酸性硫酸盐土的危害及其改良措施

2016-07-02 22:59:05

酸性硫酸盐土(acid sulphate soils)是分布在热带、亚热带湿润气候区海岸带的一种极为劣质的土壤类型。它发育于富含还原性硫化物的成土母质,经氧化后产生硫酸而使土壤强烈酸化,在强酸性环境下,pH依变元素如铝、铁、锰及其他一些微量元素的溶解度猛增,因而对植物产生毒害作用,这些毒性物质也可随侧向流水排人河流、港湾如鱼塘而影响水生生物的生存。酸性硫酸盐土广泛分布于地球上热带、亚热带沿海三角洲平原和低洼地,是一种世界性分布的低产土壤。在我国,主要分布于南海沿岸各大河流入海的河口地段,西起广西钦江,广东的鉴江和韩江的河口;南到海南岛东南海岸,广州以南的东江、西江和北江河口;向东北至台湾、福建。福建南部的河口地区以及浙江南部沿海海湾也有分布。第二次土壤普查全国酸性硫酸盐土面积约为11.61万hm2,其中广东省占有面积达60%左右,目前已被围垦种植水稻形成咸酸田的面积约8 .25万hm2,以广东、福建、广西的面积较大。

酸性硫酸盐土具有很多不利于农作物生长的因素。这些包括如下几种:

(1)土壤水中产生的毒性物质对植物有毒害作用明显发育的酸性硫酸盐土的pH通常低于4,甚至可低于2.5(1:5土水比)。在这种强酸性条件下,铝、铁、锰等元素的溶解性猛增。pH每降低一个单位,Al3+活性大致增加10倍。土壤中Al3+浓度超过1-2mg/kg即可对某些作物产生毒害作用。水溶性铝可累积于根系细胞组织, 阻碍细胞的分裂和延展,结果引起作物根系腐烂。在淹水情况下,土壤中大量三价铁可转化二价铁。当土壤中可溶性铁含量超过9mol/m3时,便可对某些水稻品种产生毒害作用。同样在淹水条件下,SO42-可被还原为H2S,H2S会降低作物根系的功能。受H2S影响的作物较易产生病害,尤以幼苗为敏感。不过促使SO42-还原的微生物不能在酸性环境中活动,所以,H2S毒性只发生于经长期淹水而使pH升到5以上的酸性硫酸盐土。

(2)强酸环境引起营养元素(如钙、镁和钾)的缺乏或降低营养物质的有效性。在强酸环境下,磷酸根可与铝、铁反应而形成不溶性磷酸盐。黄钾铁矾的形成可降低土壤溶液中钾的浓度。

3)盐害。酸性硫酸盐土的母质通常起源于间潮带沉积物,因而含较高的可溶性盐类。土壤含盐量过高可阻碍植物对水分和营养物质的吸收。大多数农作物的生长在导电率(EC)达1.5-7 mS/cm之间时便受影响。

4)阻碍土壤熟化湿地土壤的物理熟化在很大程度上有赖于生长其上的植物的蒸腾作用。在酸性硫酸盐土地区,酸化层的形成严重地阻碍植物根系的向下穿透从而影响土壤的熟化。土壤中水溶性铝可累积于作物根系细胞组织,阻碍细胞的分裂和延展,结果引起作物根系腐烂;H2S也会降低作物根系的功能,使植物在水分充足的情况下,仍产生水分胁迫。

导致酸性硫酸盐土酸害发生的条件是可以调控的,根据酸性硫酸盐土的不同类型及环境条件,采用适宜的、具可操作性的技术和土地利用方式,人为地控制或削弱土壤中黄铁矿的氧化致酸过程,增加土壤的自我缓冲能力,并改善排灌条件,使土壤酸害影响达到最低限度,进而恢复与提高土地生产力,维持区域生态系统的稳定,实现酸性硫酸盐土的可以持续利用。酸性硫酸盐土的改良措施有:

