1、我国南方红壤酸化特征与综合防治技术徐明岗研究员徐明岗研究员中国热带农业科学院南亚热带作物研究所中国热带农业科学院南亚热带作物研究所文石林研究员文石林研究员中国农业科学院农业资源与农业区划研究所中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 1红壤酸化特征红壤酸化特征2主要内容主要内容红壤酸化机理及主要驱动因子红壤酸化机理及主要驱动因子红红壤酸化综合防治技术壤酸化综合防治技术32一、红壤酸化特征一、红壤酸化特征土壤酸化概念土壤酸化概念土壤内部产生和外部输入氢离子，引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程！H+H+Ca2+Al3+K+Mg2+Na+Ca 2+Mg2+Na+K+土壤酸化H+H+H+H+H+A

2、l3+Al3+Al3+Ca2+l红壤地区：南方17省市218万km2，占国土22.6%，人口占41%l水热资源丰富，复种指数高，是我国农产品主产区l红壤酸瘦，近年来酸化加速，“酸上加酸”，成为农田退化 突出问题！红壤区是我国农产品主产区，酸化问题凸显江西余江土壤酸化状况中国土壤酸碱度图（1980S)14.8%37.5%13.2%14.5%33.4%33.0%近30年pH 5.5的农田面积增加酸化特征：空间上，普遍性、局部严重性特征l33.0%-37.5%（湖南、江西、广西）l 13.2%-14.8%（广东、福建、安徽）徐明岗等,中国土壤肥力演变(第二版),2015；周晓阳等,植物营养与肥料学报

3、,2015,21(6):1615-1621Xu et al.,Geoderma,2003,115(1-2):75-84;Meng et al.,Soil Science,2014,179(10-11):486-494;徐明岗等,中国土壤肥力演变(第二版),2015;王伯仁等,红壤质量演变与培肥技术,20150.0160.0430.021酸化特征：时间上，“慢-快-稍快”近S型趋势、阶段性变化特征珠三角红壤酸化状况珠三角红壤酸化状况1980-2010：pH 5.75下降到下降到5.26湖南祁阳县pH 80%耕地明显酸化 南部大多土壤pH下降超过1个单位甚至1.5个单位碱酸19852016江西余江

4、县ppH平均下降1个单位p邓埠、洪湖、春涛等水田pH普遍低于5甚至4.5pH5.5-6.5占98.7%pH秸秆和绿肥猪粪(碱度130 cmol/kg)大豆秸秆(碱度72 cmol/kg)玉米秸秆(碱度48.8 cmol/kg)氮肥有机肥(孟红旗等,2012;Cai et al.,2015;王伯仁等,2015)机制2：络合铝离子，降低土壤活性铝90%以上 施肥总Al络合Al活性Al含量比例%NPK15.380.9314.4594.0NPKM82.6978.494.205.1M81.3679.152.212.718年长期施肥红壤水提液铝含量（umol/L）施用有机肥土壤交换性铝仅为氮肥的2%CK1

5、00M100N50N50M(Cai et al.,2015;王伯仁等,2015)机制3：减少氮硝化：减少等氮尿素硝化的70%处理处理硝化潜势硝化潜势mg/kg比例比例(%)CK28.69-100N152.4810050N50M107.8263.9100M66.9730.9机制4：提高土壤酸碱缓冲能力（66-81%）地点处理pHOM%CECcmol kg-1pHBCmmol kg-1 pH-1贵州Control6.530.08d 3.660.20bcd 19.401.57b31.301.99cNPK6.250.08e3.560.52cd19.380.73b33.041.88c1/2 NPKM 7

6、.090.02c4.840.53abc 21.721.22ab 45.920.17bNPKMM7.270.03b7.440.03a5.010.49ab5.900.56a23.300.59a23.821.36a49.952.48b56.610,18a湖南Control5.330.01g1.230.08e10.900.69d18.250.04dNPKM5.530.03f2.790.14d14.91.01c30.320.43c 三、红三、红壤酸化综合防治技术壤酸化综合防治技术1、红壤酸化对作物生长的影响、红壤酸化对作物生长的影响2、红壤酸化防治策略、红壤酸化防治策略3、红壤酸化综合防治技术、红壤酸化

7、综合防治技术长期施肥下玉米产量每长期施肥下玉米产量每5年平均值比较年平均值比较1、红壤酸化对作物生长的影响、红壤酸化对作物生长的影响长期施用化学肥料的玉米产量变化长期施用化学肥料的玉米产量变化 土壤土壤pH与小麦、玉米产量的相关性分析与小麦、玉米产量的相关性分析作物产量与土壤作物产量与土壤pH值的相关分析值的相关分析处理处理小麦产量与小麦产量与pH决定系数决定系数(R2)玉米产量与玉米产量与pH决定系数决定系数(R2)CK0.142 0.214 N0.664*0.858*NP0.662*0.519*NK0.704*0.748*PK0.011 0.011 NPK0.455*0.039 NPKM0

