中國酸性土壤研究可追溯至20世紀(jì)50年代，中國科學(xué)院南京土壤研究所于天仁等認(rèn)識到酸性紅壤固磷能力強(qiáng)，導(dǎo)致磷極易缺乏，開始研究酸性土壤磷肥肥效及其施用方法。至今，磷的生物有效性和作物利用率仍是南方酸性紅壤研究的一個(gè)重要課題。近二三十年，我國耕地、草地和林地土壤均發(fā)生不同程度的酸化。土壤酸化已對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅，實(shí)現(xiàn)酸性土壤可持續(xù)利用是一項(xiàng)國家重大需求。酸性土壤治理已得到國家高度重視，“十四五”期間國家已部署南方紅黃壤酸化區(qū)土壤改良與利用相關(guān)的多個(gè)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。目前，我國酸性土壤改良與利用仍存在諸多問題，如酸性土壤分布詳情不明、施肥與土壤酸化之間關(guān)系存在爭議、作物酸害閾值不清、酸性土壤耐逆作物良種缺乏、酸性土壤-植物-微生物的協(xié)同效果未充分發(fā)揮、土壤酸化和重金屬的重疊脅迫、酸性土壤改良和利用關(guān)鍵技術(shù)落地性差等。因此，亟需對我國酸性土壤研究已有成果進(jìn)行總結(jié)，提出酸性土壤改良與利用的技術(shù)途徑和策略，指明將來的研究方向和重點(diǎn)，以推動(dòng)我國酸性土壤區(qū)域耕地質(zhì)量和產(chǎn)能提升。

01中國酸性土壤概況

以往經(jīng)常將我國南方紅黃壤地區(qū)總面積等同于我國酸性土壤面積，忽視了我國其他地區(qū)的酸性土壤，而且南方紅黃壤地區(qū)的土壤亦不都是酸性土壤，所以需明確酸性土壤的全國分布特征和實(shí)際面積。利用第二次全國土壤普查后至2015年前后較新的土壤pH數(shù)據(jù)，本文初步繪制了中國土壤酸堿度圖(圖1)。整體上，我國酸性土壤明顯分為南方紅黃壤地區(qū)和東北地區(qū)。不同土地利用類型土壤pH分析結(jié)果表明，水田和林地酸性土壤占比較高、非酸性土壤占比低，而旱地和草地相反(圖2)，這可能因?yàn)樗镏饕植加谖覈戏郊t黃壤地區(qū)，而旱地和草地主要分布于我國北部和西部地區(qū)，林地的土壤酸化是酸沉降和枯枝落葉腐解等多種因素的作用結(jié)果。

注：數(shù)據(jù)源自包括“973”項(xiàng)目和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等多個(gè)研究項(xiàng)目、部分省級土系志以及2010年以后相關(guān)論文等。該圖基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為GS(2019)1822號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

圖1中國土壤酸堿度圖

Fig.1SoilpHmapofChina

注：數(shù)據(jù)來源同圖1。

圖2不同土地利用類型中不同pH范圍土壤占比

Fig.2PercentageofdifferentsoilpHsindifferentlandusetypes

02土壤酸化機(jī)制

土壤酸化分為自然條件下的土壤酸化和人為因素導(dǎo)致的土壤酸化，前者的因素主要有土壤自然風(fēng)化、鹽基離子淋失、植物凋落物在土壤中分解及植物根系分泌物、雷電降雨等，后者的因素有土壤管理方式(如施肥)和人為排放物(如酸沉降)。目前自然因素和酸沉降導(dǎo)致土壤酸化的機(jī)制較為清楚，以下僅作簡要介紹。由于施肥(主要是氮肥)與土壤酸化之間的關(guān)系經(jīng)常存在爭議，這里著重討論氮肥與土壤酸化。