(1)要根据当地气候(降雨与日照)的季节变化、农作物不同生长期的需水特点及土壤酸害发生规律来制定相应的灌排水方案,同时要加强田间水分和酸度的动态监测与预报,准确地适时地进行田间水分调控。水田中,春耕时采用“以水洗酸排酸”。在淡水充足的地区,冬季实行翻土晒田,使盐分和酸毒物质集中到表土上来,春天时引淡水浸田,并进行粗耙,然后把溶解有大量盐分和毒质的田水排掉,如此反复进行两三次,再灌回淡水插秧,插秧后勤排勤灌,切忌田面落干。这样田底的硫化物不致氧化和上升,表层土壤可以保持较弱的酸性。在作物生长季节,采用“以水压酸”方法,即保持一定厚度的田面水层,让酸性物质侧渗至排酸沟,但要勤换田面水(如日灌夜排等方式),保持田面pH值在4~5之间。在旱地中,多实行垄沟种植,运用深沟降低地下水位,酸性物质采用深排方式处理。

(2)生态改造技术。填土、客土、移土在酸性硫酸盐土的改良中被广泛应用。对于新垦的粘质酸性硫酸盐土,适当地掺砂客土、填土可改良土壤质地和结构,并增高田面,从而使土壤不断熟化。对于一些旱化的砂性酸性硫酸盐土, 适当地掺淤可增加土壤的保水保肥性能。在某些地区,采用一种快速改土技术,即直接移除富含黄铁矿的土层,以根除酸害,这种做法投资较大,但见效快。

(3)增施有机肥料。增施有机肥料对增强土壤缓冲性能,改善土壤结构和基础地力具有重要作用。作物秸秆、绿肥、厩肥以及近海的水母、白蚬、海胆和海藻等海肥,都是很好的有机肥源。

(4)以碱性肥料改酸。石灰、草木灰、厩肥、钙镁磷肥等碱性肥料常做基肥施用,可有效地中和土壤酸性,改善土壤环境。草木灰、石灰每茬每667m2各施用100~200kg,钙镁磷肥70~100kg,厩肥1 000~1 500kg。在水稻分蘖期、孕穗期或出现“反酸”现象时,667m2 施用50~75kg“黑白灰”(草木灰、石灰等分混合)可有效促进生长和阻止“反酸”危害及防治病虫害。施用贝壳粉、壳灰也是改酸的常用方法,贝壳粉667m2施用100kg ,壳灰667m2施用50kg。施石灰是减弱酸害的一种直接有效的方法。石灰在中和土壤酸性物质的同时,也减弱了土壤中有害Al3+Fe2+的活性,并可增加养分元素特别是磷的有效性以及有机质中氮的矿质化速率。施石灰有不同的方法,如单施、混施、穴施等。相比而言,单施石灰,其需求量大,投入成本也高。因此,通常采用石灰与肥料混施,或采用灌排冲洗与施石灰相结合的方法(即先用水洗酸排酸,然后在排酸沟里施石灰),这样可节省石灰用量,降低成本,而且会取得较好的改良效果。

在酸性硫酸盐土的强酸性环境下,磷酸根易与铝、铁反应生成不溶性磷酸盐而被固定;豆科植物的固氮功能和有机质的矿质化作用也会大大减弱;一些碱性矿物如钙、锰也会因固定或流失而缺乏;而且黄钾铁矾的大量形成可降低土壤中K+的浓度。因此酸性硫酸盐土一般会出现氮、磷、钾和某些金属元素有效性降低或不足,特别是土壤磷素。因此,应增施磷肥,如钙镁磷肥、磷矿粉、骨粉和海鸟粪等,同时配施一定数量的氮磷钾复合肥和微肥,对提高土壤肥力具有重要作用。

(5)优化栽培耕作技术。首先选种一些耐渍作物或水生生物以及耐酸品种。由于作物苗期易遭受酸害,可在好田里先培育壮苗,然后再带土移栽。在雨季淡水充足的情况下,种植水稻等水生作物,而在旱季则改种旱地作物。少耕、免耕是减少酸性硫酸盐土扰动的有效途径。在休闲期,尽量不深翻土壤,以防止底层黄铁矿物质的氧化而造成酸害。此外,在酸性硫酸盐土的农业利用中,采用作物秸秆和地膜覆盖也是一种值得推广的做法。一方面, 地表覆盖可减少土壤水分蒸发,防止地下水位下降。另一方面,地表覆盖在一定程度上可隔绝空气进入土壤,进而可减少土壤中黄铁矿的氧化机会。同时,秸秆和地膜覆盖可改变农田的微生态环境,如提高土壤的保温、保水和保肥能力,并可减少农田杂草和病虫害影响。而且秸秆和一些可降解地膜的腐烂,又可成为很好的土壤肥料。