渝北区耕地土壤酸化现状测试分析及改良措施建议

土壤酸化是指在自然和人为条件下土壤p H值降低的现象。土壤的p H值对于植物生长至关重要, 大多数农作物都会在中性或微酸性土壤中茁壮生长, 一旦土壤的p H值下降, 土壤酸化, 会抑制农作物的生长[1], 影响农作物的产量和品质[2,3,4], 甚至危害农作物安全生产[5]。在自然条件下, 土壤p H的变化是非常缓慢的[6], 但是近年来由于受人为因素的影响, 尤其是工业和交通事业的迅猛发展, 使得酸沉降 (酸雨) 加剧。重庆市是全国酸雨污染最严重的地区之一[7,8], 渝西片区的渝北区属重庆市九大主城区之一, 有研究表明该区域降水p H平均值低于4.0, 是重庆酸雨污染最严重的区域之一[9], 再加上受近些年耕作制度变化、不合理施肥等影响, 加速了渝北区耕地土壤酸化进程。土壤酸化是土壤质量退化的一个重要方面[5], 在很多地区土壤酸化成为农业生产的障碍因子。本文比较渝北区1980—1983年第二次土壤普查时期和2008—2012年测土配方施肥时期耕地土壤p H值, 分析近30年来渝北区耕地土壤酸化情况、变化趋势及成因, 有针对性地提出耕地土壤酸化改良措施, 以期指导耕地质量建设。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

渝北区位于重庆市西部, 是1994年12月17日经国务院批准, 在撤销原江北县建制基础上设立的新区, 位于长江北岸与嘉陵江东岸的三角地带, 地处东经106°27′30″~106°57′58″, 北纬29°34′45″~30°07′22″, 全区幅员面积1452 km2。属亚热带湿润气候区, 常年平均气温17.3℃, 降雨量1100 mm左右, 年均日照1340 h左右, 平均无霜期319 d。海拔高度范围为156~1432 m, 地势由西北向东南缓缓倾斜, 地貌差异大, 中、低山占30%, 丘陵占69.5%, 河谷占0.5%;境内水资源丰富, 主要有长江、嘉陵江、御临河、后河、朝阳河、寸滩河、长堰溪等。区内粮食生产以水稻、玉米为主, 近年来, 渝北区调整农业产业结构, 大力发展水果、蔬菜等农作物, 由此增大了化肥、农药等农业投入品的施用量, 对耕地土壤p H值的影响较大。

1.2 样品采集与测试

2008—2012年土壤p H值数据来源于渝北区测土配方施肥田间调查采集的土壤样本数2480个的测试结果, 土壤采集深度为0~20 cm。

测试方法为电位法。

1980—1983年的土壤p H值数据来源于1980—1983年第二次土壤普查成果资料。

1.3 数据处理方法

利用Visual Fox Pro 8.0、Excel、Access、Arc GIS、Arcview和县域耕地资源管理信息系统等软件分析数据, 并绘制渝北区耕地土壤p H值空间分布图。

2 结果与分析

2.1 耕地土壤p H值现状

2.1.1 耕地土壤

按照重庆市土壤养分分级标准, 将土壤p H划分为6个等级:强酸性, p H值≤4.5;酸性, p H值4.5~5.5;微酸性, p H值5.5~6.5;中性, p H值6.5~7.5;碱性, p H值7.5~8.5;强碱性, p H值>8.5。依据该分级指标进行土壤酸碱程度分类, 分别统计各等级面积和比例, 结果见表1。可以看出, 2008—2012年渝北区耕地总面积为46163.76 hm2, 耕地土壤p H平均值为6.1。这期间耕地中, 强酸性耕地面积为23.26 hm2, 占耕地面积0.05%;酸性耕地面积为9971.78 hm2, 占耕地面积21.60%;微酸性耕地面积为26130.82 hm2, 占耕地面积56.60%;中性耕地面积为9225.92 hm2, 占耕地面积19.99%;碱性耕地面积为811.98 hm2, 占耕地面积1.76%;强碱性耕地面积为0。由此可见, 全区大部分耕地土壤为微酸性和酸性, p H值低于6.5的酸化耕地面积为36125.86 hm2, 占耕地面积78.25%。与1980—1983年相比, 2008—2012年全区耕地土壤p H平均值下降0.6, p H值低于6.5的酸化耕地占比提高了31.92%, 其中p H值低于5.5的强酸性、酸性耕地占比提高了16.89%。全区耕地酸化严重, 而中性耕地面积不到20%, 这对农业生产非常不利, 应当引起高度重视。

2.1.2 旱地土壤

从表1可以看出, 2008—2012年渝北区旱地总面积为22866.14 hm2, 旱地土壤p H平均值为6.2, 与1980—1983年相比, 2008—2012年全区旱地土壤p H平均值下降0.6, 由于第二次土壤普查时没有统计旱地土壤各p H等级的面积及比例, 所以本文只讨论2008—2012年这期间各类旱地中p H值具体情况。在这期间强酸性旱地面积8.45 hm2, 占旱地面积0.04%;酸性旱地面积3380.36 hm2, 占旱地面积14.78%;微酸性旱地面积13911.41 hm2, 占旱地面积60.84%;中性旱地面积为5043.49 hm2, 占旱地面积22.06%;碱性旱地面积为522.43 hm2, 占旱地面积2.28%。由此可见, 全区旱地土壤总体为微酸性, p H值低于6.5的酸化旱地面积为17300.22 hm2, 占旱地面积75.66%。