自然條件下的土壤酸化

土壤的自然酸化是一個(gè)非常緩慢的過程。據(jù)估計(jì)，經(jīng)過229萬年，自然條件下紅壤pH才下降1個(gè)單位。我國南方紅黃壤地區(qū)氣溫高、降雨多、雨量大，土壤高度風(fēng)化，在強(qiáng)烈土壤風(fēng)化和降雨條件下，土壤中硅和鹽基離子大量淋失或流失，而土壤中鐵鋁氧化物富集，鹽基飽和度和酸緩沖性能降低，H+取代土壤表面的陽離子交換位點(diǎn)，土壤H+飽和度增加，產(chǎn)生大量交換性酸，導(dǎo)致土壤酸化。我國東北地區(qū)的大、小興安嶺和長白山地區(qū)，冬季時(shí)間長、氣溫低，土壤中的枯枝落葉不能完全分解，在微生物作用下，未充分分解的枯枝落葉產(chǎn)生酸性很強(qiáng)的富里酸等有機(jī)酸，導(dǎo)致土壤pH很低，這些地區(qū)的土壤酸化特征與北歐、北美寒溫帶地區(qū)灰化土類似。

酸沉降引起的土壤酸化

酸沉降指由人為活動(dòng)或自然過程排放出的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)等致酸氣體及其在大氣中形成的氣態(tài)或顆粒態(tài)物質(zhì)通過干沉降或降水(酸雨)沉降至地表的過程。我國酸雨區(qū)主要分布在長江以南、青藏高原以東的廣大地區(qū)及四川盆地，酸沉降嚴(yán)重地區(qū)與酸性紅黃壤分布區(qū)重疊。據(jù)分析，近年來我國森林和草原土壤酸化的主要原因是氮沉降，不是硫沉降。我國硫沉降在2007年后開始下降，但是氮沉降在2005—2013年呈上升趨勢，2013年以后，氮沉降也開始下降，預(yù)計(jì)酸沉降導(dǎo)致的土壤酸化問題將逐漸得到緩解。

氮肥與土壤酸化

干濕沉降氮和肥料氮均會誘導(dǎo)土壤酸化，氮被認(rèn)為是全球土壤酸化的重要誘因。時(shí)間演變和現(xiàn)有不同地塊土壤數(shù)據(jù)表明，氮肥是農(nóng)田土壤酸化的重要誘因。

土壤中1分子有機(jī)氮礦化消耗1個(gè)H+生成1個(gè)NH4+，1個(gè)NH4+硝化為1個(gè)NO3-產(chǎn)生2個(gè)H+，植物吸收1個(gè)NO3-消耗1個(gè)H+，整個(gè)過程H+產(chǎn)消平衡，不會導(dǎo)致土壤酸化。如果硝態(tài)氮進(jìn)一步反硝化為含氮?dú)怏w，會消耗更多H+，還可能導(dǎo)致土壤堿化;相反，如果NO3-被淋溶至地表水或地下水，帶走大量的陪伴鹽基陽離子，會導(dǎo)致土壤酸化。農(nóng)田一般施用尿素，如果從尿素水解開始計(jì)算，尿素分子中的1個(gè)氮水解為1個(gè)NH4+也消耗1個(gè)H+，后面的過程與上面有機(jī)氮轉(zhuǎn)化過程相同，整個(gè)過程H+產(chǎn)消平衡，也不會導(dǎo)致土壤酸化(圖3)。如果土壤是一個(gè)封閉系統(tǒng)，有機(jī)氮肥和無機(jī)氮肥(尿素)的添加并不會導(dǎo)致土壤酸化，如果有機(jī)肥和無機(jī)氮肥為堿性，還會提高土壤pH。因此，有學(xué)者對“氮肥導(dǎo)致土壤酸化”提出質(zhì)疑是具有一定道理的。

圖3土壤氮素轉(zhuǎn)化中H+的產(chǎn)生與消耗示意圖(+表示產(chǎn)生H+，-表示消耗H+)

Fig.3SchematicdiagramofproductionandconsumptionofH+duringsoilnitrogentransformation(+,produceH+;-,consumeH+)