8、.000 0.058 NPKS0.437*0.132 M0.004 0.041 NNKN 酸化导致作物减产，甚至颗粒无收！酸化导致作物减产，甚至颗粒无收！祁阳26年长期试验，pH 4.2时成为不毛之地！NK酸化（酸化（pH下降）与作物产量关系、临界点？下降）与作物产量关系、临界点？难点是获得作物产量和pH的完整响应关系！红壤旱地小麦-玉米总生物量对pH的响应可以求得酸化阈值-临界值和绝产值利用长期试验和盆栽模拟试验的系统结果回答这个问题利用长期试验和盆栽模拟试验的系统结果回答这个问题酸害临界pH值绝产pH值95%最大产量5%最大产量小麦玉米大豆(徐明岗等,2015;Zhang et al.,2

9、008;王伯仁等,2015)水稻主要作物酸化阈值石灰和土壤调理剂为核心的治理技术减化肥氮增有机肥为核心的预防技术控酸稳产阻酸培肥降酸治理调酸增产pH5.0pH 5.0-6.5分区分类管控，“防、治”结合2、红壤酸化防治策略四种综合防治模式3、红壤酸化综合防治技术、红壤酸化综合防治技术（1）传统方法：施用石灰（2）其他石灰类物质及调理剂（3）有机肥、秸秆及绿肥还田（4）减少氮肥施用，提高氮肥施用效率关键是“确定石灰需要量与施用间隔年限”土壤酸碱缓冲曲线法计算石灰需要量需需CaCO3(kg/hm2/a)水稻水稻小麦小麦玉米玉米籽粒15.524.49.414.410.014.0秸秆136.6215.

10、082.8127.187.9123.6总量152.1239.592.2141.697.9137.6不同作物收割下中和土壤酸性需要的CaCO3量作物体系产酸平衡计算石灰精准施用快速降酸：用量和年限当前当前pH平均平均pHBC目标目标pH施用量施用量（kg/kg/亩）亩）间隔年限间隔年限（年）（年）mmol H+/kg/pH5.56.06.54.0-4.515.450-123 75-168 99-21275-1602.5-34.5-5.015.723-5546-9568-13945-902-2.55.0-5.513.02-2527-5151-7725-501-2调至目标pH的石灰（CaO）需要量（

11、kg/亩）针对不同质地、不同肥力水平进行一定幅度调整：粘土，增加15%-20%；砂土，减少15%-20%；高有机质，增加20%-25%；低有机质，减少20%-25%石灰施用效果不同区域施用石灰提高稻田pH及增产效果省份省份石灰用量石灰用量(kg/亩亩)初始初始pH示范点示范点(个个)pH增产量/石灰量范围范围平均值平均值安徽安徽75-1055.0-5.550.3-0.50.80-1.20.9广西广西24-505.0-5.5240.260.71-1.00.9江西江西20-505.0-5.2110.1-0.20.62-1.71.0湖南湖南405.0-5.460.1-0.20.74-1.41.1“1

12、斤石灰斤石灰1斤粮斤粮”（1 kg石灰纯增收1.2 元）不同石灰用量上玉米生物量（红壤初始不同石灰用量上玉米生物量（红壤初始pH 4.2）江西省晚稻不同石灰用量下的作物产量（初始江西省晚稻不同石灰用量下的作物产量（初始pH 5.2）150 kg/亩CaOnpH 4.2 75-150 kg/亩亩npH 5.2 30-50 kg/亩亩n150 kg/亩，亩，2-3年年与推荐值吻合！与推荐值吻合！石灰用量石灰用量(kg/亩亩)生物量生物量(g/盆盆)增产率增产率(%)石灰用量石灰用量(kg/亩亩)生物量生物量(g/盆盆)增产率增产率(%)02.11 a0.0 a7519.99 d847.55 d15

13、7.63 b261.45 b15022.24 d953.87 d3011.66 bc452.45 bc22525.80 d1122.59 d4512.15 bc475.99 bc30023.31 d1004.90 d6012.98 bc515.01 bc45015.34 c627.01 c不同区域施用石灰提高稻田pH及增产效果省份省份石灰用量石灰用量(kg/亩亩)初始初始pH示范点示范点(个个)pH增产量/石灰量范围范围平均值平均值安徽安徽75-1055.0-5.550.3-0.50.80-1.20.9广西广西24-505.0-5.5240.260.71-1.00.9江西江西20-505.0-

14、5.2110.1-0.20.62-1.71.0湖南湖南405.0-5.460.1-0.20.74-1.41.1“1斤石灰斤石灰1斤粮斤粮”（1 kg石灰纯增收1.2 元）不同区域大面积示范应用效果 以CaCO3为标准物质，作为100，计算某石灰物质的生石灰当量/中和值（CCE）其他石灰类物质（调理剂）产品产品%CCE最低要求最低要求%CCE碳酸钙（纯）碳酸钙（纯）100石灰石石灰石85 10085白云石白云石95 10815-20 MgCO3泥灰岩泥灰岩50 90熟石灰熟石灰120 135110生石灰生石灰150 175140硅酸钙硅酸钙86碱性炉渣碱性炉渣50 7050贝壳粉贝壳粉90 10