2.1.3 水田土壤

2008—2012年渝北区水田总面积为23297.62 hm2, 水田土壤p H平均值为6.0, 比旱地低0.2, 与1980—1983年相比, 2008—2012年全区水田土壤p H平均值下降0.6, 由于第二次土壤普查时没有统计水田土壤各p H等级的面积及比例, 所以本文只讨论2008—2012年这期间各类水田中p H值具体情况。在这期间强酸性水田面积14.81 hm2, 占旱地面积0.06%;酸性水田面积6591.42 hm2, 占水田面积28.30%;微酸性水田面积12219.41 hm2, 占水田面积52.45%;中性水田面积为4182.43 hm2, 占水田面积17.95%;碱性水田面积为289.55 hm2, 占水田面积1.24%。由此可见, 全区水田土壤总体为微酸性、酸性, p H值低于6.5的酸化水田面积为18825.64 hm2, 占水田面积80.81%, 比旱地的酸化面积比例提高了5.15%, 尤其是在p H值4.5~5.5的酸性等级区间, 酸化水田面积比旱地面积多3211.06 hm2, 酸化面积比例提高了13.52%, 可见, 渝北区耕地土壤水田酸化程度重于旱地。

2.2 耕地土壤p H值空间分布特征

采用Kriging插值法对渝北区2480个土壤样点的p H值进行插值, 生成渝北区耕地土壤p H值空间分布图 (图1) 。从图1可见, 强酸性耕地土壤 (p H≤4.5) 主要在大湾镇、木耳镇呈零星分布;酸性耕地土壤 (p H值为4.5~5.5) 主要呈片状分布在渝北区南北中心线偏西方向的双凤桥街道、古路、兴隆、茨竹、大湾等镇街;微酸性耕地土壤 (p H值为5.5~6.5) 面积最大, 在全区大范围呈块状分布;中性耕地土壤 (p H值为6.5~7.5) 主要呈块状分布在渝北区南北中心线偏东方向的洛碛、龙兴、石船、统景、大盛等镇;碱性耕地土壤 (p H值为7.5~8.5) 主要在大盛、统景、石船等镇呈块状分布。

3 讨论与建议

3.1 耕地土壤酸化原因

3.1.1 酸雨对耕地土壤p H值的影响

重庆市是全国酸雨污染最严重的地区之一, 大部分地区都存在酸雨现象, 局部地区很严重。渝北区是重庆市九大主城区之一, 位于重庆西部, 有研究表明该区域酸雨频率为95.42%, 较强酸雨频率为39.54%, 强酸雨频率为23.86%, 降水p H平均值低于4.0, 属于强酸雨, 是重庆酸雨污染最严重的区域之一[9]。酸雨带来大量的H+, 通过雨水渗透参与土壤阳离子交换, 导致大量阳离子淋溶释放, 加剧渝北区耕地土壤的酸化。

3.1.2 施肥措施对耕地土壤p H值的影响

近30年来, 渝北区耕地化肥施用量在不断增加, 尤其是氮、磷肥施用量猛增, 在1980—1983年第二次土壤普查时, 平均每年施纯氮0.105 t/hm2, 近年平均每年施纯氮0.163 t/hm2, 比第二次土壤普查时平均每年增加施纯氮量55.2%;第二次土壤普查时磷肥施用量仅有16.2 kg/hm2 (P2O5) , 近年增加至58.6 kg/hm2 (P2O5) , 比第二次土壤普查增加261.7%。加上长期单一施用铵态氮肥、过磷酸钙等生理酸性肥料, 而且重施氮、磷肥轻施钾肥, 氮磷钾搭配不合理, 有机肥用量偏低等导致耕地土壤严重酸化。

3.2 耕地土壤酸化改良措施建议

3.2.1 控制工业、交通污染废气排放

控制工业、交通污染废气排放, 减少废气中SO2和NOX的含量, 降低酸雨强度及频率, 是解决土壤酸化的一个重要措施。相关部门应该加大环境保护监管力度, 督促污染废气排放企业采用现代高科技技术控制废气中SO2和NOX等污染因子达标排放;在民用燃料方面大力提倡使用液化石油气、沼气等清洁能源;支持鼓励购买新能源电动汽车、发展公共交通事业等措施来减少废气排放。

3.2.2 改变施肥习惯, 推广测土配方施肥技术

合理配施化肥, 控制铵态氮肥、过磷酸钙等生理酸性肥料施用量, 适当增施钾肥、钙镁磷肥等及其他碱性肥料, 增施有机肥, 提倡秸秆还田和种植绿肥, 提高土壤有机质含量, 增加土壤缓冲能力、改善土壤理化性状, 推广测土配方施肥技术, 改进施肥方法, 改变施肥习惯。

3.2.3 使用土壤改良剂

施用石灰既可以调酸, 又可以补钙, 是改良土壤酸化的重要措施。石灰可以中和土壤酸性和消除铝离子毒害, 兼有改善作物钙、镁营养状况的作用。当土壤p H值小于5.5时, 建议施用石灰等土壤改良剂中和土壤中的酸, 每年施用50~100 kg/667 m2, 注意逐年递减, 且连续施用3年需暂停1~2年。

摘要：依据重庆市渝北区测土配方施肥与耕地地力评价成果资料, 结合1980—1983年第二次土壤普查时期与2008—2012年测土配方施肥时期的耕地土壤p H值数据, 分析全区耕地土壤酸化现状。结果表明:从1980年至2012年, 渝北区耕地土壤p H值出现明显的下降, 2008—2012年期间全区耕地土壤p H平均值是6.1, 比1980—1983年期间下降了0.6, 土壤p H值低于6.5的酸化耕地面积比例为78.25%, 比1980—1983年提高了31.92%。渝北区耕地土壤酸化主要是由工业、交通废气排放导致酸雨及不合理施肥引起, 减少工业、交通废气排放, 合理施用石灰, 科学施肥是改良酸化耕地的有效措施。

关键词：耕地,土壤酸化,现状,改良措施,重庆市渝北区

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