實(shí)際上，土壤不可能是一個(gè)封閉系統(tǒng)，土壤圈與大氣圈、生物圈、水圈頻繁地進(jìn)行著物質(zhì)交換。施入土壤的氮會揮發(fā)至大氣或淋溶至地下水，在這樣一個(gè)非封閉系統(tǒng)中，氮素轉(zhuǎn)化產(chǎn)生和消耗的H+之間可能不平衡，即土壤中凈H+量有變化，如果凈H+量增多，土壤變酸，相反，土壤變堿。如果施氮量超過植物吸氮量，硝態(tài)氮會在土壤中殘留或者被淋溶，導(dǎo)致植物吸收的硝態(tài)氮相對減少，消耗的H+也減少，凈H+量增多，會導(dǎo)致土壤酸化。此外，帶負(fù)電的NO3-淋溶過程中，基于電荷平衡原理，也會有大量鹽基陽離子淋溶，如前所述，這也會導(dǎo)致土壤酸化。因此，硝態(tài)氮未被植物吸收或者被淋溶可能是氮肥誘導(dǎo)土壤酸化的關(guān)鍵機(jī)制。此外，硝態(tài)氮也會被反硝化生成含氮?dú)怏w，這一步消耗H+，消耗H+的數(shù)量取決于最終產(chǎn)物，生成含氮?dú)怏w產(chǎn)物不同，消耗的H+數(shù)量不同。據(jù)此推測，如果硝化作用產(chǎn)生的硝態(tài)氮被反硝化，也會消耗H+，氮肥可能也不會導(dǎo)致土壤酸化，甚至導(dǎo)致土壤堿化。因此，氮肥能否導(dǎo)致土壤酸化取決于土壤氮素轉(zhuǎn)化過程中H+的產(chǎn)消平衡。

本課題組對江西進(jìn)賢長期不同施肥處理下旱地土壤pH進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明，長期不同施肥處理35年后，不施肥處理的土壤pH為5.08，氮肥(尿素)導(dǎo)致土壤pH大幅度下降，單施氮肥處理土壤pH降低至4.19，其他含有氮肥的處理土壤pH也顯著降低(pH4.24~4.78)，不含氮肥的處理(磷肥和鉀肥處理)土壤pH未降低甚至略有升高，有機(jī)肥(豬糞)處理顯著提高土壤pH，單施有機(jī)肥處理土壤pH升為6.55。本課題組也比較分析了江西進(jìn)賢40年長期不同施肥下稻田土壤pH變化，結(jié)果表明，氮肥未導(dǎo)致稻田土壤酸化，有機(jī)肥提高土壤pH幅度亦不高，稻田土壤pH在不同施肥處理之間無顯著差異。因此，對于旱地，氮肥誘導(dǎo)土壤酸化，有機(jī)肥抑制土壤酸化，但是氮肥和有機(jī)肥對淹水條件下稻田土壤pH影響應(yīng)另當(dāng)別論，不一定會誘導(dǎo)或抑制土壤酸化。

03土壤酸化的主要危害

抑制植物生長

酸性土壤上最大的問題是作物生長受抑。在我國南方地區(qū)，氣候條件適宜植物生長，土壤的酸性及其誘導(dǎo)的一系列脅迫因子是作物產(chǎn)能發(fā)揮的主要限制因子。

影響作物品質(zhì)

由于酸性土壤鈣、鎂含量低，香蕉易產(chǎn)生裂果問題，相反，酸性土壤上植物吸收錳比較多，蘋果樹皮受到毒害，導(dǎo)致非常嚴(yán)重的樹皮病。土壤的酸化還顯著提高一些有毒重金屬的有效性，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量升高。

破壞生態(tài)環(huán)境

土壤微生物對pH非常敏感，土壤酸化會降低微生物多樣性和豐度，影響微生物群落結(jié)構(gòu)，破壞微生態(tài)系統(tǒng)，加劇土壤病蟲害發(fā)生。

04作物對酸性土壤的適應(yīng)

酸性土壤對大多數(shù)作物的生長不利，但是由于自然選擇和生態(tài)適應(yīng)的原因，長期在酸性土壤上生長的一些植物形成了耐酸性土壤的遺傳特性，比如耐酸、鋁毒、錳毒、低磷等，這些寶貴的植物遺傳特性為研究植物適應(yīng)酸性土壤的機(jī)制提供了重要信息，為培育耐酸耐瘠作物品種提供了優(yōu)良基因資源。

