，且随收获物的转移而脱离土壤，故依靠化肥支撑作物产量的生产模式，作物产量越高，移走的盐基离子越多，
土壤酸化越严重。
（2）秸秆对土壤的酸化影响除受土壤本身的pH影响外， 还与秸秆本身的含氮量及阴阳离子组分有关[12]。如水稻秸秆在淹水后能释放出大量的有机酸，如乙酸、丁酸等，同时水稻籽粒收获后的水稻秸秆含有较多的致酸离子，其还田后势必造成土壤pH的降低。
（3）长期种植单一植物，通过秸秆和籽粒带走的盐基离子长期得不到补充也会导致土壤离子的不平衡[9]，从而加速酸化，而降雨和蒸发则是通过影响土壤中盐基离子的平衡、NO3- 的积累和淋失，进而影响土壤酸碱平衡，因此在高施氮量及可观的降雨强度下，长期稻麦轮作土壤的酸化特征与其他生境土壤存在较大差异。
（4）农药使用。在除草和防病治虫作业中过量使用农药，土壤受到污染，土壤微生物数量减少，助推了土壤的酸化。
（5）灌溉措施。在作物浇水管理中长期实行大水漫灌，加速了土壤中钙、镁、钾等碱性盐基的淋失，加重了土壤酸化[12,13]。
（6）工业污染。工业污染有工厂排污不当，工业废水污染土壤；另外就是废气在空中停顿，雨后以酸（氢离子）碱（氢氧根离子）的形式落入土中，形成酸雨[14]。
3 土壤酸化的危害[15~18]
(1) 污染环境，影响人体健康。土壤被酸化（碱化）后，土壤中就存在着很多有损人类健康的有机物、无机物、有害生物及有害微生物，不但污染环境，而且还逐渐进入人类的饮用水系统，增加人类疾病，危害人体健康。
(2) 造成土壤板结。对耕地、播种、施肥、除草都不利。对绿色植物的种子的发芽、扎根不利。
(3) 破坏土壤团粒结构。影响绿色植物的生长发育，对栽培植物的影响更为严重。
(4) 减小土壤孔隙度。不利于绿色植物扎根。
(5) 减少土壤通透性，致使土壤有效氧含量少，不利于栽培植物（绿色植物）的生存。使多种作物在生长发育阶段发生烂根。
(6) 破坏农业生态系统。改变田间小气候，损害农作物的生存条件，影响农业生产和农村的发展。
(7) 破坏自然生态系统。使大自然的生物链发生变化，动植物的种群、数量及其生活规律发生变化，不利于人类及人类饲（驯）养的动物生存，对种养业的发展都带来一些不利的影响。
4 小结
土壤酸化影响范围广泛，如果任由发展，会对全世界的生产生活造成巨大的影响。土壤酸化问题不可能在短 时间内解决，即使在土壤酸化这种土壤障碍因素存在的情况下，提出一套合理的改良调控措施势在必行。
我国对酸雨造成的土壤酸化方面关注较多，而对某些农业措施造成的土壤酸化方面研究的较少。建议加强对酸性土壤地区某些农业措施在土壤酸化中作用的研究，使对我国的土壤酸化问题有更全面的认识[19]。在酸性土壤改良剂上我们侧重于某些矿物和工业副产品的改良研究，并且取得了一定的成果，但很少研究运用生物农业措施改良土壤。另外，这些矿物和工业副产物中的大多数都含有一定的重金属元素，虽然很多研究结果都表明这些有毒重金属元素还未达到危害水平，但是我们不能忽视这些重金属离子在土壤中的积累。总之，无论采用哪种方法改良酸性土壤，首先要弄清楚土壤酸化的因素、过程和机理，这样才能快速高效的解决问题，达到药到病除的目的[20,21]。
参考文献：
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[8]王代长,蒋新,卞永荣,徐仁扣,贺纪正.酸沉降下加速土壤酸化的影响因素[J].土壤与环境.2002,11(2): 152-157.
[9]Poss R, Smith C J, Hui F X. Rate of soil acidification under wheat in a semi-arid environment[J]. Plant Soil. 1995, 177:85-100.
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[11]袁颖红,樊后保,李燕燕,刘文飞,廖迎春,沈芳芳,黄荣珍.模拟氮沉降对土壤酸化和土壤盐基离子含量的影响[J].应用与环境生物学报.2011,17(4):461-466.
[12]Xu J M,Tang C, Chen Z L. The role ofplant residues in pH change of acid soils differing in in itial pH[J]. Soil Biology and Bio-chemistry, 2006, 38: 709-719.
[13]王晓宇,杨美芹.土壤酸化及改良的思考和建议[J].中国果菜.2012(10):29-32.
[14]李爽,张玉龙,范庆锋,虞娜,刘畅.不同灌溉方式对保护地土壤酸化特征的影响[J].土壤学报.2012,49(5):909-915.
[15]林忠龙. 土壤酸化碱化的危害发生原因及防治措施[J].农业与技术. 2012(3).
[16]李洪侠,王德荣,于金龙.谈菜地土壤酸化的原因、危害及防治措施[J]. 成功（教育版）2008(12):280
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[20]李潇潇, 夏强, 任立, 刘智峰. 我国土壤的酸化及改良[J]. 现代园艺.2011(9): 156.
[21]易杰祥,吕亮雪,刘国道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J].华南热带农业大学学报. 2006,12(1):23-28