15、085水泥窑粉尘水泥窑粉尘40 100草木灰草木灰40 50粉煤灰粉煤灰25-50石灰类物质的石灰类物质的细度要求细度要求只有极细的粉末才能与土壤颗粒充分接触，快速中和土壤酸性阳只有极细的粉末才能与土壤颗粒充分接触，快速中和土壤酸性阳离子，起到改土的作用；而粗粒中和反应速率太慢，几乎没有作用。离子，起到改土的作用；而粗粒中和反应速率太慢，几乎没有作用。因此对产品的粒度要求极高。因此对产品的粒度要求极高。类型类型网筛网筛（目）（目）最小通过率最小通过率(%)雾化产品雾化产品209510073标准磨碎产品标准磨碎产品25粗磨碎产品粗磨碎产品25用量用量(

16、kg/亩亩)pH交换性离子交换性离子产量产量Al(cmol/kg)Ca(mg/kg)Mg(mg/kg)kg/亩亩增加增加%04.602.2331029093.3-1004.861.68540350102-1089.4-16.2施用白云石粉后强酸性红壤的化学性质及油菜产量处理处理pHpH产量产量(kg/亩亩)产量产量(kg/亩亩)对照6.1-0.393.3-白-506.2-0.211016.7白-756.4011521.7白-1006.50.1116.723.4白云石粉对油菜产量的增产效果n 白云石粉能避免石灰施用不匀或量过大对作物造成的伤害n 特别适合有效镁含量低的酸性土壤施用白云石粉的效果处

17、理处理柑桔柑桔(鲜重鲜重)茶叶茶叶(干重干重)花生花生(干重干重)牧草牧草(干重干重)kg/亩亩%kg/亩亩%kg/亩亩%kg/亩亩%CK422.9-19.142.5-31.2222.2-32.9NPK522.90.029.80.061.70.0331.20.0调理剂1647.923.950.669.886.440.0411.124.1施用施用红壤调理剂红壤调理剂的的效果效果提高pH 0.3-0.5个单位个单位，平均增产增产27%处理处理pH容重容重(g/cm3)有机质有机质(g/kg)红薯产量红薯产量(kg/亩亩)油菜产量油菜产量(kg/亩亩)花生产量花生产量(kg/亩亩)油菜产量油菜产量(

18、kg/亩亩)红薯产量红薯产量(kg/亩亩)改良剂25.111.1726.901720.9120.9262.9128.62059.9CK4.711.2224.201556.398.6238.3104.31957.8增产率(%)10.6 22.6 10.3 23.3 5.2 红黄壤结构改良剂的改土增产效果调理剂调理剂(kg/亩亩)花生季花生季油菜季油菜季pH交换性钙交换性钙(mg/kg)交换性镁交换性镁(g/kg)产量产量(kg/亩亩)pH交换性钙交换性钙(mg/kg)交换性镁交换性镁(g/kg)产量产量(kg/亩亩)04.75113.517.11914.76112.516.9107505.031

19、27.131.72224.91121.123.7115755.16136.838.12255.02126.827.11221005.28146.345.32295.12132.334,4128酸性土壤调理剂的改土效果种类种类碱含量碱含量(cmol/kg)有机肥用量有机肥用量(kg/hm2)厩肥152-1613.6-4.9粪肥122-1485.0-6.1豆科秸秆70-918.1-10.5非豆科秸秆48-6211.8-15.2有机肥替代化学氮肥比例为 28%-36%，产酸量降低16%-29%，土壤不酸化净产酸量与有机氮比例的关系不同种类有机肥用量Cai et al.,Journal of Soil

20、s and Sediments,2015,15(2):260-270;Zhang et al.,Pedosphere,2009,19(2):199-207;徐明岗等,中国土壤肥力演变(第二版),2015专利1项：酸性土壤有机改良剂(ZL200910036222.8)农业部主推技术施用有机肥施用有机肥探明了硝化抑制剂阻控红壤酸化的机制，筛选专用硝化抑制剂实现氮肥的增效减施控酸提高氮肥利用率9%，减施化学氮肥11%-18%，减少产酸量13%-21%减施氮肥，提高氮肥利用效率减施氮肥，提高氮肥利用效率平均提高平均提高9.4%Mao et al.,Soil Biology and Biochemistry,2010,42(9):1632-1635;Xu et al.Geoderma,2003,115(1-2):75-84专利2项硝化抑制剂改酸(ZL201110273035.9);硝化抑制剂提高氮肥利用率(ZL20121044366.9)平均减少平均减少19.0%请各位专家请各位专家多提宝贵意见多提宝贵意见