不同植物對酸性土壤的適應(yīng)差異

不同植物對酸性土壤的適應(yīng)性不同，pH5.5~6.5的弱酸性土壤對大多數(shù)植物生長無明顯危害，但作物需要生長在最適pH范圍，生長潛力才能充分發(fā)揮。我國對作物最適pH研究較少，細(xì)致的研究更是缺乏。目前已知的作物適宜pH范圍差異較大，甜菜為7.0~7.5、白菜7.0~7.4、黃瓜和洋蔥6.4~7.5、大麥和玉米6.0~7.5、小麥6.3~7.5、大豆6.5~7.5、萵苣6.0~7.0、棉花6.5~7.3、蘿卜5.0~7.3、胡蘿卜5.6~7.0、番茄5.0~8.0、馬鈴薯4.5~6.3、茶樹4.0~5.0等。一些特殊的植物對酸性土壤有一定的偏好性，如茶樹和藍(lán)莓。茶樹被認(rèn)為是典型的喜酸植物，研究得出茶樹適宜pH范圍為5.0~6.0，最佳pH為5.5。藍(lán)莓也是喜酸植物，對土壤酸堿度敏感。

植物對酸性土壤的適應(yīng)機(jī)制

植物在酸性土壤上不僅遭受鋁和錳等金屬毒害，而且會受到各種各樣的養(yǎng)分缺乏脅迫，其中低磷脅迫是酸性土壤中主要養(yǎng)分限制因子。植物耐鋁毒、錳毒、低磷相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)，為酸性土壤上植物分子遺傳改良提供了寶貴基因資源，將來如能應(yīng)用于主要農(nóng)作物的分子育種，可望大幅提高酸性土壤作物產(chǎn)能。

植物對酸性土壤多重脅迫的協(xié)同適應(yīng)機(jī)制

酸性土壤不僅存在鋁毒、錳毒、低磷問題，還伴有高鐵、缺氮及氮肥誘導(dǎo)的土壤酸化等多種問題，植物只有協(xié)同適應(yīng)上述多重脅迫因子，才能在酸性土壤上良好生長。在土壤和植物中，這些因子發(fā)生著復(fù)雜相互作用，充分認(rèn)識這些相互作用及其機(jī)制對于提高植物協(xié)同抵抗酸性土壤多重脅迫具有重要意義。

05微生物對酸性土壤的響應(yīng)

微生物群落水平對酸性土壤的響應(yīng)

土壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)功能的引擎，微生物幾乎參與所有已知的土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，是地上植物生產(chǎn)力和養(yǎng)分利用率的重要驅(qū)動(dòng)者，決定著陸地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。土壤微生物群落對土壤酸化極其敏感，是土壤酸化程度的重要指示者。土壤微生物群落中稀有菌和優(yōu)勢菌對土壤功能的貢獻(xiàn)不同，其中稀有菌對維持土壤生態(tài)功能更為重要。土壤微生物關(guān)鍵種對于提高酸性土壤肥力、作物養(yǎng)分吸收和生產(chǎn)力具有重要作用。作為植物的第二基因組，根際微生物組在促進(jìn)植物生長、適應(yīng)逆境、維持植物健康等方面已成為農(nóng)業(yè)科學(xué)的研究熱點(diǎn)。在不同施肥措施和不同作物品種條件下，根際作用均表現(xiàn)出對酸性土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的顯著影響。充分發(fā)揮酸性土壤微生物功能，對于改善植物營養(yǎng)、提高養(yǎng)分利用率、緩解土壤酸化和降低化肥施用量等具有重要作用。

微生物個(gè)體水平對酸性土壤的響應(yīng)

微生物個(gè)體存活是群落組成和維持的基礎(chǔ)，微生物在酸性土壤上發(fā)揮功能的前提是具有較強(qiáng)的耐酸鋁能力。鋁毒作用于微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞器，影響微生物的物質(zhì)和能量代謝，抑制微生物的生長和發(fā)育。一些模式微生物的耐鋁機(jī)制已有深入研究，與植物的鋁耐受水平相當(dāng)(最高濃度一般小于0.1mmol·L-1)。將來如何將分離到的耐鋁、解磷微生物接種至大田酸性土壤，提高植物抗逆能力，將是研究的關(guān)鍵。

