作者:查宇璇,冉 茂,周鑫斌
单位:西南大学资源环境学院;中国烟草总公司重庆市公司烟草科学研究所
卷期:《土壤》2022年第54卷第2期
土壤是烟叶生产的重要载体和养分来源,良好的土壤条件为生产优质烟叶提供了优良的基础。然而我国烟田土壤面临着严重的土壤酸化问题,至2018年重庆地区植烟区pH<5.0的强酸性土壤频率增加16.1%,pH 5.0 ~ 5.5的弱酸性土壤频率增加至20.3%,且酸化土壤空间分布不均。长期的烟草种植使土壤pH下降,但增加了土壤的潜性酸度,Al3+易从土壤交换位点和黏土颗粒上离解而导致土壤溶液Al3+浓度升高,从而抑制作物根系生长并毒害烟草根部。此外,细菌数量及多样性随土壤pH下降显著降低,不利于土壤微生物之间的相互作用,其中与诱导疾病相关的微生物(如绿弯菌门)丰度增加,促进烟草中致病基因PopA、PrahA 和SolR 的表达而抑制抗性基因表达,提高烟草细菌枯萎病和青枯病的发病率。因此,烟田土壤酸化会导致烟草减产、烤烟品质下降以及病害发生增加等问题,极大地制约着烟区可持续发展。
本文揭示了盐基离子的投入和输出不平衡(输出≫投入)是导致烟田土壤酸化的主要原因,即地上烟草收获物和烟田土壤淋洗流失的阳离子量远大于植烟土壤每年投入的盐基阳离子量(图1),而土壤中的盐基离子却没有及时得到有效补充,使土壤潜性酸度增加,逐步趋于酸化。此外,氮肥的不合理施用、不均衡的养分管理和酸沉降等也会加速烟田酸化(图2),通过对不同致酸因子对烟田土壤酸化贡献率的定量分析,盐基离子(K+, Na+, Ca2+, Mg2+)总致酸贡献率高达88.47%,氮的致酸能力占比为11.53%(图3)。
图1 烟田土壤阳离子投入与输出定量关系图
图2 植烟土壤酸化成因及相互关系
图3 致酸因子对烟田土壤酸化的贡献率
施用石灰和碱性改良剂是最常用且有效的措施,在此基础上针对土壤酸化程度,提出利用“碱度”作为酸碱平衡的杠杆,制定不同土壤pH的改良措施:即针对pH<5.0的强酸性土壤,施用约1.3 t/hm2的石灰并配施1 t/hm2高温堆肥,可使碱度达到OH-16.77 kmol/hm2,同时恢复土壤的微生态环境;对于pH5.0 ~ 5.5的弱酸性土壤,施用约1 t/hm2生物质炭、2 t/hm2高温堆肥和0.5 t/hm2钙镁磷肥,其碱度之和达到OH-14.85 kmol/hm2,可实现酸碱平衡,并有利于土壤的微生态健康。
本文综述了近年来国内外烟田土壤酸化机理及调控技术的研究进展,并对今后烟田土壤酸化治理提出了展望,建议重点加强以下几个方面:
1)进一步定量分析各致酸因子贡献率,以平衡烟田土壤盐基离子输入输出为主,选用合适的肥料和改良剂及改良措施。
2)针对我国烟田强酸性和弱酸性土壤区域分布不均问题制定不同改良措施,运用GIS数字化精准划分土壤酸化空间分区图,以实现退化单元精准识别,按照不同单元土壤酸化特点实现精准分类降酸治理,达到“精准降酸”。
3)我国烤烟生产中常常面临着石灰等碱性物料的施用量过大的问题,忽视了对土壤微生态环境的破坏性,未来应将农艺措施与生物学知识相结合建立综合改良与调控技术,实现对我国烟田酸化土壤长久有效的控制。
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