06酸性土壤改良與利用策略

酸性土壤的分區(qū)分級分類改良

我國酸性土壤面積大，地區(qū)間差異大，同一地區(qū)不同地塊間差異也大，在南方坡耕地，甚至同一地塊的不同位置土壤pH也存在較大差異。因此，在酸性土壤改良前，做好土壤pH和養(yǎng)分的基礎(chǔ)檢測很有必要，根據(jù)不同地區(qū)、不同地塊、不同土地利用類型的土壤酸度特點(diǎn)，結(jié)合植物類型，有針對性地進(jìn)行酸性土壤的分區(qū)、分級和分類改良。優(yōu)先選擇酸性土壤面積大、酸度等級高、種植酸敏感植物的土壤進(jìn)行改良，合理施用石灰等堿性物質(zhì)，根據(jù)土壤酸度等級，確定施用量和施用周期，實(shí)現(xiàn)快速降酸和長效控酸目標(biāo)。

土壤酸度改良和肥力提高并重

南方紅壤的突出特點(diǎn)是酸和瘦，目前針對紅壤酸度的改良開展了大量研究，而對于瘦的問題，已有研究明顯不足。目前已有很多改良酸性土壤的堿性材料，如石灰、有機(jī)物料、生物質(zhì)炭、粉煤灰、堿渣、磷石膏、造紙廢渣等，并在酸性土壤改良中發(fā)揮了較好效果。南方地區(qū)高溫多雨，土壤有機(jī)質(zhì)分解快，養(yǎng)分淋失多，酸性土壤肥力較低，多種養(yǎng)分缺乏。改良酸性土壤不僅需要提高土壤pH，而且需要提高土壤肥力，二者并重，才能有效提高酸性土壤生產(chǎn)力。

有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的肥料施用措施

有機(jī)肥在改良酸性土壤上有多方面優(yōu)勢：(1)有機(jī)肥本身大都pH較高，可降低土壤酸度和鋁毒;(2)有機(jī)肥可提高土壤酸緩沖能力，減緩?fù)寥浪峄?，有機(jī)肥中的一些有機(jī)官能團(tuán)還可結(jié)合鋁離子，降低鋁的活性;(3)南方氣溫高、降雨多，有機(jī)肥可在土壤中快速分解，較快為植物生長提供更多養(yǎng)分;(4)南方紅壤黏性強(qiáng)、易板結(jié)，有機(jī)肥可改善土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，間接提高土壤肥力。由于有機(jī)肥肥效較慢，短期內(nèi)，有機(jī)肥應(yīng)與化肥配施，為酸性土壤上作物苗期生長提供充足養(yǎng)分。在施用有機(jī)肥的同時(shí)，如能結(jié)合秸稈還田和冬季綠肥施用，則能顯著改良土壤酸度，并降低有機(jī)肥施用量，減少其負(fù)面影響，提高耕地產(chǎn)能。

酸性土壤地區(qū)適宜發(fā)展多種種植制度的特色農(nóng)業(yè)

我國南方紅黃壤丘陵區(qū)山地、林地較多，灌溉條件差異大，又有旱地和水田之分，植物種類多，種植制度多樣化。種植耐酸性土壤的植物種類，不僅可降低酸性土壤改良成本，還能顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。針對酸性土壤區(qū)不同地塊特點(diǎn)，兼顧生態(tài)保護(hù)和產(chǎn)能提升，以大食物觀為指導(dǎo)思想，遵循“宜糧則糧、宜經(jīng)則經(jīng)、宜林則林”的酸性土壤綜合利用原則，充分發(fā)揮不同植物優(yōu)勢，形成同市場需求相適應(yīng)、同水熱資源環(huán)境承載力相匹配的酸性土壤特色農(nóng)業(yè)模式，大力促進(jìn)我國南方紅黃壤酸化區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

07研究展望

發(fā)展新型酸性土壤改良劑

石灰是一種傳統(tǒng)的酸性土壤改良劑，有粉塵污染、深層改良不足、易造成土壤板結(jié)、土壤易返酸等缺點(diǎn)。生物質(zhì)炭和農(nóng)作物秸稈制成的有機(jī)物料在酸性土壤改良上也有很好效果，但是由于這些材料成本和施用量較大，目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中尚未得到大面積推廣應(yīng)用。一些工業(yè)廢棄物如粉煤灰、堿渣、磷石膏、造紙廢渣等也可降低土壤酸度，但因擔(dān)心上述產(chǎn)品的負(fù)面環(huán)境效應(yīng)，目前這些材料也未得到推廣應(yīng)用。因此，亟需解決上述改良材料存在的現(xiàn)實(shí)問題，突破其應(yīng)用瓶頸，在產(chǎn)品性狀、造粒技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測、新產(chǎn)品創(chuàng)制等方面加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)，生產(chǎn)出施用簡便、經(jīng)濟(jì)長效、生態(tài)環(huán)保的新型酸性土壤改良劑。

加強(qiáng)不同作物酸害的土壤pH閾值研究

不同植物承受酸害的土壤pH閾值差異很大，作物酸害的土壤pH閾值是進(jìn)行酸性土壤改良的前提。當(dāng)土壤pH低于或者接近于作物酸害的土壤pH閾值時(shí)，才需要對酸性土壤進(jìn)行酸度改良，否則，會浪費(fèi)人力和物力，對一些特殊耐酸性土壤植物類型，效果甚至?xí)m得其反。在田間條件下開展不同作物酸害發(fā)生的土壤pH閾值研究非常必要。通過系統(tǒng)查詢相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)該方面的研究較少，亟需加強(qiáng)該方面的研究。

研發(fā)減緩?fù)寥浪峄牡矢咝┯眉夹g(shù)

我國酸沉降已得到很大遏止，未來自然生態(tài)系統(tǒng)如森林和草原的土壤酸化應(yīng)會減緩。即使酸沉降已減少，氮在酸沉降中的比例也在增加，目前農(nóng)田酸化主要誘因也是氮肥。系統(tǒng)揭示氮在土壤圈-大氣圈-生物圈-水圈中質(zhì)子產(chǎn)消的來源、方式、途徑，對于研發(fā)減緩?fù)寥浪峄牡矢咝┯眉夹g(shù)具有重要意義。氮肥引起的土壤酸化主要因?yàn)殇@態(tài)氮的硝化作用和植物對銨態(tài)氮的吸收。雖然酸性土壤硝化作用較弱，但是進(jìn)一步抑制土壤硝化作用，仍可能有效減緩?fù)寥浪峄?、提高氮肥利用率和降低氮肥的?fù)面環(huán)境效應(yīng)。上述均為理論分析，尚需進(jìn)一步開展系統(tǒng)性的田間試驗(yàn)來驗(yàn)證其效果。

重視中微量元素對酸性土壤上植物生長的作用

針對酸性土壤改良的研究大多側(cè)重于氮、磷、鉀大量元素，而對于中微量元素關(guān)注不夠。在南方高溫多雨條件下，土壤養(yǎng)分淋溶損失較大，有機(jī)質(zhì)分解速率也較快，導(dǎo)致土壤肥力整體偏低，多種養(yǎng)分缺乏。除了氮、磷、鉀三種大量元素，限制南方紅黃壤地區(qū)產(chǎn)能提升的關(guān)鍵中微量元素是什么，目前仍缺乏系統(tǒng)研究?；谧钚○B(yǎng)分限制率，一種關(guān)鍵微量元素的提高，可能會起到“四兩撥千斤”的作用。因此，研究中微量元素在酸性土壤上作物生長中的作用，對于提升我國酸性土壤的作物產(chǎn)能具有關(guān)鍵性意義。

培育耐酸性土壤多重脅迫的作物品種

對于植物如何適應(yīng)酸性土壤逆境和養(yǎng)分脅迫因子，如鋁毒、錳毒、低磷等，已開展了大量系統(tǒng)深入研究，目前對于植物耐酸性土壤脅迫的生理機(jī)制已較為清楚，在分子機(jī)制上也有很多突破，許多耐酸性土壤相關(guān)基因已被分離和鑒定。上述這些生理和分子機(jī)制的研究大都還停留在實(shí)驗(yàn)室層面，在田間條件下應(yīng)用實(shí)例很少，缺乏落地效應(yīng)。將來，亟需將上述機(jī)制方面的研究成果推向大田，充分利用已發(fā)現(xiàn)的酸性土壤耐逆基因，進(jìn)行分子輔助設(shè)計(jì)育種，培育耐酸性土壤多重脅迫的作物新品種，發(fā)揮提高酸性土壤生產(chǎn)力的實(shí)際功效。作為植物的第二基因組，根際微生物組愈加顯現(xiàn)出在植物抵抗逆境和養(yǎng)分高效利用中的重要作用，將來如何調(diào)控植物根際微生物群落或者進(jìn)行根際微生物的優(yōu)配組裝，結(jié)合酸性土壤耐逆植物品種的改良，也是酸性土壤上耐逆作物品種培育中可嘗試、有吸引力的途徑。

積極開展土壤酸化趨勢預(yù)測

土壤酸化已在全國范圍內(nèi)普遍發(fā)生，利用歷史相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合目前農(nóng)業(yè)、工業(yè)、氣候、環(huán)境和生態(tài)現(xiàn)狀與發(fā)展，建立土壤酸化預(yù)測模型，科學(xué)預(yù)測我國未來土壤酸化的程度和趨勢，對于制訂阻控土壤酸化的長遠(yuǎn)政策和建議具有積極作用。

08結(jié)語

我國不同區(qū)域的土壤均存在不同程度的酸化。隨著我國酸沉降不斷得到有效控制及氮肥減施增效項(xiàng)目的實(shí)施，土壤酸化整體趨勢有望趨緩，特別是自然生態(tài)系統(tǒng)的土壤酸化會得到有效遏制。因?yàn)槲覈硕嗟厣俚默F(xiàn)實(shí)狀況，糧食安全是農(nóng)業(yè)發(fā)展的第一要素，大量施用氮肥是提高作物產(chǎn)量的重要手段，所以農(nóng)田土壤仍將不同程度地酸化。在南方紅黃壤地區(qū)，土壤本身較酸，氮肥加速土壤酸化至一定程度，對作物生長的危害非常大，須加以有效阻控。在該地區(qū)開展酸性土壤的分區(qū)、分級、分類改良，研發(fā)氮肥減施增效技術(shù)，創(chuàng)制新型酸性土壤改良劑，重視有機(jī)無機(jī)肥配施，培育耐逆作物新品種，發(fā)揮中微量元素肥料功效，發(fā)展多種種植制度的特色農(nóng)業(yè)，對于減緩?fù)寥浪峄?、提升耕地質(zhì)量和產(chǎn)能具有特殊重要意義。在我國北部和西部地區(qū)，由于農(nóng)田土壤碳酸鹽的酸緩沖體系較強(qiáng)，氮肥誘導(dǎo)的土壤pH降低幅度較小，目前對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尚未構(gòu)成太大威脅，但是如任其長期發(fā)展下去，一旦突破土壤酸緩沖能力的臨界點(diǎn)，土壤pH可能大幅降低，將來可能對作物產(chǎn)生不利影響。將來需要充分利用酸化模型，對我國北部和西部地區(qū)土壤未來的酸化趨勢和作物危害進(jìn)行預(yù)估，以降低土壤酸化將來對上述地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的不利影響。2023年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已啟動(dòng)了在全國15個(gè)省份、20個(gè)縣開展酸化耕地治理的工作，同時(shí)，多個(gè)關(guān)于南方紅黃壤相關(guān)的國家重點(diǎn)研發(fā)和科技攻關(guān)項(xiàng)目已立項(xiàng)或者正在立項(xiàng)。隨著這些項(xiàng)目的實(shí)施，我國土壤持續(xù)酸化的現(xiàn)狀有望得到改善，土壤酸化區(qū)的耕地質(zhì)量和產(chǎn)能將大幅提升，為確保糧食安全夯實(shí)基礎(chǔ)。